วิธีการสร้างโวลต์มิเตอร์แบบดิจิตอลวงจรโมดูลแอมมิเตอร์

ในบทความนี้เราเรียนรู้วิธีการสร้างโวลต์มิเตอร์แบบดิจิทัลและโมดูลวงจรรวมแอมป์มิเตอร์แบบดิจิทัลสำหรับการวัดโวลต์ DC และกระแสไฟฟ้าตามช่วงต่างๆในรูปแบบดิจิทัล

บทนำ

พารามิเตอร์ทางไฟฟ้าเช่นแรงดันและกระแสมีความเกี่ยวข้องโดยเนื้อแท้กับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และวิศวกรอิเล็กทรอนิกส์

วงจรอิเล็กทรอนิกส์ใด ๆ จะไม่สมบูรณ์หากไม่มีการจ่ายแรงดันและระดับกระแสที่เหมาะสม

AC หลักของเราจ่ายแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับที่ศักย์ 220 V สำหรับการใช้แรงดันไฟฟ้าเหล่านี้ในวงจรอิเล็กทรอนิกส์เราได้รวมอะแดปเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงซึ่งช่วยลดแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับหลักได้อย่างมีประสิทธิภาพ

อย่างไรก็ตามอุปกรณ์จ่ายไฟส่วนใหญ่ไม่มีระบบตรวจสอบกำลังไฟฟ้าอยู่ในนั้นหมายความว่าหน่วยไม่รวมแรงดันไฟฟ้าหรือมิเตอร์วัดกระแสไฟฟ้าเพื่อแสดงขนาดที่เกี่ยวข้อง

แหล่งจ่ายไฟเชิงพาณิชย์ส่วนใหญ่ใช้วิธีง่ายๆในการแสดงแรงดันไฟฟ้าเช่นหน้าปัดที่ปรับเทียบแล้วหรือมิเตอร์ชนิดขดลวดเคลื่อนที่ธรรมดา สิ่งเหล่านี้อาจใช้ได้ตราบเท่าที่การดำเนินการทางอิเล็กทรอนิกส์ที่เกี่ยวข้องไม่สำคัญ แต่สำหรับการดำเนินการและการแก้ไขปัญหาทางอิเล็กทรอนิกส์ที่ซับซ้อนและละเอียดอ่อนระบบตรวจสอบระดับไฮเอนด์มีความจำเป็น

ถึง ดิจิตอลโวลต์มิเตอร์ และแอมป์มิเตอร์มีประโยชน์อย่างมากในการตรวจสอบแรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าอย่างสมบูรณ์แบบโดยไม่กระทบต่อพารามิเตอร์ด้านความปลอดภัย

วงจรโวลต์มิเตอร์และแอมป์มิเตอร์แบบดิจิตอลที่น่าสนใจและแม่นยำได้รับการอธิบายในบทความปัจจุบันซึ่งสามารถสร้างได้ง่ายที่บ้านอย่างไรก็ตามเครื่องนี้จะต้องใช้ PCB ที่ออกแบบมาอย่างดีเพื่อความถูกต้องและสมบูรณ์แบบ

การทำงานของวงจร

วงจรใช้ IC 3161 และ 3162 สำหรับการประมวลผลที่ต้องการของแรงดันไฟฟ้าขาเข้าและระดับกระแส

ข้อมูลที่ประมวลผลสามารถอ่านได้โดยตรงจากโมดูลการแสดงผลแอโนดทั่วไป 7 ส่วนสามส่วน

วงจรต้องใช้ส่วนจ่ายไฟที่มีการควบคุมอย่างดี 5 โวลต์สำหรับการทำงานของวงจรและควรรวมไว้โดยไม่ล้มเหลวเนื่องจาก IC ต้องการแหล่งจ่ายไฟ 5 โวลต์อย่างเคร่งครัดเพื่อให้ทำงานได้อย่างถูกต้อง

