ساخت ولت متر دیجیتال

در این پروژه قصد داریم یک ولت متر دیجیتال با استفاده از میکروکنترلر (نوع آن اهمیتی ندارد) بسازیم. در اینجا از آی سی بسیار محبوب L7107/CS7107 برای اندازه گیری ولتاژ استفاده می کنیم. با استفاده از آی سی L7107 ما می توانیم ولت متری دقیق و با هزینه بسیار کم بسازیم. آی سی فوق یک آی سی مبدل آنالوگ به دیجیتال 3.5 رقمی بوده که توان (انرژی) بسیار کمی مصرف می کند. این آی سی دارای مدار داخلی مورد نیاز برای فعال سازی چهار عدد نمایشگر سون سگمنت برای نمایش ولتاژ اندازه گیری شده است، علاوه بر این، دارای یک مدار ساعت و یک منبع ولتاژ مرجع می باشد.

ولت متر وسیله ای پر کاربرد بوده و در بسیاری از مواقع به کار ما می آید، به همین دلیل و برای اینکه بتوانیم از این وسیله به راحتی استفاده کنیم، ولت متر دیجیتال خود را بر روی یک پی سی بی (PCB) ساخته ایم.

قطعات مورد نیاز ولت متر دیجیتال :

آی سی LM555

آی سی L7107/CS7107

آی سی LM7805

نمایشگر ال ای دی سون سگمنت آند مشترک (4 عدد)

پی سی بی

بلوک ترمینال 2 پین (دو عدد)

مقاومت های 47، 1، 22، 10، 120 کیلواهمی

پتانسیومتر 5 کیلواهمی

خازن های 100 نانو فاراد (سه عدد)، 10 میکرو فاراد (دو عدد)، 100 پیکو فاراد، 220 نانو فاراد، 47 نانو فاراد

منبع تغذیه 9 و یا 12 ولت

ال ای دی

پین هدر (دو عدد)

سوکت آی سی 40 پین

سوکت آی سی 8 پین

پروب مخصوص مولتی متر و یا سیم

دیود 1N4148

دیاگرام مداری و نحوه عملکرد مدار:

نحوه عملکرد این مدار بسیار ساده است. مبدل آنالوگ به دیجیتال داخلی یک مبدل یک پارچه از نوع مبدل آنالوگ به دیجیتال دو گانه می باشد. مبدل آنالوگ به دیجیتال داخلی این آی سی ولتاژی که می خواهیم اندازه آن را محاسبه کنیم خوانده و با یک ولتاژ مرجع داخلی آن را مقایسه می کند و سپس آن را به معادل دیجیتالی اش تبدیل می نماید. پس از آن این معادل دیجیتالی برای نمایش بر روی سون سگمنت های ما توسط آی سی کد گذاری شده و به وسیله مدار درایو (فعال ساز) داخلی آی سی L7107 کد گذاری آن خوانده و بر روی چهار نمایشگر سون سگمنت ما نمایش داده خواهد شد.

در اینجا از مقاومت R1 و خازن C1 برای تنظیم کردن فرکانس کلاک داخلی آی سی L7107 استفاده کرده ایم. خازن C2 نواسانات موجود در مدار مربوط به ولتاژ مرجع داخلی را فیلتر کرده و نتایجی دقیق و با ثبات را در نمایشگر های سون سگمنت برای ما مهیا می کند. مقاومت R5 وظیفه تعیین محدوده فعالیت ولت متر را دارد ( مقاومت R5 = 1k برای بازه 0 تا 20 ولت و R5 = 10k برای بازه 0 تا 200 ولت ). در مدار شکل بالا RV1 یک پتانسیومتر است که از آن می توانیم برای کالیبره کردن ولتاژ ولت متر و یا تنظیم ولتاژ مرجع برای مبدل آنالوگ به دیجیتال داخلی آی سی استفاده کنیم.

این مدار شامل چهار صفحه نمایشگر ال ای دی سون سگمنت از نوع آند مشترک به همراه یک نشانگر ولتاژ منفی می باشد. ولتاژ تغذیه این مدار می بایست بر روی 5 ولت تنظیم شده باشد که این موضوع دلیل استفاده از رگولاتور ولتاژ 7805 است؛ چرا که می خواهیم هم ولتاژ 5 ولت را به مدار بدهیم و هم از آسیب دیدن آی سی L7107 جلوگیری کنیم.

منبع ولتاژ منفی:

در اینجا علاوه بر موارد گفته شده فوق ما نیاز داریم تا به پایه شماره 26 آی سی L7107 ولتاژ منفی اعمال کنیم؛ برای این کار از یک آی سی 555 استفاده می کنیم. آی سی زمان سنج 555 را اینجا در مود آستابل تنظیم کنیم. در این جا خازن (خازن مورد استفاده برای تنظیم 555) را می بایست به گونه ای تغییر دهیم که ولتاژ منفی حداکثری داشته باشیم. اگر ظرفیت خازنی انتخاب شده مناسب نباشد داشتن حداکثر ولتاژ منفی برای ما مقدور نخواهد بود. با توجه به توضیحات فوق در این قسمت از خازن های 100 نانو فاراد و 10 میکرو فاراد استفاده کرده ایم. علاقه مندان به یادگیری الکترونیک و رباتیک میتوانند در کلاس رباتیک مجموعه آموزشی چالیک شرکت کنند.

مدار و طراحی پی سی بی آن با استفاده از نرم افزار EasyEDA:

نرم افزار EasyEDA برای کارهایی همچون طراحی شماتیک، شبیه سازی مدار و طراحی پی سی بی از بهترین انتخاب های موجود بوده و کار کردن با آن بسیار ساده است، در این نرم افزار زمانی که در حال طراحی پی سی بی هستید، می توانید طراحی های خود را با دیگران به اشتراک بگذارید تا آن ها نیز بتوانند از طرح های شما استفاده کرده و آن ها را کپی و یا ویرایش کنند. ما نیز طراحی پی سی بی خود را در رابطه با این پروژه در حالت قابل استفاده برای عموم قرار داده ایم که از طریق لینک زیر می توانید به آن دسترسی پیدا کنید:

پی سی بی طراحی شده در EasyEDA

در زیر تصاویر پی سی بی ما را بعد از لحیم کردن قطعات بر روی آن می بینید: