Faça um econômico voltímetro para fontes de alimentação e aplicações veiculares…
Este voltímetro é baseado em um antigo microcontrolador da AVR conhecido como AT89C2051 (programação feita com programador paralelo). Pode ser usado também a versão AT89S2051 com programação in-circuit. A leitura do valor da tensão é feita pelo método delta-sigma conforme explicado na Note Application AN700 da Microchip. Veja o esquema abaixo:
DESCRIÇÃO DO CIRCUITO
O microcontrolador está ligado a 3 display de 7 seguimentos do tipo ânodo comum. A multiplexação é realizada por transistores PNP ligados aos ânodos e acionados pelos pinos 15 a 17. A port 3 envia o valor dos seguimentos aos displays. O ponto decimal é fixo no segundo display. Com leituras de tensões abaixo de 10 volts não será mostrado o zero a esquerda na casa da centena. Isto gera uma visualização mais elegante.
No pino 12 temos a tensão de referência que no caso foi ajustada para 2,5 volts. Use resistores com 1% de precisão para obter uma boa precisão na leitura.
No pino 13 temos a entrada não-inversora do comparador interno e no pino 14 a saída do modulador de 1 bit.
Um cristal de 12 Mhz controla os tempos de funcionamento do microcontrolador.
O trimpot Vadj deve ser ajustado antes do uso do voltímetro. Coloque uma tensão próxima a máxima, como 45 volts e ajuste para os displays marcarem corretamente o valor.
Obs. O valor do resistor de 8k2 no pino 14 pode ser alterado para melhorar a precisão da leitura abaixo de 1 volts. Isto deve ser feito de forma experimental substituindo por um trimpot de 10k e procurando o melhor valor. Confira depois se necessita ajustar também o outro trimpot para mostrar leituras de forma corretas próximas do máximo.
DESCRIÇÃO DE FUNCIONAMENTO POR DIAGRAMA DE FLUXO DE DADOS
Para melhor compreensão deste método podemos observar a figura abaixo que mostra por meio de um diagrama de fluxo de dados como obtemos o valor da tensão na entrada.
Inicialmente zeramos o registrador de resultados e o contador de interações. Em seguida testamos a saída do comparador interno do AT89C2051 . Se a tensão de referência no pino 13 (AIN0) for maior que a entrada inversora no pino 12 do comparador, então seta a saída do pino 14 (P1.2) . Caso a tensão de referência seja menor, então reseta o pino 14 e incrementa o contador de resultado. O contador de resolução é incrementado e comparado com o valor 4096 (12 bits de resolução). O timer 0 produz um pequeno tempo de delay para manter os tempos iguais qualquer que seja o resultado da comparação. A multiplexação do display é feita dentro deste período de espera. O ciclo se repete por 4096 vezes e finaliza com o contador de resultados mostrando o valor da conversão. Com tensões de 0 a 5 volts de entrada produzirá valores de 0 a 4096 no registrador de resultado.
CONSIDERAÇÕES FINAIS
O circuito necessita de uma fonte de 5 volts estabilizada para funcionar. Poderá usar uma convencional com transformador, retificadores, regulador 7805, e capacitores ou usar uma fonte chaveada regulada destas usadas para carregar celulares. Também pode ser usado pilhas de 1,5 volts em série para obter os 5 volts (4 pilhas de 1,5 v + um diodo 1N4007 em série).
Este voltímetro pode ser usado com indicador de tensão em uma fonte de bancada, em veículos, para indicar a tensão da bateria. Também outras aplicações podem ser pensadas.
Obs. Esta montagem é experimental, sendo de caráter didático, montada apenas em placa experimental (do tipo “Protoboard”), sujeita a “bugs” ainda não detectados. Está sendo fornecido os arquivos para que cada hobista possa alterar o programa segundo suas necessidades.
Abaixo temos uma pasta zipada para download com os arquivos desta montagem. Esta versão foi compilado usando o compilador MikroC for 8051:
Manuais
DISPLAY 7SEG ÂNODO COMUM WCN3-1056
AN700 NOTE APPLICATION DELTA-SIGMA ADC (MICROCHIP)
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Até o próximo artigo!
