www.elfly.pl

Ostatnio dodane / last added
Tachometer Brush Motor ESC Wersja DIP
Tachometr/Tachometer Regulator modelarski / RC ESC Mutlimetr
wersja z µC ATmega8 w obudowie DIP


>>english version<<



MULTIMETR

Multimetr służy do pomiaru prądu i napięcia w zasilaczach z rezystorem pomiarowym prądu w gałęzi napięcia ujemnego. Multimetr wymaga tylko jednego napięcia zasilania i jest to napięcie standardowo dostępne w większości zasilaczy. Dodatkowo multimetr może sterować załączaniem i wyłączaniem wentylatora chłodzącego tranzystory mocy. Próg załączenia może być w sposób płynny ustawiany za pomocą przycisku (One Touch Button Setup).



PODSTAWOWE PARAMETRY MULTIMETRU
*rozdzielczość pomiaru prądu można obliczyć korzystając ze wzoru:
                   rozdzielczość[mA] = 1/(R[om]*3.2)    gdzie R-rezystor pomiarowy
 Jeżeli wewnętrzna rozdzielczość jest gorsza niż 10mA, MULTIMETR wyświetla prąd z taką rozdzielczością. Jeżeli wewnętrzna rozdzielczość jest lepsza, MULTIMETR wyświetla prąd z rozdzielczością 10mA.
Należy pamiętać, że napięcie na rezystorze pomiarowym nie może przekroczyć wartości 2.4V, więc 
R[om] musi być mniejsze niż 2.4/Imax[A]


BUDOWA


Schemat multimetru
 
schemat multimetru
Na schemacie znajdują się elementy oznaczone w tabeli "nie wlutowywać" niezbędne do prawidłowego działania poprzednich wersji oprogramowania zasilacza. Obecna wersja softwaru nie potrzebuje tych elementów (ich wlutowanie pogorszy nawet parametry multimetru). Zamierzam zbudować kolejną wersję oprogramowania, w której nie będzie potrzeby montażu potencjometrów regulacyjnych. Wtedy może też postaram się wykonać nowy uproszczony wzór mozaiki ścieżek płytki drukowanej.

Wykaz elementów potrzebnych do budowy multimetru:
Element Wartość/Typ Obudowa Uwagi
R1 100k 1206  
R2 100k 1206  
R3 10k PR Potencjometr
R4 30k 1206  
R5 10k 1206  
R6 10k 1206  
R7 7k5 1206  
R8 7k5 1206  
R9 500R PR Potencjometr
R10 500R PR Potencjometr
R11 5k1 1206  
C1 100n 1206  
C2 100n 1206  
C3 100n 1206  
C4 100n 1206 nie wlutowywać
C5 100n 1206 nie wlutowywać
C6 100n 1206 nie wlutowywać
C7 100n 1206 nie wlutowywać
C8 100n 1206 nie wlutowywać
C9 100n 1206 nie wlutowywać
C10 22u/6V SMD A  
C11 10n 1206 element opcjonalny
C12 10u/50V  
L1 47u 1210  nie wlutowywać - zewrzeć pola lutownicze
D1 DIODE  SMD A element opcjonalny - zabezpiecza element Q1 przed "szpilkami" napięcia przy wyłączaniu zasilania wentylatora. Większość wentylatorów typu "komputerowego" nie generuje przepięć niebezpiecznych dla elementu Q1.
np. SK310A
D2 DIODE SMD A  np. SK 310A
U1 7805 TO-252 Regualtor napięcia +5V
U2 7812 TO220 Regualtor napięcia +12V
U3 ATMEGA8 TQFP32  
LCD GOLDPIN 1x16  
J1 GOLDPIN 1x2 FAN_CON - złącze wentylatora
J2 GOLDPIN 1x1 +12V_CON - opcjonalne dołączenie napięcia +12V
J3 GOLDPIN 1x1 +35V_CON  - dołączenie zasilania móltimetru
J4 GOLDPIN 1x3 dołączenie masy i sygnałów pomiarowych
S1 SWITCH  
Q1 MOSFET N SOT-23 np. BSS-138 (wentylator o poborze prądu <200mA)



