Цифровой вольтметр mini DC c измерением напряжения от 4 до 30 вольт

Представляю вашему вниманию схему цифрового вольтметра (с высотой знака 0,28 дюйма) DC c измерением напряжения от 4 до 30 вольт.

Понадобился мне недавно подобный для будущей разработки. В местном радиомагазине были только вольтметры, а мне нужен амперметр. Так как практически все вольтметры состоят из амперметра и делителей напряжения из резисторов, приобрёл себе самый маленький.

Характеристики:
Диапазон измерения: 4-30 В
Питание: 4-30 В                                                        Потребляемый ток: 23 мА, max (при Uпит. = 5 В)
Точность измерения: 0.1%
Рабочая температура: -10.. + 65 градусов Цельсия
Размер экрана: 23 x 10 мм

Внешний вид цифрового вольтметра mini DC c измерением напряжения от 4 до 30 вольт
Цифровой вольтметр mini DC c измерением напряжения от 4 до 30 вольт. Внешний вид

Для переделки вольтметра в амперметр мне нужна была схема и некоторые характеристики. Схему «поднял» и нарисовал.

Схема цифрового вольтметра mini DC c измерением напряжения от 4 до 30 вольт
Цифровой вольтметр mini DC c измерением напряжения от 4 до 30 вольт. Схема

Измерение напряжения в данной схеме ограничиваются в основном из-за того, что объединены вместе измерительная цепь и питающая (посредством перемычки J1). По нижнему значению ограничение даёт интегральный стабилизатор напряжения U1, который выдаёт питающее напряжение 3,3 вольта для микросхемы вольтметра U2 и диод Шоттки (наверное, это защита вольтметра от переполюсовки питающего напряжения). По верхнему значению ограничение даёт так же интегральный стабилизатор напряжения U1, который, по даташиту может работать до 30 вольт.

Так как на плате нет позиционных обозначений, то проставил свои – смотрите на переработанное фото. На микросхеме вольтметра U2 не обозначен номинал. Поэтому, не понятны функции выводов 4 и 5. В интернете ничего не нашёл.

Плата цифрового вольтметра mini DC c измерением напряжения от 4 до 30 вольт
Цифровой вольтметр mini DC c измерением напряжения от 4 до 30 вольт. Плата

Для того, чтобы расширить диапазон измеряемых напряжений, нужно снять с платы перемычку J1 и припаять ещё один провод – измерительный, к клемме V. После такой переделки диапазон измеряемых напряжений расширится от 0 до 100 вольт. Так же перестанет меняться яркость сегментов индикатора, если вы запитаете вольтметр от не меняющегося во времени напряжения. Выше 100 индикатор не отображает.

А чтобы из вольтметра сделать амперметр, нужно установить в вашем устройстве токовый шунт и с него подать напряжение (можно через ОУ с подстраиваемым коэффициентом усиления) на вход микросхемы U2 соблюдая полярность. Для облегчения подгонки сопротивления шунта, привожу таблицу соответствия показаний индикатора к напряжению, подаваемому на выводы 15 (+) и 16 (-) микросхемы U2.

Таблица 1.

Пок.  Напряж.       Пок.    Напряж.        Пок.     Напряж.

0,10  0..9,9 мВ      1,00     28,4 мВ         10,0       0,195 В

0,20  11,2 мВ        2,00     41,3 мВ         20,0       0,214 В

0,30  13,5 мВ        3,00     61,9 мВ         30,0       0,379 В

0,40  15,3 мВ        4,00     80,3 мВ         40,0       0,750 В

0,50  17,9 мВ        5,00     98,0 мВ         50,0       0,933 В

0,60  19,2 мВ        6,00     0,117 В          60,0       1,119 В

0,70  20,6 мВ        7,00     0,136 В         70,0        1,302 В

0,80  21,3 мВ        8,00     0,155 В         80,0        1,486 В

0,90  22,4 мВ        9,00     0,174 В         90,0        1,673 В

100,0        1,855 В

 

Показания, вроде бы странные, но я строил график, и он показал практически линейную зависимость.

 

Литература, которую можно посмотреть по теме:

  1. https://www.kirich.blog/obzory/izmeritelnoe/636-malenkie-voltmetry-do-30-35-volt.html
  2. https://kulibin.su/catalog/avtomatika/indikatory1/voltmetry/tsifrovoy-voltmetr-bez-korpusa-dc-3-30v-22-5kh10mm-zheltyy.html