Tutaj zaprojektujemy prosty woltomierz. Jest to proste, ponieważ zawiera tylko jeden układ scalony - LM3914. LM3914 to układ sterujący 10 diodami LED na podstawie liniowej wartości napięcia wejściowego.
Układ scalony zapewnia wyjście dziesiętne, zapalając odpowiednią diodę LED w oparciu o wartość napięcia wejściowego. Maksymalne mierzone napięcie wejściowe zmienia się w zależności od napięcia odniesienia i napięcia zasilania, omówimy to w dalszej części artykułu.
Ten układ można zmodyfikować pod kątem obwodu ochrony akumulatora, obwodu amperomierza itp., Ale tutaj używamy go jako woltomierza. LM3914 to 10-stopniowy woltomierz, co oznacza, że pokazuje zmiany w trybie 10-bitowym. Chip wykrywa pomiarowe napięcie wejściowe jako parametr i porównuje je z odniesieniem, za każdym razem, gdy napięcie przekracza określoną część odniesienia, odpowiednia dioda LED świeci.
Chip jest zaprogramowany do bezpośredniego sterowania diodami LED, więc nie jest wymagany dodatkowy opór.
składniki
Zasilanie (5 V)
Rezystor 1 K (3 sztuki)
Rezystor 10 K (2 sztuki)
LM3914 IC
10 diod LED
Kondensator 0,1 µF (2 sztuki).
Płytka prototypowa i przewody połączeniowe
Schemat obwodu i działanie
Obwód wewnętrzny LM3914 pokazano na poniższym rysunku:
Jak omówiono, LM3914 jest 10-stopniową jednostką pomiarową. Jest to pokazane na powyższym obwodzie wewnętrznym. LM3914 to w zasadzie kombinacja 10 komparatorów. Każdy komparator jest wzmacniaczem operacyjnym, uzyskując napięcie odniesienia na ujemnym zacisku.
Teraz ważne jest to, że napięcie pomiarowe nie może być wyższe niż napięcie odniesienia lub napięcie zasilania chipa. Należy o tym zawsze pamiętać. Aby uzyskać wyższe napięcie pomiarowe, zachowując stałą wejściową, zastosujemy rezystancyjny dzielnik napięcia. Po prostu dzieli napięcie na podstawie rezystorów.
Rozważ obwód utworzony przez sieć pokazaną na rysunku:
Czyli przy napięciu wejściowym 15 V, R1 = 11 K, R2 = 1 K mamy Vout = 15 (1/11) = 1,5 V (w przybliżeniu).
Napięcie odniesienia jest wybierane na podstawie wymagań. Wartość odniesienia musi być maksymalnym napięciem pomiarowym, które zamierzamy przyłożyć do chipa. Jeśli mierzymy napięcie zmienne z napięciem szczytowym 20 V, powinniśmy wybrać odniesienie 20 V.
Odniesienie jest wybierane za pomocą równania:
Ponieważ chcemy mierzyć napięcia od 0-15, musimy wybrać R2 = 11K = 10K + 1K, R1 = 1K.
Dzięki temu wybraliśmy napięcie odniesienia Vref = 1,25 * 12 = 15V. Mamy więc maksymalne napięcie wejściowe do 15 V.
Należy jednak pamiętać, że im wyższa wartość odniesienia, tym większe napięcie krokowe i mniejsza rozdzielczość. Powiedzmy, że odniesienie wynosi 20 V, że mamy krok 2 V, żadne napięcie między 2 V-4 V nie jest mierzalne. Więc przy wyższym napięciu mamy mniejszą dokładność.
Ponieważ chip jest 10-stopniowy, a napięcie wynosi od 0-15 V, mamy krok 1,5 V. Tak więc z każdym wzrostem napięcia o 1,5 V świeci się dodatkowa dioda LED.
Połączenia, które są wykonywane dla obwodu woltomierza LM3914 są podane poniżej:
PIN3 ---------------------------- Zasilanie + 5 V.
PIN2 -------------------------------- masa
PIN5 ----------------------------- + zmienne napięcie
PIN1,10,11,12,13,14,15,16,17,18 ------------------- podłączony do diod LED
Poziom pomiaru dla diod LED wynosi, + 1,5 V, + 3,0 V, + 4,5 V, + 6,0 V, + 7,5 V, + 9,0 V, + 10,5 V, + 12,0 V, + 13,5 V, + 15,0 V.
Powiedzmy, że mierzone napięcie wynosi 10 V, szósta dioda LED się świeci. Powiedzmy, że mierzone napięcie wynosi 12,5 V, dziewiąta dioda LED się świeci. Tak więc z przyrostem 1,5 V możemy zmierzyć do 15 V.