PIC16F84 UGN3503 LM358 ile 0 80A Amper Metre

Amper ölçüm, amper metre devresi pic16f84 mikrodenetleyici ile yapılmış akım sensörü için kullanılan UGN3503 hall effect sensör çıkışı lm358 op amp ile kuvvetlendirilip 16f84 entegresinin RB0 bacağına bağlanıyor akım bilgisi led display (lts542r) üzerinde görüntüleniyor mikrodenetleyici, hall effect sensör ile akım ölçme için iyi bir örnek

Kompakt 0-80A Otomotiv Ampermetre PIC16F84 tabanlı otomotiv projeleri projemiz Arabaya takılmış bir ampermetre görmek artık çok nadir. Bunun yerine, neredeyse tüm modern (ve çok modern olmayan) araçların akü şarjını gösteren bir ışığı var. Normalde, bu lamba motor çalışırken söner ve sadece alternatör arızalandığında yanar Bunun dışında normal sürüş sırasında başka bilgi sağlamaz.

Bu, ışık söndüğü zaman, bataryaya ne kadar akım girdiğini veya çıkarıldığını bilmiyorsunuz demektir.

Ancak, pil şarjı ve deşarj oranları hakkında daha fazla bilgi edinmek istersiniz. Bu Otomotiv Amper metre devresi bu bilgiyi yüksek bir doğruluk derecesi ile sağlayabilir.

PIC16F84 Amper Metre Devresi Ana Özellikleri

7 LED’li grafik ekran ve 2 basamaklı okuma dahildir
5A adımda ledbar üzerinde ± 0-30A göstergesi
2 basamaklı ekranda 1A çözünürlük
Tipik 80A maksimum okuma
Şarj ve deşarj için çift gösterge
Düşük ışık koşullarında otomatik ekran karartma

Akünün şarj durumunu bilmek neden önemlidir; Araçların elektrik sisteminin önemli bir bileşeni olması nedeniyle önemlidir. Pil doğru şekilde şarj olmazsa, mahsur kalmış olabilirsiniz.

Motor çalışırken, alternatör normalde elektrik yükleri için tüm gücü sağlar ve aküyü doldurmaya devam eder. Bununla birlikte, yetersiz şarj akımı yoksa, batarya yavaş yavaş boşalacaktır. Bu, motor boştayken elektrik yükünün yüksek olması veya aküye olan bağlantıların hatalı olması veya akünün kendisinin bitmesi durumunda ortaya çıkabilir.

Akü akımının ölçülmesi, tüm uçlardaki akünün uçlarından birine akan akımı ölçmesini içerir. Ek olarak, akünün yönünü belirlemek de gereklidir, böylece akünün şarj edildiğini veya boşaltıldığını biliriz.

Hall etkisi sensörü

PIC16F84 mikrokontrolcüsü Hall efekti sensöründen gelen sinyali işler ve 7 segmentli LED ekranlarını ve LED barı çalıştırır. LDR1, VR1 ve IC2b, ortam parlaklığına bağlı olarak ekran parlaklığını otomatik olarak değiştirir.

Ampermetre, Hall efekti sensörü kullanarak akü akımını ölçer. Bu, akü kablolarındaki akımın ürettiği manyetik alanı izler.

Akü kablolarının etrafına, Hall sensörü hava boşluğuna yerleştirilmiş bir ferrit çekirdek yerleştirilir. Aküden gelen uçlar, akım aktığında manyetik bir akı üretir ve bu ferrit çekirdeğe uyarılır. Bu manyetik akı daha sonra sensörden geçer ve bu da kablolardaki akımla orantılı bir voltaj üretir.

Dahası, Hall efekti cihazının çıkışı bir akım yönü için pozitif, diğeri için negatif olur. Böylece aynı sensör hem akımın büyüklüğünü hem de yönünü belirleyebilir.

Ampermetre Devresi Ana Özellikler

Ön panelin sağ tarafındaki dikey LED bar grafik yedi LED’den oluşur ve nokta modunda çalışır. Merkez LED, sıfır amper (0A) gösterirken, bunun üstündeki üç LED, 10-19A, 20-29A ve 30A ve üzeri akımlar için 10A’lık adımlarla kademeli olarak yanar.

Akım sensörü, akü kablolarının etrafına yerleştirilmiş, hava boşluğuna yerleştirilmiş bir Hall efekt elemanı ile birlikte ferrit bir çekirdekten oluşur. Ferrit içinde akım elektrotlardan aktığında manyetik bir akı uyarılır ve bu akı orantılı bir çıkış voltajı üreten Hall efekti elemanından geçer.

