» »
iPhone 7 реплика

Вольтметр, амперметр и измеритель ёмкости аккумуляторов на микроконтроллере

29 апреля 2013 / 17:46
Вольтметр, амперметр и измеритель ёмкости аккумуляторов на микроконтроллереСхема, фотографии, печатные платы и прошивки измерителя напряжения, тока и состояния АКБ, выполненном на контроллере ATMega8.
Для недавно собранного лабораторного блока питания, который показал очень достойную работу, решил сделать не менее достойный и качественный цифровой вольтамперметр на микроконтроллере, по совместительству оснащённый омметром нагрузки и ёмкостеметром заряжаемых аккумуляторов. Имеется два варианта схемы вольтамперметра:

схема варианта вольтамперметра для TQFP32схема варианта вольтамперметра для TQFP32
Для микроконтроллера ATmega8 в корпусе TQFP32


схема варианта вольтамперметра для PDIPсхема варианта вольтамперметра для PDIP
Для микроконтроллера ATmega8 в корпусе PDIP


Несколько вариантов печатных плат можно скачать тут .

Электросхема измерителя А/ВЭлектросхема измерителя А/В

Характеристики измерителя А/В



  • измеряемое напряжение: 0 В – 30 В, шаг 10 мВ;

  • измеряемый ток: 0 А – 99 А, шаг 10 мА;

  • возможно отображение измеряемых величин на LCD дисплее (однострочном или двухстрочном).

Схема подключения этого универсального измерителя производится согласно рисунка:

Схема подключения универсального измерителя A V E

Измерение тока проводится с использованием шунта, который подключен последовательно с нагрузкой в цепи отрицательной (общей) клеммы блока питания. Устройство запитывается от основного БП. Дополнительной функцией, которую выполняет микроконтроллер, является управление вентилятором охлаждения радиатора выходного транзистора блока питания.

Вольтметр, амперметр и измеритель ёмкости аккумуляторов - плата печатнаяВольтметр, амперметр и измеритель ёмкости аккумуляторов - плата печатная

Вольтметр, амперметр и измеритель ёмкости аккумуляторов - подключениеВольтметр, амперметр и измеритель ёмкости аккумуляторов - подключение

Вольтметр, амперметр и измеритель ёмкости аккумуляторов на микроконтроллере - дисплей ЖКВольтметр, амперметр и измеритель ёмкости аккумуляторов на микроконтроллере - дисплей ЖК

При использовании двухстрочного дисплея имеется возможность отображения значения сопротивления подключенной нагрузки. А при использовании блока питания для зарядки литий-ионных аккумуляторов имеется функция отображения емкости АКБ, что дает возможность оценить их уровень разряда.

Внутреннее разрешение вольтамперметра по диапазону измерения тока рассчитывается согласно выражения:

Разрешение [мА] = 1/(R[Ом]х3.2)

Падение напряжения на шунте не должно превышать 2.4 В, поэтому значение сопротивления шунта должно быть меньше 2.4/Imax[A].

Фуз-биты контроллера А/В метра

Фуз-биты контроллера А/В метра 2
Фуз-биты


При программировании и установке Fuse-битов необходимо учитывать, что микроконтроллер должен быть настроен на работу от внутреннего RC генератора 1 МГц, а также необходимо установить бит BODEN. Прошивки для контроллера .


Настройка цифрового вольтамперметра



Настройка цифрового вольтамперметра на МКНастройка цифрового вольтамперметра на МК

Настройка цифрового вольтамперметра - измерение напряженияНастройка цифрового вольтамперметра - измерение напряжения

Кнопка S1 – сброс/установка параметров. Для входа в режим установки измерителя надо удерживая кнопку нажатой, подать питание на схему. Первый параметр для настройки – опорное напряжение для АЦП МК. Оно является основным фактором погрешности измерений. Необходимо измерить опорное напряжение на выводе 20 микроконтроллера (для микроконтроллера в корпусе PDIP – вывод 21). Измеренное значение надо прописать в этом «сервисном меню» при помощи этой же кнопки S1, иначе, по умолчанию, принимается значение опорного напряжения Vref = 2.56 В (соответственно техническому описанию на микроконтроллер).