Rozmieszczenie elementów na płytce - strona górna



Rozmieszczenie elementów na płytce - strona dolna



Mozaika ścieżek płytki drukowanej dostępna jest tutaj. Znajdują się tam obrazy mozaiki w wersji normalnej jak i lustrzanej. Myślę, że każdy kto samodzielnie wykonuje płytki drukowane doskonale będzie wiedział, której wersji użyć zależnie od zastosowanej technologii wykonania płytki.


Po zmontowaniu całości:


PROGRAMOWANIE


µC programujemy po zlutowaniu całości na płytce drukowanej. Programowanie odbywa się poprzez złącze wyświetlacza LCD. Do budowy kabla programatora można wykorzystać np. starą taśmę od dysku komputerowego. Zdjęcie mojego kabla możecie zobaczyć tutaj.
Należy pamiętać, aby podczas programowania układ był zasilany napięciem +5V. W zależności od posiadanego programatora napięcie to jest dostarczane przez sam programator, lub należy je zapewnić np. zasilając płytkę multimetru z zewnętrznego zasiacza.


Spis połączeń
pomiędzy programatorem i płytką multimetru 

Złącze LCD Sygnał Złącze programatora
GND GND GND
VCC VCC VCC
RS - PB.5 SCK SCK
RW - PB.4 MISO MISO
EN - PB.3 MOSI  MOSI
D3 RESET RESET


Po podłączeniu multimetru do programatora należy sprawdzić, czy programator "widzi"  µC.
Jeżeli wszystko jest w porządku, to:

Po zamontowaniu wyświetlacza należy odcinkiem przewodu połączyć pola lutownicze GND i RW wyświetlacza, czyli skrosować piny 1 i 5 LCD (polecam  wykonać połączenie rozłączalne płytki multimetru i LCD za pomącą
złączy typu GOLDPIN).



MONTAŻ  W  ZASILACZU  I  REGULACJA


Płytkę multimetru montujemy do zasilacza zgodnie ze schematem na poniższym rysunku:
schemat montażu multimetru w zasilaczu

Złącza i elementy regulacyjne:
ELEMENT DZIAŁANIE
S1 Przycisk resetu/setup

Wczasie normalnej pracy przycisk kasuje wartość wskazań pojemności przekazanej do obciążenia. W wersjach MULTIMETRU bez ww. wskazania, przyciskanie przycisku nie powoduje żadnych reakcji.
 
Aby wejść do setup'u należy wcisnąć i przytrzymać przycisk, a następnie włączyć zasilanie multimetru.
Pierwszym ustawianym parametrem jest wartość napięcia referencyjnego. Rozbieżność tego napięcia w poszczególnych partiach 
µC napięcia jest główną przyczyną niedokładności wskazań MULTIMETRU. Pomiaru tego napięcia można dokonać pomiedzy masą MULTIMETRU a złączem nr 20 µC. Zmierzoną wartość należy ustawić jako Vref w setup'ie. Standardowo, zgodnie z dokumentacją, Vref=2.56V.
Po ustawieniu wartości Vref należy pozostawić zwolniony przycisk na około 5 sekund. Po upływie tego czasu miernik automatycznie przejdzie w tryb ustawiania wartości rezystora.

Znając wartość rezystora możemy ustawić ją przyciskając przycisk.  Jeżeli wartość rezystora jest nieznana (np. rezystor nawijany samodzielnie),  to możemy zewrzeć wyjścia zasilacza poprzez amperomierz i doprowadzić do zbieżności wskazań amperomierza i naszego układu.
Po ustawieniu wartości rezystora należy pozostawić zwolniony przycisk na około 5 sekund. Po upływie tego czasu miernik automatycznie przejdzie w tryb ustawiania progu zadziałania wentylatora.

