Voltímetro IC:una herramienta de medición de voltaje

Acerca de  Voltímetro IC，Medir el voltaje entre dos puntos en su circuito electrónico puede proporcionar numerosas ventajas. Por ejemplo, le permite saber si el dispositivo eléctrico, como una batería, funciona según lo previsto. Además, el voltímetro le informará sobre el diferencial de voltaje de esa batería. Los voltímetros generalmente cuentan con un chip de circuito integrado especial, como el ICL7107, que ayuda a proporcionar mediciones precisas. Básicamente, estos se integran en el circuito junto con una pantalla LED de siete segmentos.

Este artículo describe un circuito de voltímetro tipo panel digital que puede utilizar en cualquier dispositivo electrónico. ¡Así que empecemos!

1. ¿Qué es Voltímetro IC?

(Un voltímetro digital presenta el IC L7107 para mediciones de voltaje precisas. Fuente:Wikimedia Commons)

Un IC de voltímetro proporciona mediciones de voltaje de CA o CC y muestra el valor en forma numérica. En particular, muchos utilizan el ADC ICL7107 3.5 de Intersil. Y muestra lecturas que van desde 0-2000 V con una precisión del 0,1 % y funciona con menos de 200 mA. Además, el circuito de un ICL7107 admite controladores de pantalla, un reloj, decodificadores de siete segmentos y una fuente de voltaje de referencia.

Sin embargo, las condiciones variables pueden afectar el rendimiento, incluida la variación del voltaje de la fuente de alimentación, la temperatura, la impedancia de entrada, etc.

2. Funcionamiento del voltímetro digital

(un voltímetro digital que mide el voltaje de una batería).

Rango de voltaje de entrada

Debe tener en cuenta que un voltímetro digital (DVM) tiene un rango de entrada de ±1 V a 1000 V. Mientras tanto, un DVM de precisión proporciona una resistencia de entrada de 1 GΩ con un rango de 0-20 V.

Diseño y principio de funcionamiento

El atenuador de un voltímetro digital presenta una resistencia en serie, que disminuye la señal de entrada. Como resultado, los niveles de voltaje del punto A coinciden con el voltaje de entrada, V_in . Con la regla de división de voltaje, puede ver que el punto B (R2) contiene un voltaje más bajo en comparación con el punto A (R1). Mientras tanto, el voltaje del punto C (R3) permanecerá más bajo que A y B.

(Los voltímetros digitales cuentan con un atenuador. Fuente:Wikimedia Commons)

En general, el atenuador reduce cualquier exceso de voltaje para evitar que dañe otros componentes integrados. Sin duda, opera como una red resistiva predefinida que protege un circuito electrónico a través de la atenuación. Generalmente, esto se define como una atenuación de una década, que proporciona el conteo decimal del voltímetro digital. Por lo tanto, ejecutar la atenuación dará como resultado potencias de diez.

Además, la entrada del ADC proporcionará Vin/N como voltaje de entrada:

:N =1, 10, 100, 1000

Además, el ADC del circuito proporciona capacidades de conversión de analógico a digital, produciendo una salida digital. En este caso, una señal digital presenta dos niveles:0 y 1. Este proceso genera una serie de pulsos digitales y, por lo tanto, un pulso equivale a 1 mV.

Posteriormente, la unidad de contador de décadas recibe los pulsos digitales. De hecho, contiene contadores de tres décadas dispuestos en una configuración en cascada. Cada uno proporciona 10 conteos, comenzando de 0 a 9. En particular, los tres cuentan hasta 1000.

Luego, el DC 7447 realiza un proceso de conversión para mostrar los valores de BD en la pantalla de siete segmentos. Por último, el selector de punto decimal hace referencia a la posición del decimal en función de la magnitud del voltaje.

3. Voltímetro IC– Tipos de voltímetros digitales

(Actualmente existen varios tipos de voltímetros digitales en el mercado).

DVM tipo rampa

El DVM tipo rampa mide el tiempo que tarda el voltaje de entrada en caer a 0V. También medirá cuánto tiempo tarda el nivel de voltaje de rampa en aumentar de 0 V al voltaje de entrada.

