Digitální měřidlo s LED displejem

   Jedná se o klasické katalogové zapojení. Měřidlo bylo původně určeno pro napájecí zdroj 0-30V, kde šly využít maximálně 3 dekády (99,9), takže jsem čtvrtou ani nepřipojoval. Základní citlivost měřidla při referenčním napětí 100mV je 100mV (max. údaj 99,9mV). Vstupní proud je podle datasheetu pouze 1pA, takže lze pro zvětšení měřícího rozsahu použít velmi měkký odporový dělič (klidně 10M). Odběr zapojení je maximálně 150 mA.


Popis zapojení

   Počet měření za sekundu určuje RC oscilátor ze součástek R1 a C1. Zmenšením kapacity kondenzátoru lze počet měření zrychlit, ale kapacita by se měla zmenšit přesně 2x (nebo zmenšit odpor R1 2x a C1 2x pro 4-násobné zrychlení), jinak dojde ke zhoršení potlačení síťového kmitočtu. Kmitočet tohoto oscilátoru je ještě využit pro měnič napětí, který generuje asi -4V, potřebné pro funkci interní napěťové reference. Hradla obvodu IC3 tento kmitočet proudově posilují a C8, C9, D1 a D2 tvoří vlastní nábojovou pumpu. Součástky R2, C2 a C3 jsou sočástí integrátoru AD převodníku. Trimrem R8 se nastavuje referenční napětí na vývodu REFHI na 100mV. Součástky R9, R5 a R6 tvoří vstupní dělič pro získání většího vstupního rozsahu. Pro základní rozsah se trimr R9 a odpor R5 nahradí propojkou a R6 se neosadí. Součástky R4 a C5 tvoří dolní propust. Napětí je stabilizováno obvodem IC1 7805, který může bez chladiče pracovat do napětí maximálně 12V. Pokud je k dispozici +5V, lze stabilizátor vynechat.

Deska plošných spojů v rozlišení 300dpi, osazovací plánek.

   Měřící zem je ve schématu spojena s napájecí. Sice to tak být nemusí, protože převodník má diferenciální vstup, ale napětí na kterémkoliv vstupu musí být v rozmezí napájecího napětí (přesněji -4,5 až +5,5V), takže by se plovoucí vstup stejně ve většině aplikací použít nedal. Co se týče vstupu, je třeba zmínit, že nemá žádnou přepěťovou ochranu, takže se IC2 překročením napětí -4,5 nebo +5,5 může poškodit (ve zdroji jsem s přepětím nepočítal). Ochranu lze zajistit pripojením anti-paralelní dvojice obyčejných diod 1N4148 paralelně k C5. Připojení měřící a napájecí země musí být vždy provedeno samostatně, jinak může vlivem úbytků napětí na přívodech dojít k chybám (zejména na nižších rozsazích).

Volba rozsahu a nastavení

   První věcí je volba rozsahu, na kterém bude měřidlo provozováno. Příklady hodnot součástek vstupního děliče jsou uvedeny v tabulce ve schématu. Horní část napěťového děliče je složená z odporu a trimru, protože shánět přesné hodnoty odporů je problém. Trimr R9 by měl tvořit asi tak 1/5 celkového odporu R5+R9. Nastavení probíhá následovně: Nejprve se trimrem R8 nastaví referenční napětí na 100mV, pak se na měřící vstupy IN+ a IN- přivede přesně známé napětí (nejlépe alespoň 50% zvoleného rozsahu) a trimrem R9 se na displeji nastaví stejná hodnota, jako má měřené napětí. Upozorňuji, že při překročení měřícího rozsahu se jakoby rozsvítí "1" na čtvrté, nezpojené dekádě a na ostatních se zase počítá od 000 nahoru. Při překročení dvojnásobku rozsahu viditelná část displeje zhasne a svítí nezapojená "1".
   Pokud je zvolen základní rozsah 99,9mV, nahradí se R5 a R9 propojkou a R6 se neosazuje. Kalibrace se pak provádí jemnou změnou referenčního napětí trimrem R8.
   Poslední věcí je volba vhodné desetinné tečky. Na plošném spoji je trvale zapojena tečka za stovkami a desítkami. Nepotřebnou tečku lze vyřadit buď úpravou desky před výrobou nebo přeškrábnutím spoje na hotové desce. Spoje jsou v osazovacím plánku označeny šipkou.

   Příklad volby odporů R5 a R9: pro rozsah 9,99V, R6=10k, R5+R9=990k, R5=820k a R9=250k (celkem o něco víc, aby šlo regulovat na obě strany).

Konstrukční řešení

   Zapojení je rozdělěno na desku převodníku a desku displejů. Ty lze k sobě buď kolmo spájet nebo propojit plochým kabelem. V případě kolmého spojení upozorňuji, že deska převodníku bude otočená spoji nahoru, protože použitý typ displejů má nevhodně rozmístěny vývody. Deska by sice šla navrhnout opačně, ale byla by podstatně větší.

Seznam součástek
R1 100K
R2 47k
R3 22k
R4 10k
R6, R9 *
R7 220
R8 trimr 1k
R9 trimr *
C1 100pF keramika
C2 470nF keramika
C3 220nF keramika
C4, C5, C6, C7 100nF keramika
C9 1uF elyt.
C8 47uF elyt.
D1, D1 schottky BAT41, BAT42, BAT43
DISP1, DISP2, DISP3 spolecna anoda, vyska 14mm (SA56-11)
IC1 7805 + chladič *
IC2 ICL7107
IC3 4009, 4049

* viz text.

Poslední aktualizace: 14.1.2005

webzdarma.cz