Na lição de hoje, consideraremos a opção de fazer um voltímetro digital caseiro para medir a tensão em uma única bateria. Limites de medição de tensão 1-4,5 Volts. Não é necessária energia adicional externa, exceto a medida.
25 anos atrás eu tinha um toca-fitas. Alimentei-o com baterias Ni-Cd NKGTS-0,45 com capacidade de 450 mAh. Para determinar quais baterias já estão na estrada e quais ainda funcionarão, um dispositivo simples foi feito.
Complexo de diagnóstico e medição de bateria-acumulador. 
É montado de acordo com o circuito conversor de tensão em dois transistores. Um LED de saída está aceso. Em paralelo com a entrada conectada à bateria, um resistor enrolado de nicromo é conectado. Assim, se a bateria for capaz de fornecer cerca de 200mA, o LED acenderá.
Entre as deficiências - as dimensões dos contatos são rigidamente curvadas ao comprimento do elemento AA, não é conveniente conectar todos os outros tamanhos padrão. Bem, você não pode ver a tensão. Portanto, na era digital, eu queria fazer um dispositivo mais high-tech. E claro no microcontrolador, onde sem ele :)
Então, o esquema do dispositivo projetado. 
Peças usadas:
1. Tela OLED de 0,91 polegadas 128 x 32 (cerca de US$ 3)
2. Microcontrolador ATtiny85 no pacote SOIC (cerca de US$ 1)
3. Boost DC/DC Converter LT1308 da Linear Technology. (US$ 2,74 por 5 peças)
4. Capacitores de cerâmica, soldados de uma placa de vídeo com defeito.
5. Indutância de COILTRONICS CTX5-1 ou COILCRAFT DO3316-472.
6. Diodo Schottky, usei MBR0520 (0,5A, 20V)
Para liberar todo o potencial do conversor de tensão, você precisa de indutância, que não tenho (consulte o parágrafo 5 acima), portanto, o conversor que montei tem parâmetros obviamente piores. Mas minha carga é muito pequena. Quando uma carga real é conectada do microcontrolador e do display OLED, essa tabela de carga é obtida.
Ótimo, vamos em frente.
função readVcc()
long readVcc() ( // Lê a referência de 1,1 V contra AVcc // define a referência para Vcc e a medição para a referência de 1,1 V interna (REFS0) | _BV(MUX4) | _BV(MUX3) | _BV(MUX2) | _BV(MUX1); #elif definido (__AVR_ATtiny24__) || definido(__AVR_ATtiny44__) || definido(__AVR_ATtiny84__) ADMUX = _BV(MUX5) | _BV (MUX0); #elif definido (__AVR_ATtiny25__) || definido(__AVR_ATtiny45__) || definido(__AVR_ATtiny85__) ADMUX = _BV(MUX3) | _BV(MUX2); #else ADMUX = _BV(REFS0) | _BV(MUX3) | _BV( MUX2) | _BV(MUX1); #endif delay(75); // Espera Vref resolver ADCSRA |= _BV(ADSC); // Inicia a conversão while (bit_is_set(ADCSRA,ADSC)); // medindo uint8_t low = ADCL; // deve ler ADCL primeiro - então bloqueia ADCH uint8_t high = ADCH; // desbloqueia ambos long result = (high<<8) | low;
result = 1125300L / result; // Calculate Vcc (in mV); 1125300 = 1.1*1023*1000
return result; // Vcc in millivolts
}
Eu depurei o código na placa Digispark no arduino IDE. Depois disso, o ATtiny85 foi dessoldado e soldado na placa de ensaio. Montamos a protoboard, ajustamos a tensão na saída do conversor com um resistor trimmer (inicialmente coloquei a saída em 5V, enquanto a corrente na entrada do conversor estava abaixo de 170mA, reduzi a tensão para 4,5V, a corrente caiu para 100mA). Quando o ATtiny85 é soldado à placa de ensaio, tenho que preencher o código usando um programador, tenho um ISP USBash normal. 
código do programa
// SETUP /* * Set #define NASTROYKA 1 * Compile, preencha o código, execute, lembre-se do valor no display, por exemplo 5741 * Meça a tensão real na saída do conversor com um multímetro, por exemplo 4979 ( isso é em mV) * Consideramos (4979/5741) * 1,1=0,953997 * Calcula 0,953997*1023*1000 = 975939 * Escreva o resultado na linha 100 como resultado = 975939L * Defina #define NASTROYKA 0 * Compile, preencha o código , correr, feito. */ #define NASTROYKA 0 #include
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A primeira vez que estraguei e gravei a placa do espelho, percebi isso apenas quando comecei a soldar os elementos. 
Um voltímetro digital é um dispositivo bastante popular. Destina-se apenas a determinar a tensão disponível no circuito elétrico. A conexão de um voltímetro digital pode ser feita de duas maneiras. Na primeira variante, é instalado em paralelo com o circuito. O segundo método envolve conectar o dispositivo diretamente a uma fonte de energia. Uma característica dos voltímetros digitais é a facilidade de uso. Além disso, eles têm um indicador bastante grande Resistencia interna. Isso é extremamente importante porque determinado parâmetro afeta a precisão do dispositivo.
Todos os voltímetros podem ser divididos de acordo com o tipo de valor medido. Os principais tipos são dispositivos permanentes, bem como corrente alternada. O primeiro tipo, por sua vez, é dividido em retificadores, bem como dispositivos quadráticos. Além disso, existem voltímetros de pulso. Sua característica distintiva é a medição de sinais de pulso de rádio. Ao mesmo tempo, eles podem realizar medições de tensão de corrente contínua e alternada.
Um circuito comum de voltímetro digital é baseado em quantidades discretas. Um papel importante é desempenhado pelo dispositivo de entrada. Nesse caso, o dispositivo de controle interage com a unidade de leitura digital por meio de números decimais. Uma característica do dispositivo de entrada é um divisor de alta tensão. Se o trabalho for reduzido para determinar a corrente alternada, ele funcionará como um conversor convencional. Neste caso, uma corrente constante é obtida na saída.
Neste momento, a unidade central está ocupada com um sinal analógico. Neste sistema, é representado na forma de um código digital. O processo de conversão é característico não apenas dos voltímetros, mas também dos multímetros. Alguns modelos de dispositivos usam um código binário. Nesse caso, o processo de obtenção de um sinal é bastante simplificado e a conversão é muito mais rápida. Modelos mais antigos de voltímetros funcionavam exclusivamente com números decimais. Neste caso, o valor da medição foi registrado. Além disso, o circuito do voltímetro digital possui uma unidade central responsável por todos os componentes importantes do dispositivo.
Hoje existem muitos Vários tipos conversores instalados em voltímetros. Os mais comuns são os modelos de pulso de tempo. Além disso, existem conversores de código de pulso.
Sua característica distintiva de outros dispositivos é a capacidade de se envolver em balanceamento bit a bit. Neste momento, os modelos de pulso de frequência são privados de tal privilégio. No entanto, eles podem ser usados para codificação espacial, e isso pode ser extremamente importante em alguns estudos. Isso é especialmente verdadeiro para medições de tensão em circuitos fechados de eletricidade.
Você pode fazer um voltímetro (digital) com suas próprias mãos. Em primeiro lugar, é selecionado um detector, projetado para determinar o valor médio retificado. Nesse caso, ele é instalado, via de regra, próximo ao conversor CA. A tensão mínima é determinada pelo detector a partir de 100 MV, no entanto, alguns modelos são capazes de reconhecer intensidades de corrente de até 1000 MV. Além disso, para fazer um voltímetro (digital) com as próprias mãos, você precisará de um transistor, que afeta a sensibilidade do dispositivo, ou seja, seu limite. Está conectado com o nível de amplitude de tensão quântica. A sensibilidade do dispositivo também afeta a sensibilidade. Se a tensão for inferior a 100 MV, o nível de resistência certamente aumentará e poderá chegar a 10 ohms.
A resistência que se forma no sistema depende do número de caracteres no circuito. NO este caso deve ser entendido que as escalas dos voltímetros podem variar muito. A relação do valor medido é diretamente proporcional à tensão. Além disso, é preciso levar em consideração a imunidade a ruídos, que também afeta a resistência do aparelho. Deve-se notar aqui que é o voltímetro digital embutido que possui grandes amplitudes.
Neste caso, fornece grande influência para interferência no circuito. A maioria causa comum surto repentino é considerado operação incorreta da fonte de alimentação. Nesse caso, a frequência média do dispositivo pode ser violada. Assim, havia, por exemplo, 50 Hz na entrada do circuito e 10 Hz na saída. Como resultado, a resistência é formada no fio de conexão. Aos poucos, isso leva ao vazamento, e isso acontece no local onde estão os terminais. Nesse caso, o problema pode ser resolvido aterrando essa área. Como resultado, a interferência passa para o circuito de entrada e a frequência no dispositivo se estabiliza.
