Dobra stara pot.
Voltmeter, nameščen na armaturni plošči avtomobila, vam omogoča hitro spremljanje napetosti v omrežju na vozilu. Takšna naprava ne zahteva visoke ločljivosti, vendar potrebuje zmožnost enostavnega in hitrega določanja odčitkov. Te pogoje najbolje izpolnjuje diskreten LED indikator Napetost. Takšne naprave so zelo razširjene in za ocenjevanje napetosti in moči. Izvajajo se praviloma na dva načina.
Prvič, njegovo bistvo je, da je linija LED diod povezana z virom izmerjene napetosti prek razdelilnika napetosti z več izhodi. Tu se uporabljajo mejne lastnosti LED, tranzistorjev in diod. Za preprostost takšnega indikatorja se je treba poplačati z mehko mejo vžiga LED. Takšne naprave so nekoč prodajali v obliki radijskega oblikovalca.
Druga metoda je uporaba ločenega primerjalnika za vklop vsake LED, ki primerja del vhodnega signala z referenčnim. Zaradi velikega ojačitve primerjalnikov, ki se najpogosteje izvajajo na op ojačevalnikih, so pragi vklopa in izklopa zelo jasni, vendar indikator zahteva veliko mikro vezj. Quad op ojačevalniki so zdaj še vedno dragi in eno takšno mikro vezje lahko poganja le štiri LED.
Voltmeter, ki vam je na voljo, je optimiziran glede na zgoraj navedeno - ima jasne mejne vrednosti za vžig LED z uporabo najmanj poceni, ekonomičnih in široko dostopnih elementov. Načelo delovanja naprave temelji na pragovih lastnostih digitalnega mikro vezja.
Naprava (glej diagram na sliki 1) je šeststopenjski indikator. Zaradi lažje uporabe v avtomobilu je merilni interval izbran enak 10 ... 15 V s korakom 1 V. Tako interval kot korak lahko enostavno spremenite.
Pražne naprave so šest pretvornikov DD1,1-DD1,6, od katerih je vsak nelinearni napetostni ojačevalnik z visokim dobičkom. Preklopni prag razsmernikov je približno polovica napajalne napetosti mikrovezja, zato se zdi, da napetost na vhodu primerjajo s polovico napajalne napetosti.
Če vhodna napetost pretvornika preseže mejno vrednost, se bo na izhodu pojavila nizka napetost. Zato se bo LED, ki služi kot obremenitev pretvornika, vklopila z izhodnim (ponornim) tokom. Ko je izhod pretvornika visok, se LED -diode zaprejo in ugasnejo.
Z izhodov uporovnega delilnika R1-R7 se ustrezen delež omrežne napetosti na vozilu napaja na vhod pretvornikov. Ko se napetost na vozilu spremeni, se njeni deleži sorazmerno spremenijo. Napajalno napetost pretvornikov in LED vodov stabilizira mikrovezje s stabilizatorjem DA1. Vrednosti uporov R1-R7 se izračunajo tako, da dobimo preklopni korak 1 V.
Kondenzator C2 skupaj z uporom R1 tvori nizkoprepustni filter, ki zavira kratkoročne napetostne sunke, ki se lahko pojavijo na primer pri zagonu motorja. Proizvajalec stabilizatorjev mikrovezja priporoča namestitev kondenzatorja C1 za izboljšanje njihove stabilnosti pri visokih frekvencah. Upori R8-R13 omejujejo izhodni tok pretvornikov.
Kako izračunati upore R1-R7? Kljub temu, da so tranzistorji s poljskim učinkom nameščeni na vhodu pretvornikov DD1.1.-D1.6, ki praktično ne porabijo vhodnega toka, obstaja tako imenovani tok puščanja. To prisili, da je tok skozi delilnik izbran veliko višji od skupnega uhajalnega toka vseh šestih pretvornikov (ne več kot 6X10-5 μA). Najmanjši tok skozi delilnik bo pri najmanjši inducirani napetosti 10 V.
