Простой вольтметр переменного напряжения с частотой 50 Гц, выполнен в виде встраиваемого модуля, который может использоваться как отдельно, так и быть встроен в готовое устройство. Вольтметр собран на микроконтроллере PIC16F676 и 3-разрядном индикаторе и содержит не очень много деталей.
Основные характеристики вольтметра:
• Форма измеряемого напряжения — синусоидальная • Максимальное значение измеряемого напряжения — 250 В; • Частота измеряемого напряжения — 40…60 Гц; • Дискретность отображения результата измерения — 1 В; • Напряжение питание вольтметра — 7…15 В. • Средний ток потребления — 20 мА • Два варианта конструкции: с БП на борту и без • Односторонняя печатная плата • Компактная конструкция • Отображение измеряемых величин на 3-разрядном LED-индикаторе
↑ Принципиальная схема вольтметра для измерения переменного напряжения
Реализовано прямое измерение переменного напряжения с последующим вычислением его значения и вывода на индикатор. Измеряемое напряжение поступает на входной делитель, выполненный на R3, R4, R5 и через разделительный конденсатор C4 поступает на вход АЦП микроконтроллера.
Резисторы R6 и R7 создают на входе АЦП напряжение 2,5 вольта (половина питания). Конденсатор C5, относительно малой ёмкости, шунтирует вход АЦП и способствует уменьшению ошибки измерения. Микроконтроллер организует работу индикатора в динамическом режиме по прерываниям от таймера.
Вольтметр на “Приору” вместо кнопки
Другой способ органично вписать прибор в интерьер салона — поставить вольтметр на “Приору” вместо кнопки. На приборной торпеде выше магнитолы имеется заглушка, закрывающая место для размещения дополнительной кнопки.
Чтобы установить вместо кнопки вольтметр, понадобятся:
цифровой автомобильный вольтметр с подходящим размером дисплея;
- нож;
- надфиль;
- термоклей;
- паяльник;
- провода;
- припой;
- канифоль.
Установка вольтметра вместо кнопки выполняется так:
- извлечь заглушку из торпеды;
- вырезать в заглушке отверстие чуть меньше размера дисплея вольтметра;
- аккуратно подогнать размер надфилем;
- припаять к вольтметру провода;
- вставить дисплей вольтметра в отверстие в кнопке и зафиксировать изнутри термоклеем;
- установить заглушку с вольтметром на место.
После этого остается лишь правильно подключить вольтметр к бортовой сети автомобиля.
↑ Конструкция и детали
Вариант с питанием от измеряемой сети 220 В
. Предусмотрен простейший блок питания 5 Вольт, эта часть обведена бледно зелёной линией на схеме. Такой модуль используется при непосредственном питании от измеряемой сети. В этом режиме нижняя граница измеряемого напряжения будет составлять около 150 Вольт .
Вариант с доп. питанием + 7…15 В
. Пределы измерения 0 – 250 Вольт.
Вольтметр собран на плате из одностороннего фольгированного стеклотекстолита. Индикатор применён с общим катодом. Резисторы R6 и R7 могут иметь величину 47 – 100 ком. Их необходимо подобрать с одинаковыми номиналами или взять с 1% допуском. От их равенства номиналов зависит линейность показаний в верхней части шкалы. Номинал резисторов R8 – R12 выбирается в зависимости от требуемой яркости свечения и светоотдачи индикатора. При этом возможно придётся увеличить ёмкость конденсатора C1 для получения большего значения тока для питания индикатора. При использовании индикатора с малой светоотдачей желательно вместо микросхемы U1 (78L05) применить более мощную 7805 для того чтобы избежать перегрева.
Прибор для измерения нескольких пределов
Кто не раз сталкивался с транзисторными конструкциями и схемами знает, что очень часто вольтметром приходится замерять цепи с напряжением от десятков долей одного вольта до сотен вольт. Простой приборчик, изготовленный своими руками, с одним резистором это не осилит, поэтому в схему придется подключить несколько элементов с разным сопротивлением. Чтобы вы поняли, о чем идет речь, предлагаем ознакомиться со схемой, расположенной снизу:
На ней показано, что в схеме установлено четыре резистора, каждый из которых отвечает за свой диапазон измерений:
- От 0 вольт до единицы.
