Бытовая техника — обзоры, тесты

Вольтметр, амперметр и измеритель ёмкости аккумуляторов на микроконтроллере

Вольтметр, амперметр и измеритель ёмкости аккумуляторов на микроконтроллере

Схема, фото, печатные платы и прошивки измерителя напряжения, тока и состояния АКБ, выполненном на контроллере ATMega8.

Для не так издавна собранного лабораторного блока питания, который показал очень достойную работу, решил сделать более достойный и качественный цифровой вольтамперметр на микроконтроллере, по совместительству оснащённый омметром нагрузки и ёмкостеметром заряжаемых аккумуляторов. Имеется два варианта схемы вольтамперметра:

Вольтметр, амперметр и измеритель ёмкости аккумуляторов на микроконтроллере

схема варианта вольтамперметра для TQFP32
Для микроконтроллера ATmega8 в корпусе TQFP32

Вольтметр, амперметр и измеритель ёмкости аккумуляторов на микроконтроллере

схема варианта вольтамперметра для PDIP
Для микроконтроллера ATmega8 в корпусе PDIP

Несколько вариантов печатных плат можно скачать тут .

Вольтметр, амперметр и измеритель ёмкости аккумуляторов на микроконтроллере

Электросхема измерителя А/В

  • измеряемое напряжение: Нуль В – 30 В, шаг 10 мВ;
  • измеряемый ток: Нуль А – Девяносто девять А, шаг 10 мА;
  • может быть отображение измеряемых величин на LCD мониторе (однострочном или двухстрочном).


Схема подключения этого универсального измерителя делается согласно рисунка:

Вольтметр, амперметр и измеритель ёмкости аккумуляторов на микроконтроллере

Измерение тока проводится с внедрением шунта, который подключен попеременно с нагрузкой в цепи отрицательной (общей) клеммы блока питания. Устройство запитывается от основного БП. Дополнительной функцией, которую делает микроконтроллер, является управление вентилятором остывания радиатора выходного транзистора блока питания.

Вольтметр, амперметр и измеритель ёмкости аккумуляторов на микроконтроллере

Вольтметр, амперметр и измеритель ёмкости аккумуляторов — плата печатная

Вольтметр, амперметр и измеритель ёмкости аккумуляторов на микроконтроллере

Вольтметр, амперметр и измеритель ёмкости аккумуляторов — подключение

Вольтметр, амперметр и измеритель ёмкости аккумуляторов на микроконтроллере

Вольтметр, амперметр и измеритель ёмкости аккумуляторов на микроконтроллере — экран ЖК
При использовании двухстрочного монитора имеется возможность отображения значения сопротивления присоединенной нагрузки. А при использовании блока питания для зарядки литий-ионных аккумуляторов имеется функция отображения емкости АКБ, что дает возможность оценить их уровень разряда.

Внутреннее разрешение вольтамперметра по диапазону измерения тока рассчитывается согласно выражения:

Разрешение [мА] = 1/(R[Ом]х3.2)
Падение напряжения на шунте не должно превосходить 2.4 В, поэтому значение сопротивления шунта должно быть меньше 2.4/Imax[A].

Вольтметр, амперметр и измеритель ёмкости аккумуляторов на микроконтроллере

Вольтметр, амперметр и измеритель ёмкости аккумуляторов на микроконтроллере

Фуз-биты

При программировании и установке Fuse-битов необходимо учитывать, что микроконтроллер должен быть настроен на работу от внутреннего RC генератора Один МГц, также необходимо установить бит BODEN. Прошивки для контроллера .

Вольтметр, амперметр и измеритель ёмкости аккумуляторов на микроконтроллере

Настройка цифрового вольтамперметра на МК

Вольтметр, амперметр и измеритель ёмкости аккумуляторов на микроконтроллере

Настройка цифрового вольтамперметра — измерение напряжения
Кнопка S1 – сброс/установка черт. Для входа в режим установки измерителя необходимо удерживая кнопку нажатой, подать питание на схему. 1-ый параметр для функции – опорное напряжение для АЦП МК. Оно является основным фактором погрешности измерений. Необходимо измерить опорное напряжение на выводе 20 микроконтроллера (для микроконтроллера в корпусе PDIP – вывод 21). Измеренное значение необходимо прописать в этом «сервисном меню» при помощи этой же кнопки S1, по другому, по умолчанию, принимается значение опорного напряжения Vref = 2.56 В (соответственно техническому описанию на микроконтроллер).

