Messgerät für die Stromversorgung. Schema, Beschreibung

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Messgerät für die Stromversorgung. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

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Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Messtechnik

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Das vorgeschlagene Gerät ist für den Einbau in ein Labornetzteil konzipiert. Es ist auf einem Mikrocontroller, LED-Anzeigen mit sieben Elementen, aufgebaut und dient zur Messung von Ausgangsspannung und -strom.

Bei dem Gerät handelt es sich um eine vereinfachte Version eines ähnlichen Geräts, dessen Beschreibung in der Zeitschrift „Radio“, 2007, Nr. 7, S. 26 veröffentlicht wurde. 28-0 (Zaets N. „Erweitertes digitales Schutzgerät mit Messfunktion“). Im Vergleich zum Prototyp wurde ein kostengünstigerer Mikrocontroller verwendet und die Schaltung durch den Wegfall des Schutzes gegen Überstrom und Spannung vereinfacht. Es wird davon ausgegangen, dass dieser Schutz im Netzteil selbst implementiert ist. In diesem Zusammenhang wurde das Steuerprogramm des Mikrocontrollers neu entwickelt. Spannungsmessintervalle betragen 25.5...0,1 V mit einer Auflösung von 0 V, Strom - 1,55...0,01 A mit einer Auflösung von XNUMX A.

Reis. 1 (zum Vergrößern anklicken)

Das Gerätediagramm ist in der Abbildung dargestellt. Die gemessene Spannung wird über einen Widerstandsteiler R0R1R1 an die RA5-Portleitung (konfiguriert als ADC-Eingang) des DD6-Mikrocontrollers geliefert. Das Signal vom Stromsensor – Widerstand R4 – wird dem Spannungsverstärker am Operationsverstärker DA2.1 und nach Verstärkung vom Ausgang des Spannungsfolgers an DA2 2 – der Portleitung RA1 zugeführt, die ebenfalls als ADC-Eingang konfiguriert ist. Die Taktfrequenz des MK wird durch den Quarzresonator ZQ1 eingestellt. Da die Frequenz nicht kritisch ist, können Sie Resonatoren aus alten Videorecordern mit einer Frequenz von 3,57 verwenden. 4,43 oder 4,5 MHz. Das Gerät verwendet vierstellige LED-Anzeigen mit sieben Elementen und einer gemeinsamen Kathode. In diesem Fall werden in der äußersten rechten Ziffer jeweils die Symbole des gemessenen Parameters „U“ (HG1) und „I“ (HG2) angezeigt.

Der Mikrocontroller und der Operationsverstärker erhalten stabilisierte +5 V-Stromversorgung vom integrierten Spannungsregler DA1. Diese Spannung wird auch als Referenzspannung für den ADC verwendet. Der vom Gerät verbrauchte Strom beträgt ca. 100 mA, abhängig von der Anzahl der enthaltenen Elemente und der Art der verwendeten Indikatoren. Die Versorgungsspannung ist unstabilisiert - 8...25 V, aber bei einer Spannung von mehr als 12...15 V müssen Sie einen DA1-Stabilisator auf einem Kühlkörper mit einer Fläche von 10...20 cm2 installieren . Der Mikrocontroller ist im Panel verbaut.

Es ist zu beachten, dass der Stromsensor (Widerstand R4) in Reihe mit der Last geschaltet ist, sodass die Messwerte des Voltmeters um den Wert des Spannungsabfalls an diesem Sensor überschätzt werden. Der Fehler ist proportional zum Laststrom und beträgt 1A gleich 0.12 V. Dieser Mangel des Gerätes kann durch Korrektur des MK-Programms behoben werden.

Die meisten Elemente sind auf einer Prototyping-Leiterplatte montiert. Für die Oberflächenmontage werden Festwiderstände verwendet, mit Ausnahme von R4 - es handelt sich um drahtgewickelte 0 Ohm 12 W oder selbstgemachte Widerstände, Trimmer sind SPZ-5, Oxidkondensatoren werden importiert, der Rest ist für die Oberflächenmontage vorgesehen, zum Beispiel K19-10V. Die Indikatoren sind mit isolierten Montagedrähten verbunden und nach Prüfung und Installation an der Frontplatte des Netzteils montiert. Der Spannungsstabilisator ist auf einem Kühlkörper mit einer Fläche von 17...15 cm25 montiert.

