Дистанционный вольтметр на микроконтроллере AVR - устройство, позволяющее удалённо измерять уровень переменных напряжений от нескольких источников (в данном исполнении - 6 каналов) и отображать полученные данные на шести дисплеях, каждый из которых это трёхразрядный семисегментный индикатор. Цифровой вольтметр на AVR обеспечивает постоянный контроль энергоснабжения оборудования, которое расположено на некотором расстоянии от рабочего места оператора. Сейчас устройство используется для измерения напряжения трех фаз на входе и на выходе промышленного нормализатора напряжения – трехфазного стабилизатора. Место оператора удалено от стабилизатора на расстояние около 800м.
Конструкция цифрового вольтметра представляет собой два модуля:
- модуль измерения и передачи, расположенного непосредственно в месте измерения;
- модуль приёма и отображения, установлен на рабочем месте оператора.
Соединение частей вольтметра выполнено обычной телефонной парой (лапшой). Для повышения устойчивости канала связи к радиопомехам может быть использована витая пара. Линия связи имеет гальваническую развязку от других элементов устройства, которые находятся под высоким напряжением, данные по каналу связи передаются токовым сигналом, величиной до 30мА.
Характеристики устройства:
- Диапазон измеряемых напряжений: 100 – 330В переменного тока;
- Частота измеряемых напряжений: 50Гц;
- Частота измерений: 0,5 сек. (частота обновления измеряемых значений по 6 каналам);
- Напряжение оперативного питания модуля приёма и отображения: 7 - 25В постоянного тока;
- Уровень гальванической развязки модулей: 5,0кВ;
- Погрешность измерения напряжения: ±1,5%.
Принципиальная схема модуля измерения и передачи:
В схеме цифрового вольтметра преобразование аналогового сигнала в цифровой производится с помощью АЦП, на базе микроконтроллера AVR - ATmega8. Измерение действующего значения напряжения реализовано на алгоритме определения пика синусоидального сигнала с последующим умножением его на амплитудный коэффициент синусоиды.
Оперативное питание модуля измерения и передачи цифрового вольтметра обеспечивается бестрансформаторным блоком питания от одного из каналов измеряемого напряжения, в данной схеме от первого канала. Уровень напряжения в канале должен быть не менее 90В – минимальный уровень напряжения, при котором сохраняется работоспособность модуля.
Индикация работы линии связи между модулями устройства обеспечивается светодиодом HL1, расположенным в модуле измерения.
Принципиальная схема модуля приёма и индикации цифрового вольтметра:
Оперативное питание модуля приёма и отображения обеспечивается внешним источником 7-25В постоянного тока. При нормальном функционировании вольтметра на AVR индикаторы отображают значения измеряемых напряжений. При нарушении канала связи или неисправности модуля измерения и передачи, то есть при отсутствии поступления данных от измерительного модуля в течении более 2-х периодов обновления данных (около 1,4 сек.) на индикаторах отображается - “Err”. При восстановлении связи индикация восстанавливается автоматически. Падение уровня напряжения на любом из каналов, за исключением первого, ниже 100В, вызывает отображение на соответствующем индикаторе прочерков “---”, а на остальных индикаторах выводятся измеряемые значения напряжений, соответственно.
Вольтметр на микроконтроллере AVR может производить измерения уровня не только переменного, но и постоянного тока. В случае необходимости измерения напряжение постоянного тока по всем или только нескольким каналам, достаточно внести незначительные изменения в микропрограмму контроллера модуля измерения и передачи и вероятно изменить номиналы резисторов R5-R10 и R11-R16, на которых выполнены делители напряжения.
Микропрограммы контроллеров, макеты печатных плат в формате LAY (SprintLayout), и фотографии готового устройства можно скачать ниже.
Список файлов
Архив с материалами
Микропрограммы контроллеров, макеты плат и фотографии готового устройства
- Загрузок: 1520
- Размер: 414 Kb
Комментарии
01.03.2018 21:25
На просторах интернета попалась Ваша схема шестиканального вольтметра. Для моих нужд я хотел бы доработать ПО для реализации функции регистрации пиков и провалов по напряжению за определенный временной интервал. Если у Вас есть возможность, предоставьте пожалуйста исходники программ микроконтроллеров.
С уважением, Евгений Шевцов
28.03.2018 05:31