Mehrkanal-Remote-Voltmeter auf dem Mikrocontroller. Schema, Beschreibung

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Mehrkanal-Fernvoltmeter am Mikrocontroller. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

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Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Mikrocontroller

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Ein Mehrkanal-Fernvoltmeter ist ein Gerät, mit dem Sie die Werte von sinusförmigen Wechselspannungen aus mehreren verschiedenen Quellen (sechs Kanälen in dieser Implementierung) aus der Ferne messen und die empfangenen Informationen auf sechs dreistelligen Sieben-Segment-Anzeigen darstellen können .

Die Entwicklung des Geräts ist auf die Notwendigkeit zurückzuführen, die Stromversorgung von Geräten, die sich in einiger Entfernung vom Standort der Person befinden, ständig zu überwachen. Derzeit wird das Gerät zur Steuerung von drei Phasen der dem Industrienormalisierer zugeführten Eingangsspannung und drei Phasen der entnommenen Spannung verwendet. Die Entfernung vom Messpunkt zum Anzeigepunkt beträgt 800 m.

Konstruktiv besteht das Voltmeter aus zwei Modulen – einem Mess- und Sendemodul direkt am Messort sowie einem am Arbeitsplatz installierten Empfangs- und Anzeigemodul. Die Kommunikation zwischen den beiden Modulen wird über ein Kabelpaar organisiert (derzeit wird ein Telefonpaar verwendet). Der Kommunikationskanal ist von den unter gefährlicher Spannung stehenden Geräteknoten galvanisch getrennt, die Informationsübertragung erfolgt über ein Stromsignal mit einem Wert von bis zu 30mA.

Mehrkanal-Remote-Voltmeter auf dem Mikrocontroller. Strukturschema

Gerätespezifikationen:

- Gemessene Spannung: 100–330 V AC, 50 Hz;
- Intervall zwischen den Messungen: 0.5 Sek. (alle 6 Werte werden aktualisiert);
- Versorgungsspannung des Empfangs- und Anzeigemoduls: 7-25V DC;
- Durchbruchspannung der galvanischen Trennung der Module: 5.0 kV;
- Maximaler Messfehler: ±1,5 %.

(zum Vergrößern klicken)

Die Analog-Digital-Umwandlung erfolgt mithilfe eines ADC, der in den ATmega8-Mikrocontroller integriert ist. Um den Effektivwert der Wechselspannung zu messen, wird ein Algorithmus zur Erkennung der Spitze eines Sinussignals und seiner anschließenden Multiplikation mit dem Amplitudenkoeffizienten der Sinuskurve implementiert.

Das Mess- und Übertragungsmodul wird über ein transformatorloses Netzteil aus dem ersten Kanal mit der gemessenen Spannung versorgt. Sinkt die Spannung an diesem Kanal unter 90V, schaltet das Modul ab. Die LED HL1 dient zur Anzeige des Vorgangs der Informationsübertragung an das Empfangsmodul.

(zum Vergrößern klicken)

Das Empfangs- und Anzeigemodul wird von einer externen Gleichspannungsquelle von 7-25 V gespeist.

Im Normalmodus zeigen alle Anzeigen die gemessenen Spannungswerte an, die einem bestimmten Kanal entsprechen. Wenn länger als 2 Aktualisierungsperioden (ca. 1,4 Sek.) keine Nachrichten vom Sender vorliegen, wird auf allen Anzeigen das Wort „Err“ angezeigt, was auf eine Verletzung des Kommunikationskanals oder eine Fehlfunktion des Senders hinweist. Nach Erhalt der nächsten Nachricht kehrt die Anzeige in den Normalmodus zurück. Ein Spannungsabfall an einem der Kanäle, mit Ausnahme des ersten, unter 100 V führt zur Anzeige eines Strichs „---“ auf der entsprechenden Anzeige, die übrigen Kanäle werden im Normalmodus angezeigt.

Bei dieser Version des Voltmeters wird jedoch nur Wechselspannung gemessen, indem minimale Änderungen am Softwareteil des MC des Sendemoduls vorgenommen werden und die Werte der Spannungsteilerwiderstände R5-R10 geändert werden und R11-R16 ist es möglich, die Gleichspannung auf allen oder mehreren einzelnen Kanälen zu messen.

Mikrocontroller-Firmware, Leiterplatten im GIF- und LAY-Format (SprintLayout) sowie Fotos des fertigen Geräts können heruntergeladen werden hier (430 kb).

Autor: Lukaschtschuk Anton Sergejewitsch, aslukashuk[dog]gmail.com; Veröffentlichung: cxem.net

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