Волтметър с индикатор ИВЛ 1-7/5 в ретро стил
/kn34pc.com/конструкции/...

Волтметър - вариант 1
Волтметър - вариант 2
Волтметър - вариант 3

ИВЛ 1-7/5 (фиг.1) е вакуумно-луминесцентен индикатор с четири разряда и две точки между втори и трети разряд.

фиг.1

Използва се най-често в настолни електронни часовници. Сегментите са с приятен зелен цвят. Захранващите напрежения са 5V променливо напрежение - за отопление на катода и 27V постоянно напрежение - за анодите и решетките на индикатора. Променливото напрежение се получава от вторична намотка на трансформатор със средна точка, която е и обща точка на катода. Схемата за управление и индикатора могат да се свързват по два начина. Първият начин е когато катода е свързан към маса. В този случай управляващата логика, която работи обикновено с +5V трябва да се съгласува с по-високото анодно напрежение. Във втория случай катода се захранва с отрицателно спрямо масата напрежение, но пък анодите са с +5V напрежение, каквото е и на управляващата логика. Схемите на свързване са показани на фиг.2.1, фиг.2.2. По-удобна е втората схема на свързване, затова се използва и по-често.

фиг.2.1	фиг.2.2

За получаване на необходимите захранващи напрежения използвах стар адаптер с трансформатор 18W и вторична намотка с изводи за 1,5V, 3V, 4,5V, 6V, 7V, 9V и 12V.

Изводите са направени така, че лесно могат да се разделят. Направих разделяне в извода за 7V и получих две вторични намотки за 7V и 5V с почти средна точка (2V и 3V), което не оказва особено влияние на нормалната работа на индикатора. Преобразувах изправителната схема на адаптера и се получи доста компактно захранване за волтметъра, макар и с по-ниско анодно напрежение, но достатъчно за нормалната яркост на светене на индикатора. Схемата на захранването е показана на фиг.3.

фиг.3

Кабелът на изход от адаптера е четири жилен за променливото напрежение 5V, към което се включва и отрицателното напрежение (-9V) и две жила за постоянното напрежение +5V.

***

Волтметър - вариант 1

Волтметърът е реализиран с микроконтролер PIC16F676 с вграден 10 разряден аналогово-цифров преобразувател. С него може да се измери до 30V постоянно напрежение.

Програмата е за управление на 3 разряден седемсегментен светодиоден индикатор с общ анод. Авторската разработка е на [1].
Програмата може да се свали от [2], (архив: pic16voltmeter.zip [c,hex,jpg,png][74kb]).

В оригиналната схема разрядите на индикаторите се управляват чрез P-N-P транзистори. За да се приложи схемата към индикатор ИВЛ 1-7/5 е необходимо да се добавят транзистори и към сегментите. За индикатора ИВЛ 1-7/5 това са анодите, а разрядите са решетките.

Схемата придобива следния вид:

фиг.4

Тъй като на индикатора има точки само между втори и трети разряд, то долната точка може да се свърже директно към захранване чрез резистор. Двата старши разряда в ляво от точката са за индикация на цялата част от измерваното напрежение, а следващия разряд в дясно от точката е за индикация на десетите от напрежението.

На снимките могат да се видят платката и реализирания волтметър по тази схема:

***

Волтметър - вариант 2

Обикновено схемите на любителски волтметри с микроконтролери са с 3 разрядни индикатори, като само един е след десетичната точка. Това се дължи на ограничените възможности на аналогово-цифровия преобразувател. За да се използва по-пълноценно индикатора ИВЛ 1-7/5, реализирах схема в която последния четвърти разряд се използва за индикация на символа "U". Използваният микроконтролер е отново PIC16F676. Вариантите на програмата са с големи възможности. Могат да се измерват напрежение и ток и да се използват 3 или 4 разрядни индикатора, един или два броя. Използват се и бутони за превключване на режимите на работа. Тъй като индикатора ИВЛ 1-7/5 е само един, се ограничих в използване на схемата само като волтметър с един четириразряден индикатор. Програмата е за схема ОА.

Програмата е от: [3] (архив: vadcw2l8uaca.zip [hex][2kb]) но се среща и на други адреси [4].

Могат да се измерват напрежения до 99,9V. Схемата е за управление на индикатори с помощта на N-P-N транзистори, затова се наложи да инвертирам сигналите за управление на разрядите. Използвах интегрална схема CD4011. Получи се много добър волтметър.

фиг.5

На снимките са показани платката и вида на волтметъра:

По-прецизен любителски волтметър може да се построи с употребата на шестнадесет разряден аналогово цифров преобразувател например ADS1115 или въз основата на метода на преобразуване на измерваното напрежение в честота с помощта на еднократно интегриране.

***

Волтметър - вариант 3

Този волтметър е само експеримент за да се провери възможността да се преобразува измерваното напрежение в честота и чрез честотомер да се изведе резултата на индикация.

Схемата се състои от две части. Първата част е преобразувател напрежение-честота, реализиран с интегралната схема LM331.

Използвал съм принципна схема от [5], показана на фиг.6.

фиг.6

Към схемата са добавени подходящи делители на напрежение определени експериментално за да се получат два обхвата до 10V и до 100 V с превключвател на обхватите. Приблизителната стойност на съпротивленията на делителите е 10 kΩ и 91 kΩ. Целта е с тази схема да се получи 10 kHz на изхода при 10V входно напрежение.

Втората част от схемата е честотомер, реализиран на основата на микроконтролер ATtiny 2313 и ИВЛ 1-7/5 като четириразряден индикатор.

Схемата и програмата на честотомера са от [6], (архив: frequency-meter-1_1.zip [bas,hex][148kb]).

На фиг.7 е показана променената принципна схема с възможност за управление на ИВЛ 1-7/5.

фиг.7

Свързването на индикатора е направено така, че се пропуска изхода на най-младшия разряд на честотомера. Индикаторът се свързва към следващите четири разряда. По този начин при 10000 Hz, което отговаря на 10V входно напрежение, на индикатора се изписва 1000. Десетичната точка се свързва твърдо през резистор към захранването и така точното изписване на индикатора е 10,00, което отговаря на 10V измервано напрежение. За обхват 100 V показанието трябва да се умножи по 10.

На снимките е показан волтметъра:

Захранването на схемата с LM331 е също 5V, при което настройката на преобразувателя е доста трудно, но с поставяне на тример-потенциометър във входния делител все пак е успешно.

Малък недостатък на схемата е, че при продължително време на измерване се наблюдава повишаване на показанието с няколко стотни от волта.

Показаните волтметри са за измерване на сравнително ниски напрежения под 100V. При употреба за измерване на по-високи напрежения, елементите и материалите от които са изработени трябва да са съобразени с изискванията за безопасност.
 

Препратки:
1. 30 volts Panel Volt Meter Using PIC MCU
2. Простой встраиваемый вольтметр 30В на PIC16F676
3. Вольтамперметр на PIC16F676 0,0...99,9В, ток .0 ... 9,99А
4. Вольтамперметр на PIC16F676
5. Voltage To Frequency Converter Range 10 Hz To 11 KHz Using LM331
6. Частотомер 1 Гц - 10 МГц на микроконтроллере AVR

Петко Петков, Бургас
18 февруари 2023 година