Добрият стар начин.
Волтметър, инсталиран на арматурното табло на автомобил, ви позволява бързо да наблюдавате нивото на напрежението в неговата бордова мрежа. Такова устройство не изисква висока разделителна способност, но се нуждае от възможността за лесно и бързо определяне на показанията. Тези условия се изпълняват най-добре от дискретен Лед индикаторволтаж. Такива устройства са много разпространени и за оценка на нивото на напрежение и мощност. Те се изпълняват, като правило, по два начина.
Първо, същността му е, че линия от светодиоди е свързана към източника на измереното напрежение чрез мулти-изходен резистивен делител на напрежение. Тук се използват праговите свойства на светодиодите, транзисторите и диодите. За простотата на такъв индикатор трябва да се изплати с размит праг на запалване на LED. Такива устройства някога се продаваха под формата на радиодизайнер.
Вторият метод е да се използва отделен компаратор за включване на всеки светодиод, като се сравнява част от входния сигнал с референтния. Поради високото усилване на компараторите, най-често изпълнявани на операционни усилватели, праговете за включване и изключване са много ясни, но индикаторът изисква много микросхеми. Четворните операционни усилватели все още са скъпи сега и една такава микросхема може да управлява само четири светодиода.
Предлаганият на вашето внимание волтметър е оптимизиран в светлината на горното - има ясни прагови нива за LED запалване, използвайки минимум евтини, икономични и широко достъпни елементи. Принципът на работа на устройството се основава на праговите свойства на цифрова микросхема.
Устройството (виж диаграмата на фиг. 1) е шестстепенен индикатор. За по-лесно използване в автомобил, интервалът на измерване е избран равен на 10 ... 15 V със стъпка от 1 V. Както интервалът, така и стъпката могат лесно да се променят.
Праговите устройства са шест инвертора DD1,1-DD1.6, всеки от които е нелинеен усилвател на напрежение с високо усилване. Прагът на превключване на инверторите е около половината от захранващото напрежение на микросхемата, така че те изглежда сравняват напрежението на входа с половината от захранващото напрежение.
Ако входното напрежение на инвертора надвиши праговото ниво, на неговия изход ще се появи ниско напрежение. Следователно светодиодът, който служи като товар на инвертора, ще се включи с изходния (поглъщащ) ток. Когато мощността на инверторите е висока, светодиодите се затварят и изключват.
От изходите на резистивния делител R1-R7 съответният дял от напрежението на бордовата мрежа се подава към входа на инверторите. Когато напрежението на борда се промени, неговите дялове се променят пропорционално. Захранващото напрежение на инверторите и LED линията се стабилизира от микросхемата със стабилизатор DA1. По този начин се изчисляват резисторите R1-R7. За да се получи стъпка на превключване от 1 V.
Кондензатор C2 заедно с резистор R1 образуват нискочестотен филтър, който потиска краткотрайните скокове на напрежение, които могат да възникнат, например, при стартиране на двигателя. Производителят на стабилизатори на микросхеми препоръчва инсталирането на кондензатор C1 за подобряване на тяхната стабилност при висока честота. Резисторите R8-R13 ограничават изходния ток на инверторите.
Как да изчислим резистори R1-R7? Въпреки факта, че на входа на инвертори DD1.1.-D1.6 са инсталирани полеви транзистори, които практически не консумират входния ток, има така наречения ток на утечка. Това принуждава тока през делителя да бъде избран много по-висок от общия ток на утечка на всичките шест инвертора (не повече от 6X10-5 μA). Минималният ток през делителя ще бъде при минимално индуцирано напрежение от 10 V.
Нека зададем този ток на 100 μA, което е около милион пъти тока на утечка. Тогава общото съпротивление на делителя RД = R1 + R2 + RЗ + R4 + R5 + R6 + R7 (в килоома, ако напрежението е във волта, а токът е в милиампери) трябва да бъде равно на: Rd = Uvx min / Imin = 10V / 0.1mA = 100kOhm.
Сега нека изчислим съпротивлението на всеки от резисторите при условие Uthr = Upit / 2, т.е. в разглеждания случай Uthr = 3 V. При входно напрежение от 15 V, 3 V трябва да падне върху резистора R7 и токът през него (равен на тока през целия делител) Id = UBX / Rd = 15 V / 100 kOhm = 0,15 mA = 150 μA, След това съпротивлението на резистора R7: R = Upp / Id; R7 = 3V / 0,15mA = 20kΩ.
