Tu navrhneme jednoduchý voltmetr. Je to jednoduché, pretože obsahuje iba jeden IC čip - LM3914. LM3914 je čip, ktorý napája 10 LED na základe hodnoty lineárneho vstupného napätia.
IC poskytuje desatinný výstup rozsvietením potrebnej LED na základe hodnoty vstupného napätia. Maximálne merané vstupné napätie sa líši v závislosti od referenčného napätia a napájacieho napätia, o tom si povieme v ďalšej časti článku.
Tento čip je možné upraviť pre ochranný obvod batérie, obvod ampérmetra atď., Ale tu ho používame pre voltmetr. LM3914 je 10 stupňový voltmetr, čo znamená, že zobrazuje odchýlky v 10-bitovom režime. Čip sníma merané vstupné napätie ako parameter a porovnáva ho s referenciou, zakaždým, keď napätie prekročí určitú referenčnú časť, príslušná LED svieti.
Čip je naprogramovaný tak, aby riadil priamo LED, takže nie je potrebný ďalší odpor.
Komponenty
Napájanie (5v)
1K rezistor (3 kusy)
10K rezistor (2 kusy)
LM3914 IC
10 LED diód
Kondenzátor 0,1 µF (2 kusy).
Nepájivé pole a spojovacie drôty
Schéma zapojenia a funkčnosť
Interný obvod LM3914 je zobrazený na nasledujúcom obrázku:
Ako už bolo spomenuté, LM3914 je 10 stupňová meracia jednotka. Toto je zobrazené vyššie vo vnútornom obvode. LM3914 je v podstate kombináciou 10 komparátorov. Každý komparátor je operačný zosilňovač, ktorý na svojej zápornej svorke získava referenčné napätie.
Teraz je dôležité, že meracie napätie nemôže byť vyššie ako referenčné napätie alebo napájacie napätie čipu. Toto treba mať vždy na pamäti. Pre dosiahnutie vyššieho meracieho napätia udržujúceho konštantný vstup použijeme obvod odporového deliča napätia. Jednoducho rozdeľuje napätie na základe rezistorov.
Zvážte obvod tvorený sieťou znázornenou na obrázku:
Takže so vstupným napätím 15V, R1 = 11K, R2 = 1K máme Vout = 15 (1/11) = 1,5V (približne).
Referenčné napätie sa volí na základe požiadavky. Referenčná hodnota musí byť maximálne meracie napätie, ktoré použijeme na čip. Ak meriame premenné napätie so špičkovým napätím 20v, mali by sme zvoliť referenciu 20V.
Referencia sa vyberá pomocou rovnice:
Pretože chceme merať napätie od 0 do 15, musíme zvoliť R2 = 11K = 10K + 1K, R1 = 1K.
Týmto sme vybrali referenčné napätie na Vref = 1,25 * 12 = 15V. Máme teda maximálne vstupné napätie do 15V.
Je však dôležité pamätať na to, že čím vyššia je referenčná hodnota, tým väčšie je krokové napätie a nižšie rozlíšenie. Povedzme, že s odkazom na 20V máme krok 2V, akékoľvek napätie medzi 2V-4V nie je merateľné. Takže s vyšším napätím máme menšiu presnosť.
Pretože čip je 10-stupňový a napätie je od 0 do 15 V, máme krok 1,5 V. Takže s každým nárastom napätia 1,5 V svieti ďalšia LED.
Pripojenia, ktoré sa vykonávajú pre obvod voltmetra LM3914, sú uvedené nižšie:
PIN3 ---------------------------- + 5V napájanie
PIN2 -------------------------------- zem
PIN5 ----------------------------- + premenlivé napätie
PIN1,10,11,12,13,14,15,16,17,18 ------------------- pripojený k LED
Úroveň merania pre LED ide ako, + 1,5 V, + 3,0 V, + 4,5 V, + 6,0 V, + 7,5 V, + 9,0 V, + 10,5 V, + 12,0 V, + 13,5 V, + 15,0 V.
Povedzme, že meracie napätie je 10 V, šiesta LED svieti. Povedzme, že meracie napätie je 12,5 V, deviata LED svieti. Takže s krokmi 1,5V môžeme merať až 15V.