Her skal vi designe et enkelt voltmeter. Det er enkelt fordi det bare inneholder en IC-brikke - LM3914. LM3914 er en brikke som driver 10 LED basert på lineær inngangsspenningsverdi.
IC gir en desimalutgang ved å tenne den nødvendige LED-en basert på verdien av inngangsspenningen. Maksimal måleinngangsspenning varierer avhengig av referansespenning og forsyningsspenning, vi vil diskutere det i den senere delen av artikkelen.
Denne brikken kan modifiseres for batteribeskyttelseskrets, amperemeterkrets osv., Men her bruker vi den til voltmeteret. LM3914 er et 10-trinns voltmeter som betyr at det viser variasjoner i 10-biters modus. Brikken registrerer måleinngangsspenningen som en parameter og sammenligner den med referanse, hver gang spenningen krysser den bestemte referansedelen, lyser den tilsvarende LED-lampen.
Brikken er programmert til å kjøre LED direkte, så det er ingen ekstra motstand nødvendig.
Komponenter
Strømforsyning (5v)
1K motstand (3 deler)
10K motstand (2 deler)
LM3914 IC
10 lysdioder
0,1 µF kondensator (2 stykker).
Brettbrett og tilkoblingsledninger
Kretsdiagram og arbeid
Den interne kretsen til LM3914 er vist i figuren nedenfor:
Som diskutert er LM3914 en 10-trinns måleenhet. Dette er vist i intern krets over. LM3914 er i utgangspunktet en kombinasjon av 10 komparatorer. Hver komparator er en op-amp, med økende referansespenning ved sin negative terminal.
Nå er det viktige her at målespenningen ikke kan være høyere enn referansespenningen eller brikkens forsyningsspenning. Dette må alltid holdes i bakhodet. For å oppnå en høyere målespenning som holder inngangen konstant, skal vi bruke motstandsspenningsdelerkrets. Den deler bare spenningen basert på motstander.
Tenk på kretsen dannet av nettverket vist i figuren:
Så med inngangsspenning 15V, R1 = 11K, R2 = 1K har vi Vout = 15 (1/11) = 1,5V (omtrent).
Referansespenningen velges ut fra kravet. Referanseverdien må være den maksimale målespenningen vi skal bruke på brikken. Hvis vi måler variabel spenning med toppspenning på 20v, bør vi velge referansen til 20V.
Referansen er valgt ved ligning:
Siden vi vil måle spenninger fra 0-15, må vi velge R2 = 11K = 10K + 1K, R1 = 1K.
Med dette har vi valgt referansespenningen til Vref = 1,25 * 12 = 15V. Så vi har en maksimal inngangsspenning til 15V.
Det er imidlertid viktig å huske at høyere referanseverdi større trinnspenning og lavere oppløsning. Si med referanse på 20V vi har et trinn på 2V, enhver spenning mellom 2V-4V er ikke målbar. Så med høyere spenning har vi mindre nøyaktighet.
Siden brikken er en 10 trinns og spenningen er fra 0-15V, har vi et 1,5V trinn. Så med hvert trinn på 1,5 V i målespenningen, lyser en ekstra LED.
Tilkoblingene som er utført for LM3914 voltmeterkrets er gitt nedenfor:
PIN3 ---------------------------- + 5v forsyning
PIN2 -------------------------------- bakken
PIN5 ----------------------------- + variabel spenning
PIN1,10,11,12,13,14,15,16,17,18 ------------------- koblet til lysdioder
Måleenheten for LED går som, + 1.5V, + 3.0V, + 4.5V, + 6.0V, + 7.5V, + 9.0V, + 10.5V, + 12.0V, + 13.5V, + 15.0V.
Si at målespenningen er 10V, sjette LED lyser. Si at målespenningen er 12,5V, den niende lysdioden lyser. Så med trinn på 1,5V kan vi måle opptil 15V.