CI de voltmètre :un outil de mesure de tension

À propos du voltmètre IC，Mesurer la tension entre deux points de votre circuit électronique peut offrir de nombreux avantages. Par exemple, il vous permet de savoir si l'appareil électrique, comme une batterie, fonctionne comme prévu. De plus, le voltmètre vous informera du différentiel de tension de cette batterie. Les voltmètres comportent généralement une puce de circuit intégré spéciale, telle que l'ICL7107, qui aide à fournir des mesures précises. Fondamentalement, ceux-ci s'intègrent sur le circuit avec un affichage LED à sept segments.

Cet article décrit un circuit de voltmètre de type panneau numérique que vous pouvez utiliser sur n'importe quel appareil électronique. Alors commençons !

1. Qu'est-ce qu'un Voltmètre IC ?

(Un voltmètre numérique comporte l'IC L7107 pour des mesures de tension précises. Source :Wikimedia Commons)

Un circuit intégré de voltmètre fournit des mesures de tension CA ou CC et affiche la valeur sous forme numérique. En particulier, beaucoup utilisent le CAN ICL7107 3.5 d'Intersil. Et il affiche des lectures allant de 0 à 2000 V avec une précision de 0,1 % et fonctionne sur moins de 200 mA. De plus, les circuits d'un ICL7107 prennent en charge les pilotes d'affichage, une horloge, des décodeurs à sept segments et une source de tension de référence.

Cependant, des conditions variables peuvent avoir un impact sur les performances, notamment la variation de la tension d'alimentation, la température, l'impédance d'entrée, etc.

2. Fonctionnement du voltmètre numérique

(un voltmètre numérique mesurant la tension d'une batterie.)

Plage de tension d'entrée

Vous devez noter qu'un voltmètre numérique (DVM) a une plage d'entrée de ±1 V à 1000 V. Pendant ce temps, un DVM de précision fournit une résistance d'entrée de 1 GΩ avec une plage de 0 à 20 V.

Conception et principe de fonctionnement

L'atténuateur d'un voltmètre numérique comporte une résistance en série, qui diminue le signal d'entrée. En conséquence, les niveaux de tension du point A correspondent à la tension d'entrée, V_in . Avec la règle de division de tension, vous pouvez voir que le point B (R2) contient une tension inférieure par rapport au point A (R1). Pendant ce temps, la tension du point C (R3) restera inférieure à A et B.

(Les voltmètres numériques comportent un atténuateur. Source :Wikimedia Commons)

Dans l'ensemble, l'atténuateur réduit toute tension excessive pour l'empêcher d'endommager d'autres composants intégrés. Il fonctionne sans aucun doute comme un réseau résistif prédéfini qui protège un circuit électronique par atténuation. Généralement, cela est défini comme une atténuation de décade, qui fournit le nombre décimal du voltmètre numérique. Par conséquent, l'exécution de l'atténuation se traduira par des puissances de dix.

De plus, l'entrée de l'ADC fournira Vin/N comme tension d'entrée :

:N =1, 10, 100, 1000

De plus, l'ADC du circuit fournit des capacités de conversion analogique-numérique, produisant une sortie numérique. Dans ce cas, un signal numérique comporte deux niveaux :0 et 1. Ce processus produit une série d'impulsions numériques, et ainsi, une impulsion équivaut à 1 mV.

Ensuite, l'unité de compteur de décades reçoit les impulsions numériques. En fait, il contient des compteurs à trois décades installés dans une configuration en cascade. Chacun fournit 10 comptes, en commençant de 0 à 9. En particulier, tous les trois comptent jusqu'à 1000.

Ensuite, le DC 7447 effectue un processus de conversion pour afficher les valeurs BD sur l'affichage à sept segments. Enfin, le sélecteur de virgule décimale référence la position de la décimale en fonction de l'amplitude de la tension.

3. CI de voltmètre– Types de voltmètres numériques

(Divers types de voltmètres numériques existent sur le marché aujourd'hui.)

DVM de type rampe

Le DVM de type rampe mesure le temps qu'il faut pour que la tension d'entrée descende à 0V. Il mesurera également le temps nécessaire pour que le niveau de tension de la rampe passe de 0 V à la tension d'entrée.

