Загрузка...Цифровой амперметр постоянного тока своими руками
СХЕМА АМПЕРМЕТРА
Некоторые схемы и устройства, например усилители мощности, автомобильные зарядные устройства, лабораторные источники питания, могут иметь токи, которые достигают до 20 ампер и более. Ясно, что пару ампер можно легко померять обычным дешёвым мультиметром, а как быть с 10, 15, 20 и более ампер? Ведь даже на не очень больших нагрузках встроенные в амперметры шунтирующие резисторы в течение длительного времени замера, иногда даже часов, могут перегреться и в худшем случае поплавится.
Профессиональные инструменты для измерения больших токов, достаточно дорогие, так что имеет смысл собрать схему амперметра самому, тем более ничего тут сложного нет.
Электрическая схема мощного амперметра
Схема, как вы можете видеть, очень простая. Её работа уже испытана многими производителями, и большинство промышленных амперметров работают таким же образом. Например, вот эта схема тоже использует данный принцип.
Рисунок платы мощного амперметра
Особенность заключается в том, что в данном случае используется шунт (R1) с сопротивлением очень низкого значения — 0.01 Ом 1% 20W — это дает возможность рассеять совсем немного тепла.
Работа схемы амперметра
Работа схемы довольно проста, при прохождении определенной тока через R1 будет падение напряжения на нём, его можно измерить, для этого напряжение усиливается операционным усилителем OP1 и поступает далее на выход через контакт 6 на внешний вольтметр, включенный на пределе 2V.
Настройки будут заключаться в установке ноля на выходе амперметра при отсутствии тока, и в калибровке, сравнивая его с другим, образцовым инструментом для замера тока. Питается амперметр стабильным симметричным напряжением. Например от 2-х батареек по 9 вольт. Для измерения тока подключите датчик к линии и мультиметр в диапазоне 2V — смотрите показания. 2 вольта будет соответствовать току 20 ампер.
Испытания схемы амперметра
С помощью мультиметра и нагрузки, например небольшой лампочки или сопротивления, мы будем измерять ток нагрузки. Подключим амперметр и получаем показания тока с помощью мультиметра. Рекомендуем выполнить несколько тестов с разными нагрузками, чтобы сравнить показания с эталонным амперметром и убедиться, что все работает правильно. Скачать файл печатной латы можете здесь.
Как подключить вольтметр амперметр
Очень часто начинающие радиолюбители задают один и тот же вопрос: — Как подключить универсальный китайский вольтметр амперметр к самодельному зарядному устройству или регулируемому блоку питания? В последнее время меня буквально заваливают вопросами, как подключить, куда подключить. Поэтому я решил написать специально отдельную статью, в которой подробно расскажу, как и каким образом подключить китайский вольтметр амперметр к зарядному устройству или самодельному регулируемому блоку питания.
На сегодняшний день существует две популярные китайские, универсальные модели вольтметров амперметров со встроенным шунтом, которые так любят покупать в Китае на АлиЭкспресс все без исключения начинающие и профессиональные радиолюбители.
Давайте детально рассмотрим две модели самых популярных вольтметров амперметров китайского производства.
Оба прибора имеют пять проводов для подключения к блоку питания. У первого слева три толстых провода (черный, синий, красный) и два тонких (черный, красный). Тонкие провода предназначены для питания прибора: красный плюс, черный минус. Толстые провода: Черный минус амперметра, синий выход амперметра, красный вход вольтметра.
Второй прибор также имеет пять проводов три тонких (черный, красный, желтый) и два толстых провода (черный, красный). Тонкие провода предназначены для питания прибора: красный плюс, черный минус, желтый вход вольтметра. Толстые провода: черный минус амперметра, красный выход амперметра.
В каждый китайский универсальный измерительный прибор (КУИП) встроен измерительный шунт для амперметра, а это большой плюс, потому, что не надо ничего «колхозить», сделано по принципу «поставил и забыл». В некоторых КУИПах шунт изогнутый буквой «М» и блестящий, мне достались экземпляры с медным «П» образным шунтом. Как я понял, на качество измерений форма и цвет шунта никак не влияет.
У приборов на плате имеются подстроечные SMD резисторы с помощью которых, есть возможность подкорректировать показания вольтметра и амперметра.
На этом рисунке изображена схема подключения вольтметра амперметра первой модели к зарядному устройству из компьютерного блока питания.
Схема подключения вольтметра амперметра и вентилятора к зарядному устройству из компьютерного блока питания
Питание прибора осуществляется от отдельного источника питания в данном случае это пяти вольтовая зарядка от телефона, которую легко разместить в корпусе блока питания. Дело в том, что если подключить вольтметр амперметр к регулируемому выходу блока питания, то при понижении напряжения менее 4.5В прибор просто перестанет работать. Скорость вентилятора то же будет снижаться, но при низком напряжении радиаторы блока питания будут немного теплыми и ничего страшного не произойдет.
При выходном напряжении более 12В стабилизатор напряжения L7812CV включается в работу и тем самым поддерживает постоянное напряжение на вентиляторе не более 12В.
На этом рисунке изображена схема подключения вольтметра амперметра второй модели к зарядному устройству из компьютерного блока питания.
Схема подключения вольтметра амперметра и вентилятора к зарядному устройству из компьютерного блока питания
С зарядным устройством из компьютерного блока питания все понятно. Давайте рассмотрим схему подключения китайского вольтметра амперметра первой модели к регулируемому блоку питания. В верхней части схемы изображен регулируемый блок питания с защитой от короткого замыкания, состоящий из диодного моста, конденсатора, стабилизатора напряжения LM317, транзистора MJE13009, переменного резистора и трех постоянных резисторов.
Схема подключения вольтметра амперметра к регулируемому блоку питания
В нижней части схемы вентилятор и китайский вольтметр амперметр подключаются через стабилизатор напряжения L7812CV к выходу диодного моста параллельно конденсатору С1. Стабилизированное напряжение на вентиляторе и КУИПе не более 12В.
На этом рисунке изображена схема подключения китайского вольтметра амперметра второй модели к регулируемому блоку питания.
Схема подключения вольтметра амперметра к регулируемому блоку питания
Многие радиолюбители предпочитают устанавливать в зарядные устройства и регулируемые блоки питания аналоговые китайские измерительные приборы (КИП) за многие годы не утратившие своей популярности. Поэтому предлагаю рассмотреть схему подключения классического стрелочного вольтметра и амперметра.
На этом рисунке изображена схема подключения вольтметра и амперметра со встроенным токоизмерительным шунтом.
Схема подключения вольтметра и амперметра со встроенным шунтом к блоку питания
Вольтметр подключается параллельно к источнику питания с соблюдением полярности. На приборе должны быть отметки плюс и минус. Амперметр обычно подключают в разрыв минусового провода после вольтметра. Так же можно подключить в разрыв плюсового провода на точность измерений способ подключения прибора никак не влияет. Главное условие, соблюдение полярности.
Иногда бывают амперметры без встроенного токоизмерительного шунта. Тогда шунт приходится покупать отдельно. Чтобы у вас не было дополнительных расходов, перед покупкой амперметра всегда уточняйте у продавца наличие шунта внутри прибора. Иногда стоимость отдельного шунта больше стоимости прибора со встроенным шунтом.
На этом рисунке изображена схема подключения вольтметра и амперметра с отдельным токоизмерительным шунтом к блоку питания.
Схема подключения вольтметра и амперметра с отдельным шунтом к блоку питания
Шунт всегда подключается параллельно амперметру. Без него прибор просто сгорит. Как подобрать шунт? Если прибор рассчитан на 10А, значит и шунт должен быть на 10А. На каждом шунте имеется маркировка указывающая на какую силу тока он рассчитан.
Ну вот и все, моя статья подошла к концу, у вас теперь есть новая пища для размышлений.
Друзья, желаю вам удачи и хорошего настроения! До встречи в новых статьях!
Рекомендую посмотреть видеоролик о том, как подключить вольтметр амперметр
Схемы самодельных цифровых вольтметра и амперметра (СА3162, КР514ИД2)
Рассмотрены не сложные схемы цифровых вольтметра и амперметра, построенных без использования микроконтроллеров на микросхемах СА3162, КР514ИД2. Обычно, у хорошего лабораторного блока питания есть встроенные приборы, — вольтметр и амперметр. Вольтметр позволяет точно установить выходное напряжение, а амперметр покажет ток через нагрузку.
В старых лабораторных блоках питания были стрелочные индикаторы, но сейчас должны быть цифровые. Сейчас радиолюбители чаще всего делают такие приборы на основе микроконтроллера или микросхем АЦП вроде КР572ПВ2, КР572ПВ5.
Микросхема СА3162Е
Но существуют и другие микросхемы аналогичного действия. Например, есть микросхема СА3162Е, которая предназначена для создания измерителя аналоговой величины с отображением результата на трехразрядном цифровом индикаторе.
Микросхема СА3162Е представляет собой АЦП с максимальным входным напряжением 999 mV (при этом показания «999») и логической схемой, которая выдает сведения о результате измерения в виде трех поочередно меняющихся двоично-десятичных четырехразрядных кодов на параллельном выходе и трех выходах для опроса разрядов схемы динамической индикации.
Чтобы получить законченный прибор нужно добавить дешифратор для работы на семисегментный индикатор и сборку из трех семисегментных индикаторов, включенных в матрицу для динамической индикации, а так же, трех управляющих ключей.
Тип индикаторов может быть любым, -светодиодные, люминесцентные, газоразрядные, жидкокристаллические, все зависит от схемы выходного узла на дешифраторе и ключах. Здесь используется светодиодная индикация на табло из трех семисегментных индикаторов с общими анодами.
Индикаторые включены по схеме динамической матрицы, то есть, все их сегментные (катодные) выводы включены параллельно. А для опроса, то есть, последовательного переключения, используются общие анодные выводы.
Принципиальная схема вольтметра
Теперь ближе к схеме. На рисунке 1 показана схема вольтметра, измеряющего напряжение от 0 до 100V (0. 99,9V). Измеряемое напряжение поступает на выводы 11-10 (вход) микросхемы D1 через делитель на резисторах R1-R3.
Конденсатор C3 исключает влияние помех на результат измерения. Резистором R4 устанавливают показания прибора на ноль, при отсутствии входного напряжения А резистором R5 выставляют предел измерения так чтобы результат измерения соответствовал реальному, то есть, можно сказать, им калибруют прибор.
Рис. 1. Принципиальная схема цифрового вольтметра до 100В на микросхемах СА3162, КР514ИД2.
Теперь о выходах микросхемы. Логическая часть СА3162Е построена по логике ТТЛ, а выходы еще и с открытыми коллекторами. На выходах «1-2-4-8» формируется двоичнодесятичный код, который периодически сменяется, обеспечивая последовательную передачу данных о трех разрядах результата измерения.
Если используется дешифратор ТТЛ, как, например, КР514ИД2, то его входы непосредственно подключаются к данным входам D1. Если же будет применен дешифратор логики КМОП или МОП, то его входы будет необходимо подтянуть к плюсу при помощи резисторов. Это нужно будет сделать, например, если вместо КР514ИД2 будет использован дешифратор К176ИД2 или CD4056.
Выходы дешифратора D2 через токоограничивающие резисторы R7-R13 подключены к сегментным выводам светодиодных индикаторов Н1-НЗ. Одноименные сегментные выводы всех трех индикаторов соединены вместе. Для опроса индикаторов используются транзисторные ключи VT1-VT3, на базы которых подаются команды с выходов Н1-НЗ микросхемы D1.
Эти выводы тоже сделаны по схеме с открытым коллектором. Активный ноль, поэтому используются транзисторы структуры р-п-р.
Принципиальная схема амперметра
Схема амперметра показана на рисунке 2. Схема практически такая же, за исключением входа. Здесь вместо делителя стоит шунт на пятиваттном резисторе R2 сопротивлением 0,1 От. При таком шунте прибор измеряет ток до 10А (0. 9.99А). Установка на ноль и калибровка, как и в первой схеме, осуществляется резисторами R4 и R5.
Рис. 2. Принципиальная схема цифрового амперметра до 10А и более на микросхемах СА3162, КР514ИД2.
Выбрав другие делители и шунты можно задать другие пределы измерения, например, 0. 9.99V, 0. 999mA, 0. 999V, 0. 99.9А, это зависит от выходных параметров того лабораторного блока питания, в который будут установлены эти индикаторы. Так же, на основе данных схем можно сделать и самостоятельный измерительный прибор для измерения напряжения и тока (настольный мультиметр).
При этом нужно учесть, что даже используя жидкокристаллические индикаторы прибор будет потреблять существенный ток, так как логическая часть СА3162Е построена по ТТЛ-логике. Поэтому, хороший прибор с автономным питанием вряд ли получится. А вот автомобильный вольтметр (рис.4) выйдет неплохой.
Питаются приборы постоянным стабилизированным напряжением 5V. В источнике питания, в который будут они установлены, необходимо предусмотреть наличие такого напряжения при токе не ниже 150mA.
Подключение прибора
На рисунке 3 показана схема подключения измерителей в лабораторном источнике.
Рис. 3. Схема подключения измерителей в лабораторном источнике.
Рис.4. Самодельный автомобильный вольтметр на микросхемах.
Детали
Пожалуй, самое труднодоставаемое — это микросхемы СА3162Е. Из аналогов мне известна только NTE2054. Возможно есть и другие аналоги, о которых мне не известно.
С остальным значительно проще. Как уже сказано, выходную схему можно сделать на любом дешифраторе и соответствующих индикаторах. Например, если индикаторы будут с общим катодом, то нужно КР514ИД2 заменить на КР514ИД1 (цоколевка такая же), а транзисторы VТ1-VT3 перетащить вниз, подсоединив их коллектора к минусу питания, а эмиттеры к общим катодам индикаторов. Можно использовать дешифраторы КМОП-логики, подтянув их входы к плюсу питания при помощи резисторов.
Налаживание
В общем-то оно совсем несложное. Начнем с вольтметра. Сначала замкнем между собой выводы 10 и 11 D1, и подстройкой R4 выставим нулевые показания. Затем, убираем перемычку, замыкающую выводы 11-10 и подключаем к клеммам «нагрузка» образцовый прибор, например, мультиметр.
Регулируя напряжение на выходе источника, резистором R5 настраиваем калибровку прибора так, чтобы его показания совпадали с показаниями мультиметра. Далее, налаживаем амперметр. Сначала, не подключая нагрузку, регулировкой резистора R5 устанавливаем его показания на ноль. Теперь потребуется постоянный резистор сопротивлением 20 От и мощностью не ниже 5W.
Устанавливаем на блоке питания напряжение 10V и подключаем этот резистор в качестве нагрузки. Подстраиваем R5 так чтобы амперметр показал 0,50 А.
Можно выполнить калибровку и по образцовому амперметру, но мне показалось удобнее с резистором, хотя конечно на качество калибровки очень влияет погрешность сопротивления резистора.
По этой же схеме можно сделать и автомобильный вольтметр. Схема такого прибора показана на рисунке 4. Схема от показанной на рисунке 1 отличается только входом и схемой питания. Этот прибор теперь питается от измеряемого напряжения, то есть, измеряет напряжение, поступающее на него как питающее.
Напряжение от бортовой сети автомобиля через делитель R1-R2-R3 поступает на вход микросхемы D1. Параметры этого делителя такие же как в схеме на рисунке 1, то есть для измерения в пределах 0. 99.9V.
Но в автомобиле напряжение редко бывает более 18V (больше 14,5V уже неисправность). И редко опускается ниже 6V, разве только падает до нуля при полном отключении. Поэтому прибор реально работает в интервале 7. 16V. Питание 5V формируется из того же источника, с помощью стабилизатора А1.
Простой цифровой вольтметр от 0 до 30 вольт на 3 сегмента
Хочу поделиться опытом изготовления цифрового вольтметра на основе микропроцессора РІС16F676. Делаю его для домашнего блока питания. Поскольку корпус не большой — разогнаться на особые «навороты» не получается. Места на стрелочные индикаторы недостаточно, да и маленькие вольтметры, как правило, военного образца либо не градуированы на необходимые напряжения либо не имеют нормального обзора шкалы.
Придумать все самому не получается – пока знаний программирования микропроцессоров не достаточно (только учусь), а отставать не хочется. Серфинг Интернета дал несколько разных вариантов как по сложности схемотехники и выполняемых функций, так и самих процессоров. Анализ ситуации на местных радиорынках и трезвый подход (покупать то что по карману; делать то, что реально сможешь, а процесс изготовления да время настройки не затянется на неограниченное время) остановил мой выбор на схеме вольтметра описанного на CoolCircuit.com.
Купив процессоры да индикаторы с общим анодом (делаю сразу два вольтметра на двухполярный блок питания) начал разводку печатной платы. Но далеко не «зашел» ибо оказалось что автор неверно указал распиновку процессора. Потраченные деньги заставили успокоиться и мысли направить в правильное русло – скачал даташит на этот РІС и начал разбираться что куда. Усилия не пропали и в результате все работает как надо. Дабы граждане, желающие использовать в своих разработках указанный цифровой вольтметр, не повторяли мои ошибки, решил поделиться своими мыслями.
Итак, нижеприведенная принципиальная схема уже исправлена . Прошивка осталась родная (main.HEX — приобщаю).
Те, кто процессоры «держит в руках часто» дальше могут не читать, а остальным, особенно кто в первый раз, расскажу, как все сделать хоть и не оптимально (да простят мне профессионалы стиль изложения), но в итоге правильно.
Итак, для справки: семейство процессоров РІC на 14 ножек имеют разную распиновку поэтому нужно проверить подходит ли имеющийся у Вас программатор с панельками под этот чип. Обратите внимание именно на 8-пиновую панельку, как правило, именно она и подходит, а крайние справа выводы просто висят. Я пользовался обычным программатором «PonyProg» .