Установка значения сопротивления резистора-шунта. Если номинал шунта известен, то нажатиями на кнопку S1 необходимо добиться отображения на дисплее соответствующего значения и затем не нажимать кнопку в течении 5 с для сохранения значения. Если значение сопротивления шунта неизвестно, то необходимо на выход блока питания подключить амперметр, выставить некоторый ток при помощи регулятора ограничения тока БП и нажать кнопку S1. Кнопку необходимо нажимать, пока показания амперметра и нашего устройства (с правой стороны на дисплее, с левой стороны отображается значение шунта) не станут равными. Для сохранения параметров кнопку не нажимать в течении 5 секунд. Также S1 используется для сброса значения электрической емкости при зарядке Li аккумуляторов.

Сопротивление R9 – точная настройка поддиапазона делителя напряжения. Для устранения ошибки преобразования АЦП диапазон измерений разбит на два поддиапазона 0 В – 10 В и 10 В – 30 В. Для настройки необходимо на выход блока питания подключить вольтметр и установить выходное напряжение на уровне около 9 В, и регулируя R9 добиться одинаковых показаний вольтметра и нашего устройства.

Сопротивление R10 – грубая настройка поддиапазона делителя напряжения. Процедура аналогичная точной настройке, но необходимо установить выходное напряжение блока питания около 19 В, и регулируя резистор R10 добиться совпадения показаний.

Сопротивление R1 – регулировка контрастности LCD. Если после сборки устройства на дисплее ничего не отображается, то сперва необходимо отрегулировать контрастность дисплея.

Разъём J1 – подключение вентилятора. Коннектор J2 – питание модуля вольтамперметра (+12 В). Если ваш блок питания имеет выход стабилизированного напряжения +12 В, то его можно подключить к этому коннектору, и в таком случае можно не использовать в схеме регулятор напряжения U2. Такое решение имеет свои плюсы т.к. возможно подключить более мощный вентилятор охлаждения. Если выхода +12 В у вашего блока питания нет, то этот коннектор необходимо оставить не подключенным.

Разъём J3 – питание модуля вольтамперметра. Напряжение питания +35 В подается с диодного моста блока питания. Перед подключением необходимо уточнить параметры используемого регулятора напряжения U2 и уровень напряжения с диодного моста, чтобы не повредить регулятор U2. Но с другой стороны, минимальное напряжение, подаваемое на этот коннектор, не должно быть ниже 9 В или 6.5 В, если используются регуляторы с низким падением напряжения (LDO). Данный коннектор должен быть подключен независимо от того, подключен ли коннектор J2 к питанию +12 В.

Разъём J4 – подключение линий измерения напряжения и тока.

Вольтамперметр работает с LCD - показания тока нагрузкиВольтамперметр работает с LCD - показания тока нагрузки

Вольтамперметр цифровой с LCD - показания тока нагрузкиВольтамперметр цифровой с LCD - показания тока нагрузки

Вольтметр, амперметр и измеритель ёмкости аккумуляторов и сопротивленияВольтметр, амперметр и измеритель ёмкости аккумуляторов и сопротивления

Выводы коннектора подключаются:

  1. – подключается к клемме «+» блока питания;
  2. – подключается к клемме «–» блока питания;
  3. – «общий»

Вольтамперметр работает корректно с однострочным LCD. Дисплей необходимо использовать со светодиодной подсветкой.

самодельный вольт-амперметр успешно собран в корпуссамодельный вольт-амперметр успешно собран в корпус

самодельный цифровой вольт-амперметр собран для ЛБПсамодельный цифровой вольт-амперметр собран для ЛБП

Данный самодельный вольт-амперметр успешно собран и давно работает в составе мощного блока питания.
8

Другие новости по теме:

  1. Написал: Alek5s   2 июня 2013 21:57
    Информация к комментарию
    • Группа: Пользователи
    • Регистрация: 2.06.2013
    • Публикаций: 0
    • Комментариев: 1
    Очень заинтересовал прибор, собираю на макетке, возможно ли автору проекта подправить прошивку от 0 до 100 В измерения? Не у всех свинцовые аккумуляторы и не по одному.
  2. Написал: alex_ruk94   23 октября 2013 18:54
    Информация к комментарию
    • Группа: Пользователи
    • Регистрация: 23.10.2013
    • Публикаций: 0
    • Комментариев: 1
    Можно ли узнать себестоимость данного устройства? Планирую дипломный проект по данному устройству.
  3. Написал: Maestro   23 октября 2013 19:32
    Информация к комментарию
    • Группа: Главный электрик
    • Регистрация: 27.01.2013
    • Публикаций: 251
    • Комментариев: 7
    Трудно сказать, всё зависит от того, где покупать комплектующие. Посмотрите по схеме основные элементы (контроллер, ЖК экран...) и введите в поиск по инет магазинам, на предмет цены.
  4. Написал: svikoff   7 февраля 2014 07:43
    Информация к комментарию
    • Группа: Пользователи
    • Регистрация: 7.02.2014
    • Публикаций: 0
    • Комментариев: 1
    Собрал данный экземпляр. Прошил. Запустил. Моргает поочередно "Измеренные данные" и "DC Power Supply"... при нажатии на кнопку появляется надпись "www elfly(точка)pl" и опять "DC Power Supply" и всё... никаких настроек... держал и пять и десять секунд... и включал и выключал... ни в какую...
    В чем может быть проблема?

    *РЕШЕНО* был запрограммирован WDTON fuse
  5. Написал: Роман   3 февраля 2015 21:12
    Информация к комментарию
    • Группа: Гости
    • Регистрация: --
    • Публикаций: 0
    • Комментариев: 0
    Подскажите пожалуйста, а нет ли у Вас эскиза печатной платы (Вашей) в формате "lay" а не "bmp" и какую роль играет индуктивность в 100 mkH (можно ли поставить 120 mkH).
  6. Написал: Виктор   25 апреля 2015 21:00
    Информация к комментарию
    • Группа: Гости
    • Регистрация: --
    • Публикаций: 0
    • Комментариев: 0
    Проект очень интересный! Респект автору! Но.. Когда же наконец научитесь оформлять свои проекты? Куда ведут контакты J1-1 и J1-2 ? Что за бред? Если не умеешь этого делать - не делай!!! Попроси знающих людей!
  7. Написал: Labuh   21 декабря 2015 16:08
    Информация к комментарию
    • Группа: Гости
    • Регистрация: --
    • Публикаций: 0
    • Комментариев: 0
    Автору респект! Устройство весьма полезное. Очень хотел бы повторить этот проект, вот если-бы можно было поподробнее. Как мне кажется много непонятного - т.к. описание очень усечённое. В частности непонятен алгоритм измерения ёмкости аккумулятора - по каким признакам? Можно ли на основании измерения сопротивления нагрузки судить о качестве подключенного аккумулятора? Вопросы по аккумулятору потому что эта сфера применения устройства наиболее интересна.
  8. Написал: dia   7 апреля 2016 06:03
    Информация к комментарию
    • Группа: Гости
    • Регистрация: --
    • Публикаций: 0
    • Комментариев: 0
    Устройство замечательное. Но вот если бы автор выложил прошивку, где вместо сопротивления выводилась мощность, было бы еще замечательней.
  9. Написал: Fylhta   4 августа 2016 01:54
    Информация к комментарию
    • Группа: Гости
    • Регистрация: --
    • Публикаций: 0
    • Комментариев: 0
    Автор, если я не ошибаюсь, в польше вообще. Это копипаст. Что значит в настройке W Tr?
  10. Написал: Gerich   19 октября 2016 15:03
    Информация к комментарию
    • Группа: Гости
    • Регистрация: --
    • Публикаций: 0
    • Комментариев: 0
    Никак на пойму собрал подключил. а показания прыгают как бешенные, ладно ток не сильно заметно, и почти не врёт, а вот напряжение на несколько вольт в обе стороны
  11. Написал: TAGalex   11 ноября 2016 19:07
    Информация к комментарию
    • Группа: Гости
    • Регистрация: --
    • Публикаций: 0
    • Комментариев: 0
    Я, лет 8 назад уже собирал сие устройство. И разработал его поляк, у него и скопировал - судя по всему и Вы сделали тоже самое (судя по прошивкам). но почему-то не сослались на его сайт!!!

Добавление комментария

Имя:*
E-Mail:
Комментарий:
Если Вы не робот, то подтвердите это: *