Type DVM intégrant double pente

Le DVM de type intégrateur à double pente fonctionne lorsque le commutateur S applique une entrée analogique à l'intégrateur pendant un intervalle de temps spécifique. Ensuite, le niveau de tension d'entrée du comparateur augmente jusqu'à une valeur positive applicable. Lorsque cet intervalle de temps fixe se termine, le taux d'augmentation de la tension correspond à la tension d'entrée.

Le comptage se configure à zéro tandis que le commutateur passe à la tension de référence. A ce stade, la sortie de l'intégrateur diminue jusqu'à atteindre une valeur inférieure à la tension de référence interne du comparateur. Ensuite, un signal déclenche le décompte pour terminer.

Type d'intégration DVM

Un DVM de type intégrateur présente une technique de conversion de tension en fréquence. Fondamentalement, il génère des impulsions équivalentes à l'amplitude de la tension d'entrée. Dans l'ensemble, cela produit une série d'impulsions, dont la fréquence dépend de la tension mesurée.

Approches successives DVM

Comme son nom l'indique, le DVM à approximations successives dispose d'un convertisseur d'approximations successives. Dans ce cas, il effectue 1000 lectures par seconde. Tout d'abord, il distribue une impulsion de démarrage au multivibrateur start/stop. Ensuite, un registre de contrôle 8 bits affichera 10000000. Par conséquent, la sortie du DAC sera configurée à la moitié de la tension de référence.

Dans l'ensemble, le cycle de mesure se poursuit et s'arrête lorsqu'il atteint le décompte final.

4. Comment fabriquer un voltmètre numérique avec ICL7107 ?

Nous avons inclus un projet de bricolage pour un voltmètre numérique avec ICL7107. Continuez à lire ci-dessous pour en savoir plus !

Schéma du circuit :

(Schéma de circuit du voltmètre numérique)

Le circuit de voltmètre numérique simple mesure les tensions continues dans la plage 0-200 V.

Composants requis :

• PCB – 1x
• Affichage LED à sept segments – 4x
• 555 Minuterie IC – 1x
• LM7805 – 1x
• ICL7107 – 1x
• Alimentation 9V/12V – 1x
• Résistance 47k – 1x
• Résistance 1k – 5x
• Résistance 22k – 1x
• Résistance 10 000 – 1x
• Résistance 120k – 1x
• Potentiomètre 5k – 1x
• Condensateur 100nF – 3x
• Condensateur 10uF – 2x
• Condensateur 100pF – 1x
• Condensateur 220nF – 1x
• Condensateur 47nF – 1x
• DEL – 1x
• Diode 1N4148 – 2x
• Sonde - 1x

Étapes :

Suivez ces étapes pour reproduire le circuit.

Commande et fabrication de PCB :

Cette étape consiste généralement à commander votre circuit imprimé en ligne, et OurPCB propose des services de fabrication de circuits imprimés à cet effet.

Étalonnage du circuit :

Vous devrez alimenter le circuit et court-circuiter toutes les bornes d'entrée. Ensuite, ajustez la résistance R6 jusqu'à ce que l'écran affiche 0V.

Connexion des composants :

(Vous devrez souder les détails sur le circuit.)

Tout d'abord, connectez le circuit oscillateur ICL7107, IC 555 et tous les composants comme indiqué dans le schéma de circuit. Ensuite, ajoutez les quatre affichages LED à sept segments et connectez-les comme indiqué. Ensuite, intégrez le LM7805 dans le circuit. Vous devrez également connecter la broche GND à la terre. Ensuite, connectez la broche IN à VCC et la broche OUT à la résistance R10 1k. Ensuite, connectez cette résistance à la LED, qui se connecte à la terre. De plus, connectez l'extrémité positive du condensateur C8 10uF à la broche OUT et le fil négatif à la terre.

Résumé

Pour résumer, un circuit de voltmètre numérique permet de garantir le bon fonctionnement de votre appareil. Il y parvient en mesurant deux points de tension et en produisant un nombre numérique. Bien sûr, ce nombre doit passer par un processus de conversion avant d'apparaître sur l'affichage LED à sept segments. Après cela, le nombre apparaîtra au format numérique, ce qui représente la tension d'entrée. Dans l'ensemble, les voltmètres numériques se sont avérés utiles pour les professionnels et tous ceux qui créent leurs projets.

Avez-vous des questions concernant le circuit intégré du voltmètre ? N'hésitez pas à nous contacter !