Ampérmetr k PAN - Elektronické konstrukce

Přejít na obsah
Nabídka

Ampérmetr k PAN

Měřící přístroje
Popis:
Ampérmetr měří nabíjecí proud od 0,1A do 5A s rozlišením 0,1A. Pro zobrazení nab. proudu je použitý dvojitý LED displej se společnou anodou LD - D039UR - C, který je v multiplexním zapojení. Měření a výpočet provádí PIC16F684. Na snímacím rezistoru měří  úbytek napětí a podle zadané hodnoty rezistoru vypočítá a zobrazí nab. proud. Rozlišení A/D převodníku je 10 bitů. Měření má určitou nepřesnost, ale pro měření nabíjecího proudu, kde není potřeba měřit na mA je dostačující. 1 bit = 22,3mA.
Referenční napětí pro A/D převodník je připojeno ( softwarově ) k napájecímu napětí procesoru +5,0V. Nic se nenastavuje. Pokud je proud < jak 0,1A, tak LED displej zhasne. Při proudu > jak 5,1A se na displeji zobrazí blikající znaky minus a tečky. Signalizují překročení proudu. Anody displeje jsou spínané tranzistory T1 a T2. Ampérmetr se skládá ze dvou desek plošného spoje. Jedna s elektronikou a druhá s displejem. Na desce s elektronikou  jsou použity tht a smd součástky. Deska s elektronikou je osazena  dutinkovou lištou a deska displeje kolíkovou lištou. Desky se spojí těmito konektory a v rozích se sešroubují šroubky M 2,5mm, mezi kterými jsou plastové vymezovací podložky. Další možností je propojení jednotlivých desek krátkými káblíky. Oba plošné spoje mají drátové propojky. Propojovací kabely jsou typu dupont Male - Female délky 20 cm, které se připojí do úhlové kolíkové lišty.. Ta je osazena na ploš. spoji. Viz foto.
Měření proudu probíhá 2x za vteřinu. Ampérmetr lze použít k měření pulsního ( k nabíječce PAN 6-12V ) i stejnosměrného proudu.

Modul ampérmetru je napájený 12V napětím. IO1 stabilizuje napětí 12V na 5V. Tímto napětím je napájený procesor a přes tranzistory T1 a T2 LED displej.
Dioda D1 chrání elektronické součástky proti přepólování. Kondenzátory C1, C2, C3, a C4 filtrují napájecí napětí. Mikroprocesor měří napětí na vstupu
AD převodníku, provede výpočet proudu, spíná tranzistory a na jednotlivé  piny LED displeje přivádí log.1 nebo log.0 pro správné zobrazení naměřených údajů.
Naměřený proud je zobrazený na LED displeji, který má společné anody. Zapojení je v multiplexním režimu. To znamená, že vždy svítí jen jeden displej. Druhý je vypnutý. Každých 5ms vznikne přerušení, ve kterém se přes T1 a T2 spínají a vypínají jednotlivé LED displeje. Oko to nepostřehne, protože rychlost spínání je 100x za vteřinu.
Rezistoty R5 - R12 je nastavený proud, který prochází jednotlivými segmenty LED displeje. Při odporu 1k5 prochází 1 segmemtem proud 2,2mA. Při tomto proudu je svítivost segmentu ideální. Z proudového snímače se přivádí napětí přes R1 na kondenzátor C5. Ten se nabije na střední hodnotu napětí, které
měří AD převodník AN3  ( RA.4 ). Na vstupu AD převodníku  může být max. napětí 5V. Pokud by bylo větší, tak se procesor může zničit. Proto je zapojena zenerova dioda D2, která by v případě, že by na vstupu AD převodníku bylo napětí větší jak 4,7V omezila napětí na tuto hodnotu. Tím zabrání poškození procesoru.  R13 vybíjí kondenzátor C5.
Rezistory R3 a R4 snižují napětí a proud do bází spínacích tranzistorů T1 a T2. R2 je ochranný rezistor, přes který se přivádí na vstup RA.3 log.1. Pokud by se náhodou při programování nastavil vstup jako MCLR ( resetovací vstup ) a na tento vstup by se přivedla log.0, tak by docházelo k resetu.

Výpočet velikosti proudu na 1bit.

Příklad:
Nabíjecí proud = 5A. Snímací rezistor = 0,22Ω. Úbytek napětí na snímacím rezistoru při proudu 5A = 1,1V. U = I x R.
Referenční napětí = napájecí napětí procesoru = 5V. 10ti bitové rozlišení = 0 - 1023.
Ref. napětí 5V se rozdělí na 1024 bitů. ( dílků ). 5 / 1024 = 0,004883V. To je napětí 1bitu.
AD převodník naměřené napětí převede na číslo 0 - 1023.
Při napětí 1,1V to odpovídá číslu 225.
1,1 / 0,004883 = 225.
Nabíjecí proud se dělí číslem AD převodníku.
5A = 5000mA.       5000 / 225 = 22,222 = 22,3mA. Zaokrouhleno nahoru.
1bit = 22,3mA.
Kontrola: 225 x 22,3 = 5,0A.
Schéma zapojení:
Seznam součástek:

R1 - 8k2                                             
R2 - 10k                                               
R3, R4 - 1k
R5 - R12 - 1k5
R13 - 1M
všechny rezistory - SMD 1206
C1, C3, - 100µ / 16V
C2, C4 - 100n - SMD 1206
C5 - 10µ / 10V
IO1 - 78L05
IO2 - PIC16F684 / DIP naprogramovaný
T1, T2 - BC807 - 25 - SOT23
D1 - M7 - 1000V/1A
D2 - TMZC4V7 - mini-melf nebo jiná zener.dioda na 4,7V - velikosti mini-melf
LED displej - LD-D039UR-C - společná anoda
patice DIL14
plošný spoj 42 x 31mm - 1x osazení součástek, 1x osazení LED displeje
kolíková lišta - 1x5pinů, 1x6pinů, roztěč 2,54mm pro PCB - nebo propojovací kabely
dutinková lišta - 1x5pinů, 1x6pinů, rozteč 2,54mm pro PCB  - nebo propojovací kabely
kolíková lišta úhlová 90° - 1x3piny s roztečí 2,54mm pro PCB
dupont propojovací kabely - 3ks M-F
vymezovací podložky vnitřní průměr 2,7mm - délka 12mm - 4ks ( plastové trubičky )
šroubky M2,5 x 20mm, 4ks + matky M2,5mm - 4ks
Ke stažení:
plošný spoj amp.PAN
osazení souč.THT
plošný spoj displeje
osazení souč.SMD
osazení displeje
Osazené DPS
Hotový modul
Návrat na obsah