Автор работы: Пользователь скрыл имя, 09 Марта 2013 в 11:44, курсовая работа
Метою курсового проекта є економічний мікроконтролерний вольтметр. Прилад призначений для вимірювання повільно мінливих значень постійної і змінної напруги. Завдяки малим габаритам, можливістю роботи в умовах поганої освітленості, використанню поширених елементів живлення і автоматичного вибору межі вимірювання він може бути корисний, наприклад, при покупці елементів живлення, контролі напруги акумуляторної батареї автомобіля, вимірюванні напруги в домашній мережі та в інших ситуаціях.
- Межа вимірювання дорівнює 9,99 В;
- Межа вимірювання дорівнює 99,9 В і вхідна напруга дорівнює нулю;
- Межа вимірювання дорівнює 999 В і вхідна напруга дорівнює нулю.
Такий порядок автоматичного виключення застосований для зменшення вірогідності пошкодження вимкненого приладу (ключі оптореле DA1 вимкнені) без зняття вхідної напруги.
Після автоматичного вимикання споживаний струм зменшується до 20мкА.Для попередження про швидке авто виключенні приладу в програмі передбачена видача попереджуючого повідомлення. Повідомлення видається у вигляді зображення годинника. При зазначеному в програмі значенні константи message попередження з'являється приблизно за 1 хвилину до виконання автовимкнення.
Завантаження кодів програми в пам'ять мікроконтролера можна виконати програмою Pony Prog.
Рисунок 2 – Вікно програми програми PonyProg.
Код програми мікроконтролера машинним кодом
:020000020000FC
:
:
:
:
:
:
:
:1000700072E002EC07B9789400E90
:
:
:
:
:
:1000D000772488249924AA24E8EEF
:
:
:
:
:
:1001300088EE93E00027AA27BB277
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:1002400005BF379A88950FEC07B93
:
:
:
:
:
:1002A0004427FF91EF91EF93FF93A
:
:
:
:
:
:10030000222733274427552766274
:
:
:
:
:
:1003600002BB002708BB6627E4C06
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:1004100008BB33957CCF9CD004910
:
:
:
:
:
:1004700008BB33956ACF663039F53
:
:
:
:
:
:1004D000323031F4713021F401E00
:
:
:
:
:
:100530000CCF0895ECEEF8E0002D0
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:100640000FEF02BB002708BBBF91A
:
:
:
:
:
:1006A000EC0FFD1F049108BB33953
:
:
:
:
:
:1007000002BB002708BBE4E2F9E0C
:
:
:
:
:
:10076000B3EC1197A017B007E1F7A
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:1008A00008950027C01611F0CA941
:
:
:
:
:
:1009000017151D0017151F0018141
:
:
:
:
:
:1009600006001C141F001F101F000
:
:02098000000075
:00000001FF
Пристрій зібрано на печатній платі з двостороннього фольгованого склотекстоліти товщиною 1 мм.
Рисунок 3 – Вигляд печатної плати
Плата розрахована на установку резисторів МЛТ-0, 25 R1-R4, МЛТ-0, 125 R5-R13 або їм подібних. Використання послідовного з'єднання чотирьох резисторів (R1-R4) обумовлено тим, що при помилковій полярності підключення, максимально допустимого вхідної напруги 999 В до ланцюжка резисторів це напруга буде прикладена практично повністю (за винятком падіння напруги на діоді VD1), а максимально допустима напруга одного резистора МЛТ-025 складає всього 250 В. Схожа ситуація виникає і при вимірюванні змінної напруги. З подібних міркувань, але вже при правильній полярності підключення вхідної напруги застосоване послідовне з'єднання резисторів R5, R6.
Мікроконтролер встановлений в панель. Виводи 1, 9, 10, 13 і 19 панелі видалені, отвори на платі для них не передбачені. Замість мікроконтролера ATmega8 можна застосувати його низьковольтну версію ATmega8L. Конденсатори С1, C3, C4 - малогабаритні керамічні К10-17, С2 - танталовий К53-30 або аналогічний імпортний. Оптореле DA1 - КР293КП4 з будь-яким буквеним індексом. Діод VD1 - КД257Д, КД258Д, 1N4249, ERB12-10, VD2 - КД102Б. Світлодіодна матриця HG1 - АЛС340А1, 3ЛС340А, варіант використання співпадаючих по цоколевке матриць жовтого кольору світіння АЛС357А, 3ЛС357А і зеленого кольору світіння АЛС358А, 3ЛС358А не перевірявся. Перемикач SA1 - движкового перемикача E-Switch типу EG1249 на два положення, SA2 - движкового перемикача E-Switch типу EG2308 на три положення.
У обох перемикачів з корпусу видалені кріпильні висновки (під пайку). Гнізда XS1, XS2 - одиночні цангові гнізда від імпортного роз'єму, на платі закріплені дротяними бандажами з подальшим припаюванням.
Зовнішній вигляд плати приладу в зборі наведено на резистори R5 і R6 з'єднані між собою послідовно і встановлені в одне посадочне місце, на печатній платі, креслення якої наведено на рис. 4 під установку цих резисторів передбачено два окремих посадочних місця.
При настройці приладу необхідно підібрати значення опору резисторів R1-R11 для отримання відповідних значень коефіцієнтів. Спочатку підбираються опору резисторів R1-R7.
У початковому тексті програми мікроконтролера передбачена константа koef дозволяє задавати коефіцієнт переведення коду АЦП в напругу, що відображається на HG1. Це в свою чергу дозволяє використовувати резистори R1-R8, R10 з номіналами відмінними від наведених на схемі.
Значення константи (для обчислень з трьома знаками після коми) визначається за наступною формулою:
Koef = 100 * Uобр. * (R1 + R2 + R3 + R4 + R5 + R6 + R7) / 1024 * R7
де Uобр. - Фактичне значення напруги ІОН на 2,56 В (вивід 21 DD1), мВ.
Наведене в початковому тексті програми значення константи рівне 1000 відповідає Uобр. = 2,58 В і коефіцієнту передачі дільника близько 0,252 і з урахуванням передбаченого в програмі подальшого поділу на 1000 (для обчислень з трьома знаками після коми) відповідає коефіцієнту переводу коду АЦП в напругу рівній одиниці. При виборі значень опору резисторів R1-R7 і заданому значенні Uобр. потрібно стежити, щоб значення коефіцієнта перекладу коду АЦП в напругу було не менше 0,978 та не більше 1 (koef = 978 ... 1000).
Значення опору R8 підбирається при подачі вхідної напруги більше 10 В, значення опору R11 підбирається при подачі вхідної напруги більше 100 В.
Опору резисторів R9, R10 можуть відрізнятися від наведених на схемі, але незмінним має залишитися відношення їх опорів R10/R9 = 2/1. Опору цих резисторів потрібно підібрати з точністю не гірше 1%.
Плата приладу і елементи живлення розміщені в пластиковому корпусі відповідного розміру з габаритами 57х37х19. Перемичка для елементів живлення розташована на корпусі приладу. Зовнішній вигляд приладу:
Рисунок 4 – Зовнішній вигляд плати приладу
У програмі мікроконтролера для програмної корекції показань передбачений контроль зниження напруги живлення.
Для точного налаштування системи контролю зниження напруги живлення необхідно виконати вимірювання фактичного значення напруги ІОН на 1,3 В (в коді АЦП) при заданому значенні Uобр. і напрузі живлення приладу вище 2,6 В, потім відкорегувати константу lowbat в початковому тексті програми і відкомпілювати програму заново. Оскільки ІОН на 1,3 В не має виходу вимір його напруги виконується програмної. Дізнатися напруги ІОН на 1,3 В можна якщо при включеному приладі вивід 13 мікроконтролера підключити до від’ємного дроту живлення, відображене при цьому тризначне число і буде значенням напруги ІОН на 1,3 В виражене в коді АЦП.
Для виключення впливу нестабільності напруги ІОН на 1,3 В значення константи lowbat слід задавати на 1-2 одиниці більше виміряного значення.
4.1 Єлектрична принципова схема вольтметра
Список літератури:
1). http://ya-vyachko.narod.ru/
2). http://ya-vyachko.narod.ru/
3). http://ya-vyachko.narod.ru/
4). http://iprg.ru/forum/index.