Ovdje ćemo dizajnirati jednostavan voltmetar. Jednostavno je jer uključuje samo jedan IC čip - LM3914. LM3914 je čip koji pokreće 10 LED na temelju linearne vrijednosti ulaznog napona.
IC daje decimalni izlaz paljenjem potrebne LED diode na temelju vrijednosti ulaznog napona. Maksimalni mjerni ulazni napon varira ovisno o referentnom naponu i opskrbnom naponu, o tome ćemo razgovarati u kasnijem dijelu članka.
Ovaj se čip može modificirati za zaštitni krug baterije, krug ampermetra itd., Ali ovdje ga koristimo za voltmetar. LM3914 je voltmetar s 10 stupnjeva, što znači da pokazuje varijacije u 10-bitnom načinu rada. Čip mjeri ulazni napon kao parametar i uspoređuje ga s referentnim, svaki put kad napon pređe određeni referentni dio, odgovarajuća LED lampica svijetli.
Čip je programiran za izravni pogon LED-a, tako da nije potreban dodatni otpor.
Komponente
Napajanje (5v)
1K otpor (3komad)
10K otpornik (2komad)
LM3914 IC
10 LED dioda
Kondenzator 0,1 μF (2 komada).
Okvir za spajanje i spajanje žica
Kružni dijagram i rad
Unutarnji krug LM3914 prikazan je na donjoj slici:
Kao što je raspravljeno, LM3914 je 10-stupanjska mjerna jedinica. To je prikazano u gornjem internom krugu. LM3914 je u osnovi kombinacija 10 komparatora. Svaka je usporedba opcijsko pojačalo s referentnim naponom na negativnom priključku.
Ovdje je sada najvažnije da mjerni napon ne može biti veći od referentnog napona ili napona napajanja čipa. To se uvijek mora imati na umu. Za postizanje većeg mjernog napona koji održava ulaznu konstantu koristit ćemo krug djelitelja otpora napona. Jednostavno dijeli napon na temelju otpornika.
Razmotrimo sklop formiran mrežom prikazanom na slici:
Dakle, s ulaznim naponom 15V, R1 = 11K, R2 = 1K imamo Vout = 15 (1/11) = 1,5V (približno).
Referentni napon odabire se na temelju zahtjeva. Referentna vrijednost mora biti maksimalni mjerni napon koji ćemo primijeniti na čip. Ako mjerimo promjenjivi napon s vršnim naponom od 20v, trebali bismo odabrati referentnu vrijednost od 20V.
Referenca se bira jednadžbom:
Budući da želimo mjeriti napone od 0-15, moramo odabrati R2 = 11K = 10K + 1K, R1 = 1K.
Ovim smo odabrali referentni napon za Vref = 1,25 * 12 = 15V. Tako imamo maksimalni ulazni napon do 15V.
Međutim, važno je zapamtiti da je veća referentna vrijednost veći napon koraka i niža razlučivost. Recimo da s referencom od 20V imamo korak od 2V, bilo koji napon između 2V-4V nije mjerljiv. Dakle, s višim naponom imamo manju točnost.
Budući da je čip 10-stupanjski i napon je od 0-15V, imamo korak od 1,5V. Dakle, sa svakim korakom od 1,5 V u mjerenju napona, dodatna LED lampica svijetli.
Priključci izvedeni za krug voltmetra LM3914 dati su u nastavku:
PIN3 ---------------------------- + 5v napajanja
PIN2 -------------------------------- zemlja
PIN5 ----------------------------- + promjenjivi napon
PIN1,10,11,12,13,14,15,16,17,18 ------------------- spojen na LEDS
Mjerna razina LED-a ide kao, + 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 mjerni napon 10V, šesta LED lampica svijetli. Recimo da je mjerni napon 12,5 V, deveta LED lampica svijetli. Tako s koracima od 1,5 V možemo mjeriti i do 15 V.