ИС вольтметра:прибор для измерения напряжения

О микросхеме вольтметра，Измерение напряжения между двумя точками электронной схемы может дать множество преимуществ. Например, он позволяет узнать, работает ли электрическое устройство, например батарея, так, как предполагалось. Кроме того, вольтметр сообщит вам о перепаде напряжения этой батареи. Вольтметры обычно имеют специальную микросхему интегральной схемы, такую ​​как ICL7107, которая помогает обеспечивать точные измерения. По сути, они интегрированы в схему вместе с семисегментным светодиодным дисплеем.

В этой статье описывается схема цифрового панельного вольтметра, которую можно использовать на любом электронном устройстве. Итак, приступим!

1. Что такое вольтметр IC?

(Цифровой вольтметр оснащен микросхемой L7107 для точного измерения напряжения. Источник:Wikimedia Commons)

ИС вольтметра обеспечивает измерение напряжения переменного или постоянного тока и отображает значение в числовой форме. В частности, многие используют АЦП Intersil ICL7107 3.5. И он показывает показания в диапазоне от 0 до 2000 В с точностью 0,1% и работает при токе менее 200 мА. Кроме того, схема ICL7107 поддерживает драйверы дисплея, часы, декодеры семи сегментов и источник опорного напряжения.

Однако различные условия могут повлиять на производительность, включая колебания напряжения источника питания, температуры, входного сопротивления и т. д.

2. Работа цифрового вольтметра

(цифровой вольтметр, измеряющий напряжение батареи.)

Диапазон входного напряжения

Следует отметить, что цифровой вольтметр (DVM) имеет входной диапазон от ±1 В до 1000 В. Между тем прецизионный DVM обеспечивает входное сопротивление 1 ГОм в диапазоне 0–20 В.

Дизайн и принцип работы

Аттенюатор цифрового вольтметра имеет последовательное сопротивление, уменьшающее входной сигнал. В результате уровни напряжения в точке А соответствуют входному напряжению, В_in . С помощью правила деления напряжения вы можете видеть, что точка B (R2) содержит более низкое напряжение по сравнению с точкой A (R1). При этом напряжение в точке C (R3) останется ниже, чем в точках A и B.

(Цифровые вольтметры оснащены аттенюатором. Источник:Wikimedia Commons)

В целом, аттенюатор ограничивает любое избыточное напряжение, чтобы предотвратить повреждение других встроенных компонентов. Он, несомненно, работает как предопределенная резистивная сеть, которая защищает электронную схему за счет затухания. Как правило, это определяется как десятичное затухание, которое обеспечивает десятичный отсчет цифрового вольтметра. Таким образом, выполнение затухания приведет к десятым степеням.

Кроме того, вход АЦП будет обеспечивать Vin/N в качестве входного напряжения:

:N =1, 10, 100, 1000

Кроме того, АЦП схемы обеспечивает возможности аналого-цифрового преобразования, создавая цифровой выходной сигнал. В этом случае цифровой сигнал имеет два уровня:0 и 1. Этот процесс дает серию цифровых импульсов, и, таким образом, один импульс равен 1 мВ.

После этого блок декадного счетчика получает цифровые импульсы. Фактически, он содержит трехдекадные счетчики, установленные в каскадной конфигурации. Каждая обеспечивает 10 счетов, начиная с 0 до 9. В частности, все три считают до 1000.

Затем DC 7447 выполняет процесс преобразования для отображения значений BD на семисегментном дисплее. Наконец, селектор десятичной точки ссылается на положение десятичной точки в зависимости от величины напряжения.

3. Вольтметр IC– Типы цифровых вольтметров

(Сегодня на рынке существуют различные типы цифровых вольтметров.)

Тип рампы DVM

DVM с линейным изменением измеряет время, необходимое для снижения входного напряжения до 0 В. Он также будет измерять, сколько времени требуется для увеличения уровня линейного напряжения от 0 В до входного напряжения.

DVM интегрирующего типа с двойным наклоном

DVM с двойным наклоном интегрирующего типа работает, когда переключатель S подает аналоговый вход на интегратор в течение определенного интервала времени. Затем уровень входного напряжения компаратора увеличивается до приемлемого положительного значения. Когда этот фиксированный интервал времени заканчивается, скорость увеличения напряжения соответствует входному напряжению.

Счетчик устанавливается на ноль, пока переключатель переходит на опорное напряжение. В этот момент выходной сигнал интегратора уменьшается до тех пор, пока не достигнет значения, меньшего, чем внутреннее опорное напряжение компаратора. После этого сигнал запускает счет для завершения.

Интеграция типа DVM

DVM интегрирующего типа имеет метод преобразования напряжения в частоту. По сути, он генерирует импульсы, эквивалентные величине входного напряжения. В целом это создает серию импульсов, частота которых зависит от измеренного напряжения.

ЦММ последовательного приближения

Как следует из названия, DVM последовательного приближения имеет преобразователь последовательного приближения. В этом случае он выполняет 1000 считываний в секунду. Во-первых, он распределяет стартовый импульс на старт/стоп мультивибратор. Затем 8-битный регистр управления отобразит 10000000. Следовательно, выход ЦАП будет настроен на половину опорного напряжения.

В целом, цикл измерения продолжается и останавливается, когда достигается окончательный счет.

4. Как сделать цифровой вольтметр с помощью ICL7107?

Мы включили проект DIY для цифрового вольтметра с ICL7107. Продолжайте читать ниже, чтобы узнать больше!

Схема:

(Схема цифрового вольтметра)

Схема простого цифрового вольтметра измеряет постоянное напряжение в диапазоне 0–200 В.

Необходимые компоненты:

• Печатная плата — 1x
• Семисегментный светодиодный дисплей — 4x
• Таймер 555 IC — 1x
• LM7805 — 1 x
• ICL7107 – 1 раз
• Блок питания 9В/12В – 1x
• Резистор 47k — 1x
• 1k резистор – 5x
• Резистор 22k — 1x
• Резистор 10 кОм — 1x
• Резистор 120 кОм — 1x
• Потенциометр 5k — 1x
• Конденсатор 100 нФ — 3x
• Конденсатор 10 мкФ — 2x
• Конденсатор 100 пФ — 1x
• Конденсатор 220 нФ — 1x
• Конденсатор 47 нФ — 1x
• Светодиод — 1x
• Диод 1N4148 — 2x
• Проверка – 1 раз

Шаги:

Выполните следующие действия, чтобы воспроизвести схему.

Заказ и изготовление печатных плат:

Этот шаг обычно включает в себя заказ печатной платы через Интернет, и для этой цели компания OurPCB предлагает услуги по изготовлению печатных плат.

Калибровка контура:

Вам нужно будет включить цепь и закоротить все входные клеммы. После этого подстройте резистор R6, пока на дисплее не появится 0 В.

Подключение компонентов:

(Вам нужно будет припаять детали на схему.)

Сначала подключите схему генератора ICL7107, IC 555 и все компоненты, как показано на принципиальной схеме. Затем добавьте четыре семисегментных светодиодных дисплея и соедините их, как показано на рисунке. Затем интегрируйте LM7805 в схему. Вам также необходимо соединить контакт GND с землей. После этого подключите контакт IN к VCC, а контакт OUT к резистору R10 1k. Затем подключите этот резистор к светодиоду, который соединяется с землей. Кроме того, подключите положительный вывод конденсатора C8 10 мкФ к контакту OUT, а отрицательный вывод — к земле.

Обзор

Подводя итог, можно сказать, что схема цифрового вольтметра помогает убедиться, что ваше устройство работает правильно. Это достигается путем измерения двух точек напряжения и получения цифрового числа. Конечно, это число должно пройти процесс преобразования, прежде чем оно отобразится на семисегментном светодиодном дисплее. После этого число появится в цифровом формате, который представляет собой входное напряжение. В целом, цифровые вольтметры оказались полезными для профессионалов и всех, кто создает свои проекты.

У вас есть вопросы относительно микросхемы вольтметра? Свяжитесь с нами!