Bir seferde birden fazla LED’in yanmasını mümkün kılmak suretiyle ledbar çözünürlüğü bir miktar artırılmıştır. Böylece, 0A ve 10A LED’leri 5-9A arasındaki akımlar için yanar; 10A ve 20A LED’leri 15-19A arasındaki akımlar için yanar; ve 20A ve 30A LED’leri, 25-29A arasındaki akımlar için yanar.

0A LED’in altındaki üç LED deşarj akımını gösterir ve tamamen aynı şekilde çalışır – ancak ters yönde.

Ekran parlaklığını ortamın ışık seviyesine göre değiştiriyor. Bu şekilde, ekranlar gündüz izleme için güzel ve parlaktır ancak gece rahatsız edici olmaları için kapatılmıştır. Ekran karartma derecesi trimpot ile ayarlanabilir.

Özellikle, maksimum okuma 80A ve çözünürlük 1A’dır. Akım 80A’nın üstüne çıkarsa, ünite aşırı yüklenir ve ortada ve solda 7 segmentli okumalarda “OL” yazar.

Devre detayları

PIC16F84 mikrodenetleyici bir A/D dönüştürücü olarak çalışır. Basit bir ifadeyle, bu, sensör tarafından üretilen analog voltajı, daha sonra LED ekranları çalıştırmak için kullanılan dijital bir değere dönüştürür.

Hall sensöründen gelen DC sinyal çıkışı, 47kΩ direnç ve 10μF kapasitörden oluşan bir filtre ile karşılaştırıcı aşama IC2a’nın pim 2’sine gider. Bu filtre devresi, Hall sensörü çıkışından herhangi bir dalgalanma voltajını giderir.

Hall sensöründen gelen çıkış, herhangi bir manyetik alan uygulanmadığında nominal olarak 2.5V’tadır. Aynı zamanda, IC2a’nın pimi 3, 5V beslemesi boyunca iki seri 100kΩ direnç kullanarak 2.5V’a bastırılmıştır.

İlişkili 100kΩ IC1’in RA3 direncine, RA2 5V iken, IC2a’nın pin 3 girişini 1.67V’a veya RA3 yerdeyken 3.33V’ye çeker. Bununla birlikte, eğer RA3 art arda + 5V ile toprak arasında hızlı bir şekilde değiştirilirse, IC2a ​​piminin 3, anahtarlama dalga formunun görev döngüsüne bağlı olarak 1.67V ile 3.33V arasında herhangi bir voltaja ayarlanabileceğini izler.

Çalışma sırasında, A/D dönüştürücüsü, IC2a’nın pim 3’üne uygulanan voltajın pim 2’ye uygulanan sensör çıkış voltajı ile eşleştiğinden emin olmak için IC1 kullanır, bunu RA3 çıkışında 1953Hz’lik bir darbe genişliği modülasyonlu (PWM) sinyal üreterek yapar, görev döngüsü sürekli olarak IC2a’nın pim 3’ünde gerekli gerilimi sağlayacak şekilde ayarlanmıştır.

Örneğin, RA3’teki görev döngüsü% 50 ise, ortalama voltaj çıkışı 2,5V olacaktır. Bu, 0.1μF’lik bir kapasitör ile filtrelenir ve pim 3’e uygulanır. Diğer voltajlar yukarıda belirtildiği gibi farklı çalışma çevrimleri kullanılarak elde edilir.

IC2a basitçe karşılaştırıcı görevi görür. Pim 1 çıkışı, pim 2’deki voltajın pim 3 üzerindeki voltajdan daha yüksek veya daha düşük olmasına bağlı olarak düşük veya yüksek anahtarlanır. Daha sonra IC2a’dan gelen çıkış 3.3kΩ sınırlayıcı bir dirençle RB0’a beslenir. Bu, çıkışı yüksek olduğunda akım akışını IC2a’dan sınırlamak için dahil edilmiştir; yani + 12V. RB0’daki dahili kelepçe diyotları daha sonra bu voltajı IC1’in 5V beslemesinin üstünde (yani + 5.6V) 0.6V ile sınırlar.

RB0 üzerindeki 10kΩ açılanma direncine dikkat edin. Bu, IC2a’nın 1 pimi azaldığında RB0 üzerindeki sinyalin düşük olarak algılanmasını sağlar.

Başlangıçta, RA3 %50 görev döngüsü ile çalışır ve IC1’deki dahili kayıt 10000000 olarak ayarlanır. IC1 daha sonra yüksek veya düşük olup olmadığını görmek için IC2a ​​karşılaştırıcısının çıkışını kontrol eder. Ardından RA3’teki görev döngüsünü belirli bir miktarda ayarlar, kayıt cihazını günceller ve IC2a ​​çıkışını tekrar kontrol eder.