Следует учесть при пограммировании РІС важно не затереть калибровочную константу внутреннего генератора чипа ибо внешний кварц здесь не используется. Она записана в последней ячейке (адресе) памяти процессора. Если использовать IcProg, выбрав тип МК, то в окне – «Адрес программного кода» в последней строке обозначенной адресом — 03F8 крайние справа четыре символа и есть указанная индивидуальная константа. (Если микросхема новая и ни разу не программированная то после кучи символов 3FFF – последним будет что то типа 3454 – это самое то).
Чтобы расчет показаний вольтметра соответствовал истине, все сделать правильно и понять процесс происходящего предлагаю хоть не оптимальный но надеюсь понятный алгоритм:
— перед программированием МК, необходимо в IcProg сначала дать команду «Читать все» и посмотреть на вышеуказанную ячейку памяти – там будет значится индивидуальная константа этого чипа. Ее надо переписать на бумажку ( в памяти не держать!- забудешь).
— загрузить программный файл прошивки МК – с расширением *.hex (в даном случае -«main.hex») и проверить какая константа записана в той же ячейке в данном программном продукте. Если она отличается – поставить курсор и ввести туда данные, ранее записанные на бумажке.
— нажимаем команду программировать — после появившегося вопроса типа: «использовать ли данные осцилятора из файла» – соглашаетесь. Ибо Вы уже проверили, что там то что надо.
Еще раз прошу прощения у тех, кто программирует много и так не делает, но я пытаюсь донести до начинающих информацию о достаточно важном программном элементе данного микропроцессора и не потерять его из-за разных иногда совсем непонятных, а то и необъяснимых потом ситуаций. Особенно если дрожащими от волнения руками воткнул чип в только что сооруженный и впервые соединенный с компом программатор и, волнуясь, нажимаешь кнопку программировать, а оное чудо техники начинает еще и непонятные вопросы задавать – вот тут то все неприятности и начинаются.
Итак, если все этапы пройдены верно, – микросхема МК готова к использованию. Дальше дело техники.
От себя хочу добавить, что транзисторы здесь не критичные – подходят любые р-n-р структуры, в т.ч. советские, в пластмассовом корпусе. Я использовал выпаянные из импортной бытовой техники после проверки на соответствие структуры проводимости. В этом случае присущ еще один нюанс – расположение вывода базы транзистора может быть по середине корпуса или с краю. Для работы схемы это безразлично, нужно только соответственно формировать выводы при пайке. Постоянные резисторы для делителя напряжения – именно указанного номинала. Если найти импортный подстроечный резистор на 50 кОм не удастся, то советского производства желательно взять чуточку больше — 68 кОм, а 47 кОм брать не рекомендую ибо в случае одновременного совпадения пониженных номиналов — потеряется расчетное соотношение сопротивлений делителя напряжения, которое может быть трудно исправить подстоечником.
Как я уже писал у моего блока питания два плеча – поэтому сделал сразу два вольтметра на одной плате, а индикаторы вывел на отдельную плату для экономии места на лицевой панели. Развел под обычные элементы. Файлы с разводкой плат, исходник и hex прилагаются в архиве. У Вас — SMD, то переделать ее не трудно, если надо обращайтесь.
Для тех, кто захочет повторить этот вольтметр и имеет, как у меня, двухполярный блок питания с общей средней точкой — напоминаю о необходимости питания обоих вольтметров от двух отдельных (гальванически разделенных) источников. Скажем — отдельных обмоток сылового трансформатора или, как вариант – импульсный преобразователь, но обязательно с двумя обмотками по 7 Вольт (нестабилизированных ). Для тех, кто будет делать «импульсник»: ток потребления вольтметра от 70 до 100 мА в зависимости от размера и цвета индикатора. Иначе никак ибо на порт МК нельзя подавать отрицательное напряжение.
Если кому понадобится и схема преобразователя, спрашивайте на форуме, я сейчас над этим вопросом работаю.
Архив с нужными даными и печатками в SLayout-5rus:
▼ datat.rar 🕗 19/01/10 ⚖️ 33,04 Kb ⇣ 754
Здравствуй, читатель! Меня зовут Игорь, мне 45, я сибиряк и заядлый электронщик-любитель. Я придумал, создал и содержу этот замечательный сайт с 2006 года.
Уже более 10 лет наш журнал существует только на мои средства.
—
Спасибо за внимание!
Игорь Котов, главный редактор журнала «Датагор»