Автомобильный цифровой вольтметр

Некоторые автомобили не оборудованы вольтметром, что не дает возможности следить за состоянием напряжения бортовой сети автомобиля. Контрольная лампа зарядки аккумуляторной батареи не дает точного представления о напряжении в сети, и степени заряженности батареи, а только информирует водителя о неполадках в системе электроснабжения автомобиля. Измерение напряжения батареи при выключенном двигателе, позволяет определить степень ее заряженности после длительной стоянки автомобиля.

Вольтметр, схема которого представлена на рис.1, измеряет напряжение на борту автомобиля в процессе эксплуатации. В основе прибора лежит АЦП с разрешенной способностью 10 бит на 8 каналов, реализованный на микроконтроллере DD1, который преобразовывает аналоговую форму напряжения в цифровую и выводит его на трехразрядный семиэлементный индикатор HG1-HG3. Измеряемое постоянное напряжение поступает на аналоговый вход AN3 микроконтроллера через делитель, реализованный на резисторах R1, R2. Для соответствия напряжения масштабу индикации дисплея, параллельно построечному резистору R2, включен резистор R3. Конденсатор С5 защищает аналоговый вход AN3 от возможных импульсов перенапряжения, статического электричества. Линии микроконтроллера RA0 RA1 RA2 подключены к соответствующим элементам индикации, а линии RC0 – RC5 и RA5 портов вывода данных, по команде из соответствующего порта, включают и выключают элементы индикации HG1 – HG3.

Питание вольтметра производится от стабилизатора напряжения DA1.
Яркость свечения индикаторов HG1 – HG3 устанавливается подборкой резисторов R7 – R9.

Индикаторы HG1 – HG3 могут иметь любую высоту символа и цвет свечения, но обязательно должны быть с общим анодом, и прямым током не более 20 мА. Вместо указанных на схеме элементов индикации HG1 – HG3 можно применить один на три цифры типа BA56-12.

Микросхема DA1 может бить заменена на КР142ЕН5А, КР142ЕН5В, 78М05.
Транзисторы ВС557 можно заменить отечественными КТ3107Б.

Все детали вольтметра, кроме элементов индикации, размещены на плате из одностороннего фольгированного стеклотекстолита, толщиной 1.5 мм. Чертеж платы показан на рис.2. Элементы индикации находятся на отдельной плате, монтаж которой выполнен навесным монтажом. Плата вольтметра соединена с платой входами индикатора при помощи проводников. Плата под индикатор разводится индивидуально в зависимости от типа и размеров индикатора.

Налаживание устройства начинают с подключения контрольному вольтметру, предварительно подав на вход схемы контрольное напряжение в пределах 1-15 В. Если схема собрана правильно, индикаторы должны засветится, и показать величину напряжения. Изменяя сопротивление построечного резистора R2, добиваются требуемой точности индикации напряжения на шкале вольтметра, которое должно точно соответствовать показаниям контрольного прибора.
Устройство помещено в пласмасовый корпус рис. 3, и приклеено двусторонним скотчем к панели приборов, в удобном месте рис.4.

Контакт 1 разъема XP1 подключаю непосредственно к цепи, напряжение в которой появляется при включении зажигания. Можно подключить его непосредственно к замку зажигания или к соответствующему проводу в монтажном блоке.

Исходник, прошивку и файл печатной платы в формате LAY вы можете скачать ниже

Автор: А. Титаренко (КТ_805), г.Сумы, Украина

МИНИ ЦИФРОВЫЕ ВОЛЬТМЕТРЫ

Ещё одна маленькая победа Китай-прома над отечественным радиолюбительством произошла в области А/В-метров. Уже несколько лет как стали очень популярны мини LED индикаторы напряжения. Их уже можно увидеть во многих самодельных конструкциях и делание цифрового вольтметра / амперметра на микроконтроллере с нуля уже скорее проходит по категории «мазохизм», если конечно не требуются особые свойства или точность. Значит имеет смысл взглянуть на такие модули по-пристальнее, выбрав самые маленькие из них трех разных цветов для теста.