Nastavimo ta tok na 100 μA, kar je približno milijonkrat več kot tok puščanja. Potem mora biti skupna upornost delilnika RД = R1 + R2 + R ‡ + R4 + R5 + R6 + R7 (v kilo-ohmih, če je napetost v voltih in tok v miliamperih) enak: Rd = Uvx min / Imin = 10V / 0,1mA = 100kOhm.
Zdaj pa izračunajmo upor vsakega od uporov pod pogojem Uthr = Upit / 2, tj. tok skozi njega (enak toku skozi celoten delilnik) Id = UBX / Rd = 15 V / 100 kOhm = 0,15 mA = 150 μA, Potem je upor upora R7: R = Upp / Id; R7 = 3V / 0,15mA = 20kΩ.
Na vhodu pretvornika DD1,5 mora biti 3 V pri vhodni napetosti 14 V. Tok skozi delilnik v tem primeru Id = 14 V / 100 kΩ = 0,14 mA. Potem je skupni upor R6 + R7 = Upp / Id = 3 / 0,14-21,5 kOhm.
Zato je R6 = 21,5-20 = 1,5 kΩ.
Podobno se določi upor preostalih delilnih uporov: R5 = UporхRd / Uвх- (R6 + R7) -1,6 kOhm; R4-2 kOhm, RZ-2,2 kOhm, R2-2,7 kOhm in na koncu R1 = Rd- (R2 + RZ + R4 + R5 + R6 + R7) = 70 kOhm-68 kOhm.
Na splošno je, kot veste, prag napetosti elementov mikro vezjev CMOS v območju od 1/3 do 2 / 3Upit. Znano je tudi, da imajo elementi enega mikrovezja, izdelanega v enem tehnološkem ciklu na enem čipu, skoraj enake vrednosti preklopnega praga. Zato je za natančno nastavitev "začetka lestvice" voltmetra dovolj, da upor R1 zamenjamo z zaporednim vezjem iz obrezovalnika z izračunano oceno in konstantnim vezjem z oceno, ki je dvakrat manjša od izračunane ena.
Temperaturna stabilnost naprave je izjemno visoka. Ko se temperatura spremeni od -10 do +60 ° C, se prag odziva spremeni za nekaj stotink volta. Stabilizator mikrovezja DA1 ima tudi temperaturno stabilnost najmanj 30 mV v območju 0 ... 100 ° C.
Izhodna napetost stabilizatorja DA1 ne sme biti manjša od 6 V, sicer pretvorniki ne bodo mogli zagotoviti zahtevanega toka skozi LED. Pretvorniki mikrovezja K561LN2 omogočajo izhodni tok do 8 mA. LED-diode AL307BM lahko zamenjate s katerim koli drugim, tako da ponovno izračunate vrednosti uporov za omejevanje toka R8-R13. Kondenzatorji so lahko tudi kateri koli za nazivno napetost najmanj 10 V.
Za nastavitev je sestavljena naprava priključena na izhod nastavljivega napetostnega vira, ki bo simuliral omrežje na vozilu. Ko nastavite izhodno napetost vira na 10 V in upor trimerja na največ, zavrtite drsnik, dokler se ne prižge LED HL1. Preostale ravni se samodejno nastavijo.
Deli voltmetra so nameščeni na tiskano vezje iz steklenih vlaken, prevlečenih s folijo, debeline 1 mm. Risba plošče je prikazana na sl. 2. Zasnovan je za vgradnjo trimernega upora SPZ -33, preostanek - MLT -0,125, kondenzator C1 - KM, C2 - K50-35.
Plošča je pritrjena na dno plastične škatle z dvema vijakoma M2.5 na cevastih stebričkih in še enim, ki istočasno pritisne čip DA1 na ploščo. Upoštevajte, da je to vezje nameščeno s plastičnim (ne kovinskim) robom na ploščo. Med ohišjem mikrovezja in ploščo je nameščeno tudi cevasto stojalo, vendar skrajšano.
Pred namestitvijo so vodi LED diode upognjeni za 90 stopinj, tako da so njihove optične osi vzporedne z ravnino plošče. Ohišja LED naj štrlijo čez rob plošče in med končno montažo naprave gredo v luknje, izvrtane na koncu škatle.
Stabilnost stabilizatorja in celotne naprave kot celote bo še višja, če je 0,1 -mikronski kondenzator priključen na vhod mikrovezja (med zatiči 8 in 17). Za zaščito stabilizatorja pred nenamernimi napetostnimi sunki v omrežju na vozilu, katerih amplituda lahko doseže 80 - 00 V. vzporedno s tem kondenzatorjem, je treba priključiti še enega - oksidnega. Imeti mora zmogljivost najmanj 1000 μF in nazivno napetost 25 V. Ta kondenzator bo ugodno vplival na delovanje radijskega sprejemnika in ojačevalnika zvoka avtomobilske opreme.
Literatura
Pri delu z različnimi elektronskimi izdelki je treba izmeriti načine ali porazdelitev izmeničnih napetosti na posameznih elementih vezja. Običajni multimetri, vklopljeni v načinu AC, lahko zabeležijo le velike vrednosti tega parametra z veliko stopnjo napake. Če je potrebno izmeriti majhne odčitke, je zaželeno, da imamo na voljo milivoltmeter z izmeničnim tokom, ki omogoča meritve z milivoltno natančnostjo.
Za izdelavo digitalnega voltmetra z lastnimi rokami potrebujete nekaj izkušenj z elektronskimi komponentami in zmožnost ravnanja z električnim spajkalnikom. Samo v tem primeru ste lahko prepričani v uspeh montažnih operacij, ki se izvajajo neodvisno doma.
Voltmeter na osnovi mikroprocesorja
Izbira delov
Preden naredijo voltmeter, strokovnjaki priporočajo, da skrbno preučite vse možnosti, ki so na voljo v različnih virih. Glavna zahteva za takšno izbiro je izjemna preprostost vezja in zmožnost merjenja izmeničnih napetosti z natančnostjo 0,1 voltov.
Analiza številnih rešitev vezja je pokazala, da je za samostojno izdelavo digitalnega voltmetra najprimernejša uporaba programabilnega mikroprocesorja tipa PIC16F676. Za tiste, ki se še ne spoznate na tehniko reprogramiranja teh čipov, je priporočljivo kupiti mikrovezje s pripravljeno vdelano programsko opremo za domači voltmeter.
Pri nakupu delov je treba posebno pozornost nameniti izbiri ustreznega indikatorskega elementa na odsekih LED (varianta tipičnega številskega ampermetra je v tem primeru popolnoma izključena). V tem primeru je treba dati prednost napravi s skupno katodo, saj se število komponent vezja v tem primeru opazno zmanjša.
Dodatne informacije. Običajni komercialni radijski elementi (upori, diode in kondenzatorji) se lahko uporabljajo kot diskretne komponente.
Ko kupite vse potrebne dele, nadaljujte z ožičenjem vezja voltmetra (izdelava tiskanega vezja).
Priprava plošče
Pred izdelavo tiskanega vezja morate natančno preučiti vezje elektronskega števca, pri tem pa upoštevati vse komponente na njem in jih postaviti na mesto, primerno za spajkanje.
Pomembno!Če imate prosta sredstva, lahko naročite izdelavo take plošče v specializirani delavnici. Kakovost njegovega delovanja bo v tem primeru nedvomno višja.
Ko je plošča pripravljena, jo morate "napolniti", torej postaviti vse elektronske komponente (vključno z mikroprocesorjem) na njihova mesta in jih nato spajkati z nizkotemperaturnim spajkom. V tem primeru ognjevzdržne spojine niso primerne, saj so za segrevanje potrebne visoke temperature. Ker so vsi elementi v sestavljeni napravi miniaturni, je njihovo pregrevanje skrajno nezaželeno.
Napajalnik (PSU)
Da bi bodoči voltmeter normalno deloval, bo potreboval ločeno ali vgrajeno napajanje z enosmernim tokom. Ta modul je sestavljen po klasični shemi in je zasnovan za izhodno napetost 5 voltov. Kar zadeva trenutno komponento te naprave, ki določa njeno konstrukcijsko moč, je pol ampera povsem dovolj za napajanje voltmetra.
