СХЕМА ВОЛЬТМЕТРА В АВТОМОБИЛЬ

Современный автомобиль должен иметь бортовой компьютер, где имеются функции мониторинга состояния аккумулятора 12 В. Однако при отсутствии этого модуля, его несложно собрать самому. Вот схема измерителя напряжения на клеммах аккумулятора автомобиля. Он действительно нужен, так как если система зарядки аккумулятора работает неправильно, батарея не получает должное напряжения заряда (около 13.8 В для 12 В батареи). Такая простая электронная система для контроля напряжения автомобильной аккумуляторной батареи и системы зарядки подключается к гнезду прикуривателя и отображает значение выходного напряжения на клеммах батареи на 4-х разрядном семисегментном светодиодном индикаторе.

Микроконтроллер PIC16F1827 является главным элементом в этом проекте, который использует встроенный модуль фиксированного опорного напряжения (FVR), позволяющий очень точно выполнить аналого-цифровое преобразование напряжения батареи. Когда двигатель выключен, напряжение измеряет фактическое выходное напряжение от батареи. Но если двигатель автомобиля работает, он на самом деле измеряет напряжение заряда всей батареи, поступающей из автомобиля по системе зарядки (генератор + выпрямитель). Функциональная блок-схема проекта приведена ниже.

Тут напряжение +5 В для питания микроконтроллера PIC16F1827 является производным от автомобильной аккумуляторной батареи +12 В с помощью любого стабилизатора (например LM7805). Напряжение на клеммах батареи измеряется с помощью АЦП PIC16F1827.

В FVR модуле, внутри МК, выбирается для получения стойкого положительного опорного напряжения значение 4.096 В — для точного аналого-цифрового преобразования. Перед подачей на АЦП, выходное напряжение аккумулятора понижено ниже опорного напряжения с помощью делителя напряжения. Измеренное мгновенное значение напряжения батареи отображается на 4-х разрядном LED дисплее.

Схема автомобильного вольтметра

Схема проекта приведена выше. В микроконтроллере используется AN4 канал АЦП для измерения напряжения на клеммах аккумулятора. На резисторах R1 и R2, на входе АЦП, выполнен простой делитель напряжения. Максимальное измеряемое напряжения входного сигнала в точке AN4 — 4.096 вольта (ограничено использованием внутреннего источника опорного напряжения для аналого-цифрового преобразования). Следовательно, максимальное входное напряжение (VBattery) может быть получено из следующего уравнения:

4.096 В = R2 С*VBattery/(Р1 + Р2), тогда VBattery = 16.93 В.

Диапазон входного напряжения может быть увеличен путем простого опускания значения R2. Стабилитрон ставится параллельно с R2, чтобы предотвратить прохождение напряжение на АЦП микроконтроллера выше 5.1 В. В противном случае, любое случайное высокое входное напряжение может повредить микроконтроллерный порт.

Измеренное напряжение показано на 4-значном светодиодном дисплее с общим катодом. Семь сегментов (а-G) и десятичная точка (ДП) приводятся в движение через а portb из PIC16F1827. Микроконтроллер работает на частоте 500 кГц с использованием внутреннего источника синхронизации. На сборке ULN2003 обеспечивается нужный ток для каждого из общих катодов светодиодного модуля.

Прошивка для проекта была разработана в mikroC Pro для компилятора. Использование внутреннего опорного напряжения для аналого-цифрового преобразования требует конфигурации регистров FVRCON и ADCON1. Полный исходный код можно скачать по ссылке.

Как пользоваться прибором

Подключите устройство в розетку прикуривателя и поверните ключ автомобиля в положение ON не запуская двигатель. При этом отобразится значение напряжения автомобильного аккумулятора (около 12 В). После запуска двигателя, аккумулятор начинает прием зарядного напряжения от генератора. Это напряжение должно быть выше, чем фактическое напряжение самой батареи (около 13.8 В).

