Многоканальный вольтметр на PIC16F676

Данное измерительное устройство предназначено для встраивания в двухканальные лабораторные блоки питания. В своем составе оно имеет четыре вольтметра. Схема устройства показана на рисунке 1.

Для питания схемы выбран стабилизатор напряжения, входящий в состав универсальной микросхемы для магнитной записи К157ХП2. Основой схемы измерения выбран не дорогой, широко распространенный микроконтроллер PIC16F676. Вся информация о значениях напряжений и токов выводится на жидкокристаллический индикатор. В качестве опорного напряжения для модуля АЦП, входящего в состав микроконтроллера, выбрано напряжение питания, поэтому для правильного преобразования, это напряжение должно быть не пять вольт, а соответствовать 1024:2=512, т.е. 5,12 вольт – это максимальное напряжение, которое можно подавать на выводы микроконтроллера.

Регулировка выходного напряжения стабилизатора осуществляется с помощью подстроечного резистора R1. В данном случае мы получим, что каждый разряд будет соответствовать 0,01 вольта. В данной схеме два канала оцифровки напряжения используются, как измерители тока. В большинстве случаев мы измеряем протекающий ток косвенным способом, т.е. мы измеряем падение напряжения на шунте с известной величиной сопротивления. Таки образом выводы микроконтроллера RA1 и RA4 используются для измерения тока, а выводы RA0 и RA2 для измерения напряжения. Программой предусмотрено, что в значениях напряжений и токов, запятые устанавливаются после второго разряда, т.е. максимальное измеряемое напряжение, при условии присутствия делителя напряжения 1:10 на входе соответствующего канала, будет составлять 51,2 вольта. Ток будет выводиться в таком же формате – 51,2 А. Такую величину падения напряжения на шунте при прохождении через него данного тока, можно получить, если сопротивление шунта будет равно R = U : I = 5,12 : 51,2 = 0,1 Ом. Но при этом на таком шунте будет выделяться очень большая мощность, P = I x I x R = 51,2 x 51,2 x 0,1 = 262,144 Вт. Это очень много, поэтому будет лучше, если шунт будет иметь сопротивление 0,001 Ома, а падение напряжения на этом сопротивлении умножить на 100 с помощью операционного усилителя. В этом случае мощность, выделяемая на шунте, составит всего 2,62 ватта.

Измерять ток можно, как в положительном проводе, применяя для этого преобразователь ток – напряжение (рисунок 2), так и в отрицательном проводе, с использование операционного усилителя с Ку = 100. Входные цепи для измерения тока в отрицательном проводе можно взять из схемы, представленной в статье «Вольтметр и амперметр на PIC16F676». Схему преобразователя ток – напряжение можно найти в документации на микросхему LM358N, можно почитать о нем в журнале «Радио» за 2002г. №9 стр.23. И Нечаев, или у меня на сайте в статье «Микросхемы для измерения тока». Эта схема хороша тем, что избавляет от необходимости подгонять сопротивление датчика тока, т.е. шунта. Так же загляните и в статью «Блок питания 24 В» Статью И. Нечаева прочитайте обязательно, возможно потребуется корректировка величин резисторов. Программу писал по договору, поэтому сам в железе на проверял, все было промоделировано в протеусе. Скриншот ниже.

В схему введен индикаторный светодиод. Я уже писал о назначении данной индикации в статье «Вольтметр и амперметр на PIC16F676». Дело в том, что индикатор имеет свой контроллер и при отказе основного, данные на индикаторе остаются. Таким образом, создается впечатление, что все работает. Поэтому в схему введен мигающий светодиод, сигнализирующий о функционировании программы основного микроконтроллера. Время свечения светодиода, приметно 0,037секунды. Это время выполнения программы. Пауза – 0,5 секунды. Это время между замерами и сменой показаний.
На этом все. Успехов.

Скачать файл загрузки.