Na podlagi teh podatkov si sami pripravimo (ali oddamo v specializirano delavnico za izdelavo) tiskano vezje za napajanje.
Opomba! Bolj smiselno bi bilo takoj pripraviti obe plošči (za sam voltmeter in za napajanje), ne da bi te postopke pravočasno razširili.
Če ga naredite sami, vam bo to omogočilo izvajanje več operacij iste vrste hkrati, in sicer:
- Izrezovanje listov laminata iz steklenih vlaken potrebnih velikosti in njihovo čiščenje;
- Izdelava fotomaske za vsako od njih z njeno nadaljnjo uporabo;
- Jedkanje teh plošč v raztopini železovega klorida;
- Polnjenje z radijskimi komponentami;
- Spajkanje vseh nameščenih komponent.
V primeru, ko se plošče pošiljajo v proizvodnjo na lastniški opremi, vam bo njihova hkratna priprava omogočila tudi cenovno in časovno korist.
Zgradite in nastavite
Pri sestavljanju voltmetra je pomembno zagotoviti, da je sam mikroprocesor pravilno nameščen (že mora biti programiran). Če želite to narediti, morate poiskati oznako njegove prve noge na telesu in v skladu z njo pritrditi telo izdelka v montažne luknje.
Pomembno!Šele po popolnem zaupanju v pravilno namestitev najbolj kritičnega dela lahko nadaljujete z njegovim spajkanjem ("spajkanje").
Včasih je za namestitev mikro vezja priporočljivo, da se pod njim spajka posebna vtičnica, kar močno poenostavi vse postopke dela in nastavitve. Vendar je ta možnost koristna le, če je uporabljena vtičnica visoke kakovosti in zagotavlja zanesljiv stik z nogami mikrovezja.
Po tesnjenju mikroprocesorja lahko vse druge elemente elektronskega vezja napolnimo in takoj spajkamo. Pri spajkanju je treba upoštevati naslednja pravila:
- Nujno je treba uporabiti aktivni tok, ki spodbuja dobro širjenje tekoče spajke po mestu pristanka;
- Poskusite, da pika ne držite predolgo na enem mestu, kar izključuje pregrevanje nameščenega dela;
- Po končanem spajkanju sperite tiskano vezje z alkoholom ali katerim koli drugim topilom.
V primeru, da med montažo plošče ni prišlo do napak, bi moralo vezje delovati takoj po priključitvi napajanja nanj iz zunanjega vira stabilizirane napetosti 5 voltov.
Na koncu ugotavljamo, da se lahko lastna napajalna enota po končani nastavitvi in preverjanju, izvedeni po standardni metodi, priključi na že pripravljen voltmeter.
Video
Lep pozdrav vsem. Danes bom govoril o voltmetru. Mnogi se spomnijo, kaj je voltmeter iz šolskih ur fizike v 8. razredu. Natančneje, voltmeter (volt + gr. Μετρεω I merim) je instrument za neposredno odčitavanje za določanje napetosti ali EMF v električnih tokokrogih. Priključen je vzporedno z obremenitvijo ali virom napajanja. (Kot opredeljuje Wikipedia)
Idealni voltmeter mora imeti neskončno visok notranji upor. Zato je višji kot je notranji upor v resničnem voltmetru, manjši je vpliv naprave na izmerjeni predmet in posledično večja natančnost in bolj raznoliko področje uporabe. Žal to ne velja za našo napravo, saj se tok napaja po žicah, s katerimi izvajamo meritve za napajanje vezja in indikatorjev.
Po principu delovanja je naš voltmeter elektronski, digitalni. To pomeni, da mikrovezje, ki je nameščeno v notranjosti, meri signal in ga za lažje zaznavanje pretvori v digitalno obliko.
V zadnjem stoletju so bili običajni klicni voltmetri, na primer: 
Vendar se še danes pogosto uporabljajo.
