K 388a

Uniwersalny V/A d© sasilacszy

Mowy Elektronik 388-IC

Zasilacz bez woltomierza i amperomierza to tylko namiastka prawdziwego zasilacza. Dla tych, co jeszcze nie mają zasilacza wyposażonego w V/A, opracowaliśmy uniwersalny miernik oparty na mikrokontrolerze AVR.

Zakres pomiarowy od 0-100V i 0-9A.

Każdy elektronik musi mieć zasilacz regulowany. Jedni kupują zasilacze gotowe, inni budują je sami. Kupione w sklepie zazwyczaj wyposażone są w mierniki prądu i napięcia. W przypadku samodzielniej budowy różnie to bywa. Zazwyczaj ze względu na koszty najpierw buduje się zasilacz, a później wyposaża się go w potrzebne mierniki. W handlu dostępnych jest co najmniej kilkanaście rozwiązań. Niektóre z nich są tanie, inne - przeciwnie. Niektóre są profesjonalnie wykonane, inne wyglądają jak za poprzedniej epoki. Niektóre dokonują prawdziwych pomiarów, a inne pokazują dziwne wartości. Idąc do sklepu ciężko się zdecydować, który mamy kupić. Najlepszym rozwiązaniem jest poczekać, aż ktoś dokona wyboru za nas. Najlepiej, gdy jest to dobry kolega, który wcześniej dokonał zakupu i zechce podzielić się z nami swoimi spostrzeżeniami. Ale co mamy zrobić, gdy nie mamy takiego kolegi. Możemy spróbować poszukać w Internecie lub zakupić Nowego Elektronika i z niego wykonać "Uniwersalny V/A do zasilaczy". Układ opracowano w redakcji NE i został wszechstronnie sprawdzony i przetestowany. W początkowej fazie założeń miernik miał być wyposażeniem zestawu 301-K "Zasilacz laboratoryjny 0-30V/0-5A". Później okazało się, że układ spisuje się znakomicie i można go zaadaptować do dowolnego zasilacza o napięciu wyjściowym nie większym niż 100V i prądzie obciążenia do 9A.

Budowa i działanie

Schemat kompletnego miernika widzimy na rys.1. Podstawowym układem jest mikrokontroler AVR Mega8. Teoretycznie można było zastosować AVR w mniejszej obudowie np. Tiny26, który również posiada odpowiednią liczbę 10-bitowych przetworników analogowo-cyfrowych, jednak ma znacznie mniejszą pamięć programu, tylko 2kB. Pisząc progam obsługi w BASCOM'ie byłoby prawdziwym cudem zmieścić go do 2KB. Używając Mega8 mamy do dyspozycji 8kB pamięci programu. Najważniejszym elementem całego układu są trzy przetworniki a/c. Szkoda, że tylko 10-bitowe. Aby poprawić ich rozdzielczość został zastosowany mały kruczek. Jak wiadomo na 10-bitach można uzyskać rozdzielczość o 1024 krokach. Przy zasilaniu +5V krok wynosi 5/1024, czyli 0,0048828125V. Na szczęście konstruktorzy mikrokontrolerów AVR przewidzieli potrzebę zwiększenia dokładności pomiarów i wyprowadzili na zewnątrz pin 21 o nazwie AREF. Jest to zewnętrzne napięcie odniesienia dla przetworników. Gdy zmniejszymy napięcie odniesienia do 1,024V, to krok będzie wynosił dokładnie 1 mV. Do precyzyjnego ustawienia napięcia referencyjnego służy potencjometr wieloobrotowy PR3.

Po włączeniu zasilania mikrokontroler pobiera ustawienia z wewnętrznej pamięci EEPROM i zaczyna dokonywać pomiarów. Robi to kolejno na trzech przetwornikach ADC1-ADC3. Na każdym z przetworników pomiar dokonywany jest pięćdziesiąt razy. Wynik pomiaru dzielony jest również przez pięćdziesiąt. Metoda uśredniania wyniku pomiaru jest konieczna. Gdyby z niej zrezygnować, każdy wynik pomiaru byłby inny od poprzedniego, zachowując te same warunki pomiarowe. Również w popularnych scalonych woltomierzach dokonuje się uśredniania wyniku.

Przetwornik ADC1 i ADC2 służy do pomiaru napięcia na wyjściu zasilacza. Pierwszy z nich wykonuje pomiar napięcia od 0 do 10V z rozdzielczością 10mV. Drugi powyżej 10V z rozdzielczością 100mV. Do kalibracji zostały użyte dwa potencjometry PR1 i PR2. Przy ich pomocy ustala się prawidłowe wskazania napięcia.

Przetwornik ADC3 dokonuje pomiaru prądu, a właściwie spadku napięcia na równolegle połączonych rezystorach R4, R5. Wypadkowa wartość R4, R5 powinna wynosi 0,1 W. I zapewne tak by było, gdyby rezystory te były idealne. W rzeczywistości ich wartość może różnić się do 20%. Skompensowanie wartości R4, R5 zostało wykonane w sposób programowy. Wystarczy podczas włączenia zasilania zewrzeć JP1. Następnie zwierając JP1 ustawić bardzo dokładnie faktyczną wypadkową wartość R4, R5.

Miernik ma jeszcze jedną ukrytą funkcję, o której warto wiedzieć. Jest to zerowanie ustawiające wartość zerową. Funkcja jest wywoływana poprzez zwarcie JPIjuż przy włączonym zasilaniu i zwartych wszystkich końcówkach pomiarowych do masy.

Do ustawiania kontrastu na wyświetlaczu służy potencjometr PR4. Przy jego pomocy ustawiamy wyrazistość najlepszą dla naszego wzroku. Cały układ zasilany jest z napięcia stałego + 12V.

Montaż i uruchomienie

Schemat montażowy został zamieszczony na rys. 2. Przed rozpoczęciem montażu bardzo dokładnie sprawdzamy jakość płytki drukowanej. Szukamy zwarć lub przerw miedzy ścieżkami. Po stwierdzeniu, że płytka jest poprawnie wykonana możemy rozpocząć montaż. Wlu-towujemy zwory i rezystory. Następnie kondensatory, złącza i pozostałe elementy. Przy wlutowywaniu C7 trzeba pamiętać, aby go położyć na płytkę. W przeciwnym razie jego wysokość nie pozwoli prawidłowo zamontować wyświetlacza LCD. Po wlutowaniu wszystkich elementów i włożeniu Mega8 w podstawkę, włączamy napięcie zasilania + 12V./ Potencjometrem PR3 ustawiamy na wyprowadzeniu 21 U1 napięcie równe 1,000V. Im dokładniej je ustawimy, tym dokładniejsze będą pomiary miernika.

Po ustawieniu napięcia odniesienia zwieramy wszystkie wejścia pomiarowe do masy i zwieramy JP1 w celu wyzerowania miernika. Kolejny krok to ustawienie potencjometrów PR1 i PR2. Do wejścia pomiarowego podłączamy napięcie np. +5,00V. Kręcąc PR1 ustawiamy identyczną wartość na naszym mierniku. Zwiększamy napięcie np. do +50,0V. Teraz kręcimy PR2, aby wartość odczytu na naszym mierniku była równa zadanej czyli