IC Voltmeter: Pengukuran Tegakali Presisi yang Sederhana

Tentang IC Voltmeter, Mengukur tegangan antara dua titik pada rangkaian elektronika Anda dapat memberikan banyak keuntungan. Misalnya, ia memungkinkan Anda mengetahui apakah perangkat listrik, seperti baterai, berfungsi sebagaimana dimaksud. Selain itu, voltmeter akan memberitahu Anda tentang selisih tegangan baterai tersebut. Voltmeter umumnya memiliki chip IC khusus, seperti ICL7107, yang membantu memberikan pengukuran yang akurat. Pada dasarnya, ini terintegrasi pada rangkaian bersama dengan layar LED tujuh segmen.

Artikel ini menjelaskan rangkaian voltmeter panel digital yang dapat Anda gunakan pada perangkat elektronik apa pun. Jadi mari kita mulai!

1. Apa Itu IC Voltmeter?

(Voltmeter digital memiliki IC L7107 untuk pengukuran tegangan yang presisi. Sumber: Wikimedia Commons)

IC voltmeter menyediakan pengukuran tegangan AC atau DC dan menampilkan nilai dalam bentuk numerik. Secara khusus, banyak yang menggunakan ICL7107 3.5 ADC dari Intersil. Dan ia menunjukkan pembacaan dari 0-2000V dengan akurasi 0,1% dan berjalan pada kurang dari 200mA. Selain itu, sirkuit ICL7107 mendukung driver layar, jam, decoder tujuh segmen, dan sumber tegangan referensi.

Namun, kondisi yang bervariasi dapat mempengaruhi performa, termasuk variasi tegangan sumber daya, suhu, impedansi input, dll.

2. Kerja Voltmeter Digital

(voltmeter digital mengukur tegangan baterai.)

Rentang Tegangan Input

Anda harus memperhatikan bahwa voltmeter digital (DVM) memiliki rentang input dari ±1 V hingga 1000 V. Sementara itu, DVM presisi menyediakan resistansi input 1 GΩ dengan rentang 0-20V.

Desain dan Prinsip Kerja

Attenuator voltmeter digital memiliki resistansi seri, yang menurunkan sinyal input. Akibatnya, tingkat tegangan titik A cocok dengan tegangan input, V_in. Dengan aturan pembagian tegangan, Anda dapat melihat bahwa titik B (R2) memiliki tegangan lebih rendah dibandingkan titik A (R1). Sementara itu, tegangan titik C (R3) akan tetap lebih rendah dari keduanya A dan B.

(Voltmeter digital memiliki attenuator. Sumber: Wikimedia Commons)

Secara keseluruhan, attenuator mengurangi tegangan berlebihan untuk mencegahnya merusak komponen terpadu lainnya. Ia tanpa ragukannya beroperasi sebagai jaringan resistensi yang telah ditentukan yang melindungi rangkaian elektronik melalui attenuasi. Secara umum, ini didefinisikan sebagai attenuasi dekade, yang menyediakan hitungan desimal voltmeter digital. Oleh karena itu, mengeksekusi attenuasi akan menghasilkan perpuluhan sepuluh.

Selanjutnya, input ADC akan memberikan Vin/N sebagai tegangan input:

: N = 1, 10, 100, 1000

Selain itu, ADC rangkaian menyediakan kemampuan konversi analog ke digital, menghasilkan output digital. Dalam hal ini, sinyal digital memiliki dua tingkat: 0 dan 1. Proses ini menghasilkan serangkaian pulsa digital, dan demikian, satu pulsa setara dengan 1mV.

Setelah itu, unit counter dekade menerima pulsa digital. Faktanya, ia berisi tiga counter dekade yang disusun dalam konfigurasi bersusun. Setiap satu memberikan 10 hitung, dimulai dari 0 hingga 9. Secara khusus, ketiga semuanya berhitung hingga 1000.

Kemudian, DC 7447 melakukan proses konversi untuk menampilkan nilai BD pada layar tujuh segmen. Terakhir, pemilih titik desimal merujuk posisi desimal berdasarkan magnitudo tegangan.

3. Tipe Voltmeter Digital IC Voltmeter

(Berbagai tipe voltmeter digital tersedia di pasar saat ini.)

DVM Tipe Ramp

DVM tipe ramp mengukur waktu yang dibutuhkan untuk tegangan input menurun hingga 0V. Ia juga akan mengukur waktu yang dibutuhkan untuk tingkat tegangan ramp meningkat dari 0V hingga tegangan input.

