Čia mes suprojektuosime paprastą voltmetrą. Tai paprasta, nes jame yra tik vienas IC lustas - LM3914. LM3914 yra mikroschema, valdanti 10 LED, atsižvelgiant į tiesinę įėjimo įtampos vertę.
IC teikia dešimtainę išvestį, apšviesdamas reikiamą šviesos diodą pagal įėjimo įtampos vertę. Didžiausia matavimo įėjimo įtampa skiriasi priklausomai nuo etaloninės įtampos ir maitinimo įtampos, mes tai aptarsime tolesnėje straipsnio dalyje.
Ši mikroschema gali būti modifikuota akumuliatoriaus apsaugos grandinei, ampermetro grandinei ir kt., Bet čia mes ją naudojame voltmetrui. LM3914 yra 10 pakopų voltmetras, o tai reiškia, kad jis rodo 10 bitų režimo variacijas. Mikroschema matuoja įvesties įtampą kaip parametrą ir lygina ją su atskaita, kiekvieną kartą, kai įtampa kerta tam tikrą atskaitos dalį, atitinkamas šviesos diodas šviečia.
Lustas užprogramuotas tiesiogiai valdyti LED, todėl nereikia jokio papildomo pasipriešinimo.
Komponentai
Maitinimo šaltinis (5v)
1K rezistorius (3 vnt.)
10K rezistorius (2 vnt.)
LM3914 IC
10 šviesos diodų
0,1µF kondensatorius (2 vnt.).
Breadboard ir jungiamieji laidai
Grandinės schema ir darbas
LM3914 vidinė grandinė parodyta žemiau esančiame paveiksle:
Kaip aptarta, LM3914 yra 10 pakopų matavimo vienetas. Tai parodyta aukščiau esančioje vidinėje grandinėje. LM3914 iš esmės yra 10 lyginamųjų derinys. Kiekvienas lygintuvas yra op-amp, kurio neigiamajame gnybte įgyja etaloninę įtampą.
Dabar svarbu tai, kad matavimo įtampa negali būti didesnė už etaloninę įtampą arba lusto maitinimo įtampą. Tai visada reikia turėti omenyje. Norint pasiekti didesnę matavimo įtampą, palaikant pastovią įvestį, mes naudosime varžos įtampos daliklio grandinę. Jis tiesiog padalija įtampą pagal rezistorius.
Apsvarstykite grandinę, kurią sudaro tinklas, parodytas paveiksle:
Taigi esant įėjimo įtampai 15V, R1 = 11K, R2 = 1K, turime Vout = 15 (1/11) = 1,5 V (apytiksliai).
Etaloninė įtampa parenkama atsižvelgiant į reikalavimą. Etaloninė vertė turi būti didžiausia matavimo įtampa, kurią taikysime lustui. Jei matuojame kintamą įtampą su didžiausia įtampa 20v, turėtume pasirinkti 20V atskaitos tašką.
Nuoroda parenkama lygtimi:
Kadangi mes norime matuoti įtampą nuo 0-15, turime pasirinkti R2 = 11K = 10K + 1K, R1 = 1K.
Tuo mes pasirinkome atskaitos įtampą iki Vref = 1,25 * 12 = 15 V. Taigi mes turime maksimalią įėjimo įtampą iki 15 V.
Tačiau svarbu nepamiršti, kad esant didesnei etaloninei vertei didesnė žingsnio įtampa ir mažesnė skiriamoji geba. Pasakykite, kad, turėdami 20 V nuorodą, turime 2 V žingsnį, bet kokia įtampa tarp 2 V-4 V nėra išmatuojama. Taigi esant didesnei įtampai mes turime mažesnį tikslumą.
Kadangi lustas yra 10 pakopų, o įtampa yra nuo 0-15 V, turime 1,5 V žingsnį. Taigi kiekvieną kartą padidinus įtampą 1,5 V, šviečia papildomas šviesos diodas.
LM3914 voltmetro grandinės jungtys pateikiamos žemiau:
PIN3 ---------------------------- + 5v maitinimas
PIN2 -------------------------------- žemė
PIN5 ----------------------------- + kintama įtampa
PIN1,10,11,12,13,14,15,16,17,18 ------------------- prijungtas prie šviesos diodų
LED matavimo lygis eina kaip
+ 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.
Tarkime, kad matavimo įtampa yra 10 V, šviečia šeštas šviesos diodas. Tarkime, kad matavimo įtampa yra 12,5 V, šviečia devintasis šviesos diodas. Taigi, padidindami 1,5 V, galime išmatuoti iki 15 V.