На входа на инвертора DD1.5 3 V трябва да бъде при входно напрежение 14 V. Токът през делителя в този случай Id = 14 V / 100 kΩ = 0,14 mA. Тогава общото съпротивление R6 + R7 = Upp / Id = 3 / 0,14-21,5 kOhm.
Следователно R6 = 21,5-20 = 1,5 kΩ.
По същия начин се определя съпротивлението на останалите резистори на делителя: R5 = UпорхRд / Uвх- (R6 + R7) -1,6 kOhm; R4-2 kOhm, RЗ-2,2 kOhm, R2-2,7 kOhm и накрая R1 = Rd-(R2 + RЗ + R4 + R5 + R6 + R7) = 70 kOhm-68 kOhm.
Като цяло, както знаете, праговото напрежение на елементите на CMOS микросхемите е в диапазона от 1 / 3Upit до 2 / 3Upit. Известно е също, че елементите на една микросхема, произведени в единичен технологичен цикъл на един чип, имат практически еднакви стойности на прага на превключване. Следователно, за да зададете точно "началото на скалата" на волтметъра, е достатъчно да замените резистора R1 с последователна верига от тример с изчислена номинална стойност и постоянен с рейтинг, който е два пъти по-малък от изчисления един.
Температурната стабилност на устройството е изключително висока. Когато температурата се промени от -10 до +60 ° C, прагът на реакция се променя с няколко стотни от волта. Стабилизаторът на микросхемата DA1 също има температурна стабилност от най-малко 30 mV в диапазона от 0 ... 100 ° C.
Изходното напрежение на стабилизатора DA1 не трябва да бъде по-малко от 6 V, в противен случай инверторите няма да могат да осигурят необходимия ток през светодиодите. Инверторите на микросхемата K561LN2 позволяват изходен ток до 8 mA. Светодиодите AL307BM могат да бъдат заменени с всякакви други чрез преизчисляване на стойностите на токоограничаващите резистори R8-R13. Кондензаторите също могат да бъдат всякакви за номинално напрежение най-малко 10 V.
За настройка сглобеното устройство е свързано към изхода на регулируем източник на напрежение, който ще симулира бордовата мрежа. След като зададете изходното напрежение на източника на 10 V и съпротивлението на резистора на тримера на максимално, завъртете плъзгача му, докато светодиодът HL1 се включи. Останалите нива се задават автоматично.
Частите на волтметъра са монтирани върху печатна платка, изработена от фибростъкло с фолио с дебелина 1 мм. Чертеж на дъската е показан на фиг. 2. Предназначен е за инсталиране на тример резистор SPZ-33, а останалата част - MLT-0,125, кондензатор C1 - KM, C2 - K50-35.
Платката е прикрепена към дъното на пластмасовата кутия с два винта M2.5 на тръбни стълбове и още един, който едновременно притиска DA1 чипа към платката. Имайте предвид, че тази микросхема е инсталирана с пластмасов (не метален) ръб към платката. Между корпуса на микросхемата и платката е инсталирана и тръбна стойка, но е скъсена.
Преди монтажа проводниците на светодиодите се огъват на 90 градуса, така че оптичните им оси да са успоредни на равнината на платката. Корпусите на LED трябва да стърчат отвъд ръба на платката и по време на окончателното сглобяване на устройството да излизат в дупките, пробити в края на кутията.
Стабилността на стабилизатора и цялото устройство като цяло ще бъде още по-висока, ако към входа на микросхемата (между щифт 8 и 17) е свързан кондензатор от 0,1 микрона. За да се предпази стабилизаторът от случайни пренапрежения в бордовата мрежа, чиято амплитуда може да достигне 80 - 00 V. Успоредно с този кондензатор трябва да се свърже още един - оксиден. Той трябва да има капацитет от най-малко 1000 μF и номинално напрежение 25 V. Този кондензатор ще има благоприятен ефект върху работата на радиоприемника и усилвателя на звука на автомобилното оборудване.
литература
При работа с различни електронни продукти има нужда от измерване на режимите или разпределението на променливите напрежения върху отделните елементи на веригата. Конвенционалните мултиметри, включени в режим AC, могат да записват само големи стойности на този параметър с висока степен на грешка. Ако е необходимо да се вземат малки показания, е желателно да имате AC миливолтметър, който позволява измерванията да се правят с миливолтова точност.
За да направите цифров волтметър със собствените си ръце, имате нужда от опит с електронните компоненти, както и от способността да се справяте добре с електрически поялник. Само в този случай можете да сте сигурни в успеха на операциите по сглобяване, извършени самостоятелно у дома.
Волтметър, базиран на микропроцесор
Избор на части
Преди да направите волтметър, експертите препоръчват внимателно да се разработят всички опции, предлагани в различни източници. Основното изискване за такъв избор е изключителната простота на веригата и възможността за измерване на променливи напрежения с точност от 0,1 волта.
Анализът на много схемни решения показа, че за самостоятелно производство на цифров волтметър е най-препоръчително да се използва програмируем микропроцесор от типа PIC16F676. За тези, които са нови в техниката за препрограмиране на тези чипове, е препоръчително да закупят микросхема с готов фърмуер за домашен волтметър.
При закупуване на части трябва да се обърне специално внимание на избора на подходящ индикаторен елемент на LED сегментите (вариантът на типичен циферблат амперметър в този случай е напълно изключен). В този случай трябва да се даде предпочитание на устройство с общ катод, тъй като броят на компонентите на веригата в този случай е забележимо намален.
Допълнителна информация.Конвенционалните търговски радиоелементи (резистори, диоди и кондензатори) могат да се използват като дискретни компоненти.
След като придобиете всички необходими части, трябва да преминете към окабеляването на веригата на волтметъра (производство на неговата печатна платка).
Подготовка на дъската
Преди да направите печатна платка, трябва внимателно да проучите веригата на електронния измервателен уред, като вземете предвид всички компоненти върху нея и ги поставите на място, удобно за разпояване.
Важно!Ако имате свободни средства, можете да поръчате производството на такава дъска в специализиран цех. Качеството на неговото изпълнение в този случай несъмнено ще бъде по-високо.
След като платката е готова, трябва да я "напълните", тоест да поставите всички електронни компоненти (включително микропроцесора) на местата им и след това да ги запоите с нискотемпературна спойка. Огнеупорните съединения не са подходящи в тази ситуация, тъй като са необходими високи температури за тяхното нагряване. Тъй като всички елементи в сглобеното устройство са миниатюрни, тяхното прегряване е изключително нежелателно.
Захранващ блок (PSU)
За да може бъдещият волтметър да функционира нормално, той ще се нуждае от отделно или вградено DC захранване. Този модул е сглобен по класическата схема и е проектиран за изходно напрежение от 5 волта. Що се отнася до текущия компонент на това устройство, който определя неговата проектна мощност, половин ампер е напълно достатъчен за захранване на волтметъра.
Въз основа на тези данни ние сами изготвяме (или го даваме в специализиран цех за производство) печатна платка за захранване.
Забележка!Би било по-рационално незабавно да подготвите двете платки (за самия волтметър и за захранването), без да разпространявате тези процедури във времето.
В случай на самостоятелно производство, това ще позволи извършването на няколко операции от един и същи тип наведнъж, а именно:
- Изрязване на листове от фибростъкло с необходимите размери заготовки и тяхното почистване;
- Изработване на фотомаска за всеки от тях с последващото й нанасяне;
- ецване на тези плочи в разтвор на железен хлорид;
- Пълненето им с радиокомпоненти;
- Запояване на всички поставени компоненти.
В случай, че дъските се изпращат за производство на собствено оборудване, едновременната им подготовка също ще ви позволи да се възползвате както в цената, така и във времето.
Изграждане и настройка
При сглобяването на волтметър е важно да се уверите, че самият микропроцесор е инсталиран правилно (той вече трябва да е програмиран). За да направите това, е необходимо да намерите маркировката на първия му крак върху тялото и в съответствие с него да фиксирате тялото на продукта в монтажните отвори.
Важно!Едва след като има пълна увереност в правилната инсталация на най-критичната част, можете да продължите към нейното запояване („поставяне на спойка“).
Понякога, за да инсталирате микросхема, се препоръчва да запоявате специално гнездо под нея в платката, което значително опростява всички процедури за работа и настройка. Тази опция обаче е полезна само ако използваният контакт е с високо качество и осигурява надежден контакт с краката на микросхемата.
След запечатване на микропроцесора всички останали елементи на електронната схема могат да бъдат пълнени и незабавно запоени. В процеса на запояване трябва да се спазват следните правила:
- Наложително е да се използва активен поток, който насърчава доброто разпръскване на течна спойка в мястото за кацане;
- Опитайте се да не държите жилото на едно място твърде дълго, което изключва прегряване на монтираната част;
- След като завършите запояването, не забравяйте да изплакнете печатната платка с алкохол или друг разтворител.
В случай, че не са допуснати грешки по време на сглобяването на платката, веригата трябва да работи веднага след свързването на захранването към нея от външен източник на стабилизирано напрежение от 5 волта.
В заключение отбелязваме, че вашето собствено захранване може да бъде свързано към готов волтметър след завършване на неговата настройка и проверка, извършена по стандартния метод.
Видео
Поздрави на всички. Днес ще говоря за волтметър. Много хора си спомнят какво е волтметър от училищните уроци по физика в 8 клас. За да бъдем по-точни, волтметър (волт + гр. Μετρεω I измервам) е инструмент за директно отчитане за определяне на напрежението или ЕМП в електрически вериги. Свързва се успоредно с товара или източника на захранване. (Както е дефинирано от Wikipedia)
Идеалният волтметър трябва да има безкрайно високо вътрешно съпротивление. Следователно, колкото по-високо е вътрешното съпротивление в реалния волтметър, толкова по-малко влияние оказва устройството върху измервания обект и следователно, толкова по-висока е точността и по-разнообразна е областта на приложение. За съжаление, това не се отнася за нашето устройство, тъй като токът се подава през проводниците, с които правим измервания за захранване на веригата и индикаторите.
Според принципа на действие нашият волтметър е електронен, цифров. Това означава, че микросхема, която е инсталирана вътре, измерва сигнала и го преобразува в цифрова форма за по-лесно възприемане.
През миналия век често срещани бяха волтметри с набиране, като: 
Въпреки това, те се използват широко и днес.
Но може би сте по-запознат с други снимки:
индикатор за ниво/волтметър в магнетофон 
или дори в автомобил от класическото семейство VAZ 
Циферблатните волтметри имат значителен недостатък - окачването на бобината със стрелката, което изисква внимателно отношение и е проектирано да работи само в една позиция (в противен случай грешката при измерване се увеличава). Електронните устройства нямат този недостатък. Съветската индустрия е усвоила специализирани микросхеми като 572PV2 и 572PV5, но те също са остарели.
Доставка:
Редовна опаковка, без удари или друга защита. 
Пристигнат с обикновена поща без писта за около 40 дни от датата на поръчката.
Декларирани характеристики и реалност:
-Обхват на измерване 3,2-30 волта.
-Защита срещу неправилно включване
Инсталиран е защитен диод.
-Когато напрежението е под 10 волта, точността е 0,01 V + -1 знак
- За напрежения над 10 волта точността е 0,1 V
- Червени светодиоди
Предлага се с други цветове на 7-сегментни индикатори
-Не изисква захранване
Всъщност се захранва от проводниците, по които се прави измерването
-Измерването се извършва на два проводника
- Дисплеят се състои също от 3 седемсегментни LED индикатора с височина 0,56 инча, което съответства на приблизително 14 мм
-Време за актуализиране на данните 5 пъти в секунда
-Максимално променливо напрежение 30 волта
Ограничено от бордовия стабилизатор
-Минимум 3,2 волта.
Всъщност от около 3,6 волта.
-Посочена точност:
0,01V при измерване до 10V и 0,1V от 10V и повече, не повече от 1% ± 1 цифра
Съвместим (12 битов ADC)
- Температурен диапазон -10 ℃ ~ 65 ℃
-Размери: 48mm x 29mm x 22mm (Д * Ш * В)
Отвор за кацане: 46 * 27 мм
- Консумация на ток не повече от 20mA
Консумацията на ток зависи от числата на индикатора - колкото повече сегменти светят, толкова повече ток се консумира, но не повече от 20 mA
Външен вид с малки детайли:
Размерите отговарят на посочените, което не е изненадващо. Затова няма да се спирам подробно на тях.
Раздели за фиксиране на волтметъра в прозореца: 
Дъската се увисва малко в корпуса, "втвърдява" се с капка уплътнител или лепило.
Празен калъф и защитен филм, той действа и като светлинен филтър: 
Филмът от предната страна е матов, поради което има сравнително малко отблясъци при излагане на светлина: 
3-цифрен индикатор. Дори филмът не беше премахнат:
Снимка за сравнение 
Филмът "работи на светлина" С отблясъци е доста приемлив: 
параметрите са четими.
Най-накрая стигнахме до дъската:
Спойката е доста чиста, не са открити следи от флюс. 
