ที่นี่เราจะออกแบบโวลต์มิเตอร์อย่างง่าย มันง่ายเพราะมันมีเพียงหนึ่งชิป IC - LM3914LM3914 เป็นชิปที่ขับเคลื่อน LED 10 ดวงตามค่าแรงดันอินพุตเชิงเส้น
IC ให้เอาต์พุตทศนิยมโดยการส่องสว่าง LED ที่จำเป็นตามค่าของแรงดันไฟฟ้าอินพุต แรงดันไฟฟ้าขาเข้าที่วัดได้สูงสุดจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับแรงดันอ้างอิงและแรงดันไฟฟ้าเราจะพูดถึงในส่วนต่อไปของบทความ
ชิปนี้สามารถแก้ไขได้สำหรับวงจรป้องกันแบตเตอรี่วงจรแอมป์มิเตอร์ ฯลฯ แต่ที่นี่เรากำลังใช้มันสำหรับโวลต์มิเตอร์ LM3914 เป็นโวลต์มิเตอร์ 10 ขั้นตอนซึ่งหมายความว่าจะแสดงรูปแบบต่างๆในโหมด 10 บิต ชิปตรวจจับแรงดันไฟฟ้าอินพุตที่วัดได้เป็นพารามิเตอร์และเปรียบเทียบกับการอ้างอิงทุกครั้งที่แรงดันไฟฟ้าข้ามส่วนอ้างอิงบางส่วนไฟ LED ที่เกี่ยวข้องจะสว่างขึ้น
ชิปได้รับการตั้งโปรแกรมให้ขับเคลื่อน LED โดยตรงดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องมีความต้านทานเพิ่มเติม
ส่วนประกอบ
แหล่งจ่ายไฟ (5v)
ตัวต้านทาน 1K (3 ชิ้น)
ตัวต้านทาน 10K (2 ชิ้น)
LM3914 ไอซี
ไฟ LED 10 ดวง
0.1µF Capacitor (2 ชิ้น)
Breadboard และสายเชื่อมต่อ
แผนภาพวงจรและการทำงาน
วงจรภายในของ LM3914 แสดงดังรูปด้านล่าง:
ตามที่กล่าวไว้ LM3914 เป็นหน่วยวัด 10 ขั้นตอน แสดงในวงจรภายในด้านบน LM3914 นั้นเป็นการรวมกันของเครื่องเปรียบเทียบ 10 ตัว ตัวเปรียบเทียบแต่ละตัวเป็นออปแอมป์โดยได้รับแรงดันอ้างอิงที่ขั้วลบ
ตอนนี้สิ่งสำคัญคือแรงดันไฟฟ้าที่วัดได้ต้องไม่สูงกว่าแรงดันอ้างอิงหรือแรงดันไฟฟ้าของชิป สิ่งนี้จะต้องคำนึงถึงเสมอ เพื่อให้ได้แรงดันไฟฟ้าที่วัดได้สูงขึ้นโดยรักษาอินพุตให้คงที่เราจะใช้วงจรแบ่งแรงดันไฟฟ้าความต้านทาน เพียงแค่แบ่งแรงดันไฟฟ้าตามตัวต้านทาน
พิจารณาวงจรที่เกิดจากเครือข่ายที่แสดงในรูป:
ดังนั้นด้วยแรงดันไฟฟ้าอินพุต 15V, R1 = 11K, R2 = 1K เรามี Vout = 15 (1/11) = 1.5V (โดยประมาณ)
แรงดันอ้างอิงถูกเลือกตามความต้องการ ค่าอ้างอิงต้องเป็นค่าแรงดันไฟฟ้าสูงสุดที่เราจะนำไปใช้กับชิป หากเรากำลังวัดแรงดันไฟฟ้าแปรผันด้วยแรงดันไฟฟ้าสูงสุดที่ 20v เราควรเลือกการอ้างอิงที่ 20V
การอ้างอิงถูกเลือกโดยสมการ:
เนื่องจากเราต้องการวัดแรงดันไฟฟ้าตั้งแต่ 0-15 เราจึงต้องเลือก R2 = 11K = 10K + 1K, R1 = 1K
ด้วยสิ่งนี้เราได้เลือกแรงดันอ้างอิงเป็น Vref = 1.25 * 12 = 15V ดังนั้นเราจึงมีแรงดันไฟฟ้าขาเข้าสูงสุดที่ 15V
อย่างไรก็ตามสิ่งสำคัญคือต้องจำไว้ว่าค่าอ้างอิงสูงกว่าแรงดันไฟฟ้าขั้นสูงและลดความละเอียดลง พูดด้วยการอ้างอิง 20V เรามีขั้นตอนที่ 2V แรงดันไฟฟ้าระหว่าง 2V-4V ไม่สามารถวัดได้ ดังนั้นด้วยแรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้นเราจึงมีความแม่นยำน้อยกว่า
เนื่องจากชิปเป็นแบบ 10 ขั้นตอนและแรงดันไฟฟ้าอยู่ที่ 0-15V เราจึงมีขั้นตอน 1.5V ดังนั้นเมื่อวัดแรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้นทุกๆ 1.5V ไฟ LED เพิ่มเติมจะสว่างขึ้น
การเชื่อมต่อที่ทำสำหรับวงจรโวลต์มิเตอร์ LM3914มีดังต่อไปนี้:
PIN3 ---------------------------- + 5v อุปทาน
PIN2 -------------------------------- กราวด์
PIN5 ----------------------------- + แรงดันไฟฟ้าแปรผัน
PIN1,10,11,12,13,14,15,16,17,18 ------------------- เชื่อมต่อกับ LEDS
ระดับการวัดสำหรับ LED จะเป็น
+ 1.5V, + 3.0V, + 4.5V, + 6.0V, + 7.5V, + 9.0V, + 10.5V, + 12.0V, + 13.5V, + 15.0V
บอกว่าแรงดันไฟฟ้าที่วัดได้คือ 10V ไฟ LED ดวงที่หกเรืองแสง บอกว่าแรงดันไฟฟ้าที่วัดได้คือ 12.5V LED ดวงที่เก้าจะเรืองแสง ดังนั้นเมื่อเพิ่มขึ้น 1.5V เราสามารถวัดได้สูงสุด 15V