Morda pa so vam bolj znane druge slike:
indikator nivoja / voltmeter v magnetofonu 
ali celo v avtomobilu družine VAZ classic 
Številčni voltmetri imajo pomembno pomanjkljivost - vzmetenje tuljave s puščico, ki zahteva previdno držo in je zasnovano tako, da deluje le v enem položaju (sicer se napaka pri merjenju poveča). Elektronske naprave nimajo te pomanjkljivosti. Sovjetska industrija je obvladala specializirana mikro vezja, kot sta 572PV2 in 572PV5, vendar sta tudi zastarela.
Dostava:
Navaden paket, brez udarcev ali druge zaščite. 
Doseg po navadni pošti brez sledi v približno 40 dneh od datuma naročila.
Deklarirane lastnosti in resničnost:
-Merilno območje 3,2-30 voltov.
-Zaščita pred nepravilno vključitvijo
Vgrajena je zaščitna dioda.
-Ko je napetost pod 10 voltov, je natančnost 0,01 V + -1 znak
- Za napetosti nad 10 voltov je natančnost 0,1 V
-Rdeče barvne LED
Na voljo z drugimi barvami 7-segmentnih indikatorjev
-Ne potrebuje napajanja
Dejansko napaja žice, na katerih se izvaja meritev
-Merjenje se izvede na dveh žicah
-Zaslon je sestavljen tudi iz treh sedemsegmentnih LED indikatorjev z višino 0,56 palca, kar ustreza približno 14 mm
-Čas posodabljanja podatkov 5 -krat na sekundo
-Največja spremenljiva napetost 30 voltov
Omejeno z vgrajenim stabilizatorjem
-Najmanj 3,2 volta.
Pravzaprav od približno 3,6 voltov.
-Navedena natančnost:
0,01 V pri merjenju do 10 V in 0,1 V od 10 V in več, največ 1% ± 1 cifra
Skladno (12 -bitni ADC)
-Temperaturno območje -10 ℃ ~ 65 ℃
-Dimenzije: 48 mm x 29 mm x 22 mm (D * Š * V)
Pristajalna luknja: 46 * 27 mm
-Trenutna poraba ne presega 20 mA
Poraba toka je odvisna od številk na indikatorju - več segmentov je prižganih, več se porabi toka, vendar ne več kot 20 mA
Videz z majhnimi podrobnostmi:
Dimenzije ustrezajo deklariranim, kar ne preseneča. Zato se na njih ne bom podrobneje zadrževal.
Zavihki za pritrditev voltmetra v oknu: 
Plošča se v ohišju nekoliko obesi, jo "obdelajo" s kapljico tesnilne mase ali lepila.
Prazen kovček in zaščitna folija deluje tudi kot svetlobni filter: 
Film na sprednji strani je mat, zaradi česar je pri izpostavljenosti svetlobi relativno malo bleščanja: 
3-mestni indikator. Tudi film ni bil odstranjen:
Fotografija za primerjavo 
Film "deluje v luči" z bleščanjem je povsem sprejemljiv: 
parametri so berljivi.
Končno smo prišli do deske:
Spajkanje je precej lepo, sledi fluksa niso bile najdene. 
Zaščitna dioda D1 preprečuje poškodbe komponent, če so napačno priključene (napačna polariteta). U2 stabilizator 7133H Holtek (3,3 V) mikro vezje se napaja iz njega. Na podlagi dejstva, da na stabilizator pade najmanj 0,1 voltov (nizka vrednost padcev), na diodo pa najmanj 0,2 volta, bi morala biti minimalna napajalna napetost voltmetra, pri kateri so zagotovljene stabilne vrednosti biti vsaj 3,6 voltov. Kar se ne ujema z oglaševanim prodajalcem. Upori 221 (8 kosov) omejujejo tok segmentov indikatorja.
Oznaka na krmilniku je odstranjena. Sprva sem mislil, da je bil uporabljen nekakšen PIC16, a v katalogu nisem našel ohišja s 16 nogami, zato sem se vseeno nagnil k misli o krmilniku serije Holtek. Vsekakor je 12 -bitni ADC odvečen za 30 voltov in natančnost 1 decimalnega mesta. Z rahlim raztezanjem bi lahko uporabili 8 -bitni ADC.
