|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ Cyfrowy miniwoltomierz z wyświetlaczem LCD. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Technologia pomiarowa Autor artykułu zbadał działanie szeregu mikroukładów ADC rodziny ICL71x6 (w tym KR572PV5) i ich analogów przy obniżonym napięciu zasilania. Korzystając z wyników tych badań, opracował oryginalny projekt miniaturowego woltomierza cyfrowego. W oparciu o mikroukład ADC MAX130, należący do rodziny mikroukładów ICL71x6, opracowano miniaturowy woltomierz z czterema zakresami pomiarowymi: 200 mV, 2, 20 i 200 V. Główny obwód urządzenia pokazano na ryc. 1.
Wygląd woltomierza pokazano na ryc. 2.
Wybór tej serii mikroukładów tłumaczy się tym, że jego granica działania przy obniżonym napięciu zasilania w przybliżeniu pokrywa się z napięciem progowym taniego i niedrogiego detektora wyłączenia - mikroukładu KR1171SP42. Zastosowanie tego detektora pozwala uniknąć błędnych pomiarów, gdy napięcie zasilania spadnie poniżej określonego poziomu. Znacznie mniejszy pobór prądu w porównaniu z ICL7106 (KR572PV5) umożliwił wydłużenie czasu pracy woltomierza nawet przy zastosowaniu małej baterii. Przy częstotliwości kwarcu 32,768 kHz woltomierz daje około 2 (32768/16000) odczytów na sekundę. Częstotliwość sygnału VR wynosi około 40 Hz (32768/800). Dla przykładu mikroukładu MAX130CPL zastosowanego w miniwoltomierzu, minimalne napięcie pracy, przy którym zachowana jest dokładność pomiaru, wyniosło 4,27 V. Dlatego spośród dziesięciu dostępnych egzemplarzy detektorów 1171SP42 (a posiadają one znaczny rozrzut napięcia odpowiedzi), wybrano przypadek z napięciem odpowiedzi Us = 4,3 V i histerezą 60 mV (bez napięcia ok. 4,36 V). Dokładność przetwornika ADC jest w dużej mierze związana z jakością kondensatorów zastosowanych w przetworniku ADC. W dokumentacji firmowej oraz artykułach dotyczących zastosowania przetwornika ADC ICL71xx zaleca się stosowanie kondensatorów o niskim współczynniku absorpcji w dielektryku. Jeśli kondensator ceramiczny zostanie użyty jako C6 (pojemność obwodu całkującego), błąd liniowości konwersji będzie rzędu 0,1%, aw przypadku dielektryka polistyrenowego i polipropylenowego odpowiednio 0,01% i 0,001%. Z domowych kondensatorów można polecić K71-4, K71-5, K72P-6, K72-9, K73P-7, K73-16, K73-17. Kondensatory C4 w węźle korekcji zera i C2 z napięciem odniesienia mogą być stosowane z dielektrykiem z politereftalanu etylenu. Dla odniesienia: kondensatory grup K70-xx i K71-xx - z dielektrykiem polistyrenowym, grupy K72-xx - fluoroplastik, K73-xx - politereftalan etylenu, K78-xx - polipropylen. Woltomierz jest montowany na płytce drukowanej, której wymiary pokrywają się z wymiarami wskaźnika. Układ ADC znajduje się pod wskaźnikiem, a pozostałe elementy umieszczono na odwrocie płytki stykowej. Wszystkie rezystory, z wyjątkiem dzielnika wejściowego, to rezystory chipowe 0805. Montaż odbywa się za pomocą cienkiego drutu. Płytka woltomierza jest zainstalowana w blaszanej obudowie o wymiarach 80x35x15 mm. Naprzeciw wskaźnika w obudowie znajduje się okienko, w które wklejona jest przezroczysta plastikowa płytka (od wieczka pudełka CD). Wymiary komory baterii - 35x15x15 mm. Aby uzyskać napięcie odniesienia 100 mV, stosuje się elementy R1, VD1, R3, R5, R6. Wydajność zintegrowanej diody Zenera AD1580ART (Ist min = 50 µA!) jest nieco lepsza niż RER1004 (LM385) i jest dostępna w miniaturowej obudowie SOT-23. Przykładowe napięcie 100 mV ustawia się na rezystorze R5, regulując rezystor strojenia R6. Woltomierz dla czterech granic pomiaru napięcia został wykonany bez specjalnego przełącznika: zewnętrzny dzielnik napięcia wbudowany w złącze sondy pomiarowej jest podłączony do złącza XP1. Obwód dzielnika wejściowego pokazano na ryc. 3 i na ryc. 4 przedstawia jego konstrukcję. Przejście do innej granicy pomiaru można przeprowadzić poprzez odłączenie sondy z dzielnikiem od złącza XP1 woltomierza, obrócenie sondy o 90 stopni i ponowne połączenie obu węzłów.
