Aici vom proiecta un voltmetru simplu. Este simplu, deoarece include un singur cip IC - LM3914. LM3914 este un cip care acționează 10 LED-uri pe baza valorii tensiunii liniare de intrare.
IC oferă o ieșire zecimală aprinzând LED-ul necesar pe baza valorii tensiunii de intrare. Tensiunea maximă de intrare de măsurare variază în funcție de tensiunea de referință și tensiunea de alimentare, vom discuta despre aceasta în partea ulterioară a articolului.
Acest cip poate fi modificat pentru circuitul de protecție a bateriei, circuitul ampermetru etc., dar aici îl folosim pentru voltmetru. LM3914 este un voltmetru cu 10 trepte, ceea ce înseamnă că arată variații în modul de 10 biți. Cipul detectează tensiunea de intrare de măsurare ca parametru și o compară cu referința, de fiecare dată când tensiunea traversează o anumită parte de referință, LED-ul corespunzător luminează.
Cipul este programat pentru a conduce LED-ul direct, deci nu este necesară rezistență suplimentară.
Componente
Alimentare (5v)
1K rezistor (3 piese)
Rezistor 10K (2 piese)
LM3914 IC
10 LED-uri
Condensator 0.1µF (2 bucăți).
Cablu și fire de conectare
Diagrama circuitului și funcționarea
Circuitul intern al LM3914 este prezentat în figura de mai jos:
După cum sa discutat, LM3914 este o unitate de măsurare în 10 trepte. Acest lucru este prezentat în circuitul intern de mai sus. LM3914 este practic o combinație de 10 comparatoare. Fiecare comparator este un amplificator op, cu câștig de tensiune de referință la terminalul său negativ.
Acum, important este că tensiunea de măsurare nu poate fi mai mare decât tensiunea de referință sau tensiunea de alimentare a cipului. Acest lucru trebuie întotdeauna avut în vedere. Pentru a obține o tensiune de măsurare mai mare păstrând intrarea constantă, vom folosi circuitul de divizare a tensiunii de rezistență. Pur și simplu împarte tensiunea pe baza rezistențelor.
Luați în considerare circuitul format din rețeaua prezentată în figură:
Deci, cu tensiunea de intrare 15V, R1 = 11K, R2 = 1K avem Vout = 15 (1/11) = 1,5V (aproximativ).
Tensiunea de referință este aleasă în funcție de cerință. Valoarea de referință trebuie să fie tensiunea maximă de măsurare pe care o vom aplica cipului. Dacă măsurăm tensiunea variabilă cu tensiunea de vârf de 20v, ar trebui să alegem referința de 20V.
Referința este aleasă prin ecuație:
Deoarece vrem să măsurăm tensiunile de la 0-15, trebuie să alegem R2 = 11K = 10K + 1K, R1 = 1K.
Cu aceasta am ales tensiunea de referință la Vref = 1,25 * 12 = 15V. Deci avem o tensiune maximă de intrare la 15V.
Cu toate acestea, este important să ne amintim că, cu cât valoarea de referință este mai mare, tensiunea pasului este mai mare și rezoluția este mai mică. Spuneți cu referință de 20V că avem un pas de 2V, orice tensiune între 2V-4V nu este măsurabilă. Deci, cu o tensiune mai mare avem o precizie mai mică.
Deoarece cipul este unul cu 10 trepte și tensiunea este de la 0-15V avem un pas de 1.5V. Deci, la fiecare creștere de 1,5V a măsurării tensiunii, se aprinde un LED suplimentar.
Conexiunile efectuate pentru circuitul voltmetrului LM3914 sunt date mai jos:
PIN3 ---------------------------- + 5v alimentare
PIN2 -------------------------------- sol
PIN5 ----------------------------- + tensiune variabilă
PIN1,10,11,12,13,14,15,16,17,18 ------------------- conectat la LED-uri
Nivelul de măsurare pentru LED-uri merge ca, + 1,5V, + 3,0V, + 4,5V, + 6,0V, + 7,5V, + 9,0V, + 10,5V, + 12,0V, + 13,5V, + 15,0V.
Spuneți că tensiunea de măsurare este de 10V, al șaselea LED luminează. Să presupunem că tensiunea de măsurare este de 12,5V, al nouălea LED luminează. Deci, cu trepte de 1,5V, putem măsura până la 15V.