W trybie ustawiania progu zadziałania wentylatora ustawiamy poziom mocy traconej w tranzystorach mocy, przy której załączy się wentylator.
R9 Potencjometr regulacyjny toru dokładnego.
Ze względu na ograniczenie błędów konwersji ADC, zakres pomiarowy podzielono na dwa podzakresy 0-10V i 10-30V (próg przełączenia podzakresu może znajdować się w zakresie 7-13V zależnie od pobieranego z zasilacza prądu i rzeczywistych wartości zastosowanych elementów). Regulacji dokonujemy dołączając do wyjścia zasilacza voltomierz. Zasilacz powinien być ustawiony na napięcie ok. 9V i z zasilacza nie należy pobierać prądu. Kręcąc potencjometrem doprowadzamy do zgodności wskazań przyrządów.
R10 Potencjometr regulacyjny toru zgrubnego.
W mierniku zastosowano oversampling, więc rozdzielczość pomiarowa w całym zakresie wynosi 10mV. W torze zgrubnym mogą jednak występować większe błędy pomiarowe związane np. z nieliniowością przetwornika, niestabilnością źródła odniesienia itd. Regulacji dokonujemy dołączając do wyjścia zasilacza voltomierz. Zasilacz powinien być ustawiony na napięcie ok.19V i z zasilacza nie należy pobierać prądu. Kręcąc potencjometrem doprowadzamy do zgodności wskazań przyrządów.

(jeżeli posiadamy miernik 4.5 cyfry, to regulacji możemy dokonać ustawiając najwyższe napięcie, przy którym zasilacz jeszcze pracuje stabilnie)
R3 Regulacja kontrastu LCD
J1 Złącze wentylatora.
Pin nr 1: "+" wentylatora
Pin nr 2: "-" wentylatora
J2 +12V
Jeżeli masz dostępne w układzie napięcie +12V, to możesz podłączyć je pod to złącze. W tym przypadku nie należy wlutowywać układu U2 (regulator +12V). Rozwiązanie takie jest korzystne, ponieważ eliminuje nagrzewanie się układu U2 i pozwala na podłączenie wentylatora i LCD o większym poborze prądu.
Jeżeli nie posiadasz w układzie napięcia +12V pozostaw to złącze wolne
J3 +35V
Napięcie z mostka prostowniczego. Jeżeli posiadasz zasilacz z przełączanymi uzwojeniami transformatora to pamiętaj, że minimalne napięcie na tym złączu musi wynosić ok. 9V dla elementów wymienionych w wykazie, lub ok. 6.5V, jeżeli zastosujesz regulatory U2 i U3 typu LOW DROP.
Złącze to należy podłączyć nawet w przypadku korzystania ze złącza J2, ponieważ jest ono wykorzystywane do pomiaru mocy traconej w tranzystorach wykonawczych.
J4 Złącze sygnałów pomiarowych
Przyrząd dostosowany jest do pomiarów prądu i napięcia w zasilaczach, w których rezystor pomiaru prądu umieszczony jest w gałęzi masy.

Pin nr 1: pomiar napięcia U - połączyć z wyjściem "+" zasilacza, najlepiej przy samym zacisku;

Pin nr 2: pomiar prądu I - połączyć z wyjściem "-" zasilacza, najlepiej przy samym zacisku;

Pin nr 3: masa - połączyć z masą zasilacza, np. noga rezystora pomiarowego prądu od strony mostka prostowniczego (w rozumieniu schematu ideowego a nie topologii rozmieszczenia elementów)
LCD Złącze wyświetlacza.
Przyrząd prawidłowo obsługuje wyświetlacze 1x16, logicznie sterowane tak jak 2x8 (większość dostępnych wyświetlaczy 1x16).