Установка значения сопротивления резистора-шунта. Если номинал шунта известен, то нажатиями на кнопку S1 необходимо добиться отображения на дисплее соответствующего значения и позже не нажимать кнопку в течении 5 с для сохранения значения. Если значение сопротивления шунта неясно, то необходимо на выход блока питания подключить амперметр, выставить некоторый ток при помощи регулятора ограничения тока БП и нажать кнопку S1. Кнопку необходимо нажимать, пока показания амперметра и нашего устройства (с правой стороны на дисплее, с левой стороны отображается значение шунта) не станут равными. Для сохранения черт кнопку не нажимать в течении 5 секунд. Также S1 употребляется для сброса значения электрической емкости при зарядке Li аккумуляторов.

Сопротивление R9 – точная настройка поддиапазона делителя напряжения. Для устранения ошибки преобразования АЦП диапазон измерений разбит на два поддиапазона Нуль В – 10 В и 10 В – 30 В. Для функции необходимо на выход блока питания подключить вольтметр и установить выходное напряжение на уровне около Девять В, и регулируя R9 добиться похожих показаний вольтметра и нашего устройства.

Сопротивление R10 – грубая настройка поддиапазона делителя напряжения. Процедура схожая точной настройке, но необходимо установить выходное напряжение блока питания около Девятнадцать В, и регулируя резистор R10 добиться совпадения показаний.

Сопротивление R1 – регулировка контрастности LCD. Если после сборки устройства на дисплее ничего не отображается, то поначалу необходимо отрегулировать контрастность монитора.

Разъём J1 – подключение вентилятора. Коннектор J2 – питание модуля вольтамперметра (+12 В). Если ваш блок питания имеет выход стабилизированного напряжения +12 В, то его можно подключить к этому коннектору, и в таком случае можно не использовать в схеме регулятор напряжения U2. Такое решение имеет свои плюсы т.к. может быть подключить более мощный вентилятор остывания. Если выхода +12 В у вашего блока питания нет, то этот коннектор необходимо кинуть не присоединенным.

Разъём J3 – питание модуля вольтамперметра. Напряжение питания +35 В подается с диодного моста блока питания. Перед подключением необходимо уточнить свойства используемого регулятора напряжения U2 и уровень напряжения с диодного моста, чтобы не повредить регулятор U2. Но с другой стороны, маленькое напряжение, подаваемое на этот коннектор, не должно быть ниже Девять В или 6.5 В, если употребляются регуляторы с низким падением напряжения (LDO). Данный коннектор должен быть подключен независимо от того, подключен ли коннектор J2 к питанию +12 В.

Разъём J4 – подключение линий измерения напряжения и тока.

Вольтметр, амперметр и измеритель ёмкости аккумуляторов на микроконтроллере

Вольтамперметр работает с LCD — показания тока нагрузки

Вольтметр, амперметр и измеритель ёмкости аккумуляторов на микроконтроллере

Вольтамперметр цифровой с LCD — показания тока нагрузки

Вольтметр, амперметр и измеритель ёмкости аккумуляторов на микроконтроллере

Вольтметр, амперметр и измеритель ёмкости аккумуляторов и сопротивления
Выводы коннектора подключаются:

  1. – подключается к клемме «+» блока питания;
  2. – подключается к клемме «–» блока питания;
  3. – «общий»

Вольтамперметр работает корректно с однострочным LCD. Экран необходимо использовать со светодиодной подсветкой.

Вольтметр, амперметр и измеритель ёмкости аккумуляторов на микроконтроллере

самодельный вольт-амперметр успешно собран в корпус

Вольтметр, амперметр и измеритель ёмкости аккумуляторов на микроконтроллере

самодельный цифровой вольт-амперметр собран для ЛБП
Данный самодельный вольт-амперметр успешно собран и давно работает в составе громоздкого блока питания.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Статьи