Zde navrhneme jednoduchý voltmetr. Je to jednoduché, protože obsahuje pouze jeden IC čip - LM3914. LM3914 je čip, který pohání 10 LED na základě hodnoty lineárního vstupního napětí.
IC poskytuje desítkový výstup rozsvícením potřebné LED na základě hodnoty vstupního napětí. Maximální vstupní měřicí napětí se mění v závislosti na referenčním napětí a napájecím napětí, o tom pojednáme v další části článku.
Tento čip lze upravit pro ochranný obvod baterie, obvod ampérmetru atd., Ale zde jej používáme pro voltmetr. LM3914 je 10stupňový voltmetr, což znamená, že zobrazuje variace v 10bitovém režimu. Čip snímá měřené vstupní napětí jako parametr a porovnává jej s referenční hodnotou, pokaždé, když napětí překročí určitou referenční část, příslušná LED svítí.
Čip je naprogramován tak, aby poháněl LED přímo, takže není vyžadován žádný další odpor.
Součásti
Napájení (5 V)
1K rezistor (3 kusy)
10K rezistor (2 kusy)
LM3914 IC
10 LED diod
Kondenzátor 0,1µF (2 kusy).
Nepájivé pole a spojovací dráty
Schéma zapojení a práce
Interní obvod LM3914 je zobrazen na následujícím obrázku:
Jak již bylo uvedeno, LM3914 je 10stupňová měřicí jednotka. To je zobrazeno výše v interním obvodu. LM3914 je v zásadě kombinací 10 komparátorů. Každý komparátor je operační zesilovač, který získává referenční napětí na své záporné svorce.
Nyní je důležité, že měřicí napětí nemůže být vyšší než referenční napětí nebo napájecí napětí čipu. Toto je vždy třeba mít na paměti. Pro dosažení vyššího měřicího napětí udržujícího konstantní vstup použijeme obvod odporového děliče napětí. Jednoduše dělí napětí na základě odporů.
Zvažte obvod tvořený sítí zobrazenou na obrázku:
Takže se vstupním napětím 15 V, R1 = 11 K, R2 = 1 K máme Vout = 15 (1/11) = 1,5 V (přibližně).
Referenční napětí se volí na základě požadavku. Referenční hodnota musí být maximální měřicí napětí, které použijeme na čip. Pokud měříme proměnné napětí se špičkovým napětím 20 V, měli bychom zvolit referenci 20 V.
Odkaz je vybrán rovnicí:
Protože chceme měřit napětí od 0 do 15, musíme zvolit R2 = 11K = 10K + 1K, R1 = 1K.
Tím jsme vybrali referenční napětí na Vref = 1,25 * 12 = 15V. Takže máme maximální vstupní napětí do 15V.
Je však důležité si uvědomit, že čím vyšší je referenční hodnota, tím vyšší je krokové napětí a nižší rozlišení. Řekněme, že s odkazem na 20V máme krok 2V, jakékoli napětí mezi 2V-4V není měřitelné. Takže s vyšším napětím máme menší přesnost.
Vzhledem k tomu, že čip je 10stupňový a napětí je od 0-15V, máme krok 1,5V. Takže s každým 1,5V přírůstkem měřicího napětí svítí další LED.
Níže jsou uvedena připojení, která jsou provedena pro obvod voltmetru LM3914:
PIN3 ---------------------------- + 5V napájení
PIN2 -------------------------------- zem
PIN5 ----------------------------- + proměnné napětí
PIN1,10,11,12,13,14,15,16,17,18 ------------------- připojeno k LED
Úroveň měření pro LED jde jako, + 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.
Řekněme, že měřicí napětí je 10 V, šestá LED svítí. Řekněme, že měřicí napětí je 12,5 V, devátá LED svítí. Takže s přírůstky 1,5 V můžeme měřit až 15 V.