DVM tipo integrador de doble pendiente

El DVM de tipo integrador de doble pendiente funciona cuando el interruptor S aplica una entrada analógica al integrador durante un intervalo de tiempo específico. Luego, el nivel de voltaje de entrada del comparador aumenta a un valor positivo aplicable. Cuando finaliza este intervalo de tiempo fijo, la tasa de aumento de voltaje coincide con el voltaje de entrada.

El conteo se configura a cero mientras el interruptor cambia al voltaje de referencia. En este punto, la salida del integrador disminuye hasta alcanzar un valor inferior al voltaje de referencia interno del comparador. Posteriormente, una señal activa el conteo para terminar.

Tipo integrador DVM

Un DVM de tipo integrado presenta una técnica de conversión de voltaje a frecuencia. Básicamente, genera pulsos equivalentes a la magnitud del voltaje de entrada. En general, esto produce una serie de pulsos, en los que su frecuencia depende del voltaje medido.

DVM de aproximación sucesiva

Como sugiere su nombre, el DVM de aproximación sucesiva cuenta con un convertidor de aproximación sucesiva. En ese caso, realiza 1000 lecturas por segundo. Primero, distribuye un pulso de arranque al multivibrador de arranque/parada. Luego, un registro de control de 8 bits mostrará 10000000. Por lo tanto, la salida del DAC se configurará a la mitad del voltaje de referencia.

En general, el ciclo de medición continúa y se detiene cuando llega al conteo final.

4. ¿Cómo hacer un voltímetro digital usando ICL7107?

Incluimos un proyecto de bricolaje para un voltímetro digital con ICL7107. ¡Sigue leyendo a continuación para obtener más información!

Diagrama de circuito:

(Diagrama del circuito del voltímetro digital)

El sencillo circuito de voltímetro digital mide voltajes directos en el rango de 0 a 200 V.

Componentes necesarios:

• PCB:1x
• Pantalla LED de siete segmentos:4x
• Temporizador IC 555:1x
• LM7805 – 1x
• ICL7107 – 1x
• Fuente de alimentación de 9 V/12 V:1x
• Resistencia de 47k – 1x
• Resistencia de 1k – 5x
• Resistencia de 22k – 1x
• Resistencia de 10k – 1x
• Resistencia de 120k – 1x
• Potenciómetro de 5k - 1x
• Condensador de 100 nF:3x
• Condensador de 10uF - 2x
• Condensador de 100 pF:1x
• Condensador de 220nF:1x
• Condensador de 47nF:1x
• LED:1x
• Diodo 1N4148 – 2x
• Sonda:1x

Pasos:

Siga estos pasos para reproducir el circuito.

Pedido y fabricación de PCB:

Este paso generalmente implica pedir su placa de circuito impreso en línea, y OurPCB ofrece servicios de fabricación de placa de circuito para este propósito.

Calibración del circuito:

Deberá encender el circuito y cortocircuitar todos los terminales de entrada. Luego, ajuste la resistencia R6 hasta que la pantalla muestre 0V.

Conexión de los componentes:

(Tendrá que soldar los detalles en el circuito).

Primero, conecte el circuito del oscilador ICL7107, IC 555 y todos los componentes como se muestra en el diagrama del circuito. Luego, agregue las cuatro pantallas LED de siete segmentos y conéctelas como se muestra. A continuación, integre el LM7805 en el circuito. También deberá conectar el pin GND a tierra. Luego, conecte el pin IN a VCC y el pin OUT a la resistencia R10 1k. Luego, conecte esa resistencia al LED, que se conecta a tierra. Además, conecte el extremo positivo del capacitor C8 10uF al pin de SALIDA y el cable negativo a tierra.

Resumen

En resumen, un circuito de voltímetro digital ayuda a garantizar que su dispositivo funcione correctamente. Lo logra midiendo dos puntos de voltaje y produciendo un número digital. Por supuesto, ese número debe pasar por un proceso de conversión antes de que aparezca en la pantalla LED de siete segmentos. Después de que eso suceda, el número aparecerá en formato de dígito, lo que representa el voltaje de entrada. En general, los voltímetros digitales han demostrado ser útiles para los profesionales y cualquier persona que cree sus proyectos.

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