จอแสดงผลใช้พลังงานจากทรานซิสเตอร์แต่ละตัวซึ่งตรวจสอบให้แน่ใจว่าจอแสดงผลสว่างไสว

ทรานซิสเตอร์คือ BC640 อย่างไรก็ตามคุณสามารถลองใช้ทรานซิสเตอร์อื่น ๆ เช่น 8550 หรือ 187 เป็นต้น

โวลต์มิเตอร์แบบดิจิตอลที่เสนอ วงจรแอมป์มิเตอร์ โมดูลสามารถใช้กับแหล่งจ่ายไฟได้อย่างมีประสิทธิภาพเพื่อระบุแรงดันไฟฟ้าและการใช้กระแสไฟฟ้าโดยโหลดที่เชื่อมต่อผ่านโมดูลที่ต่ออยู่

อ้างอิงจากแผนภาพวงจรด้านล่างโมดูลจอแสดงผลดิจิตอล 3 หลักสร้างผ่าน ICs CA 3162 ซึ่งเป็น IC ตัวแปลงอนาล็อกเป็นดิจิตอลและ IC CA 3161 เสริมซึ่งเป็น IC ตัวถอดรหัส BCD ถึง 7 ส่วน IC ทั้งสองนี้ผลิตโดย อาร์ซีเอ.

วิธีการแสดงผล

จอแสดงผล 7 ส่วนที่ใช้เป็นประเภทแอโนดทั่วไปและเชื่อมต่อผ่านไดรเวอร์ทรานซิสเตอร์ T1 ถึง T3 ที่แสดงเพื่อระบุการอ่านที่เกี่ยวข้อง

วงจรรวมถึงสิ่งอำนวยความสะดวกสำหรับการเลือกจุดทศนิยมตามข้อกำหนดและช่วงโหลด

ตัวอย่างเช่นในการอ่านค่าแรงดันไฟฟ้าเมื่อจุดทศนิยมสว่างที่ LD3 หมายถึงช่วง 100mV

สำหรับการวัดปัจจุบันสิ่งอำนวยความสะดวกในการเลือกช่วยให้คุณสามารถเลือกได้จากสองช่วงนั่นคือตั้งแต่ 0 ถึง 9.99 และอีกช่วงตั้งแต่ 0 ถึง 0.999 แอมป์ (โดยใช้ลิงค์ b) ซึ่งหมายความว่าตัวต้านทานการตรวจจับปัจจุบันเป็น 0.1 โอห์มหรือตัวต้านทาน 1 โอห์มดังแสดงในแผนภาพด้านล่าง:

เพื่อให้แน่ใจว่า R6 ไม่มีผลกระทบต่อแรงดันไฟฟ้าขาออกตัวต้านทานนี้จำเป็นต้องวางตำแหน่งก่อนเครือข่ายตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าซึ่งจะทำหน้าที่ควบคุมแรงดันไฟฟ้าขาออก

S1 ซึ่งเป็นสวิตช์ DPDT ใช้สำหรับเลือกแรงดันไฟฟ้าหรือการอ่านค่าปัจจุบันตามความต้องการของผู้ใช้

ด้วยชุดสวิตช์นี้สำหรับวัดแรงดันไฟฟ้า P4 พร้อมกับ R1 ให้การลดทอนประมาณ 100 สำหรับแรงดันไฟฟ้าอินพุตที่ป้อน

นอกจากนี้จุด D ยังเปิดใช้งานที่ระดับแรงดันไฟฟ้าต่ำกว่าเพื่อให้การส่องสว่างของจุดทศนิยมบนโมดูล LS และรูป 'V' จะสว่างขึ้น

ด้วยสวิตช์เลือกที่จัดขึ้นในช่วงแอมป์แรงดันตกที่ได้รับจากตัวต้านทานการตรวจจับจะถูกนำไปใช้โดยตรงกับจุดของอินพุต Hi-Low ของ IC1 ซึ่งเป็นโมดูล DAC

ค่าที่ต่ำอย่างมีนัยสำคัญของตัวต้านทานแบบตรวจจับช่วยให้มั่นใจได้ว่ามีผลเล็กน้อยต่อผลลัพธ์ของตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้า