Модули вольтметры цифровые

Большим преимуществом блоков является относительно низкая цена и отсутствие напряжения питания, они питаются от напряжения которое одновременно измеряют. Производитель дает диапазон напряжения 2,6 — 30 В. Для начала протестируем их при разных значениях напряжения. Питание от преобразователя и литий-ионных аккумуляторов. Сравнивать будем показания с измерителем UNI-T UT210E, а также с ANENG. Модули имеют на плате небольшой потенциометр для коррекции показаний.

Бывает что настройка модуля при низком напряжении требует и коррекции на верхних рабочих диапазонах этого модуля. Для повышения точности тем потенциометром можете откалибровать показания по эталонному прибору и после процедуры рекомендуем капнуть лак для ногтей, чтобы обездвижить его. После калибровки они станут достаточно точные.

Точность этих индикаторов будет приемлемой во многих устройствах, особенно учитывая низкую цену этих модулей (можно купить за менее 100 рублей). Индикаторы автоматически переключают диапазон — после превышения значения 9,99 В отображаются только десятичные части, то есть одна цифра после запятой.

Подключение минивольтметров

Для некоторых отсутствие отдельного блока питания является недостатком. Но если есть отдельный источник питания, то можете подключить его отдельно. Еще одним недостатком является низкое внутреннее сопротивление, которое ограничивает использование модуля только для источников питания, зарядок и аналогичных схем. Другим недостатком является ограниченный диапазон измерения снизу.

Это измерительное устройство в схемном плане ничем не отличается от трехпроводного исполнения, для третьего провода (измерительного) имеется дополнительное поле для пайки. Достаточно снять перемычку.

Преимущество двухпроводной системы заключается в более низкой цене, которая компенсирует многие проблемы этого модуля.

Количество отображаемых сегментов увеличивает потребление тока, иногда эти колебания могут проявляться в показаниях точности.

Простейший вольтметр является двухпроводным — он питается от напряжения которое в то же время измеряет, то есть не нужен дополнительный источник питания для индикатора. И главное — после использования другого источника питания можем измерить напряжение от 0 В.

Мини вольт-ампер метры

Более дорогим аналогом является индикаторы, одновременно показывающие напряжение и ток. Они чуть отличаются схемой подключения и наличием двух резисторов коррекции показаний на плате.

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.

Цифровой вольтметр автоэлектрика

Во время ремонта электрооборудования автомобиля важно пользоваться достаточно точным прибором, при помощи которого можно измерить напряжение в разных частях бортовой сети, на разных устройствах, а также, иметь возможность оперативно определять полярность измеряемого напряжения. Почти идеально, для этих целей подходит мультиметр типа М-830. Но только «почти»…

Дело в том, что жидкокристаллические индикаторы мультиметра не рассчитаны на работу в «полевых» условиях. Зимой на морозе они так же замерзают, как популярные китайские автомобильные часы. Индикатор перестает показывать цифры, а лишь только некоторые сегменты. Второй «автомобильный» недостаток М-830 в его большом входном сопротивлении. Конечно для ремонта телевизора большое входное сопротивление измерительного прибора — это хорошо, но для автомобильного оборудования важно чтобы контролируемая цепь была «подгружена», иначе окислившийся контакт или сгнивший проводник будут работать, как бы нормально, но при подключении нагрузки напряжение, поступающее через них будет падать «до неприличия»». И третий недостаток М-830 с автомобильной точки зрения, — батарейный источник питания.

На рисунке выше представлена схема вольтметра — пробника, при помощи которого можно измерять напряжения от 6 до 20В с точностью до 0,1В. Прибор имеет хорошо видные яркосветящиеся светодиодные индикаторы напряжения и полярности подключения щупов, питается от измеряемой цепи (потребляя около 0,1А).

Корпус пластмассовый, прямоугольной формы, посредине расположен трехразрядный цифровой индикатор напряжения, по краям корпуса (с малых торцов) выведены проводники, оконченные щупами под «крокодилы», возле точек вывода проводов есть по светодиоду красного цвета. Полярность подключения к измеряемой цепи значения не имеет, вольтметр показывает в любом случае. А полярность определяется по этим светодиодам, горит светодиод возле вывода щупа, который подключен к «+».

Прибор выполнен на микросхеме ICL7107, которая является импортным аналогом КР572ПВ2. Схема включения микросхемы, показанная на рисунке, отличается от типовой тем, что измерительная цепь и источник питания имеют один общий провод. Это делает невозможным измерения отрицательных напряжений. Но эта проблема здесь решена по другому, — вольтметр подключается к измеряемой цепи через диодный мост VD1-VD4. Поэтому, полярность подключения щупов для индикации значения не имеет, — в любом положении полярность правильная и измеритель напряжения работает. А вот, чтобы определить полярность используются встречно-параллельно включенные светодиоды HL1-HL2. В принципе, их можно бы заменить двухцветным и по цвету определять полярность, но, как оказалось, трудно запомнить какой полюс какого цвета. Поэтому, светодиоды разные, и расположены каждый у своего щупа. Где горит, там и «+».

После диодного моста включен стабилизатор А1, поддерживающий напряжения питания микросхемы стабильным (4,7В). Конденсатор С2 одновременно выполняет и роль накопительного. Он через диод VD5 развязан от цифровых индикаторов, являющихся основным потребителем энергии, и от С2 питается только сама микросхема D1, которая без индикаторов потребляет очень небольшой ток. Энергии, запасаемой в С2 хватает на несколько десятков секунд.
Источник образцового напряжения выполнен на транзисторах VT1 и VT2 и резисторе R2. Он дает стабильное напряжение около 0,5-1,0 В которое поступает на 36-й вывод микросхемы D1.

Измеряемое напряжения снимается со входного моста VD1-VD4 до стабилизатора А1, его уровень (достоверность показаний прибора) устанавливается делителем R3-R4. Параметры делителя устанавливают так, чтобы максимальное напряжение на выводе 31 было при входном напряжении 20В и составляло в два раза и чуть больше, образцового напряжения на выводе 36 (то есть, если на 36-выв. есть 0,75В, то при входном 20В на 31-выв. должно быть около 1,55-1,65В). Резистор R9 включает десятичную запятую во втором разряде индикатора.

Индикаторная панель состоит из трех индикаторов АЛС324Б1 красного цвета свечения. Лучше использовать индикаторы АЛСЗЗЗБ или импортный блок из трех индикаторов, рассчитанный на статическую индикацию, с общим анодом. Светодиоды HL1 и HL2 — любого типа, достаточно яркого света. Если использовать сверхяркие, то прибором можно будет пользоваться и как небольшим фонариком.

Микросхему ICL7107 можно заменить отечественной КР572ПВ2. Интегральный стабилизатор — любой на 5В, например, КР142ЕН5А. Диоды входного моста КД105 могут быть с любым буквенным индексом, или другие на ток не ниже 0,2А. Важно, чтобы эти диоды были одинаковыми (лучше если из одной партии). Можно использовать диодную сборку — выпрямительный мост, на ток не менее 0,2А.

Теперь о налаживании. Отпаяйте резистор R3 и подключите прибор к источнику питания напряжением 10-15В. Прибор должен показать «00,0». Если показаний нет или они другие, — это говорит о ошибках в монтаже индикатора или микросхемы D1. Проверьте напряжение на 36-м выводе D1, -должно быть 0,5-1В.

Если прибор показывает «00,0» восстановить соединение R3 и подстроить резистор R4 так, чтобы показания прибора соответствовали действительности. В качестве контрольного можно использовать мультиметр, подключив его щупы параллельно этому прибора.

Проверить точность показаний в диапазоне от 6 до 19В, как в одном, так и в другом положении щупов. Если в разной полярности подключения щупов к измеряемому источнику показания существенно отличаются, — неисправны диоды входного моста, либо использованы в нем разные диоды, что не допустимо. Если будет наблюдаться нелинейность соответствия показаний реальному напряжению, нужно подобрать сопротивление R7.

По аналогичной схеме можно сделать штатный автомобильный вольтметр и установить его на свободном месте приборной панели автомобиля. В этом случае схема упрощается, — больше не нужны диоды VD1-VD4 и светодиоды HL1, HL2.