VOLTMETR A AMPÉRMETR

Vágner Vlastimil

    Moduly (přípravky) umožňují měření DC napětí a proudu baterií nebo jiných zdrojů, měření napětí i proudu může být bez zápisu nebo se zápisem do souboru interval ukládání je volitelný. Moduly byli vyrobeny pro vnuka který začíná s elektronikou. Základní modul (přípravek) se připojuje na sériový port počítače nebo pomocí redukce USB/COM, tato musí podporovat všechny I/O linky sériového portu.. Zapojení má sloužit k vlastní inspiraci v žádném případě si neklade za cíl konkurovat továrním výrobkům.

 

Popis základního modulu (přípravku)

    Základní modul (přípravek) je vlastně převodník A/D jde o osvědčený integrovaný obvod TLC549 což je osmibitový A/D převodník modul se připojuje na sériový port nebo pomocí redukce USB/COM k počítači. Napájení tohoto modulu je možné z devíti voltové baterie nebo ze síťového zdroje jehož napětí nesmí být nižší jak 8VDC, modul má stabilizátor napětí na hodnotu 5V které je současně jak napájecí tak je použito jako referenční napětí pro A/D převodník tím je dána jeho rozlišovací schopnost 5/255= 0.0196V zaokrouhleno je pak 0.02V. Základní modul umožňuje měřit napětí a proud na dvou rozsazích první rozsah je od 0V do maximálně + 5VDC a druhý rozsah umožňuje měřit napětí také od 0V do maximálně + 50VDC, v případě měření proudu je možné měřit na prvním rozsahu proud od 0A do maximálně 5A a na druhém rozsahu umožňuje měření proudu od 0A do maximálně 50A. Volba rozsahů se provádí přepínačem PŘ.1. Na modulu jsou tři zdířky žlutá, modrá a červená, do modré zdířky se připojuje záporný pól od měřeného zdroje (baterie a podobně), do červené zdířky se připojuje kladný pól od měřeného zdroje (baterie a podobně). Do žluté zdířky je vyveden výstupní signál TXD počítače PC kterým je možné spínat například tranzistor který pak ovládá cívku relátka jehož kontakty mohou připojovat voltmetr nebo modul ampérmetru k měřenému zdroji. Kladné napětí připojené do červené zdířky je připojeno na střední vývod přepínače PŘ.1A tímto přepínačem volíme rozsah 0 - 5V nebo 0 - 50V vstupní napětí z tohoto přepínače je dle volby rozsahu připojeno na vstup IO2. Za zmínku stojí bočník složený z rezistorů označených ve schématu R4 a R5, na těchto přesných hodnotách záleží při měření napětí na rozsahu 50VDC naměřená hodnota A/D převodníku. Proto jsou ve schématu naznačeny trimry TP1 a TP2 kterými nahradíme, pokud nemáme přesné rezistory R4 a R5 a na trimrech nastavíme hodnoty, jenž mají R4 a R5 tím je nastavení bočníku pro měření na rozsahu 50VDC hotovo. Schéma zapojení základního modulu (převodníku) je na obrázku č. 01 modul je osazen na univerzální vrtané destičce a propojení součástek je  provedeno pomocí vodičů.

 

Popis modulu pro ovládání relé

    Elektronika ovládání relé je napájena napětím +5V DC toto napětí může být v případě používání se základním modulem společné kdy ze základního modulu vyvedeme navíc napájecí zdířky 5V DC. Modul je osazen na univerzální vrtané destičce a propoje součástek jsou provedeny pomocí vodičů. Použité relé má cívku na napětí 5V DC a dva páry spínacích kontaktů schéma zapojení modulu relé je na Obr.č.02.

 

Popis bočníku pro měření proudu

    Použitý bočník na měření proudu je rezistor o hodnotě 1R / 17W může být použita i jiná Wattová zátěž tuto si musíme vypočítat tak abychom nepřetěžovaly Wattovou zátěž použitého rezistoru. Hodnota rezistoru o odporu 1R musí být dodržena z důvodu přímého měření úbytku napětí na bočníku (rezistoru) při měření proudu. Rezistor je namontován na destičce vývody rezistoru jsou ukončeny ve svorkovnicích jedna svorkovnice je propojena se dvěmi červenými zdířkami  a druhá svorkovnice je propojena se dvěmi modrými zdířkami.

Měření proudu bočníkem

    Bočník připojíme do okruhu kde budeme měřit proud tak že jednu červenou zdířku připojíme zkušebním vodičem VŽDY KE KLADNÉMU NAPÁJECÍMU PÓLU ZDROJE, druhou červenou zdířku propojíme s modulem relátka nebo přímo se základním modulem do červené zdířky. Jednu modrou zdířku propojíme zkušebním vodičem se zátěží a druhou modrou zdířku propojíme s modulem relátka nebo přímo se základním modulem do modré zdířky. Nákresy měření proudu s modulem relé nebo přímo se základním modulem jsou na Obr.č.03 a na Obr.č.04. V případě že na měření proudu použijeme pouze základní modul jako první MUSÍ BÝT PROPOJEN MODUL S POČÍTAČEM A ZAPNUTO NAPÁJENÍ MODULU, POTÉ JE MOŽNÉ PŘIPOJIT BOČNÍK K MODULU A MĚŘIT!. Pro měření proudu i napětí je využíváno propojení základního modulu a  modul relé tím je zabezpečeno že bez spuštění měření je základní modul vždy oddělen od testovaného zařízení (zdroje, baterie) toto doporučuji.

 

Měření napětí

    Měření napětí základním modulem a základním modulem s modulem relé je na obrázcích č.5 a č.6 doporučuji využívat zapojení dle Obr.č.06.

 

Popis programu

    Ovládací programy pro tyto moduly jsou psány ve VB6 jsou uloženy v adresáři „PROGRAMY“ název programu pro měření napětí je VOLTMETR.EXE, název programu pro měření proudu je AMPÉRMETR.EXE. Oba programy mají shodné ovládání tak že zde popíši program na měření napětí, program umožňuje měření napětí bez zápisu do souboru nebo po zadání hodnoty v poličku s nápisem „ČAS ZÁPISU“ měření napětí se zápisem do souboru hodnoty v jakých intervalech se bude zapisovat do souboru zadáváme ve vteřinách. V případě že chceme pouze měřit napětí bez zápisu do souboru do políčka „ČAS ZÁPISU“ zadáme hodnotu „0“. Program ať je zvoleno měření bez zápisu nebo se zápisem vždy vytvoří soubor s názvem „VOLTMETR.TXT“, kam zapisuje v případě volby zápisu do souboru naměřené hodnoty napětí ve zvoleném intervalu, program AMPÉRMRTR.EXE vytvoří soubor pro zápis s názvem „AMPÉRMETR.TXT“.  Tvar zápisu naměřených hodnot do souboru je zobrazen v přiloženém souboru „VOLTMETR.TXT“ a „AMPÉRMRTR.TXT“ který je uložený v adresáři PROGRAMY. V případě volby měření bez zápisu a kliknutím na políčko „START MĚŘENÍ“ se současně zapne výstup TXD, poté kliknutím myši na políčko„STOP MĚŘENÍ“ se vypne výstup TXD a současně se zapíše do souboru „STOP MĚŘENÍ“, při ukončení programu kliknutím myši na políčko s nápisem „UKONČENÍ PROGRAMU NEBO NA „X V HORNÍ LIŠTĚ“ se do souboru zapíše „MĚŘENÍ UKONČENO“ s časovým údajem a vypne se výstup TXD. Během měření se při každém kliknutí na políčko s nápisem „STOP MĚŘENÍ“ zapíše do souboru „STOP MĚŘENÍ společně s časovým údajem. Každý zapsaný údaj v souboru má na konci zápisu v závorce zapsán i rozsah měření : 1.62V (0-5V), 12V (0-50V), při měření proudu pak 0.050A (0 – 5A).

Ovládání programů : Oba programy mají shodné ovládání opět zde bude popsáno ovládání programu na měření napětí. Po spuštění programu je automaticky navolen volný port COM volba je mezi COM1 nebo COM2 tuto volbu máme možnost změnit kliknutím myši na políčko s nápisem COM1 nebo COM2, poté pomocí myši klikneme do políčka s nápisem „ČAS ZÁPISU“ kde zadáme hodnotu „0“ měření bez zápisu, nebo hodnotu intervalu zápisu zadáme-li například hodnotu 2 je interval ukládání do souboru 2vteřiny. Dále zvolíme rozsah dle přepnutého přepínače PŘ.1 0-5V nebo 0-50V volba rozsahu je dle měřeného napětí. Poté klikneme myší na políčko „START MĚŘENÍ“ přípravek připojíme k měřenému zdroji, baterii a na monitoru se již zobrazuje naměřená hodnota, pokud chceme během měření změnit rozsah nebo začít či ukončit zapisování naměřených hodnot do souboru odpojíme přípravek od měřeného zdroje, baterie který měříme klikneme myší na políčko „STOP MĚŘENÍ„ provedeme požadované změny připojíme přípravek k měřenému zdroji,baterie a opět klikneme pomocí myši na tlačítko „START MĚŘENÍ“. Program ukončíme kliknutím myši na tlačítko s nápisem „STOP MĚŘENÍ“ nebo klikneme myší přímo na křížek „X“ na horní liště, program vypne výstup TXD zapíše do souboru MĚŘENÍ UKONČENO společně s časovým údajem a ukončí se.

   

seznam součástek:

Rezistory R1…M2, R2,R3…10K , R4…27K , R5…3K ,

 Trimry: TP1…50K , TP2…10K , víceotáčkové,

KONDENZÁTORY: C1,C2 , KERAMIKA 100NF ,

POLOVODIČE:

Diody: D1, D2…ZENERKY NAPĚTÍ 4V7

Integrované obvody:

IO1…..7805 , IO2….TLC549  + patice k IO

Zdířky: červená …..1 , modrá….1 , žlutá……..1,

Přepínač. PŘ.1 - 1KS - 2 páry přepínacích kontaktů

 

                  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                        

 

 

 

 

                                      

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                        

 

                                  

          

                                           

      

Hotový modul vstupní zdířky

        

Pohled na přepínače

 

 

            

 

           

 

 

 

 

 

 

 

 

 

              

 

                 

 

 

                  

 

 

 

 

 

Použité prameny:

Technická dokumentace k TLC549

Burkhard Kainka

Využití rozhraní PC

Měření, řízení a regulace pomocí standardních portů PC 1997 HEL

Amatérské Rádio Konstrukční Elektronika 2 / 2003 Ročník VIII

 

Bližší informace

vagnervlastimil@seznam.cz

 

„Kdy se nudíme lépe než v kruhu rodiny?“ Oscar Wilde