ช่วงการปรับสำหรับการแสดงผล

คุณจะพบช่วงการปรับ 4 ช่วงที่ให้มาในโมดูลวงจรแอมป์มิเตอร์แบบดิจิตอลโวลต์มิเตอร์ที่เสนอ

P1: สำหรับการลบช่วงปัจจุบัน

P2: สำหรับการเปิดใช้งานการสอบเทียบช่วงปัจจุบันแบบเต็มสเกล

P3: สำหรับโมฆะช่วงแรงดันไฟฟ้า

P4: สำหรับการเปิดใช้งานการสอบเทียบช่วงแรงดันไฟฟ้าแบบเต็มสเกล

ขอแนะนำให้ปรับค่าที่ตั้งไว้ล่วงหน้าตามลำดับข้างต้นเฉพาะในกรณีที่ P1 และ P3 ใช้อย่างเหมาะสมสำหรับการลบล้างพารามิเตอร์ที่เกี่ยวข้องของโมดูลอย่างถูกต้อง

P1 ช่วยชดเชยค่าการบริโภคกระแสไฟฟ้าที่หยุดนิ่งของตัวควบคุมซึ่งส่งผลให้เกิดการเบี่ยงเบนเชิงลบเล็กน้อยในช่วงแรงดันไฟฟ้าซึ่งจะได้รับการชดเชยอย่างมีประสิทธิภาพโดย P3

โมดูลแสดงแรงดัน / กระแสทำงานโดยใช้แหล่งจ่ายที่ไม่ได้รับการควบคุมจากแหล่งจ่ายโดยไม่มีปัญหาใด ๆ (ไม่เกิน 35V สูงสุด) ให้สังเกตจุด E และ F ในรูปที่สองด้านบน ในกรณีนี้สามารถตัดวงจรเรียงกระแสสะพาน B1 ได้

ระบบอาจได้รับการออกแบบให้เป็นสองเท่าเพื่อให้ได้ค่า V และการอ่าน I พร้อมกัน อย่างไรก็ตามควรได้รับการยอมรับว่าตัวต้านทานการตรวจจับกระแสไฟฟ้าลัดวงจรโดยใช้การเชื่อมต่อกราวด์ทุกครั้งที่อุปกรณ์ทั้งสองได้รับจากแหล่งที่มาที่เหมือนกัน โดยทั่วไปมีสองวิธีในการเอาชนะความผิดปกตินี้

อันดับแรกคือการต่อโมดูล V จากแหล่งอื่นในขณะที่โมดูล l จากแหล่งจ่าย 'โฮสต์' ประการที่สองมีความสง่างามกว่ามากและจำเป็นต้องมีพื้นที่เดินสายไฟ E ทางด้านซ้ายของตัวต้านทานการตรวจจับปัจจุบัน

โปรดทราบว่าค่า V ที่อ่านได้สูงสุดในกรณีนั้นจะเปลี่ยนเป็น 20.0 V (R6 ลดลง l V max.) เนื่องจากแรงดันไฟฟ้าที่ขา ll มักจะไม่เกิน l.2 V.

แรงดันไฟฟ้าที่ใหญ่กว่ามักจะแสดงให้เห็นโดยการเลือกคุณภาพกระแสไฟฟ้าที่ต่ำกว่าเช่น R6 จะเป็น 0R1 อินสแตนซ์: R6 ตก 0.5V ที่การใช้งานปัจจุบัน 5 A เพื่อให้แน่ใจว่า 1.2 - 0.5 = 0.7V ยังคงเป็นค่าสำหรับการอ่านแรงดันไฟฟ้าซึ่งจอแสดงผลที่เหมาะสมที่สุดคือ 100 x 0.7: 70 V เช่นเดียวกับก่อนหน้านี้ประเภทเหล่านี้ ภาวะแทรกซ้อนจะเกิดขึ้นเมื่อใดก็ตามที่มีการจ้างหน่วยงานเหล่านี้ทั้งหมดในอุปทานเดียว

การออกแบบ PCB สำหรับสร้างโมดูลที่กล่าวถึงข้างต้น