- От 0 вольт до 10В.
- От 0 В до 100 вольт.
- От 0 до 1000 В.
Номинал каждого резистора поддается подсчету, который проводится на основе закона Ома. Здесь используется следующая формула:
R=(Uп/Iи)-Rп, где
- Rп – это сопротивление измерительного блока, возьмем, к примеру. 500 Ом;
- Uп – это максимальное напряжение измеряемого предела;
- Iи – это сила тока, при которой стрелка отклоняется до конца шкалы, в нашем случае – 0,0005 ампер.
↑ Программа
Программа написана на языке СИ (mikroC PRO for PIC) и снабжена комментариями. В программе применено прямое измерение переменного напряжения
микроконтроллером, что позволило упростить схему и повысить точность измерения малых напряжений. Микропроцессор применён PIC16F676. Тактовая частота внутреннего генератора 4 МГц.
Работа программы:
в течение некоторого отрезка времени производится многократное прямое измерение напряжения без привязки к фазе и при этом определяются минимальное и максимальное значения напряжений. Разность их значений будет равна размаху измеряемого напряжения, которое и выводится на индикатор.
↑ Обработать напильником по месту…
А теперь о доработках, которые необходимы, чтоб довести этот «показиметр» до ума.
1. Чтобы он начал измерять напряжение менее 3 Вольт, нужно выпаять резистор-перемычку R1 и на ее правую (по схеме) контактную площадку подать напряжение 5-12В с внешнего источника (выше можно, но нежелательно — стабилизатор DA1 сильно греется). Минус внешнего источника подать на общий провод схемы. Измеряемое напряжение подавать на штатный провод (который был изначально припаян китайцами).
2. После доработки по п.1 диапазон измеряемого напряжения увеличивается до 99.9В (ранее он был ограничен максимальным входным напряжением стабилизатора DA1 — 30В). Коэффициент деления входного делителя около 33, что дает нам максимально 3 вольта на входе DD1 при 99,9В на входе делителя. Я подавал максимум 56В — больше у меня нету, ничего не сгорело :-), но и погрешность возросла.
3. Если пересчитать делитель, то «показиметр» можно использовать не только как вольтметр — например, можно сделать индикацию тока, температуры и т.п.
4. Чтобы переместить или совсем выключить точку, нужно выпаять ЧИП-резистор R13 10кОм, который находится рядом с транзистором и вместо него запаять обычный резистор 10кОм 0.125Вт между дальней от подстроечного ЧИП-резистора контактной площадкой и соответствующим управляющим сегментным выводом DD1 — 8, 9 или 10. Штатно точка засвечивается на средней цифре и база транзистора VT1 соответственно через ЧИП 10кОм подключена к выв. 9 DD1.
Ток, потребляемый вольтметром, составил около 15мА и менялся в зависимости от количества засвеченных сегментов. После описанной переделки весь этот ток будет потребляться от внешнего источника питания, не нагружая измеряемую цепь.
↑ Возможные применения вольтметра
• Измерение напряжения сети (пределы измерения 150 – 250 Вольт)
• Измерение регулируемого напряжения, снимаемого с ЛАТРа (пределы измерения 0 – 250 Вольт )
• Измерение напряжения внутри какого-либо устройства, если есть внутренний источник питания с напряжением 8 – 15 Вольт (пределы измерения 0 – 250 Вольт). Используется вариант платы без блока питания. Я применил этот вариант в ШИМ регуляторе переменного напряжения.