Ze względu na fakt, że w przyrządzie zastosowano regulatory liniowe, to ograniczony jest prąd, jaki może być pobierany przez układ. Głównymi odbiornikami prądu w przyrządzie są:
- podświetlanie LCD - należy stosować wyświetlacze bez podświetlania, lub z podświetlaniem diodowym (zwykle pobierany prąd to ok. 15mA);

- wentylator - należy stosować wentylatory wolnoobrotowe o małym poborze prądu. Dodatkową zaletą takiego rozwiązania jest cicha praca 

         


Wzór panelu przedniego zasilacza jest TUTAJ
Panel pasuje do obudowy typu Z-17

Pamiętajcie, aby "nadmiar panelu" obciąć dopiero po zamocowaniu wszystkiego na przednim plastiku obudowy, bo ta ramka na wydruku tylko zgrubnie pokrywa się z obrysem przedniego plastikiku obudowy



Poniżej zamieszczam kilka zdjęć multimetru oraz zasilacza, w którym zabudowano ten multimetr:













Zasilacz przedstawiony na zdjęciu został zbudowany w oparciu o materiały zawarte
TUTAJ


Przygotowałem kilka wersji oprogramowania multimetru:
LCD 1x16 HEX
LCD 2x16 HEX
LCD 2x16
Wyświetlanie rezystancji obciążenia
HEX
LCD 2x16
Wyświetlanie ilości mAh przekazanych do obciążenia
HEX
LCD 2x16
Wyświetlanie
rezystancji obciążenia oraz ilości mAh przekazanych do obciążenia
HEX
Uwaga! Załadowanie do  µC programu wersji DIP i dołączenie zasilania może uszkodzić procesor

Wersji multimetru z wyświetlaniem pojemnosci używam do ładowania modelarskich ogniw Li-Pol. Zasilacz ten świetnie nadaje się do tego celu, bo osiągnięcie niezbędnej charakterystyki ładowania typu CC/CV (Constant Current/Constant Voltage) jest w nim dziecinnie proste :-). Wskaźnik ilości dostarczonego do ogniw prądu pozwala ocenić zarówno stan ogniw jak i stopień wykorzystania pojemności ogniwa podczas jego rozładowywania (co w przypadku mojego hobby przekłada się na długość zabawy modelem w powietrzu ;-))




Gwarancja i odpowiedzialność:
Autor tego opracowania nie daje żadnej gwarancji i nie ponosi żadnej odpowiedzialności za szkody oraz konsekwencje finansowe, prawne ani żadne inne powstałe w wyniku użytkowania lub braku możliwości użytkowania urządzenia opisanego w opracowaniu. Urządzenie nie posiada jakichkolwiek homologacji i certyfikatów i jego instalacja oraz eksploatacja odbywa się na wyłączną odpowiedzialność użytkownika. Autor oświadcza, ze nie jest mu znany status prawny instalowania oraz użytkowania takiego urządzenia i w żadnym stopniu nie namawia ani nie zachęca do jego instalowania ani użytkowania. Urządzenie oraz zawarte w nim oprogramowanie powstało jako niekomercyjny projekt badawczy zastosowania procesorów firmyATMEL w urządzeniach pomiarowych.

Warunki użytkowania:
Nie jest dozwolone używanie układu w urządzeniach służących do celów militarnych, przemysłowych, oraz związanych ze służbą zdrowia
lub innych, od których zależy zdrowie lub życie ludzi.

Prawa autorskie:
Posiadam pełne prawa autorskie na zmieszczone materiały. Zamieszczone materiały mogą być wykorzystane tylko dla celów niekomercyjnych. Możliwe jest rozpowszechnianie zamieszczonych materiałów wyłącznie w całości i pod warunkiem podania za każdym razem adresu poczty elektronicznej autora projektu i adresu jego strony www. Wszelkie inne użycie tych materialow wymaga uprzedniej pisemnej zgody autora.

>> main page <<            >>english version<<            >>e-mail<<