Originally posted 2018-10-21 10:53:33. Republished by Blog Post Promoter

Вольтметр автомобильный. Подборка схем

Немало автомобилистов сталкивается с такой проблемой, как непредвиденный разряд аккумулятора. Особенно неприятно, когда происходит это в пути далеко от дома. Одной из причин может быть выход из строя генератора авто. Предупредить надвигающийся разряд аккумулятора поможет вольтметр автомобильный. Ниже приведем несколько простых схем подобного устройства.

Вольтметр автомобильный на микросхеме LM3914

Это схема автомобильного вольтметра предназначена для контроля напряжения бортовой сети автомобиля в пределах от 10,5В до 15В. В качестве индикатор используются 10 светодиодов.

Основа схемы – интегральная микросхема LM3914. Данная микросхема способна оценить входное напряжение и вывести результат на 10 светодиодов в режиме точка или столбик. Микросхема LM3914 способна работать в широком диапазоне питания (3В…25В). Яркость свечения светодиодов можно выставить при помощи внешнего переменного резистора. Выходы микросхемы совместимы с ТТЛ и КМОП логикой.

Десять светодиодов VD1-VD10 отображают текущее значение напряжения аккумулятора или напряжение бортовой сети автомобиля в режиме точки (вывод 9 не подключен или подключен на минус) или столбика (вывод 9 подключен на плюс питания).

Резистор R4 подключенный между контактами 6,7 и минусом питания задает яркость свечения светодиодов. Резисторы R2 и переменный резистор R1 образует делитель напряжения. При помощи переменного резистора R1 производится настройка верхнего уровня напряжения, а при помощи R3 нижнего.

Как уже было сказано ранее, данный автомобильный вольтметр обеспечивает индикацию от 10,5 до 15 вольт. Калибровка схемы выполняется следующим образом. Подайте на вход схемы вольтметра напряжение 15 вольт от блока питания. Затем изменяя сопротивление резистора R1, необходимо добиться, чтобы зажегся светодиод VD10 (в режиме точка) или все светодиоды VD…VD10 (в режиме столбик).

Затем на вход подайте 10,5 вольт и переменным резистором R3 добейтесь, чтобы горел только светодиод VD1. Теперь увеличивая напряжение с шагом 0,5 вольта, светодиоды один за другим будут загораться, и при напряжении 15 вольт будут гореть все светодиоды. Переключатель SA1 предназначен для переключения между режимами индикации точка/столбик. При замкнутом переключателе SA1 – столбик, при разомкнутом – точка.

Автомобильный вольтметр на транзисторах

Следующая схема автомобильного вольтметра построена на двух биполярных транзисторах. Когда напряжение на аккумуляторе составляет менее 11 вольт, стабилитроны VD1 и VD2 не пропускают ток, из-за чего горит только красный светодиод, указывающий на низкое напряжение бортовой сети автомобиля.

Если напряжение находится между 12 и 14 вольт, стабилитрон VD1 открывает транзистор VT1. Зеленый светодиод загорается, указывая на нормальное напряжение. Если напряжение батареи превышает 15 вольт, стабилитрон VD2 открывает транзистор VT2, в результате чего загорается желтый светодиод, показывающий значительное превышение напряжения в сети автомобиля.

Вольтметр на операционном усилителе LM393

Данный простой автомобильный вольтметр построен на операционном усилителе LM393. В качестве индикатора, как и в предыдущей схеме, используются три светодиода.

При низком напряжении (менее 11В) загорается красный светодиод. Если напряжение в норме (12,4…14В) то светится зеленый. В том случае, если напряжение превысило 14В, то загорается желтый светодиод. Стабилитрон VD1 формирует опорное напряжение. Данная схема схожа со схемой индикатора напряжения автомобиля.

Вольтметр автомобильный на микросхеме К1003ПП1

Данная схема вольтметра для автомобиля построена на микросхеме К1003ПП1 и позволяет отслеживать напряжение бортовой сети по свечению 3 светодиодов:

• При напряжении менее 11 вольт горит светодиод HL1
• При напряжении 11,1…14,4 вольт горит светодиод HL2
• При напряжении более 14,6 вольт горит светодиод HL3

Настройка. После подачи на вход напряжения от любого блока питания (11,1…14,4В), переменным резистором R4 необходимо добиться свечения светодиода HL2.

