Тук ще проектираме обикновен волтметър. Това е просто, защото включва само един IC чип - LM3914. LM3914 е чип, който задвижва 10 светодиода въз основа на линейна стойност на входното напрежение.
IC осигурява десетичен изход чрез запалване на необходимия светодиод въз основа на стойността на входното напрежение. Максималното измервателно входно напрежение варира в зависимост от референтното напрежение и захранващото напрежение, това ще обсъдим в по-късната част на статията.
Този чип може да бъде модифициран за верига за защита на батерията, верига на амперметър и т.н., но тук го използваме за волтметъра. LM3914 е 10-степенен волтметър, което означава, че показва вариации в 10-битов режим. Чипът усеща измервателното входно напрежение като параметър и го сравнява с еталон, всеки път, когато напрежението пресича определена референтна част, съответният светодиод свети.
Чипът е програмиран да задвижва LED директно, така че не се изисква допълнително съпротивление.
Компоненти
Захранване (5v)
1K резистор (3 броя)
10K резистор (2 броя)
LM3914 IC
10 светодиода
0.1µF кондензатор (2 броя).
Макет и свързващи проводници
Електрическа схема и работа
Вътрешната схема на LM3914 е показана на фигурата по-долу:
Както беше обсъдено, LM3914 е 10-степенна измервателна единица. Това е показано в горната вътрешна верига. LM3914 е основно комбинация от 10 компаратора. Всеки компаратор е операционен усилвател с набиращо референтно напрежение на отрицателния му извод.
Тук важното е, че измервателното напрежение не може да бъде по-високо от референтното напрежение или захранващото напрежение на чипа. Това винаги трябва да се има предвид. За постигане на по-високо измервателно напрежение, поддържащо постоянството на входа, ще използваме верига на разделител на напрежение за съпротивление. Той просто разделя напрежението въз основа на резистори.
Помислете за веригата, образувана от мрежа, показана на фигура:
Така че с входно напрежение 15V, R1 = 11K, R2 = 1K имаме Vout = 15 (1/11) = 1,5V (приблизително).
Референтното напрежение се избира въз основа на изискването. Референтната стойност трябва да бъде максималното измервателно напрежение, което ще прилагаме към чипа. Ако измерваме променливо напрежение с пиково напрежение 20v, трябва да изберем еталонното 20V.
Позоваването се избира по уравнение:
Тъй като искаме да измерим напрежения от 0-15, трябва да изберем R2 = 11K = 10K + 1K, R1 = 1K.
С това избрахме еталонното напрежение към Vref = 1,25 * 12 = 15V. Така че имаме максимално входно напрежение до 15V.
Важно е обаче да запомните, че по-високата референтна стойност увеличава напрежението на стъпката и намалява разделителната способност. Кажете, че с позоваване на 20V имаме стъпка от 2V, всяко напрежение между 2V-4V не е измеримо. Така че с по-високо напрежение имаме по-малка точност.
Тъй като чипът е 10-степенен и напрежението е от 0-15V, имаме стъпка 1,5V. Така с всеки стъпка от 1,5 V при измерване на напрежението, допълнителен светодиод свети.
Връзките, които се правят за верига на волтметъра LM3914, са дадени по-долу:
ПИН3 ---------------------------- + 5v захранване
ПИН2 -------------------------------- земята
ПИН5 ---------------------------- + променливо напрежение
ПИН1,10,11,12,13,14,15,16,17,18 ------------------- свързан със светодиоди
Нивото на измерване за светодиода е както, + 1.5V, + 3.0V, + 4.5V, + 6.0V, + 7.5V, + 9.0V, + 10.5V, + 12.0V, + 13.5V, + 15.0V.
Кажете, че измервателното напрежение е 10V, шестият светодиод свети. Кажете, че измервателното напрежение е 12,5V, деветият светодиод свети. Така че с стъпки от 1.5V можем да измерим до 15V.