Bu işlem sekiz döngü boyunca devam eder, her bir adım art arda IC2a’nın pimine 3 daha az miktarda voltaj ekler veya çıkarır. Bu işlem sırasında, 8 bitlik bir kayıttaki alt bitler, 8 bitlik bir AD dönüşümü elde etmek için art arda 1 veya 0 olarak ayarlanır.

Dönüşümün ardından, 8 bitlik kayıt defterinde depolanan ikili sayı işlenir (buna kısaca daha detaylı bakacağız) ve 3 basamaklı LED ekranda gösterilebilmesi için ondalık değere dönüştürülür. Bir kez daha, bu PIC16F84 mikrodenetleyicisinin içinde gerçekleşiyor.

8 bitlik kayıt için olası değer aralığının 00000000 (0) ila 11111111 (255) – yani 256 olası değer olduğunu unutmayın. Bununla birlikte, pratikte yaklaşık 19-231 ile sınırlıdır. Bunun nedeni, yazılımın RA3 çıkışında dalga formunu üretmesi ve RB0 girişini izlemesi için dahili işlem için zamana sahip olmasıdır.

Kayıt verilerinin işlenmesi: Şimdi PIC16F84 mikroişlemcisinin dönüştürmeyi takiben 8 bitlik kayıt defterindeki verileri nasıl işlediğine daha yakından bakalım. Bunu yapmak için, birkaç bilgi öğesi gerektirir.

Öncelikle, akım akışı olmadığında Hall etki sensörü tarafından üretilen voltajı bilmesi gerekir. Bu nominal olarak besleme voltajının yarısıdır (yani 2,5V) ancak 2.25V ile 2.75V arasında herhangi bir yerde olabilir. Bu değer kurulum prosedürü sırasında, RB1 hattını 1.8kis direnç ile aşağı çeken Link 1’i kurarak belirlenir.

İkinci olarak, işlemcinin Hall etki sensöründen gelen çıkış geriliminin bilinen bir akım için ne olduğunu bilmesi gerekir. Bu, RB2, RB3 ve RB7 çıkışlarına Link 2, Link 3 veya Link 4’ün kurulmasıyla ya 17A, 25A veya 30A’da ölçülür.

Hall efekti normal çıkış voltajı daha sonra bir kalibrasyon numarası elde etmek için bu ölçülen değerden çıkarılır.

Örneğin, Hall efekti sensörünün çıkışının 0A’da 2,5V ve 17A’da 3,0V olduğunu varsayalım (yani, 17A’da kalibre ediyoruz). Bu durumda, kalibrasyon faktörü, 3 – 2,5 = 0,5 olacaktır ve bu, işlemci tarafından kalibrasyon amperi ile birlikte saklanır (bu durumda 17A).

İşlemci bu bilgiyi öğrendiğinde, Hall sensörünün çıkışına bağlı olarak diğer akımları hesaplayabilir. İlk olarak, sensörün durgun gerilimini yeni çıkış geriliminden çıkarır (not: bu, mevcut yöne bağlı olarak pozitif veya negatif olabilecek değerler sağlar). Sonuç daha sonra kalibrasyon amperi ile çarpılır ve nihai sonucu elde etmek için kalibrasyon faktörü ile bölünür.

Kalibrasyon faktörünün 0,5 olduğunu ve kalibrasyon amperinin 17A olduğunu varsayalım. Ayrıca, sensör çıkışının 3,4 V’ta olduğunu varsayalım. Bu durumda, akım (3.4 – 2.5) x 17 / 0.5 veya 30.6A olacaktır. Bu sonuç (en yakın ampere) LED göstergelerde ve çubukta gösterilir.

LED Göstergeleri sürmek

IC1’den 7 segmentli ekran verileri RB1-RB7 çıkışlarında görünür. Bunlar, ekran segmentlerini 150-ohm akım sınırlayıcı dirençlerle doğrudan yönlendirirken, RA0, RA1, RA2 ve RA4 çıkışları, Q1-Q4 transistörleri arasında geçiş yaparak bireysel ekranları çok yönlü olarak çalıştırır.

Gösterildiği gibi, karşılık gelen ekran bölümlerinin hepsi birbirine bağlanırken, ortak anot terminalleri anahtarlama transistörleri tarafından tahrik edilir. Benzer şekilde, çubuk ekranındaki (LEDBAR1) LED’lerin katotları da ekran bölümlerine bağlanmıştır.