Электрическая схема цифрового вольтметра и амперметра

1. Микросхема СА3162Е для вольтметра и амперметра
2. Принципиальная схема вольтметра
3. Принципиальная схема амперметра
4. Схема подключения
5. Рекомендации по подбору комплектующих
6. Налаживание цифрового вольтметра и амперметра
7. Видео о создании

Сегодня мы рассмотрим несложные электрические схемы цифровых вольтметра и амперметра, построенных без использования микроконтроллеров на микросхемах СА3162, КР514ИД2. Обычно, у хорошего лабораторного блока питания есть встроенные вольтметр и амперметр. Вольтметр позволяет точно установить выходное напряжение, а амперметр показывает ток через нагрузку.

В старых лабораторных блоках питания были стрелочные индикаторы, но сейчас используются цифровые. Сейчас радиолюбители чаще всего делают такие приборы на основе микроконтроллера или микросхем АЦП вроде КР572ПВ2, КР572ПВ5.

Микросхема СА3162Е для цифровых вольтметра и амперметра

Существуют и другие микросхемы аналогичного действия. Например, микросхема СА3162Е предназначена для создания измерителя аналоговой величины с отображением результата на трехразрядном цифровом индикаторе.

Микросхема СА3162Е представляет собой АЦП с максимальным входным напряжением 999 mV (при этом показания «999») и логической схемой, которая выдает сведения о результате измерения в виде трех поочередно меняющихся двоично-десятичных четырехразрядных кодов на параллельном выходе и трех выходах для опроса разрядов схемы динамической индикации.

Чтобы получить законченный прибор, нужно добавить дешифратор для работы на семисегментный индикатор и сборку из трех семисегментных индикаторов, включенных в матрицу для динамической индикации, а также, трех управляющих ключей.

Тип индикаторов может быть любым — светодиодные, люминесцентные, газоразрядные, жидкокристаллические, все зависит от схемы выходного узла на дешифраторе и ключах. Здесь используется светодиодная индикация на табло из трех семисегментных индикаторов с общими анодами.

Индикаторые включены по схеме динамической матрицы, то есть, все их сегментные (катодные) выводы включены параллельно. А для опроса, то есть, последовательного переключения, используются общие анодные выводы.

Принципиальная схема вольтметра

Выше можно увидеть электрическую схему вольтметра, измеряющего напряжение от 0 до 100V (0. 99,9V). Измеряемое напряжение поступает на выводы 11–10 (вход) микросхемы D1 через делитель на резисторах R1–R3.

Конденсатор СЗ исключает влияние помех на результат измерения. Резистором R4 устанавливают показания прибора на ноль, при отсутствии входного напряжения А резистором R5 выставляют предел измерения так, чтобы результат измерения соответствовал реальному, то есть, можно сказать, им калибруют прибор.

Теперь о выходах микросхемы. Логическая часть СА3162Е построена по логике ТТЛ, а выходы еще и с открытыми коллекторами. На выходах «1-2-4-8» формируется двоичнодесятичный код, который периодически сменяется, обеспечивая последовательную передачу данных о трех разрядах результата измерения.

Если используется дешифратор ТТЛ, как, например, КР514ИД2, то его входы непосредственно подключаются к данным входам D1. Если же будет применен дешифратор логики КМОП или МОП, то его входы будет необходимо подтянуть к плюсу при помощи резисторов. Это нужно будет сделать, например, если вместо КР514ИД2 будет использован дешифратор К176ИД2 или CD4056.

Выходы дешифратора D2 через токоограничивающие резисторы R7–R13 подключены к сегментным выводам светодиодных индикаторов Н1–НЗ. Одноименные сегментные выводы всех трех индикаторов соединены вместе. Для опроса индикаторов используются транзисторные ключи VT1–VT3, на базы которых подаются команды с выходов Н1–НЗ микросхемы D1.

Эти выводы тоже сделаны по схеме с открытым коллектором. Активный ноль, поэтому используются транзисторы структуры р-п-р.

