Elektronika Praktyczna, kwiecień 2012 - UlubionyKiosk

PROJEKTYDiodowy wskaźnik napięcia„Wychyłowy” wskaźnik napięcia z AT89C51AVT5337Wskaźnik jest dopasowany do obudowy popularnego niegdyśmiernika wskazówkowego używanego na przykład wewzmacniaczach i magnetofonach jako wskaźnik wysterowania.Do jego konstrukcji zastosowano mikrokontroler AT89C2051 orazciekawą metodę pomiaru za pomocą komparatora analogowego.Rekomendacje: wskaźnik będzie ciekawym uzupełnieniem zestawumuzycznego lub tablicy kontrolnej; można go użyć w miejsceuszkodzonego miernika z ustrojem elektromagnetycznym lubzastosować w zupełnie nowej konstrukcji.Znajomy poprosił mnie o wykonaniewskaźnika napięcia, który miał zabudowaćw jakimś stanowisku w miejsce wysłużonychwoltomierzy wskazówkowych. Sugerowałprzy tym zastosowanie zapomnianych dziśukładów scalonych UL1970. Niestety, okazałosię, że są one trudnodostępne w handlu. Pozatym gotowy układ miał mieć płytkę o małychwymiarach 50 mm×50 mm, stąd zrodził siępomysł na zastosowanie mikrokontrolera.Zresztą współcześnie, zupełnie inaczej niżkiedyś, należałoby postawić pytanie: dlaczegonie zastosować mikrokontrolera?Oczywiście, jest wiele mikrokontrolerówmających wbudowane w swoje strukturyprzetworniki A/D, jednak ze względu na zapasyAT89C51 zalegające w szufladzie zdecydowałemsię na jego zastosowania. Zadaniepomiarowe potraktowałem też jako okazję doprzyjrzenia się metodzie pomiaru napięcia zapomocą komparatora analogowego.Wskaźnik mierzy napięcie z zakresu od0 do 100 V DC, ale w łatwy sposób możnazmienić zakres pomiarowy.Metoda pomiaru napięciaDo pomiary napięcia zastosowałem komparatoranalogowy, w który jest wyposażonymikrokontroler AT89C2051. W metodziepomiarowej mierzy się czas narastania napięciana kondensatorze ładowanym przezznaną rezystancję. Na rysunku 1 przedstawionoogólny schemat pozwalający zrozumiećtą metodę. Przed rozpoczęciem pomiaruklucz Key jest zwarty. Wówczas napięciena kondensatorze Uc = 0 V. Napięcie Urefpodawane na dodatnie wejście komparatorajest napięciem referencyjnym ze wzorca. NaRysunek 1. Schemat wyjaśniający metodępomiaru napięciawyjściu komparatora panuje poziom wysoki.W chwili rozpoczęcia pomiaru klucz Key jestotwierany i napięcie na kondensatorze Ucrośnie wykładniczo, co pokazano na rysunku2. W chwili otwarcia klucza należy włączyćuruchomić funkcję pomiaru czasu. Kiedynapięcie kondensatora Uc będzie większeod Uref (Uc>Uref) wyjście komparatora zostaniewyzerowane, co powinno zatrzymaćstoper. Czas zmierzony przez stoper jestproporcjonalny do mierzonego napięcia wejściowegoUpom, zależny od stałej czasowejRC i wartości napięcia referencyjnego.W naszym układzie sterowaniem kluczemi pomiarem czasu zajmuje się mikrokontroler.Realizacja praktycznaSchemat ideowy diodowego wskaźnikanapięcia pokazano na rysunku 3. Napięciemierzone (wejściowe) jest doprowadzone dokondensatora C6 z pośrednictwem połączonychrezystorów R8…R15. Suma ich rezystancjiwynosi 9,5 MV. Pojemność kondensatoraC6 i rezystancja zastępcza R8…R15 decydująo stałej czasowej ładowania. Ponadto, ta rezystancjazastępcza i rezystory R3, R4 tworządzielnik napięcia wejściowego w stosunku 1/20i zapewniając wysoką rezystancję wejściowąobwodu pomiarowego (10 MV), wymaganą dlawoltomierzy.Klucz rozładowujący kondensator C6 zbudowanoz użyciem tranzystora T1. Zastosowanotranzystor N-MOS, co zapewnia jego rozładowanieniemal do 0 V. Dioda Zenera D1, włączonarównolegle z kondensatorem C6, chroni20 ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 4/2012