Bu ekran kısa bir süre yandıktan sonra, RA0 yükseltilir ve DISP3 kapanır. RB1-RB7’deki 7 segmentli ekran verileri daha sonra güncellenir ve ardından RA1, Q3 sürücüsüne düşük ve DISP2’yi gösterir. RA2 daha sonra DISP1’i sürmek için alçak konuma getirilir ve son olarak, LED bar grafına dönüşü sağlamak için RA4 alçak konuma getirilir.

IC1’in RA4 çıkışının, Q1-Q4 transistörleri için verici besleme hattına bağlı 1kΩ çekme dirençine sahip olduğunu unutmayın. Bu, RA4’ün bir açık tahliye çıkışına sahip olduğundan Q1’in tamamen kapanmasını sağlamak için gereklidir.

Sürüş DISP1 ve LED bar grafiği arasında, RB1-RB7 çıkışları giriş olarak ayarlanır. Bunlar, bağlantılardan biri (yani, Bağlantı 1-4) ve ilgili 1.8kΩ direnci ile düşük çekilmediği sürece, onları yüksek tutan dahili çekme dirençlerine sahiptir. Bu RB girişlerinin durumunu izleyerek, bağlantılardan birinin kalibrasyon için kurulup kurulmadığını belirleyebiliriz.

Bağlantı 1, işlemciye Hall efekti sensöründen gelen voltajın durgun seviyede olduğunu söyler (yani, akü kablosundan akım akışı olmadığında). Diğer üç bağlantı, kalibrasyon için kullanılan geçerli seviyeyi belirler (sadece birini seçmeniz gerekir).

Örneğin, eğer Link 2 kısadevre ise, işlemci Hall sensöründen gelen voltaj çıkışının 17A akım akımına karşılık geldiğini bilir. Bağlantılar 3 ve 4, sırasıyla alternatif 25A ve 30A akım kalibrasyon seviyeleri için kullanılır.

Trimpot VR1, ışığa bağlı direnç LDR1 ve op amp IC2b, ekran parlaklığını kontrol etmek için kullanılır. Gösterildiği gibi, IC2b bir voltaj izleyici olarak bağlanır ve ekran sürücüsü transistörler (Q1-Q4) ise yayıcılara uygulanan voltajı kontrol etmek için tampon transistör Q5’i çalıştırır.

Ortam ışığı yüksek olduğunda, LDR1 düşük dirence sahiptir ve bu nedenle IC2b’nin 5 pimi üzerindeki voltaj REG1 tarafından verilen + 5V besleme rayına yakındır. Bu, Q5’in vericisindeki voltajın + 5V’a da yakın olacağı ve ekranların tam parlaklıkla çalıştığı anlamına gelir.

Ortam ışığı düştükçe LDR’nin direnci artar ve böylece IC2b’nin 5. pimindeki voltaj düşer. Sonuç olarak, Q5’in yayıcı gerilimi de düşer ve bu sayede ekranlar parlaklığı azaltır.

Düşük ışık seviyelerinde, LDR’nin direnci çok yüksektir ve IC2b’nin 5 pimi üzerindeki voltaj VR1 tarafından ayarlanır. Bu trimpot minimum parlaklık seviyesini ayarlar ve geceleri rahat bir ekran parlaklığı verecek şekilde kolayca ayarlanır.

Devrenin gücü, aracın aküsünden bir sigorta ve kontak anahtarı ile elde edilir. Bu, 10-ohm’lık bir dirençle beslenir ve 0.1μF ve 100μF kondansatörler kullanılarak filtrelenir. Zener diyotu ZD1, herhangi bir ani gerilimi 16V ile sınırlandırarak geçici koruma sağlar. Ayrıca ters kutup koruması sağlar – eğer uçlar ters takılırsa, ZD1 çok akım çeker ve 10-ohm direnci yakar

Hall sensörüne 3 kablolu bağlantı için çift damarlı blendajlı kablo kullanın.

Hall efekti sensörü, ferrit çekirdeğe, ara parçaları takılı ve montaj bir araya getirilmiş olarak takılmalıdır. Çekirdeği pozitif veya negatif akü kablosuna takabilirsiniz, ancak bir akü terminaline bağlanan tüm tellerin çekirdek içinden geçmesi gerekir.

Akü boşalırken ampermetre ekranının “-” işaretini gösterdiğini kontrol edin. Motor kapalıyken farları açarak bunu kontrol edebilirsiniz. Eksi işareti kapalıysa, ferrit çekirdeği açın, düzeneği 180 ° döndürün ve tel veya tellerin üzerinden değiştirin.

Son olarak, Hall etkisi sensör tertibatı, kablo bağlarıyla birbirine bağlanmalı ve kir ve nemi dışarıda tutmak için bir silikon sızdırmazlık tabakası ile kaplanmalıdır.

Kaynak: http://www.siliconchip.com.au/cms/A_30551/article.html