Цифров волтметър със светодиодна индикация лицева страна Общо описание

Цифров волтметър със светодиодна
индикация
лицева страна
Общо описание
Това е лесен за изработка цифров волтметър, но въпреки това, много точен и приложим в практиката. Конструкцията е като панел и може да се изполва във постояннотокови захранвания или навсякъде, където е необходима точна индикация на напрежението.
Схемата е изградена на базата на аналогово-цифров преобразувател
(АЦП) CL7107 в интегрално изпълнение, произведен от INTERSIL.
Тази интегрална схема включва в себе си 40 пина, навсякъде по схемата, необходими за конвертиране на аналоговия сигнал в цифров и може да управлява четири седемсегментни светодиодни индикатори директно. Схемите, изградени в интегралната схема са аналогово-цифров преубразовател, компаратор, тактов генератор, декодер и схема за управление на светодиодната индикация.
Схемата, която е представена тук може да покаже всяко ниво на постоянното напрежение в диапазона от 0 до 1999 волта.
Технически характеристики
а) Захранващо напрежение: +/- 5V (двуполярно симетрично)
б) Консумация: 200mA (максимално)
в) Показание на индикацията: +/-0-1999V в четири обхвата
1

г) Точност: 0.1%
ПРЕДИМСТВА:
-
Малки размери
-
Лесна конструкция
-
Евтин
-
Лесен за калибриране
-
Лесен за наблюдение от разстояние
-
Малко на брой външни части
Как работи?
За да разберем принципа на действие на схемата е необходимо да обясним как работи аналогово-цифровия преубразовател в интегрално изпълнение.
Тази ингегрална схема притежава следните много важни предимства:
-
Голяма точност
-
Не се влияе от шум
-
Не се нуждае от сравняващи и задържащи схеми
-
Има вграден тактов генератор
-
Не се нуждае от външни елементи с малък толеранс
2

Аналогово-цифровия преобразувател е по-добре познат като преобразувател, измерващ и двата полупериода или интегриращ преобразувател. Този вид преубразовател е главно предпочитан пред други видове, защото предлага по-голяма точност, простота и относително малко влияние от шумове, което го прави много надежден. Функционирането на веригата е по-добре разбираемо ако то е описано в две фази. По време на първата фаза за определен период входното напрежение се интегрира, и на изхода на интегратора в края на тази фаза има напрежение, което е правопропорционално на входното. В края на този период интеграторът се захранва от вътрешно опорно напрежение и изходното ниво постепенно намалява, докато не достигне ниво на нулево опорно напрежение. Втората фаза е позната като отрицателен полупериод и неговата продължителност зависи от изхода на интегратора в първата фаза. Тъй като продължителноста на първата операция е фиксирана, и дължината на втората е променлива, е възможно да бъдат сравнени двете и по този начин входното напрежение всъщност бива сравнено със вътрешното опорно напрежение и резултата бива кодиран и изпратен към дисплея.
заден панел
3

Всичко това звучи доста лесно, но е всъщност поредица от много сложни операций, които се извършват от аналогово-цифровия преобразувател с помощта на малък брой външни елементи, които се използват, за да се вкара в режим интегралната схема. Подробно схемата работи както следва : Измерваното напрежение се прилага в точки 1 и 2 на схемата и чрез веригата R3, R4 и C4 се подава на пин
30 и 31 на интегралната схема. Това са входните изводи на интегралната схема, както може да видите от нейния цокъл.
Резистор R1 заедно с кондензатора C1 служат за задаване на тактовата честота на вътрешния осцилатор, който се настройва на около 48 Hz. При тази честота на тактовия генератор, схемата има около 3 различни показания в секунда. Кондензаторът C2, който е свързан между пиновете 33 и 34 на интегралната схема е избран, за да компенсира грешката, причинена от вътрешното опорно напрежение и също така запазва показанията на дисплея неподвижни. C3 и R5 са свързани заедно в схема, която прави интеграцията на входното напрежение и в същото време предотвратява всякакво разделяне на входното напрежение като прави схемата по-бърза и сигурна като възможността за грешка е значително намалена. Кондензаторът C5 кара изходните индикатори да показват 0, когато на входа не е подадено напрежение.
Резисторите R2 и P1 служат за калибриране на уреда. Резисторът R6 служи за ограничение на тока, който преминава през седемсегментните индикатори и ги кара да светят достатъчно ярко, без да дефектират. Интегралната схема, която вече споменахме по- горе е в състояние да управлява четири седемсегментни индикатори с общ анод. Трите индикатора най-в дясно са свързани така, че може да показват всички цифри от 0 до 9, докато първия индикатор отляво може да показва само 1 и когато напрежението е отрицателно, символът “-“. Цялата схема се захранва от симетрично двуполярно постоянно напрежение 5V, което се подава на извод
1(+5V), 21(0V) и 26(-5V) на интегралната схема.