Impedancja wejściowa woltomierza z podłączonym dzielnikiem napięcia wynosi 11,1 MΩ (bez dzielnika ok. 100 MΩ). Najlepiej zastosować rezystory C2-29V 0,062 lub 0,125 W z tolerancją 0,1% w dzielniku napięcia wejściowego. Rezystancje rezystorów dzielnika dobiera się jako wielokrotności 10, co ułatwia ich dobór. Rezystancja dolnego ramienia rozdzielacza w tym przypadku powinna wynosić 11,11 kOhm; taka ocena istnieje dla rezystorów C2-29V (wiersz E192). Możesz skorzystać z porady z [1] i połączyć równolegle dwa rezystory o wartościach znamionowych z serii E24 12 kOhm i 150 kOhm (ważne jest, aby wybrać wartość 11,11 kOhm). Podczas instalowania rezystorów z tolerancją 0,1% w dzielniku nie jest wymagana dodatkowa selekcja. Niestety nie można znaleźć dokładnego małego rezystora o wartości nominalnej 10 MΩ. Dlatego musiałem zrobić domowy rezystor z rezystorów chipowych 0805. Obwód i konstrukcja takiego rezystora pokazano na ryc. 5a i ryc. 5 B.
Rezystory R1'= 8,2 MΩ i R1"= 1,8 MΩ należy dobrać z ujemną tolerancją. Jeżeli odchylenie wynosi około 0,1% (jest to całkiem możliwa wartość dla rezystorów chipowych z tolerancją 1%), to pozostałe dwa rezystory musi mieć wartości znamionowe wskazane na rys. 5, a. Rezystor R1* jest wlutowany od góry do rezystora R1 "'. Rozmiar konstrukcji w przybliżeniu odpowiada rezystorom C2-23 0,125 lub 0,25 wata. Maksymalne dopuszczalne napięcie na wejściu dzielnika jest określone przez maksymalne dopuszczalne napięcie rezystora chipowego 0805 R1 i zgodnie z danymi paszportowymi wynosi 300 V. Napięcie robocze rezystorów chipowych nie powinno przekraczać 150 V. Biorąc pod uwagę że rezystancja rezystora R1' wynosi 8,2 MΩ / 11,1 MΩ \u73,8d 150% impedancji dzielnika, to napięcie robocze dzielnika wynosi 0,73 V / 203 \u10d 1,999 V, co odpowiada maksymalnej granicy pomiaru miniwoltomierz. Rezystor 200 MΩ można wyregulować zgodnie z odczytami dokładnego omomierza lub mierząc skalibrowane napięcie 10 V za pomocą dokładnego woltomierza na zmontowanym dzielniku. Oczywiście sam miniwoltomierz musi być ustawiony na limit 71 mV. Zasadniczo pierwsza opcja strojenia omomierza nie może dać dobrego wyniku, ponieważ zawsze występuje prąd wejściowy, który powoduje zauważalny spadek napięcia na rezystorze 31 MΩ. Ale prądy wejściowe rodziny mikroukładów ICL2xx są tak małe, że wyniki dla wskazania XNUMX/XNUMX cyfry są całkiem zadowalające. Nie zaleca się regulacji dzielnika poprzez podłączenie multimetru do jego stopni, nawet jeśli jest on o rząd wielkości dokładniejszy, ponieważ może wystąpić pewien błąd z powodu wewnętrznego dzielnika napięcia, który nie jest wyłączany nawet przy dolnej granicy. Przed wypełnieniem konstrukcji sondy żywicą epoksydową zaleca się dokładne przepłukanie rezystora 10 MΩ oraz całego rozdzielacza mieszanką alkoholowo-benzynową, wodą i szamponem oraz dokładne wysuszenie. W tym celu wygodnie jest używać suszarki do włosów o temperaturze powietrza na wylocie w zakresie 70 ... 90 ° C. Należy uważać, aby żywica epoksydowa nie dostała się do korpusu złączy męskich PBD-8. Druga sonda wejściowa woltomierza zakończona krokodylem jest podłączona do złącza KhRS. Ponieważ wejście 200 mV jest również podłączone do tego samego złącza, można je wykorzystać do podłączenia woltomierza do różnych zewnętrznych końcówek lub po prostu jako wskaźnik o dużej rezystancji wejściowej i skali 200 mV. Dzielnik napięcia jest odłączony od złącza XP1, więc położenie kropki dziesiętnej można ustawić na złączu XP1 za pomocą konwencjonalnej zworki. Metalowa obudowa woltomierza nie ma połączeń z częścią elektryczną urządzenia, ale na złączu KhRZ znajduje się styk „obudowy”. Możesz go używać w zależności od sytuacji (na przykład przy wysokim poziomie zakłóceń). Schemat i konstrukcja sondy ujemnej pokazano na ryc. 6.