O erro de medição do voltímetro está diretamente relacionado, neste caso deve-se levar em consideração a tensão de pickup na saída. A interferência mais comum visão geral alterar os parâmetros de resistência. Como resultado, esse número pode diminuir significativamente. Até o momento, existem três maneiras comprovadas de lidar com vários tipos de interferência em voltímetros. O primeiro truque é usar fios blindados. Nesse caso, é muito importante isolar a entrada do circuito elétrico do equipamento.
A segunda maneira é ter um elemento integrador. Como resultado, o período de interferência pode ser significativamente reduzido. Finalmente, a última técnica é considerada a instalação de filtros especiais em voltímetros. Sua principal tarefa é aumentar a resistência no circuito elétrico. Como resultado, a amplitude do ruído na saída após o bloqueio é significativamente reduzida. Também deve ser observado que muitos sistemas de transdutores são capazes de aumentar significativamente a velocidade de medição. No entanto, à medida que o desempenho aumenta, a precisão do registro de dados diminui. Como resultado, tais conversores podem causar grandes ruídos no circuito elétrico.
O voltímetro CA digital de pulso de código opera com base no princípio de balanceamento bit a bit. Nesse caso, o método de medição de tensão de compensação é aplicável a esses dispositivos. O processo de cálculo, por sua vez, é realizado por meio de um divisor de precisão. Além disso, a tensão de referência no circuito elétrico é calculada.
Em geral, a corrente compensada tem vários níveis. De acordo com teoria quântica, os cálculos são feitos no sistema binário-decimal. Se você usar um voltímetro digital de dois dígitos para um carro, a tensão será reconhecida até 100 V. Todo o processo é realizado por comandos. atenção especial no trabalho merece uma comparação de tensões. Baseia-se no princípio de pulsos de controle e ocorrem no sistema em determinados intervalos de tempo. Neste caso, é possível trocar a resistência de um divisor.
Como resultado, a frequência limite muda na saída. Ao mesmo tempo, é possível conectar um dispositivo separado para comparar indicadores. O principal é não esquecer de levar em consideração o tamanho da divisória no link. Nesse caso, o dispositivo pode não receber sinal. Como resultado, os dados podem ser comparados pelas posições das teclas. Na verdade, eles são um código lido por um voltímetro.
Um voltímetro-amperímetro DC digital pode ser esquematicamente representado como elementos interativos de um circuito elétrico. O mais importante é o dispositivo de entrada, que atua como uma referência de tensão. Assim, o divisor de precisão é conectado ao comparador.
Por sua vez, os mecanismos de leitura digital mostram a resistência do circuito elétrico. Além disso, os dispositivos de controle podem interagir diretamente com o dispositivo de entrada e comparar os indicadores de tensão da rede. O processo mais simples de medição pode ser representado na forma de escalas. Nesse caso, o sistema costuma travar. Eles estão relacionados, na maioria das vezes, por causa de uma comparação incorreta.
A precisão da medição de um voltímetro-amperímetro está diretamente relacionada à estabilidade da tensão de referência. Além disso, o limite do divisor de precisão no dispositivo de entrada deve ser levado em consideração. A proteção contra interferência na corrente também é levada em consideração. Para fazer isso, logo no início do circuito elétrico existe um filtro. Como resultado, a qualidade do trabalho de laboratório pode ser melhorado significativamente.
Esses tipos de voltímetros usam conversores especiais que medem a tensão apenas em determinados intervalos de tempo. Neste caso, as oscilações de impulso no circuito elétrico são levadas em consideração. Além disso, a frequência média da tensão no sistema é calculada. Para estabilizá-lo, via de regra, é utilizado um sinal discreto, que é enviado da saída do conversor.
Neste caso, os pulsos de contagem podem ser significativamente reduzidos. Muitos fatores afetam o erro de medição dos voltímetros. Em primeiro lugar, diz respeito à amostragem de sinal. Além disso, o problema pode ser instabilidade de frequência. Ele está conectado com o limite de sensibilidade do circuito elétrico. Como resultado, a comparação de tensão pelo dispositivo não é linear.
Um voltímetro-amperímetro digital com conversor de frequência inclui, sem falta, um gerador que monitora as mudanças de tensão no circuito elétrico. Neste caso, a medição é realizada em etapas em intervalos. O gerador no circuito elétrico é usado tipo linear. Para comparar os dados recebidos, o dispositivo possui um gatilho. Por sua vez, para calcular a frequência, é importante usar um contador que receba um sinal discreto. Isso acontece na saída do conversor voltímetro-amperímetro. Neste caso, a magnitude da tensão limite é levada em consideração.