Es ist zu beachten, dass das Mikrocontroller-Programm ein gemessenes Stromintervall von 0...2,55 A enthält. Aufgrund der Tatsache, dass ein Operationsverstärker verwendet wird, der bei Strömen über 1.5...1,7, 2,55 Und der Messfehler nimmt zu (Unterschätzung der Werte). Wenn das Netzteil, in das das Gerät eingebaut ist, einen Strom von bis zu 1446 A liefert, sollten Sie einen Operationsverstärker der KR1446-Serie verwenden, zum Beispiel KR1UD1446A KR2UDXNUMXA.

Für die Programmierung des MK eignet sich jeder Programmierer mit entsprechender Software. Der Autor verwendete ein selbstgemachtes ExtraPic mit der 1C-Prog-Shell. Der Programmiervorgang wurde in der Literatur mehrfach beschrieben.

Das zusammengebaute Gerät (ohne Mikrocontroller) wird vorübergehend an die entsprechenden Stromkreise der Stromversorgung angeschlossen. Die Spannung an den Pins 1 und 20 des MK-Panels sollte +5 V an den Pins 6 und 7 des DA2.2-Operationsverstärkers betragen – nahe Null.

Schalten Sie die Versorgungsspannung aus und installieren Sie den Mikrocontroller. Nach dem Anlegen der Versorgungsspannung sollten die Anzeigen aufleuchten. Überprüfen Sie die Funktionsfähigkeit des Geräts, indem Sie eine Last an den Ausgang des Netzteils anschließen. Wenn die Helligkeit der Anzeigen gering ist, kann sie durch Auswahl der Widerstände R8-R15 (nach unten) erhöht werden. Ihr Widerstand sollte jedoch nicht weniger als 33 Ohm betragen, um einen Überstrom der Anschlussleitungen RB0-RB7 zu vermeiden. Bei Überlastung verschwindet die Anzeige einzelner Elemente zufällig.

Die Kalibrierung des Geräts erfolgt mit einem digitalen Voltmeter und Amperemeter. Der erste ist mit dem Ausgang des Netzteils verbunden, der zweite - in Reihe mit der Last. Nachdem die maximale Spannung am Ausgang des Netzteils eingestellt wurde, wird der Widerstand (Widerstand R4) in Reihe mit der Last geschaltet, sodass die Messwerte des Voltmeters um den Wert des Spannungsabfalls an diesem Sensor überschätzt werden. Der Fehler ist proportional zu Der Laststrom beträgt bei 1A 0.12 V. Dieser Mangel des Gerätes kann durch Korrektur des MK-Programms behoben werden.

Die meisten Elemente sind auf einer Prototyping-Leiterplatte montiert. Es werden Festwiderstände für die Oberflächenmontage verwendet, mit Ausnahme von R4 - es handelt sich um drahtgewickelte 0 Ohm 12 W oder hausgemachte Trimmer - SPZ-5, Oxidkondensatoren - importiert, der Rest - für die Oberflächenmontage, zum Beispiel K19-10V.

Der Widerstand R1 gleicht die Messwerte der Spannungsanzeige des Geräts und des Voltmeters aus. Stellen Sie durch Ändern des Lastwiderstands den Strom auf etwa 1 A ein und verwenden Sie Widerstand R3, um die Messwerte von Stromanzeige und Amperemeter auszugleichen. Wenn die Messwerte des Voltmeters instabil sind, installieren Sie einen Keramik- oder Oxidkondensator parallel zum Widerstand R4 (positiver Anschluss an). Pin 3 von DA2.1) mit einer Kapazität von 1 ... 4,7 µF

Das Programm für den Mikrocontroller kann von ftp://ftp.radio.ru/pub/2012/05/vamper.zip heruntergeladen werden.

Autor: P. Chubarov

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