Šeit mēs izstrādāsim vienkāršu voltmetru. Tas ir vienkārši, jo tajā ietilpst tikai viena mikroshēma - LM3914. LM3914 ir mikroshēma, kas vada 10 LED, pamatojoties uz lineāro ieejas sprieguma vērtību.
IC nodrošina decimālo izeju, apgaismojot nepieciešamo gaismas diode, pamatojoties uz ieejas sprieguma vērtību. Maksimālais mērīšanas ieejas spriegums mainās atkarībā no standartsprieguma un barošanas sprieguma, par to mēs runāsim raksta nākamajā daļā.
Šo mikroshēmu var pārveidot akumulatora aizsardzības ķēdei, ampērmetra ķēdei utt., Bet šeit mēs to izmantojam voltmetram. LM3914 ir 10 pakāpju voltmetrs, kas nozīmē, ka tas parāda variācijas 10 bitu režīmā. Mikroshēma uztver mērīšanas ieejas spriegumu kā parametru un salīdzina to ar atsauci, katru reizi, kad spriegums šķērso noteiktu atskaites daļu, iedegas atbilstošā gaismas diode.
Mikroshēma ir ieprogrammēta tieši vadīt LED, tāpēc nav nepieciešama papildu pretestība.
Komponenti
Barošanas avots (5v)
1K rezistors (3 gab.)
10K rezistors (2 gab.)
LM3914 IC
10 gaismas diodes
0,1µF kondensators (2 gab.).
Maizes dēlis un savienojošie vadi
Shēmas shēma un darbība
LM3914 iekšējā ķēde ir parādīta zemāk redzamajā attēlā:
Kā apspriests, LM3914 ir 10 pakāpju mērvienība. Tas parādīts augšējā iekšējā ķēdē. LM3914 būtībā ir 10 salīdzinājumu kombinācija. Katrs salīdzinātājs ir op-amp, kura negatīvajā spailē iegūst atsauces spriegumu.
Tagad šeit ir svarīgi, ka mērīšanas spriegums nevar būt lielāks par standartspriegumu vai mikroshēmas barošanas spriegumu. Tas vienmēr jāpatur prātā. Lai sasniegtu lielāku mērīšanas spriegumu, saglabājot ievades nemainīgu, mēs izmantosim pretestības sprieguma dalītāja ķēdi. Tas vienkārši sadala spriegumu, pamatojoties uz rezistoriem.
Apsveriet ķēdi, ko veido tīkls, kas parādīts attēlā:
Tātad ar ieejas spriegumu 15V, R1 = 11K, R2 = 1K mums ir Vout = 15 (1/11) = 1,5 V (aptuveni).
Atskaites spriegums tiek izvēlēts, pamatojoties uz prasībām. Atskaites vērtībai jābūt maksimālajam mērīšanas spriegumam, ko mēs izmantosim mikroshēmai. Ja mēs mērām mainīgu spriegumu ar maksimālo spriegumu 20v, mums jāizvēlas atsauce uz 20V.
Atsauce tiek izvēlēta pēc vienādojuma:
Tā kā mēs vēlamies izmērīt spriegumu no 0 līdz 15, mums jāizvēlas R2 = 11K = 10K + 1K, R1 = 1K.
Ar to mēs esam izvēlējušies atsauces spriegumu uz Vref = 1,25 * 12 = 15 V. Tātad mums ir maksimālais ieejas spriegums līdz 15V.
Tomēr ir svarīgi atcerēties, ka augstāka atsauces vērtība ir lielāka pakāpiena spriegumam un zemāka izšķirtspēja. Sakiet, ka ar atsauci uz 20V mums ir 2V solis, jebkurš spriegums starp 2V-4V nav izmērāms. Tātad ar lielāku spriegumu mums ir mazāka precizitāte.
Tā kā mikroshēma ir 10 pakāpju un spriegums ir no 0-15V, mums ir 1,5V solis. Tātad ar katru 1,5 V sprieguma mērīšanas pieaugumu deg papildu LED.
LM3914 voltmetra ķēdei veiktie savienojumi ir norādīti zemāk:
PIN3 ---------------------------- + 5v padeve
PIN2 -------------------------------- zeme
PIN5 ----------------------------- + mainīgs spriegums
PIN1,10,11,12,13,14,15,16,17,18 ------------------- savienots ar LED
LED mērīšanas līmenis ir šāds:
+ 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.
Pieņemsim, ka mērīšanas spriegums ir 10 V, sestais LED spīd. Pieņemsim, ka mērīšanas spriegums ir 12,5 V, devītais LED spīd. Tātad, palielinot 1,5 V, mēs varam izmērīt līdz 15 V.