כאן אנו מתכננים מד מתח פשוט. זה פשוט מכיוון שהוא כולל שבב IC אחד בלבד - LM3914. LM3914 הוא שבב שמניע 10 נוריות מבוסס על ערך מתח כניסה ליניארי.
ה- IC מספק פלט עשרוני על ידי הדלקת הנורית הנדרשת בהתבסס על ערך מתח הכניסה. מתח הכניסה המקסימלי למדידה משתנה בהתאם למתח הייחוס ולמתח האספקה, נדון בכך בחלק המאוחר של המאמר.
ניתן לשנות שבב זה למעגל הגנה על סוללות, מעגל מד זרם וכו ', אך כאן אנו משתמשים בו עבור מד המתח. LM3914 הוא מד מתח 10 שלבים שמשמעותו שהוא מראה שינויים במצב 10 סיביות. השבב חש את מתח הכניסה המדידה כפרמטר ומשווה אותו עם התייחסות, בכל פעם שהמתח חוצה את חלק הייחוס המסוים נורית הנורית המתאימה.
השבב מתוכנת להניע LED ישירות, כך שאין צורך בהתנגדות נוספת.
רכיבים
ספק כוח (5V)
נגד 1K (3 חתיכות)
נגד 10K (2 חתיכות)
LM3914 IC
10 נוריות
0.1 µF קבלים (2 חתיכות).
לוח לחם וחוטי חיבור
תרשים מעגלים ועבודה
המעגל הפנימי של LM3914 מוצג באיור להלן:
כפי שנדון, ה- LM3914 היא יחידת מדידה בת 10 שלבים. זה מוצג במעגל הפנימי לעיל. LM3914 הוא בעצם שילוב של 10 משווים. כל משווה הוא מגבר אופ, עם מתח התייחסות בקבלת המסוף השלילי שלו.
כעת הדבר החשוב כאן הוא שמתח המדידה אינו יכול להיות גבוה יותר מאשר מתח הייחוס או מתח אספקת השבב. יש לזכור זאת תמיד. להשגת מתח מדידה גבוה יותר השומר על הקלט קבוע אנו הולכים להשתמש במעגל מחלק מתח התנגדות. זה פשוט מחלק את המתח על בסיס נגדים.
שקול את המעגל שנוצר על ידי הרשת המוצגת באיור:
אז עם מתח כניסה 15V, R1 = 11K, R2 = 1K יש לנו Vout = 15 (1/11) = 1.5V (בערך).
מתח הייחוס נבחר על פי הדרישה. ערך הייחוס חייב להיות מתח המדידה המקסימלי שאנו הולכים להחיל על השבב. אם אנו מודדים מתח משתנה עם מתח שיא של 20 וולט עלינו לבחור בהתייחסות של 20 וולט.
ההפניה נבחרת על ידי משוואה:
מכיוון שאנחנו רוצים למדוד מתח בין 0-15, עלינו לבחור R2 = 11K = 10K + 1K, R1 = 1K.
בכך בחרנו את מתח הייחוס ל- Vref = 1.25 * 12 = 15V. אז יש לנו מתח כניסה מרבי ל 15 וולט.
עם זאת חשוב לזכור כי ערך הייחוס גבוה יותר, מתח הצעד גדול יותר ורזולוציה נמוכה יותר. נניח בהתייחס ל -20 וולט יש לנו שלב של 2 וולט, כל מתח בין 2V-4V אינו מדיד. אז עם מתח גבוה יותר יש לנו דיוק פחות.
מכיוון שהשבב הוא שלב אחד ב -10 והמתח הוא 0-15V יש לנו שלב 1.5V. אז עם כל תוספת של 1.5 וולט במדידת מתח, נורית LED נוספת זוהרת.
החיבורים שבוצעו למעגל המתח LM3914 מובאים להלן:
PIN3 ---------------------------- + אספקת 5 וולט
PIN2 -------------------------------- קרקע
PIN5 ---------------------------- + מתח משתנה
PIN1,10,11,12,13,14,15,16,17,18 ------------------- מחובר ל- LEDs
רמת המדידה עבור LED עוברת כמו, + 1.5V, + 3.0V, + 4.5V, + 6.0V, + 7.5V, + 9.0V, + 10.5V, + 12.0V, + 13.5V, + 15.0V.
נניח שמתח המדידה הוא 10 וולט, הנורית השישית זוהרת. נניח שמתח המדידה הוא 12.5 וולט, הנורית התשיעית זוהרת. אז במרווחים של 1.5 וולט, נוכל למדוד עד 15 וולט.