Защитният диод D1 предотвратява повреда на компонентите, ако са свързани неправилно (грешен поляритет). U2 стабилизатор 7133H Holtek (3,3 волта) микросхемата се захранва от него. Въз основа на факта, че най-малко 0,1 волта пада върху стабилизатора (серия с ниски капки) и най-малко 0,2 волта пада върху диода, следователно минималното захранване на напрежението към волтметъра, при което са гарантирани стабилни стойности, трябва да бъде при най-малко 3,6 волта. Което не съвпада с обявения продавач. Резистори 221 (8 броя) ограничават тока на сегментите на индикатора.
Маркировката на контролера е премахната. Първоначално мислех, че е използван някакъв PIC16, но не намерих в каталога калъф с 16 крака, така че все пак се наклоних към мисълта за контролер от серия Holtek. Във всеки случай 12-битов АЦП е излишен за 30 волта и 1 десетична точност. С малко разтягане може да се използва 8-битов ADC.
тестове:
Сведен до банално сравнение със съществуващите устройства.
Не обръщайте внимание на минусовите показания, така го използват електротехниците, но не го забелязах веднага.
Усукването на проводници за едновременно свързване не е изход. Използвани пружинни клеми wago. 
Заявената работа е от 3,2 волта, но вътрешният стабилизатор изисква минимум 3,4 волта на входа. 
забравих да премина към по-голям обхват 
Като цяло точността е сравнително висока и дори беше установено, че клемометрите подценяват показанията, така че ще ги игнорирам като ориентир.
Не замразявах дъската, но се опитах да я загрея със сешоар до около + 50С. Резултатите не са се променили.
Заемаше детско столче 
лоша снимка
Малко видео по избор за отблясъци и честота на опресняване за яснота:
заключения:
Предвидени са различни домашни продукти. Ако запечатате процепите, можете да ги използвате като защитени IP 67. Една от причините, които ме подтикнаха да закупя тези волтметри, е, че старите запаси от стрелкови волтметри се изчерпват. Използвам ги в домашни зарядни устройства за автомобилни акумулатори на базата на трансформатор за вакуумни тръби. За съжаление няма снимки на готовото устройство - потребителите игнорират молбата ми за изпращане на снимки в работа. Няма да публикувам линк към външен ресурс, ако желаете, можете да го изпратите на лично съобщение.
В продажба има и по-евтини варианти на волтметри - без калъф.
Професионалисти:
Версията на кутията с рамка (панелна версия) дава възможност да затворите очите си за неточно изработен отвор
Големи и ярки числа
Съществуват няколко цвята
Екранът почти не дава отблясъци
Точността съответства на + -1 до последната цифра
минуси:
Изисква захранване от 3,6 волта (3,2 декларирани)
Дъската леко виси в кутията.
Задачата беше да определя състоянието на батерията по време на разреждане, съхранение и зареждане, трябваше да запомня уменията и да взема поялника. Всички схеми с куп компаратори и други трикове предизвикаха меланхолия от размера си - беше по-лесно да вържем мултицета към батерията. Затова беше решено да се измисли нещо просто и елегантно, в резултат на което се роди схема, която може да бъде мащабирана, за да отговаря на вашите нужди както по ширина, така и по дълбочина. Използват се само три елемента на стъпка на напрежението - ценеров диод, резистор и светодиод (в този момент се плеснете по челото и възкликнете: "Как не съм се сетил преди!"
Като цяло, хванете диаграма и снимка на готовото устройство за 12 волтова оловно-киселинна батерия, както при UPS и автомобилите. Индикация от напълно разреден (напрежение по-малко от 9,5V) до напълно зареден (напрежение по-голямо от 14,6V). Ако имате нужда от други диапазони или искате по-широк мащаб, тогава ние вземаме най-близкия диод на напрежение Zener и разглеждаме токоограничаващия резистор за светодиода. (1,5V спад, 20mA ток).
Като цяло всичко е просто.
Ако използвате SMD компоненти, тогава можете да се придържате към тази монета от десет копейки, добре, аз нямах задачата да миниатюризирам, така че я сглобих на макет.
Първият червен светодиод показва, че веригата е свързана и има някакво напрежение. вторият е повече от 9 волта, третият, жълт, е повече от 10V, четвъртият е повече от 11V, петият, зелен, е повече от 12V и шестият е повече от 13V. Градациите между тези точки се виждат отлично от степента на осветеност на съответните светодиоди. В този случай батерията е заредена и предстои да бъде заредена.