Принципиальная схема амперметра

Схема практически такая же, за исключением входа. Здесь вместо делителя стоит шунт на пятиваттном резисторе R2 сопротивлением 0,1 От. При таком шунте прибор измеряет ток до 10А (0. 9.99А). Установка на ноль и калибровка, как и в первой схеме, осуществляется резисторами R4 и R5.

Выбрав другие делители и шунты, можно задать другие пределы измерения, например, 0. 9.99V, 0. 999mA, 0. 999V, 0. 99.9А. Это зависит от выходных параметров того лабораторного блока питания, в который будут установлены эти индикаторы. Также, на основе данных схем можно сделать и самостоятельный прибор для измерения напряжения и тока (настольный мультиметр).

При этом нужно учесть, что даже используя жидкокристаллические индикаторы прибор будет потреблять существенный ток, так как логическая часть СА3162Е построена по ТТЛ-логике. Поэтому, хороший прибор с автономным питанием вряд ли получится. А вот автомобильный вольтметр (рис.4) выйдет неплохой.

Питаются приборы постоянным стабилизированным напряжением 5V. В источнике питания, в который будут они установлены, необходимо предусмотреть наличие такого напряжения при токе не ниже 150 mA.

Подключение прибора
На рисунке 3 показана схема подключения измерителей в лабораторном источнике.

Схема подключения вольтметра и амперметра в лабораторном источнике

Ниже отражена схема подключения измерителей в лабораторном источнике:

Самодельный автомобильный вольтметр на микросхемах

Рекомендации по подбору комплектующих для монтажа вольтметра и амперметра

Пожалуй, самое труднодоставаемое — это микросхемы СА3162Е. Из аналогов нам известна только NTE2054. Возможно есть и другие аналоги. С остальным значительно проще. Как уже сказано, выходную схему можно сделать на любом дешифраторе и соответствующих индикаторах. Например, если индикаторы будут с общим катодом, то нужно КР514ИД2 заменить на КР514ИД1 (цоколевка такая же), а транзисторы VТ1–VТЗ перетащить вниз, подсоединив их коллектора к минусу питания, а эмиттеры — к общим катодам индикаторов. Можно использовать дешифраторы КМОП-логики, подтянув их входы к плюсу питания при помощи резисторов.

Налаживание цифрового вольтметра и амперметра

В общем-то оно совсем несложное. Начнем с вольтметра. Сначала замкнем между собой выводы 10 и 11 D1, а подстройкой R4 выставим нулевые показания. Затем, убираем перемычку, замыкающую выводы 11–10 и подключаем к клеммам «нагрузка» образцовый прибор, например, мультиметр.

Регулируя напряжение на выходе источника, резистором R5 настраиваем калибровку прибора так, чтобы его показания совпадали с показаниями мультиметра. Далее налаживаем амперметр. Сначала, не подключая нагрузку, регулировкой резистора R5 устанавливаем его показания на ноль. Теперь потребуется постоянный резистор сопротивлением 20 От и мощностью не ниже 5W.

Устанавливаем на блоке питания напряжение 10V и подключаем этот резистор в качестве нагрузки. Подстраиваем R5 так чтобы амперметр показал 0,50 А.

Можно выполнить калибровку и по образцовому амперметру, но нам показалось удобнее с резистором, хотя конечно на качество калибровки очень влияет погрешность сопротивления резистора.

Таким же образом можно сделать и автомобильный вольтметр:

От первой схемы эта отличается только входом и схемой питания. Такой прибор теперь питается от измеряемого напряжения, то есть измеряет напряжение, поступающее на него как питающее.

Напряжение от бортовой сети автомобиля через делитель R1-R2-R3 поступает на вход микросхемы D1. Параметры этого делителя такие же как в первой схеме, то есть для измерения в пределах 0. 99.9V.

Но в автомобиле напряжение редко бывает более 18V (больше 14,5V уже неисправность). И редко опускается ниже 6V, разве только падает до нуля при полном отключении. Поэтому прибор реально работает в интервале 7. 16V. Питание 5V формируется из того же источника, с помощью стабилизатора А1.

Видео о создании цифрового вольтметра своими руками: