هنا سنقوم بتصميم مقياس جهد بسيط. إنه بسيط لأنه يتضمن شريحة IC واحدة فقط - LM3914. LM3914 عبارة عن شريحة تعمل على تشغيل 10 LED بناءً على قيمة جهد الدخل الخطي.
يوفر IC ناتجًا عشريًا عن طريق إضاءة LED الضروري بناءً على قيمة جهد الدخل. يختلف الحد الأقصى لجهد إدخال القياس اعتمادًا على الجهد المرجعي وجهد الإمداد ، وسنناقش ذلك في الجزء الأخير من المقالة.
يمكن تعديل هذه الشريحة لدائرة حماية البطارية ، ودائرة مقياس التيار الكهربائي ، وما إلى ذلك ، لكننا نستخدمها هنا لمقياس الفولتميتر. LM3914 عبارة عن مقياس الفولتميتر ذو 10 مراحل مما يعني أنه يعرض الاختلافات في وضع 10 بت. تستشعر الشريحة جهد إدخال القياس كمعامل وتقارنه بالمرجع ، في كل مرة يتقاطع فيها الجهد مع جزء معين من المرجع ، يضيء LED المقابل.
تمت برمجة الشريحة لقيادة LED مباشرة ، لذلك لا توجد مقاومة إضافية مطلوبة.
مكونات
مزود الطاقة (5 فولت)
1 كيلو المقاوم (3 قطع)
10 كيلو المقاوم (2 قطعة)
LM3914 إيك
10 مصابيح LED
0.1 درجة فهرنهايت مكثف (2 قطعة).
اللوح وتوصيل الأسلاك
مخطط الدائرة والعمل
تظهر الدائرة الداخلية لـ LM3914 في الشكل أدناه:
كما تمت مناقشته ، فإن LM3914 عبارة عن وحدة قياس ذات 10 مراحل. يظهر هذا في الدائرة الداخلية أعلاه. LM3914 هو في الأساس مزيج من 10 مقارنات. كل جهاز مقارنة هو op-amp ، مع اكتساب جهد مرجعي عند الطرف السالب.
الآن الشيء المهم هنا هو أن جهد القياس لا يمكن أن يكون أعلى من الجهد المرجعي أو جهد إمداد الرقاقة. يجب أن يوضع هذا دائمًا في الاعتبار. لتحقيق جهد قياس أعلى مع الحفاظ على ثبات الإدخال ، سنستخدم دائرة مقسم جهد المقاومة. إنه ببساطة يقسم الجهد على أساس المقاومات.
ضع في اعتبارك الدائرة المكونة من الشبكة الموضحة في الشكل:
لذلك مع جهد الدخل 15V ، R1 = 11K ، R2 = 1K لدينا Vout = 15 (1/11) = 1.5V (تقريبًا).
يتم اختيار الجهد المرجعي بناءً على المتطلبات. يجب أن تكون القيمة المرجعية هي أقصى جهد قياس سنطبقه على الشريحة. إذا كنا نقيس الجهد المتغير بجهد أقصى 20 فولت ، فيجب أن نختار مرجع 20 فولت.
يتم اختيار المرجع بالمعادلة:
نظرًا لأننا نريد قياس الفولتية من 0 إلى 15 ، فنحن بحاجة إلى اختيار R2 = 11K = 10K + 1K ، R1 = 1K.
بهذا اخترنا الجهد المرجعي لـ Vref = 1.25 * 12 = 15V. لذلك لدينا جهد دخل أقصى يصل إلى 15 فولت.
ومع ذلك ، من المهم أن تتذكر أن القيمة المرجعية الأعلى تزيد من جهد الخطوة وتخفض الدقة. قل بالإشارة إلى 20 فولت لدينا خطوة 2 فولت ، أي جهد بين 2 فولت -4 فولت غير قابل للقياس. لذلك مع الجهد العالي لدينا دقة أقل.
نظرًا لأن الشريحة عبارة عن 10 مرحلة واحدة والجهد يتراوح من 0 إلى 15 فولت ، فلدينا خطوة 1.5 فولت. لذلك مع كل زيادة قدرها 1.5 فولت في قياس الجهد ، يضيء مصباح LED إضافي.
فيما يلي التوصيلات التي تم إجراؤها لدائرة الفولتميتر LM3914:
PIN3 ---------------------------- + 5 فولت العرض
PIN2 -------------------------------- الأرض
PIN5 ----------------------------- + جهد متغير
PIN1،10،11،12،13،14،15،16،17،18 ------------------- متصل بـ LEDS
يذهب مستوى قياس LED كما ،
+ 1.5 فولت ، + 3.0 فولت ، + 4.5 فولت ، + 6.0 فولت ، + 7.5 فولت ، + 9.0 فولت ، + 10.5 فولت ، + 12.0 فولت ، + 13.5 فولت ، + 15.0 فولت.
لنفترض أن قياس الجهد هو 10 فولت ، يضيء السادس LED. لنفترض أن قياس الجهد هو 12.5 فولت ، يضيء التاسع LED. لذلك بزيادات 1.5 فولت ، يمكننا قياس ما يصل إلى 15 فولت.