Как сделать простой вольтметр своими руками – схемы и рекомендации
Ситуации, когда под рукой должен находиться вольтметр, встречаются достаточно часто. Для этого нет необходимости использовать заводской сложный прибор. Изготовить простенький вольтметр своими руками – не проблема, потому что состоит он из двух элементов: стрелочный измерительный блок и резистор. Правда, необходимо отметить, что пригодность вольтметра определяется его входным сопротивлением, которое состоит из сопротивлений его элементов.
Но необходимо учитывать тот факт, что резисторы есть разные с разными номиналами, а это говорит о том, что от установленного резистора будет зависеть входное сопротивление. То есть, подобрав правильно резистор, можно сделать вольтметр под замеры определенных уровней напряжений сетей. Сам же измерительный прибор чаще оценивается по показателю – относительное входное сопротивления, приходящееся на один вольт напряжения, его единица измерения – кОм/В.
То есть, получается так, что входное сопротивления на разных измеряемых участках разное, а относительная величина – показатель постоянный. К тому же, чем меньше отклоняется стрелка измерительного блока, тем больше относительная величина, а, значит, точнее будут измерения.
Погрешности измерений
Погрешность измерений вольтметра напрямую связана с При этом следует учитывать напряжение наводки на выходе. Чаще всего помехи общего вида изменяют параметры сопротивления. В результате данный показатель может значительно уменьшиться. На сегодняшний день имеется три проверенных способа борьбы с разного рода помехами в вольтметрах. Первый прием заключается в применении проводов экранированного типа. При этом вход электрической цепи очень важно изолировать от оборудования.
Второй способ заключается в наличие интегрирующего элемента. В результате период помехи можно значительно уменьшить. Наконец, последним приемом принято считать установку специальных фильтров на вольтметры. Основной их задачей является повышение сопротивления в электрической цепи. В результате амплитуда помехи на выходе после блока значительно уменьшается. Также следует отметить, что многие системы преобразователей способны значительно увеличить скорость измерений. Однако при повышении производительности снижается точность регистрации данных. В итоге такие преобразователи могут быть причиной больших помех в электрической цепи.
Какие типы бывают
Аппараты такого рода относятся к приборам, выполняющим непосредственный отсчёт при определении значения напряжения. Основным требованием к таким устройствам считают высокое внутреннее сопротивление. При параллельном подключении к участку, на котором нужно протестировать величину напряжения, он не должен оказывать на него никакого влияния.
Если провести классификацию приборов, измеряющих напряжение, то можно выделить следующие пункты:
Приборы делят на два вида: электромеханические и электронные. Первые представляют собой конструкцию, в которую входят электромеханический механизм и отображающее результат устройство. Вторые делятся на приборы аналоговые и цифровые.
Внимание! Название «электромеханический» означает, что все эти конструкции: электромагнитные, магнитоэлектрические и другие, производят отклонение электроизмерительной системы под воздействием электричества.
Аналоговые устройства в дополнение к набору шунтов включают в свой состав усилитель. Это узел, позволяющий увеличить нижний интервал измерений и повысить Rвх, а также проводить измерение постоянного и переменного напряжения.
Цифровой вольтметр отображает на дисплей данные в цифровом формате. Схема допускает преобразование напряжения в электрический код при помощи аналого-цифрового устройства.
Тестеры по цели применения позволяют выполнять следующие опции:
Структура, строение и способы использования позволяют применять вольтметры для стационарного размещения, щитового расположения и для измерений в полевых условиях (переносные).
Как подключить вольтамперметр к зарядному устройству — подборка схем
Дата: 10.02.2017 //
При изготовлении самодельных блоков питания или зарядных устройств, народные умельцы зачастую оснащают подобные приборы цифровыми вольтамперметрами. Цена таких устройств колеблется в районе нескольких долларов, а их точность позволяет напрочь забыть о стрелочных измерительных приборах. Учитывая широкий ассортимент современных вольтамперметров, можно столкнуться с проблемой их подключения. Сегодня наша статья посвящена самым популярным вольтамперметрам и их схемам подключения. Также, помимо стандартной схемы, мы будем описывать, как подключить вольтамперметр к зарядному устройству
