Милливольтметр на PIC16F676
Эта статья посвящена двум вольтметрам, реализованных на микроконтроллере PIC16F676. Один вольтметр имеет диапазон измеряемых напряжений от 0,001 до 1,023 вольта, другой, с соответствующим резистивным делителем 1:10, может измерять напряжения от 0,01 до 10,02 вольта. Ток потребления всего устройства при выходном напряжении стабилизатора +5 вольт составляет примерно 13,7 мА. Схема вольтметра изображена на рисунке 1.
Два вольтметра схема
Цифровой вольтметр, работа схемы
Для реализации двух вольтметров использованы два вывода микроконтроллера, сконфигурированных на вход для модуля цифрового преобразования. Вход RA2 используется для измерения малых напряжений, в районе вольта, а к входу RA0 подключен делитель напряжения 1:10, состоящий из резисторов R1 и R2, позволяющий измерять напряжение до 10 вольт. В данном микроконтроллере используется десятиразрядный модуль АЦП и чтобы реализовать измерение напряжения с точностью до 0,001 вольта для диапазона 1 В, пришлось применить внешнее опорное напряжение от ИОН микросхемы DA1 К157ХП2. Так как мощность ИОН микросхемы очень маленькая, и чтобы исключить влияние внешних цепей на этот ИОН, в схему введен буферный ОУ на микросхеме DA2.1 LM358N. Это неинвертирующий повторитель напряжения, имеющий стопроцентную отрицательную обратную связь — ООС. Выход этого ОУ нагружен на нагрузку, состоящую из резисторов R4 и R5. С движка подстроечного резистора R4, опорное напряжение величиной 1,024 В подается на вывод 12 микроконтроллера DD1, сконфигурированного, как вход опорного напряжения для работы модуля АЦП. При таком напряжении каждый разряд оцифрованного сигнала будет равен 0,001 В. Чтобы уменьшить влияние шумов, при измерении малых величин напряжения применен еще один повторитель напряжения, реализованный на втором ОУ микросхемы DA2. ООС этого усилителя резко уменьшает шумовую составляющую измеряемой величины напряжения. Так же уменьшается напряжение импульсных помех измеряемого напряжения.
Для вывода информации об измеряемых величинах применен двухстрочный ЖКИ, хотя для этой конструкции хватило бы и одной строки. Но иметь в запасе возможность вывода еще какой ни будь информации, тоже не плохо. Яркость подсветки индикатора регулируется резистором R6, контрастность выводимых символов зависит от величины резисторов делителя напряжения R7 и R8. Питается устройство от стабилизатора напряжения собранного на микросхеме DA1. Выходное напряжение +5 В устанавливается резистором R3. Для уменьшения общего тока потребления, напряжение питания самого контроллера можно уменьшить до величины, при которой сохранялась бы работоспособность контроллера индикатора. При проверке данной схемы индикатор устойчиво работал при напряжении питания микроконтроллера 3,3 вольта.
Настройка вольтметра
Для настрой данного вольтметра необходим, как минимум цифровой мультиметр, способный измерять напряжение 1,023 вольта, для настройки опорного напряжения ИОН. И так, с помощью контрольного вольтметра выставляем на выводе 12 микросхемы DD1 напряжение величиной 1,024 вольта. Затем на вход ОУ DA2.2, вывод 5 подаем напряжение известной величины, например 1,000 вольт. Если показания контрольного и настраиваемого вольтметров не совпадают, то подстроечным резистором R4, изменяя величину опорного напряжения, добиваются равнозначных показаний. Затем на вход U2 подают контрольное напряжение известной величины, например 10,00 вольт и подборкой величины сопротивления резистора R1, можно и R2, а можно и тем и другим добиваются равнозначных показаний обоих вольтметров. На этом регулировка заканчивается.
Фото устройства на макетной плате
Внешний вид собранного устройства на макетной плате показан на фото 1. Успехов. К.В.Ю.
20 комментариев к “Милливольтметр на PIC16F676”
Здравствуйте Валерий Юрьевич.
Собрал этот прибор пока на макетке, пайкой р/элементов.