DVM Tipe Integrasi Dual Slope

DVM tipe integrasi dual slope beroperasi ketika switch S menerapkan input analog ke integrator untuk interval waktu tertentu. Kemudian, tingkat tegangan input komparator meningkat ke nilai positif yang dapat diterapkan. Ketika interval waktu tetap ini berakhir, laju peningkatan tegangan cocok dengan tegangan input.

Hitung dikonfigurasikan ke nol sementara switch beralih ke tegangan referensi. Pada titik ini, output integrator menurun hingga mencapai nilai yang lebih rendah dari tegangan referensi internal komparator. Setelah itu, sinyal memicu hitung untuk selesai.

DVM Tipe Integrasi

DVM tipe integrasi memiliki teknik konversi tegangan ke frekuensi. Pada dasarnya, ia menghasilkan pulsa yang setara dengan magnitudo tegangan input. Secara keseluruhan, ini menghasilkan serangkaian pulsa, di mana frekuensinya bergantung pada tegangan yang diukur.

DVM Tipe Successive Approximation

Seperti namanya, DVM tipe successive approximation memiliki konverter successive approximation. Dalam hal itu, ia melakukan 1000 pembacaan per detik. Pertama, ia mendistribusikan pulsa start ke start/stop Multivibrator. Kemudian, register kontrol 8-bit akan menampilkan 10000000. Oleh karena itu, output DAC akan dikonfigurasikan menjadi setengah dari tegangan referensi.

Secara keseluruhan, siklus pengukuran berlanjut dan berhenti ketika mencapai hitungan akhir.

4. Cara Membuat Voltmeter Digital Menggunakan ICL7107?

Kami menyertakan proyek DIY untuk voltmeter digital dengan ICL7107. Lanjutkan membaca di bawah untuk mengetahui lebih lanjut!

Diagram Rangkaian:

(Diagram rangkaian voltmeter digital)

Rangkaian voltmeter digital sederhana mengukur tegangan langsung dalam rentang 0-200V.

Komponen yang Diperlukan:

• PCB – 1x
• Layar LED tujuh segmen – 4x
• IC Timer 555 – 1x
• LM7805 – 1x
• ICL7107 – 1x
• Sumber daya 9V/12V – 1x
• Resistor 47k – 1x
• Resistor 1k – 5x
• Resistor 22k – 1x
• Resistor 10k – 1x
• Resistor 120k – 1x
• Potensiometer 5k – 1x
• Kapasitor 100nF – 3x
• Kapasitor 10uF – 2x
• Kapasitor 100pF – 1x
• Kapasitor 220nF – 1x
• Kapasitor 47nF – 1x
• LED – 1x
• Dioda 1N4148 – 2x
• Probe – 1x

Langkah-langkah:

Ikuti langkah-langkah ini untuk mereplikasi rangkaian.

Pemesanan dan Fabrikasi PCB:

Langkah ini umumnya melibatkan pemesanan papan sirkuit cetak secara online, dan OurPCB menawarkan layanan fabrikasi papan sirkuit untuk tujuan ini.

Kalibrasi Rangkaian:

Anda perlu menyala rangkaian dan menyendirkan semua terminal input. Setelah itu, sesuaikan resistor R6 hingga layar menampilkan 0V.

Menghubungkan Komponen:

(Anda perlu solder detail pada rangkaian.)

Pertama, hubungkan ICL7107, rangkaian osilator IC 555, dan semua komponen seperti yang ditunjukkan dalam diagram rangkaian. Kemudian, tambahkan empat layar LED tujuh segmen dan hubungkan seperti yang ditunjukkan. Selanjutnya, integrasikan LM7805 ke dalam rangkaian. Anda juga perlu menghubungkan pin GND ke ground. Setelah itu, hubungkan pin IN ke VCC dan pin OUT ke resistor R10 1k. Kemudian, hubungkan resistor itu ke LED, yang terhubung ke ground. Secara tambahan, hubungkan ujung positif kapasitor C8 10uF ke pin OUT dan kabel negatif ke ground.

Ringkasan

Untuk merangkumnya, rangkaian voltmeter digital membantu memastikan bahwa perangkat Anda berfungsi dengan baik. Ia mencapai ini dengan mengukur dua titik tegangan dan menghasilkan angka digital. Tentu saja, angka itu harus melalui proses konversi sebelum muncul pada layar LED tujuh segmen. Setelah itu terjadi, angka akan muncul dalam format digit, yang mewakili tegangan input. Secara keseluruhan, voltmeter digital telah terbukti berguna untuk profesional dan siapa pun yang membuat proyek mereka.

Apakah Anda memiliki pertanyaan mengenai IC voltmeter? Jangan ragu untuk menghubungi kami!