Технологическая автоматизация

Методы цифровых технологий

Анализ аналоговых схем

Рис. 2. Микровольтметр ch-c3200

Контроллер имеет функцию калибровки, которая позволяет при применении входного делителя изменить диапазон измерений, а также при необходимости отключить индикацию десятичной точки (для индикации в диапазоне 0 - 999).

Контроллер возможно использовать для индикации переменного напряжения, для этого на вход подключается выпрямитель и калибруется по эталонному прибору. Индикации можно расширить до 999 вольт (отключается десятичная точка, устанавливается внешний делитель и калибруется).

Контроллер выпускается в бескорпусном исполнении. Для питания контроллера может быть использовано переменное напряжение от 8 до 12 (16) вольт или постоянное 12 (24) вольта. Ток нагрузки выходного ключа не должен превышать 100 мА.

Питание подается на контакты 1,2 соединителя, контакты 3,4 используются для подключения индикатора или исполнительного устройства. Подается контролируемое напряжение на контакт 9. Контролируемое напряжение не должно превышать 100 вольт. Для измерения напряжения будем использовать вход AN0. При помощи перемычек R20 и R18 сконфигурируем входную цепь. В качестве делителя входного напряжения будем использовать резисторы R1 и R2. Соотношение 20/1 позволит нам измерять постоянные напряжения до 100 вольт. В качестве опорного напряжения будем использовать напряжение стабилизатора питания контроллера.

В выбранных нами контроллерах встроен десятиразрядный АЦП, это значит, что выбранный нами диапазон опорного напряжения 5.0 вольт он «разделит» на 1024 значения. Т.е. если на вход контроллера AN0 подавать напряжение от 0 до 5 вольт, то с регистров АЦП ADRESH и ADRESL сможем сосчитать значение от 0 до 1023.

Как измерить напряжения выше 5 вольт? Для этого используется входной делитель на резисторах R1 и R2. Выберем R2=10 кОм, потому что входные цепи АЦП требуют, что бы источник имел сопротивление не ниже 10 кОм. А в целях уменьшения входного тока, возьмём максимальное значение. R1 выберем равное = 200 кОм для обеспечения необходимого диапазона входного напряжения.

Коэффициент деления 20. Это значит, что напряжение, поступающее на вход делителя, будет уменьшено на его выходе в 20 раз. При максимальном входном напряжении на входе контроллера 5 вольт мы сможем измерять напряжения 5*20=100 вольт, (или для нашего случая 99,9 вольта). Такой диапазон достаточен для многих устройств, включая и автомобильную технику.

Для индикации минимального значения 0,1 вольт, диапазон индицируемых значений составит от 0,1 до 99,9 вольт.

Для измерения переменного напряжения необходимо на вход добавить выпрямительный диод и изменить входной делитель.

Рис. 3. Миниатюрный вольтметр на микроконтроллере ATmega8L

Основой устройства является микроконтроллер ATmega8L. Его выбор обусловлен наличием достаточного числа портов ввода-вывода для управления светодиодной матрицей HG1 без применения дополнительных микросхем, наличием встроенных десятиразрядного АЦП и источника образцового напряжения (2,56 В). Преобразование входного напряжения в цифровой код выполняет АЦП, а измеренное значение (три разряда) выводится в виде бегущей строки на светодиодную матрицу HG1. При этом одновременно видны только два символа. Как показала практика, такой способ вывода информации не вызывает затруднений при ее считывании. Поскольку в устройстве не требуется с большой точностью выдерживать временные интервалы, то с целью снижения потребляемого тока и упрощения схемы работа микроконтроллера DDI тактируется встроенным RC-генератором с частотой 1 МГц.

Программа для микроконтроллера написана на языке ассемблера, отлажена и откомпилирована в среде AVR Studio 4.14. В первой строке директивой.include имеется ссылка на файл m8def.inc. Он содержит описания предопределенных имен регистров и констант микроконтроллера и входит в состав среды AVR Studio 4.14. После включения питающего напряжения линии РВО-РВ4 (выводы 14-18) микроконтроллера DD1 конфигурируются как выходы для управления строками, а линии PDO - PD6 (выводы 2-6, 11,12) - столбцами матрицы HG1. Сигналы на линиях РС4, PC5 (выводы 27, 28) управляют излучающими диодами оптопары U1. резисторы R12, R13 - токоограничивающие. Линии ADC2 и ADC3 (выводы 25 и 26) сконфигурированы как входы встроенного АЦП. Перейти на страницу: 1 2 3 4

Другие статьи по теме:

Использование среды Cadence Virtuoso для проектирования интегральных микросхем Принятая на сегодняшний день модель развития промышленности предполагает широкую роботизацию‚ создание гибких автоматизированных производств и отводит особое место микроэлектронике как с ...

Механизмы фотоаппарата В современном мире фотография является средством информирования людей о событиях в мире, средством научных исследований, видом искусства. Изобретение фотографии относится к 1839году. Че ...

Микропроцессорный тахометр Развитие микроэлектроники и широкое ее применение в промышленном производстве, в устройствах и системах управления самыми разнообразными объектами и процессами является в настоящее время ...