Her skal vi designe et simpelt voltmeter. Det er simpelt, fordi det kun indeholder en IC-chip - LM3914. LM3914 er en chip, der driver 10 LED baseret på lineær indgangsspændingsværdi.
IC giver en decimaloutput ved at tænde den nødvendige LED baseret på værdien af indgangsspændingen. Den maksimale måleindgangsspænding varierer afhængigt af referencespænding og forsyningsspænding, vi vil diskutere det i den senere del af artiklen.
Denne chip kan modificeres til batteribeskyttelseskredsløb, amperemeterkredsløb osv., Men her bruger vi den til voltmeteret. LM3914 er et 10-trins voltmeter, der betyder, at det viser variationer i 10 bit-tilstand. Chippen registrerer måleindgangsspændingen som en parameter og sammenligner den med reference, hver gang spændingen krydser den bestemte referencedel, lyser den tilsvarende LED.
Chippen er programmeret til at køre LED direkte, så der er ikke behov for yderligere modstand.
Komponenter
Strømforsyning (5v)
1K modstand (3 stykker)
10K modstand (2 stykker)
LM3914 IC
10 lysdioder
0,1 µF kondensator (2 stykker).
Brødbræt og tilslutningstråde
Kredsløbsdiagram og arbejde
Det interne kredsløb i LM3914 er vist i nedenstående figur:
Som diskuteret er LM3914 en 10-trins måleenhed. Dette er vist i ovenstående interne kredsløb. LM3914 er dybest set en kombination af 10 komparatorer. Hver komparator er en op-forstærker med en stigende referencespænding ved sin negative terminal.
Nu er det vigtige her, at målespændingen ikke kan være højere end referencespænding eller chipforsyningsspænding. Dette skal altid holdes for øje. For at opnå en højere målespænding, der holder indgangen konstant, skal vi bruge modstandsspændingsdelerkredsløb. Det opdeler simpelthen spændingen baseret på modstande.
Overvej kredsløbet dannet af netværket vist i figur:
Så med indgangsspænding 15V, R1 = 11K, R2 = 1K har vi Vout = 15 (1/11) = 1,5V (ca.).
Referencespændingen vælges ud fra kravet. Referenceværdien skal være den maksimale målespænding, vi skal anvende på chippen. Hvis vi måler variabel spænding med spids på 20v, skal vi vælge referencen på 20V.
Henvisningen vælges ved ligning:
Da vi vil måle spændinger fra 0-15, skal vi vælge R2 = 11K = 10K + 1K, R1 = 1K.
Med dette har vi valgt referencespændingen til Vref = 1,25 * 12 = 15V. Så vi har en maksimal indgangsspænding til 15V.
Det er dog vigtigt at huske, at højere referenceværdi er større trinstrømsspænding og lavere opløsning. Sig med henvisning til 20V, vi har et trin på 2V, enhver spænding mellem 2V-4V kan ikke måles. Så med højere spænding har vi mindre nøjagtighed.
Da chippen er en 10-trins, og spændingen er fra 0-15V, har vi et 1,5V-trin. Så med hvert trin på 1,5 V i målespændingen lyser en ekstra LED.
Forbindelserne, der udføres for LM3914 voltmeter kredsløb, er angivet nedenfor:
PIN3 ---------------------------- + 5v forsyning
PIN2 -------------------------------- jord
PIN5 ----------------------------- + variabel spænding
PIN1,10,11,12,13,14,15,16,17,18 ------------------- tilsluttet LEDS
Målingsniveauet for LED går som, + 1.5V, + 3.0V, + 4.5V, + 6.0V, + 7.5V, + 9.0V, + 10.5V, + 12.0V, + 13.5V, + 15.0V.
Sig, at målespændingen er 10V, sjette LED lyser. Sig, at målespændingen er 12,5 V, den niende LED lyser. Så med trin på 1,5V kan vi måle op til 15V.