Woltomierz wykorzystuje wskaźnik LCD ITS-0803 firmy INTECH [2]. Jego wymiary to 51x30,5 mm. Obraz pojawia się już przy napięciu 2 ... 2,1 V, a wskaźnik osiąga maksymalny kontrast znaku w stosunku do tła (w IZhTs5-4/8 kontrast jest gorszy) przy napięciu zasilania 3 .. 3.3 V. Ten typ wskaźnika można nazwać standardowym, ponieważ jego pełne odpowiedniki są produkowane przez wiele firm (Standish, Epson). Przeznaczenie i położenie sworzni i segmentów pokazano na rys. 7.
Najpopularniejszy wskaźnik, PLI5-4/8, może być używany, ale nie jest zalecany. Pojawia się obraz segmentów, zaczynając od napięcia 2,5 ... 2,7 V, ale maksymalny kontrast osiąga się tylko przy wartości napięcia 4,3 ... 4,8 V. Ponadto ten wskaźnik nie ma segmentu „Słaba bateria”. Istnieje odpowiednik tego wyświetlacza LCD o nazwie „Sobol”, którego charakterystyka jest lepsza, a cena wyższa. Dobrym wskaźnikiem jest IZHTS14-4/7 z zakładu Reflector. Działa dobrze przy napięciu 3 V, ale ma 50 pinów, dużo dodatkowych segmentów i dlatego jest większy niż ITS-0803. Istnieje segment znaków „LB”. Informacje o tych komponentach można również znaleźć na stronie [2]. Jeśli na wyświetlaczu LCD nie ma segmentu „LOW BATTERY”, w jednostce sygnalizującej niski poziom baterii można zastosować diodę LED; obwód sterowania napięciem dla tego przypadku pokazano na ryc. 8. Pożądane jest wybranie diody LED o minimalnym prądzie roboczym. Dioda LED L-934SRC pokazana na schemacie jest czerwona, bardzo jasna (King Bright). Działa dobrze przy prądzie stałym 200 ... 300 μA!
Tranzystor VT2 odwraca sygnał BP i służy do włączania kropek dziesiętnych na wskaźniku. Wymagany punkt przy ograniczeniu prądu załączany jest zworką na złączu XS2 zewnętrznego dzielnika napięcia. Ten sam odwrócony sygnał BP (oznaczony na schemacie jako DP0) można zastosować do segmentu LCD „Low Battery” za pomocą przełącznika na tranzystorze VT1. Stan klucza (wł./wył.) jest kontrolowany przez czujnik podnapięciowy DA1. Rezystory R4, R7, R10, R11 (o rezystancji 5 ... 10 MΩ) są instalowane w celu wykluczenia „podświetlenia” nieużywanych segmentów. W większości przypadków wskaźnik działa dobrze bez tych rezystorów. Wymiary komory zasilającej w powiązaniu z szerokością zastosowanego wskaźnika pozwalają na zamontowanie w urządzeniu akumulatorów 4LR44, A544, V34PX, PX28A, 4SR44 o napięciu 6 V. 13 V. Są dość powszechne i stosowane we wskaźnikach laserowych i dziecięcej zabawce „Tomagotchi”. W komorze zainstalowana jest odpowiednio długa sprężyna, co pozwala na zastosowanie trzech lub czterech elementów dyskowych. Przy czterech elementach końcowe napięcie rozładowania wynosi 4,3 V / 4 \u1,07d 1,43 V. Gdy włączone są tylko trzy elementy, ich pojemność nie jest w pełni wykorzystana (minimalne dopuszczalne napięcie wynosi około 131 V). Niski pobór prądu (szczególnie dla MAX5) pozwala na zainstalowanie zestawu „świeżych” i częściowo rozładowanych ogniw w celu pełniejszego wykorzystania ich pojemności. Przy odrobinie wysiłku można umieścić w komorze nawet 0,9 sztuk całkowicie rozładowanych ogniw (5 V x 4,5 \uXNUMXd XNUMX V), a woltomierz będzie działał dobrze. Pojemność alkalicznych ogniw i baterii galwanicznych tego typu wynosi około 100 mAh, a srebrno-cynkowych - 160 mAh. Oznacza to, że szacowany czas pracy woltomierza z jednej baterii przy średnim poborze prądu około 220 μA (MAX130) wyniesie około 500 godzin dla baterii alkalicznych i 800 godzin dla baterii srebrno-cynkowych. W przypadku innych typów mikroukładów z tej rodziny ADC można oszacować czas działania na podstawie ich bieżącego zużycia. Błąd woltomierza na granicy 200 mV odpowiada pojemności wskaźnika LCD, czyli wszystkie cyfry na wskaźniku są prawidłowe (badane woltomierzem DT41F + 2/930 cyfry, klasa dokładności 0,05), co z nie jest oczywiście zasługą autora, ale wysokiej jakości wykonania przetwornika MAXIM ADC i referencyjnego źródła napięcia firmy Analog Devices. Ponieważ napięcie ION zmierzone w dostrojonym woltomierzu było nieco niższe niż obliczona wartość (około 99,98 mV), nieliniowość urządzenia, która nieuchronnie występuje przy tej metodzie korygowania absorpcji w kondensatorze, przekracza 3 1/2 cyfry wskaźnika. Brak zauważalnej różnicy wskazań na krańcach skali (mniej niż 1/2 najmniej znaczącej cyfry wskaźnika) jest w tym przypadku tylko przyjemnym przypadkiem. W pozostałych (trzech) granicach błąd zostanie określony przez jakość wykonania dzielnika napięcia. Autor jest świadomy pewnej niejasności w przedstawionym w artykule materiale. Z jednej strony rozważa się zastosowanie układu ADC w konstrukcji urządzenia, którego nie można uznać inaczej niż za radio amatorskie, ponieważ tryb zasilania mikroukładu nie jest zgodny z zaleceniami producenta. Z drugiej strony autor ma do dyspozycji wyniki dość głębokiego badania źródeł błędów, które nie zostały uwzględnione w tym artykule. Jednocześnie autor twierdzi, że dwa tuziny kopii różnych typów mikroukładów z rodziny ICL71x6 pracują normalnie w proponowanym układzie przełączającym. Jednak autor nie może w tym artykule podać żadnych uogólniających wniosków na temat działania wszystkich mikroukładów z tej grupy ADC. Dla siebie autor jednak wyciągnął pewien wniosek. Jeśli w projekcie amatorskim lub przemysłowym konieczne jest podłączenie mikroukładu z rodziny ICL71x6 do urządzenia o napięciu zasilania 5 ... 6 V, można użyć ADC bez konwerterów polaryzacji, biorąc pod uwagę margines napięcia zasilania. literatura
Autor: O. Fiodorow, Moskwa
Maszyna do przerzedzania kwiatów w ogrodach
02.05.2024 Zaawansowany mikroskop na podczerwień
02.05.2024 Pułapka powietrzna na owady
01.05.2024
▪ Adam II - tablet z dwustronnym wyświetlaczem ▪ Chiński system nawigacji BeiDou ▪ Instalacja odsalająca zasilana energią słoneczną
▪ Dział serwisu Materiały elektrotechniczne. Wybór artykułów ▪ Na cześć jakiego zwierzęcia nazwano Wyspy Kanaryjskie? Szczegółowa odpowiedź ▪ Artykuł Sporysza. Legendy, uprawa, metody aplikacji ▪ artykuł Retroclock. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki ▪ artykuł Letnie doświadczenia. Doświadczenie chemiczne
Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn
www.diagram.com.ua |
Zobacz inne artykuły Sekcja 
Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:
Wszystkie języki tej strony