Tu bomo zasnovali preprost voltmeter. Preprosto je, ker vključuje samo en IC-čip - LM3914. LM3914 je čip, ki poganja 10 LED na podlagi linearne vrednosti vhodne napetosti.
IC zagotavlja decimalni izhod s prižiganjem potrebne LED, ki temelji na vrednosti vhodne napetosti. Najvišja merilna vhodna napetost se razlikuje glede na referenčno napetost in napajalno napetost, o tem bomo razpravljali v nadaljevanju članka.
Ta čip je mogoče prilagoditi za zaščitno vezje akumulatorja, vezje ampermetra itd., Toda tukaj ga uporabljamo za voltmeter. LM3914 je 10-stopenjski voltmeter, kar pomeni, da prikazuje razlike v 10-bitnem načinu. Čip zazna merilno vhodno napetost kot parameter in jo primerja z referenco. Vsakič, ko napetost prečka določen referenčni del, zasveti ustrezna LED.
Čip je programiran tako, da neposredno poganja LED, zato ni potreben dodaten upor.
Komponente
Napajanje (5v)
1K upor (3 kosi)
10K upor (2 kosa)
LM3914 IC
10 LED
Kondenzator 0,1 μF (2 kosa).
Breadboard in povezovalne žice
Shema vezja in delovanje
Notranji krog LM3914 je prikazan na spodnji sliki:
Kot je bilo že omenjeno, je LM3914 10-stopenjska merilna enota. To je prikazano zgoraj v notranjem vezju. LM3914 je v osnovi kombinacija 10 primerjalnih naprav. Vsak primerjalnik je opcijski ojačevalnik z referenčno napetostjo na negativnem priključku.
Zdaj je tu pomembno, da merilna napetost ne sme biti višja od referenčne napetosti ali napajalne napetosti čipa. To je treba vedno upoštevati. Za dosego višje merilne napetosti, ki ohranja vhodno konstanto, bomo uporabili vezje delilnika napetosti. Preprosto deli napetost na podlagi uporov.
Razmislite o vezju, ki ga tvori omrežje, prikazano na sliki:
Torej z vhodno napetostjo 15V, R1 = 11K, R2 = 1K imamo Vout = 15 (1/11) = 1,5V (približno).
Referenčna napetost se izbere glede na zahteve. Referenčna vrednost mora biti največja merilna napetost, ki jo bomo uporabili na čipu. Če merimo spremenljivo napetost z najvišjo napetostjo 20v, bi morali izbrati referenco 20V.
Referenca je izbrana z enačbo:
Ker želimo meriti napetosti od 0-15, moramo izbrati R2 = 11K = 10K + 1K, R1 = 1K.
S tem smo izbrali referenčno napetost na Vref = 1,25 * 12 = 15V. Tako imamo največjo vhodno napetost do 15V.
Vendar si je treba zapomniti, da višja referenčna vrednost poveča stopniško napetost in zmanjša ločljivost. Recimo, da imamo pri referenci 20V korak 2V, nobena napetost med 2V-4V ni merljiva. Torej z višjo napetostjo imamo manjšo natančnost.
Ker je čip 10-stopenjski in je napetost 0-15V, imamo 1,5V korak. Tako z vsakim korakom merjenja napetosti 1,5 V zasveti dodatna LED.
Povezave, ki so narejene za vezje voltmetrov LM3914, so podane spodaj:
PIN3 ---------------------------- + 5v napajalnik
PIN2 -------------------------------- ozemljitev
PIN5 ----------------------------- + spremenljiva napetost
PIN1,10,11,12,13,14,15,16,17,18 ------------------- priključen na LED
Merilna raven za LED je enaka, + 1,5 V, + 3,0 V, + 4,5 V, + 6,0 V, + 7,5 V, + 9,0 V, + 10,5 V, + 12,0 V, + 13,5 V, + 15,0 V.
Recimo, da je merilna napetost 10V, šesta LED sveti. Recimo, da je merilna napetost 12,5V, deveta LED sveti. Tako lahko s koraki po 1,5 V izmerimo do 15 V.