Testi:
Zmanjšana na banalno primerjavo z obstoječimi napravami.
Ne bodite pozorni na minus odčitke, tako ga uporabljajo električarji, vendar tega nisem opazil takoj.
Zvijanje žic za hkratno povezavo ni izhod. Rabljeni terminali wago vzmeti. 
Zahtevano delo je od 3,2 voltov, vendar notranji stabilizator zahteva najmanj 3,4 voltov na vhodu. 
pozabil preklopiti na večji obseg 
Na splošno je natančnost razmeroma visoka in celo ugotovljeno je bilo, da merilniki sponk podcenjujejo odčitke, zato jih bom zanemaril kot vodilo.
Plošče nisem zamrznil, ampak sem jo poskušal segreti s sušilcem za lase do približno + 50C. Rezultati se niso spremenili.
Zaseden otroški sedež 
slaba fotografija
Majhen izbirni videoposnetek o bleščanju in hitrosti osveževanja za jasnost:
Zaključki:
Namenjeni so različni domači izdelki. Če reže zapečatite, jih lahko uporabite kot zaščiteno IP 67. Eden od razlogov, ki so me spodbudili k nakupu teh voltmetrov, je, da starih zalog kazalnih voltmetrov zmanjkuje. Uporabljam jih v domačih polnilcih za avtomobile na osnovi transformatorja za vakuumske cevi. Na žalost ni fotografij dokončane naprave - potrošniki ignorirajo mojo zahtevo, da fotografije pošljem v službo. Ne bom objavil povezave do zunanjega vira, če želite, jo lahko pošljete v osebno sporočilo.
V prodaji so tudi cenejše različice voltmetrov - brez ohišja.
Prednosti:
Različica ohišja z okvirjem (izvedba plošče) omogoča, da zaprete oči pred nenatančno narejeno izvrtino
Velike in svetle številke
Obstaja več barv
Zaslon skoraj ne blešča
Natančnost ustreza + -1 zadnji številki
Minusi:
Napajanje zahteva od 3,6 voltov (3,2 deklarirano)
Plošča v ohišju rahlo visi.
Naloga je bila ugotoviti stanje baterije med praznjenjem, shranjevanjem in polnjenjem, spomniti sem se moral spretnosti in vzeti spajkalnika. Vsa vezja s kopico primerjalnikov in drugih trikov so zaradi svoje velikosti povzročala melanholijo - lažje je bilo povezati multimeter z baterijo. Zato smo se odločili, da bomo pripravili nekaj preprostega in elegantnega, zato se je rodila shema, ki jo je mogoče prilagoditi vašim potrebam tako po širini kot po globini. Na napetostni korak se uporabljajo le trije elementi - zener dioda, upor in LED (na tej točki se udarite po čelu in vzkliknite: "Kako si tega nisem mislil prej!"
Na splošno ujemite diagram in fotografijo končane naprave na 12 -voltno svinčeno baterijo, kot pri UPS -jih in avtomobilih. Indikacija od popolnoma izpraznjene (napetost manj kot 9,5 V) do popolnoma napolnjene (napetost večja od 14,6 V). Če potrebujete druga območja ali želite širše merilo, potem vzamemo najbližjo napetostno Zener diodo in razmislimo o tokovno omejevalnem uporu za LED. (Padec 1,5 V, tok 20 mA).
Na splošno je vse preprosto.
Če uporabljate komponente SMD, potem lahko zadržite ta kovanec za deset kopejc, no, nisem imel naloge miniaturizacije, zato sem ga sestavil na plošči.
Prva rdeča LED označuje, da je vezje povezano in da obstaja napetost. druga je več kot 9 voltov, tretja, rumena, je več kot 10V, četrta je več kot 11V, peta, zelena, je več kot 12V in šesta je več kot 13V. Stopnjevanje med temi točkami je popolnoma vidno po stopnji osvetlitve ustreznih LED. V tem primeru je baterija napolnjena in se bo kmalu napolnila.