Digitální multimetr pro napájecí zdroje - klasická verze

Již delší dobu jsem měl v archivu uloženu tuto konstrukci jednoduchého digitálního multimetru, speciálně navrženého pro laboratorní zdroj. Zde popsaná verze je složena převážně ze součástek v klasickém provedení.

Bohužel se mi doposud nepodařilo skontaktovat autora konstrukce. Základní mail má již zrušený a na druhém nepřijímá maily z Čech, proto zde uveřejním jen základní informace a zájemce v závěru článku odkazuji na původní zdroj informací.

Jedná se o jednoduchý, avšak univerzální digitální multimetr s mikrokontrolérem ATmega8 PDIP a znakovým displejem. Jeho výhodou je potřeba pouze jediného napájecího napětí jak pro multimetr, tak i pro měřený prvek.
Multimetr je podle nahraného firmware schopen měřit a zobrazovat výstupní napětí a proud napájecího zdroje, případně i vypočtený odpor zátěže a dodanou kapacitu v mAh. Další nabízenou funkcí je možnost automatického ovládání připojeného ventilátoru i s možností nastavení prahové hodnoty.

Základní vlastnosti:

• jediný řídící integrovaný obvod – Atmega8 PDIP
• rozsah měřeného napětí: 0 – 30V s rozlišením 10mV
• rozsah měřeného proudu: 0 – 99A s rozlišením 10mA
• jediné napájecí napětí společné pro multimetr i měřený prvek
• jednostranná DPS
• kompaktní konstrukce umožňující použití ve funkci panelového měřiče

Obr. 1: Fotografie hotového napájecího zdroje

Schéma zapojení:
Na následujícím obrázku je schéma zapojení klasické verze multimetru.

Obr. 2: Schéma zapojení

Základem konstrukce je naprogramovaný mikrokontrolér ATmega8 v provedení PDIP. Klasický znakový displej s řadičem HD44780 a kompatibilním je připojen na konektor označený LCD. Z mikrokontroléru je řízen po 4-bitové sběrnici.

Napájecí napětí, připojené na pin J3 a GND je měřeno odporovým děličem a zároveň stabilizováno obvodem 7812. Z něho je odebíráno napětí pro případný ventilátor na konektoru J1 a následně dále stabilizováno obvodem 7805 na napětí potřebné pro řídící elektroniku.

Piny označené S1 slouží pro připojení spínacího tlačítka, jehož funkce bude popsána níže.

Konstrukce multimetru:
Na následujících obrázcích je motiv desky s plošnými spoji a rozmístění součástek.

Obr. 5: Plošný spoj

Použité součástky jsou uvedeny v následujícím přehledu:

Seznam součástek
Resistor 100k 1206 2x
Resistor 7k5 1206 1x
Resistor 5k1 1206 1x
Resistor 10k 1206 1x
Potentiometer 10k 1x (kontrast displeje)
Capacitor 100n 1206 3x
Capacitor 22u/6V SMD A 1x
Transistor BSS138 SOT-23 1x
Regulator 7805 TO-252 1x
Regulator 7812 TO220 1x
IO ATMEGA8 PDIP 1x

Před použitím multimetru je samozřejmě potřeba naprogramovat použitý mikrokontrolér.
K dispozici jsou přitom následující verze firmware, lišící se svými funkcemi:

Konfigurační pojistky obvodu ATmega8 by měli být nastaveny podle následujícího obrázku.

Obr. 6: Pojistky procesoru

Použití multimetru v aplikaci:
Základní schéma zapojení multimetru v aplikaci napájecího zdroje je uvedeno na následujícím obrázku.

Obr. 7: Použití multimetru v napájecím zdroji

Proudový snímací rezistor by měl být umístěn co nejblíže výstupní svorce zdroje. Jeho hodnotu je potřeba vypočítat podle požadovaného maximálního výstupního proudu zdroje, při kterém by úbytek napětí na něm neměl přesáhnout 2,4V.

Pro ovládání multimetru je k dispozici jediné nastavovací a resetovací tlačítko, připojené na piny S1. Jeho funkce jsou následující:

• Krátký stisk vyvolá u firmware s měřením dodané kapacity její reset
• Dlouhý stisk poté u všech verzí firmware způsobí přechod do nastavení, kde jsou postupně k dispozici následující konfigurační parametry:
• První parametr slouží k nastaven skutečné hodnoty referenčního napětí. To je možné změřit na pinu č. 21 proti GND a následně ho zde zadat. Pro uložení nově zadané hodnoty je potřeba po dobu 5s nepoužívat tlačítko.
• Druhý parametr slouží k nastavení použité hodnoty snímacího rezistoru. Pokud tuto hodnotu známe, držíme zde tlačítko tak dlouho, až se na displeji zobrazí jeho správná hodnota. K uložení dojde opět po 5s nečinnosti.
  Pokud však hodnotu rezistoru neznáme, například v případě použití ručně zhotoveného proudového bočníku, nastavíme na zdroji přiměřené proudové omezení a výstup zdroje zkratujeme digitálním ampérmetrem. Následným držením tlačítka volíme a ukládáme postupně různé hodnoty odporu tak dlouho, až aktuální údaj o výstupním proudu na displeji souhlasí s hodnotou na multimetru.
• Třetí parametr slouží k nastavení prahové hodnoty řízení ventilátoru.

Závěr:
Uvedená konstrukce digitálního multimetru určeného pro napájecí zdroj je ideální náhradou běžně používaných měřidel postavených na obvodu 7106. Díky použití mikrokontroléru je k dispozici řada nadstandardních funkcí a konfiguračních možností.

Zdroj: MULTIMETER (PDIP ATMega8 version)

Odkazy & Download:
Domovská stránka autora konstrukce
Originální článek multimetru

Zdroj: http://www.pandatron.cz/?701&digitalni_multimetr_pro_napajeci_zdroje_-_klasicka_verze