A informação é alimentada diretamente na entrada do voltímetro-amperímetro. Nesta etapa, é realizado o processo de comparação e, quando ocorre um impulso, o sistema fixa o nível zero. O sinal no voltímetro-amperímetro atinge diretamente o gatilho e, como resultado, uma tensão positiva é obtida na saída. O pulso retorna à sua posição original somente após o dispositivo de comparação. Neste caso, quaisquer mudanças na frequência limite que se formaram em um determinado intervalo de tempo são levadas em consideração. O fator de conversão também é levado em consideração. É calculado com base no indicador de intensidade do sinal.
Além disso, a fórmula contém um pulso de contagem que aparece na saída do gerador. Como resultado, a tensão só pode ser exibida quando existem certas flutuações que ocorrem no circuito elétrico. Por fim, o sinal deve atingir a saída do acionador e ser considerado lá. Nesse caso, o número de pulsos é registrado em um voltímetro-amperímetro. Como resultado, um indicador é ativado que indica a presença de tensão.
O voltímetro digital DC de dupla integração opera com base no princípio da repetição periódica. Neste caso, o retorno do código-fonte na cadeia é feito automaticamente. Este sistema funciona exclusivamente com corrente contínua. Nesse caso, a frequência é pré-retificada e alimentada no dispositivo de saída.
Erros de discretização em voltímetros não são levados em consideração. Assim, podem ocorrer momentos de incompatibilidade dos pulsos de contagem. Como resultado, no início e no final do intervalo, um parâmetro pode ser muito diferente. Porém, via de regra, o erro não é crítico devido ao funcionamento do conversor.
A interferência de ruído é um problema particular. Como resultado, pode distorcer significativamente o indicador de tensão. Em última análise, isso se reflete na magnitude do impulso, ou seja, sua duração. Assim, entre os voltímetros digitais, esses tipos não são muito populares.
As fontes de alimentação automotivas e de laboratório podem ter correntes que chegam a 20 amperes ou mais. É claro que alguns amperes podem ser facilmente medidos com um multímetro barato comum, mas e quanto a 10, 15, 20 ou mais amperes? Afinal, mesmo com cargas não muito grandes, os resistores de derivação embutidos nos amperímetros por um longo tempo de medição, às vezes até horas, podem superaquecer e, na pior das hipóteses, derreter.
Os instrumentos profissionais para medir altas correntes são muito caros, por isso faz sentido montar você mesmo o circuito do amperímetro, principalmente porque não há nada complicado aqui.
O circuito, como você pode ver, é muito simples. Seu funcionamento já foi testado por diversos fabricantes, e a maioria dos amperímetros industriais funciona da mesma forma. Por exemplo, este circuito também usa esse princípio.
A peculiaridade reside no fato de que neste caso é usado um shunt (R1) com um valor de resistência muito baixo - 0,01 Ohm 1% 20W - o que permite dissipar muito pouco calor.
Os ajustes consistirão em zerar a saída do amperímetro na ausência de corrente, e calibrá-lo comparando-o com outro instrumento de medição de corrente de referência. O amperímetro é alimentado por uma tensão simétrica estável. Por exemplo, de 2 baterias de 9 volts. Para medir a corrente, conecte o sensor na linha e um multímetro na faixa de 2V - veja as leituras. 2 volts corresponderão a uma corrente de 20 amperes.
Usando um multímetro e uma carga, como uma pequena lâmpada ou resistência, mediremos a corrente de carga. Conecte um amperímetro e obtenha as leituras atuais com um multímetro. Recomendamos fazer vários testes com cargas diferentes para comparar as leituras com um amperímetro de referência e garantir que tudo esteja funcionando corretamente. Você pode baixar o arquivo de armadura impresso.
É impossível inventar tudo sozinho - embora o conhecimento da programação do microprocessador não seja suficiente (estou apenas aprendendo), mas não quero ficar para trás. Navegar na Internet deu vários opções diferentes tanto em termos da complexidade do circuito e das funções executadas quanto dos próprios processadores. Uma análise da situação nos mercados de rádio locais e uma abordagem sóbria (compre o que puder; faça o que realmente puder, e o processo de fabricação e o tempo de configuração não se arrastarão por tempo ilimitado) fizeram minha escolha no circuito do voltímetro descrito em www.CoolCircuit.com.
Então o abaixo diagrama de circuito já fixa. O firmware permaneceu nativo (main.HEX - anexo).
Aqueles que “têm processadores nas mãos com frequência” podem não ler mais, mas de resto, principalmente aqueles que estão pela primeira vez, direi como fazer tudo, embora não da maneira ideal (que os profissionais me perdoem o estilo de apresentação), mas no final corretamente.
Então, para referência: a família PIC de processadores de 14 pinos tem pinagens diferentes, então você precisa verificar se o programador que você possui com soquetes é adequado para este chip. Preste atenção no soquete de 8 pinos, via de regra, é exatamente o que cabe, e as conclusões na extrema direita simplesmente travam. Eu usei o programador PonyProg usual.
Ao programar o PIC, é importante não sobrescrever a constante de calibração do oscilador interno do chip, porque o quartzo externo não é usado aqui. Fica registrado na última célula (endereço) da memória do processador. Se você usar o IcProg selecionando o tipo de MC, na janela - "Endereço do código do programa" na última linha marcada com o endereço - 03F8, os quatro caracteres à direita são a constante individual especificada. (Se o chip é novo e nunca foi programado, depois de um monte de caracteres 3FFF - o último será algo como 3454 - é exatamente isso).
Para que o cálculo das leituras do voltímetro seja verdadeiro, faça tudo corretamente e entenda o processo do que está acontecendo, proponho, embora não seja o ideal, mas espero um algoritmo compreensível:
Antes de programar o MK, você deve primeiro dar o comando “Read All” no IcProg e olhar para a célula de memória acima - a constante individual deste chip será listada lá. Deve ser reescrito em um pedaço de papel (não guarde na memória! - você vai esquecer).
- carregue o arquivo do programa de firmware MK - com extensão *.hex (neste caso - "main.hex") e verifique qual constante está escrita na mesma célula neste produto de software. Se for diferente, coloque o cursor e insira ali os dados previamente registrados em um pedaço de papel.
- pressione o comando para programar - depois de uma pergunta como: "se deve usar os dados do oscilador de um arquivo" - você concorda. Pois você já verificou se existe o que você precisa.
Mais uma vez, peço desculpas a quem programa muito e não faz isso, mas estou tentando transmitir aos iniciantes informações sobre um elemento de software bastante importante desse microprocessador e não perdê-lo devido a várias situações que às vezes são completamente incompreensível, ou mesmo inexplicável depois. Principalmente se, com as mãos trêmulas de empolgação, ele enfiou o chip no programador que acabava de ser construído e conectado ao computador pela primeira vez e, preocupado, você aperta o botão do programa, e esse milagre da tecnologia também começa a perguntar incompreensível perguntas - é aqui que começam todos os problemas.
Assim, se todas as etapas forem concluídas corretamente, o chip MK está pronto para uso. Em seguida é a questão da tecnologia.
Quero acrescentar por conta própria que os transistores não são críticos aqui - qualquer estruturas p-n-p, incluindo Soviética, em uma caixa de plástico. Eu usei soldado de importado electrodomésticos após verificar a conformidade da estrutura de condução. Nesse caso, mais uma nuance é inerente - a localização da saída da base do transistor pode ser no meio da caixa ou na borda. Para o funcionamento do circuito, isso é indiferente, só é necessário tirar conclusões de acordo ao soldar. Resistores fixos para o divisor de tensão - exatamente o valor especificado. Se você não conseguir encontrar um resistor de corte importado de 50 kOhm, é aconselhável levar um pouco mais de fabricação soviética - 68 kOhm, e não recomendo levar 47 kOhm, porque no caso de uma coincidência simultânea de classificações reduzidas, a relação calculada das resistências do divisor de tensão será perdida, o que pode ser difícil de corrigir com um suporte de rack.
Como já escrevi, minha fonte de alimentação tem dois braços - então fiz dois voltímetros em uma placa de uma vez e trouxe os indicadores para uma placa separada para economizar espaço no painel frontal. Espalhe sob os elementos habituais. Arquivos com layout de placa, fonte e hexadecimal estão anexados no arquivo. Você tem SMD, então não é difícil refazê-lo, se necessário, entre em contato.
Para quem quer repetir este voltímetro e tem, como o meu, uma fonte de alimentação bipolar com ponto médio comum - relembro a necessidade de alimentar os dois voltímetros a partir de duas fontes separadas (separadas galvanicamente). Digamos - enrolamentos individuais do transformador de potência ou, como opção - conversor de pulso, mas sempre com dois enrolamentos de 7 volts (não estabilizados). Para quem vai fazer um “pulso”: o consumo de corrente do voltímetro é de 70 a 100 mA, dependendo do tamanho e cor do indicador. Caso contrário, nenhuma tensão negativa pode ser aplicada à porta MK.
Se alguém precisar de um circuito conversor, pergunte no fórum, estou trabalhando neste assunto.
Arquivo com os dados e lacres necessários no SLayout-5rus:
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