К157ХП2 в наличии нет, поэтому ИОН сделал на KIA431A с делителем. Резисторы прецизионные. Верхний 3К01, подстроечный СП5-ВБ К15 и нижний 2К0.
Питание от AMS1117-5.0.
Выставил 1,024V. Двое суток напряжение стояло как вкопанное.
Выключил на 8 — 10 часов.
При последующем включении напряжение ИОН ушло вниз, и стало 1.018V. Через пару, тройку часов все устаканилось.
Источником дрейфа может быть или KIA431A, или резисторы делителя, или все сразу.
Измерить напряжение 2,500V с тремя знаками после запятой нечем.
А теперь вопрос.
Можно ли перепрошить МК для измерения напряжения до 9,999V ?
Может у вас есть прошивка в загашнике?
Такой прошивки у меня нет, да и откалибровать прибор с такой разрешающей способностью в домашних условиях очень трудно. Нужно хотя бы знать уровень шумов, напряжение пульсаций на входе ацп. Как узнать, что ты измеряешь в младшем разряде, шумы, пульсации, наводки на схему?
а сделать можно?
Сделать можно, но для этого потребуется совсем другая схема, с применением высокостабильных ИОН и 14 разрядных АЦП, а их стоимость... ой, ой.
Не успел. Пока искал знакомые буквы и тыкал по клаве, получил ответ.
Доводы о вредных факторах абсолютно правильные.
Несколько раз, под разными соусами в поиске, пытался найти что-то похожее на этот прибор. Поиск всегда заканчивался представлением нескольких заезженных и передранных друг у друга схем дцати-летней давности. Я понимаю, что ваша схема не является уникальной и единственной, должны быть еще варианты. Однако.
Где-то рядом.
/http://heli.xbot.es/wp/?p=40/
Очевидно в курсе дела.
Подключал этот пробник к источникам 1,024V и 1,306V (нашел один корпус ХП2), показания стабильны.
(Простой вольтметр с разрешением около 5 мВ (хотя на дисплее отображается только последние цифры, кратные 10 мВ) с масштабом от 0В до 5.00V.) Машинный перевод из мануала.
А, тебе, если не секрет, зачем такой вольтметр?
Может в личку,а то вроде как не в тему?
Уважаемый Валерий Юрьевич Схема очень понравилась. Возможно у Вас есть прошивка под индикатор 0802. Вы бы мне очень помогли выслав ее мне. С уважением, Олег Александрович (66лет) Минск.
Уважаемый Олег, к сожалению у меня нет прошивки под 0802. У меня и индикатора такого нет, чтобы что то скорректировать.
Уважаемый Валерий Юрьевич. Если дело только в отсутствии индикаторо, то я готов Вам выслать по почте пару штучек ЖК 0802.Думаю они Вам пригодятся не только для этой темы но и для других экспериментов. Сбрасывайте на мою почту адрес на который выслать ЖК. С уважением.
Здравствуйте, Валерий Юрьевич. Понравился вольтметр особенно идея с ИОНом. Учусь программировать хочу попробовать немного переделать если моя просьба не противоречит Вашим принципам хотел бы попросить исходник данной модели. С уважением, Игорь.
Привет, Игорь, да, на здоровье. На тои стоим. Скачаешь с яндекс диска сообщи.https://disk.yandex.ru/d/XxPrfSFLsLUuFg
Спасибо огромное скачал только сегодня. Сразу стал разбираться.
Будут вопросы напишу. Спасибо еще раз.
На том стоим.
Здравствуйте! У меня в наличии кучка pic16f628, не могли бы Вы переделать исходник под него. Благодарю!
У 628 нет АЦП.
Действительно, нет, только компаратор
Здравствуйте! А можно из этой конструкции сделать два милливольтметра с диапазоном 0-500 mV?
Здравствуйте! А можно в этой конструкции вместо делителя R1 и R2 на входе RA0 применить аналогичный усилитель и получить двухканальный милливольтметр с диапазоном 0-1,0 вольт?
Привет, Владимир. Можно, для RA2 соберите такую же схему на входе, как у RA0. ОУ в данном случае играет роль повторителя и служит как для защиты входа, так и для уменьшения шумов на входе.