Burada basit bir voltmetre tasarlayacağız. Basit çünkü yalnızca bir IC yongası içerir - LM3914. LM3914, doğrusal giriş voltajı değerine göre 10 LED'i süren bir çiptir.
IC, giriş voltajının değerine göre gerekli LED'i yakarak ondalık bir çıktı sağlar. Maksimum ölçüm giriş voltajı, referans voltajına ve besleme voltajına bağlı olarak değişir, bunu makalenin sonraki bölümünde tartışacağız.
Bu çip, pil koruma devresi, Ampermetre devresi vb. İçin değiştirilebilir, ancak burada voltmetre için kullanıyoruz. LM3914 10 aşamalı bir voltmetredir, yani 10 bit modunda varyasyonlar gösterir. Çip, ölçüm giriş voltajını bir parametre olarak algılar ve bunu referansla karşılaştırır, voltaj belirli referans bölümünü her geçtiğinde karşılık gelen LED yanar.
Çip, LED'i doğrudan sürecek şekilde programlanmıştır, bu nedenle ek direnç gerekmez.
Bileşenler
Güç kaynağı (5v)
1K direnç (3 adet)
10K direnç (2 adet)
LM3914 IC
10 LED
0.1µF Kapasitör (2 adet).
Breadboard ve Bağlantı telleri
Devre Şeması ve Çalışma
LM3914'ün iç devresi aşağıdaki şekilde gösterilmektedir:
LM3914, tartışıldığı gibi 10 aşamalı bir ölçüm birimidir. Bu, yukarıdaki iç devrede gösterilmiştir. LM3914 temelde 10 karşılaştırıcının birleşimidir. Her karşılaştırıcı, negatif terminalinde referans voltajı kazanan bir op-amp'dir.
Şimdi burada önemli olan, ölçüm voltajının referans voltajından veya çip besleme voltajından daha yüksek olamayacağıdır. Bu daima akılda tutulmalıdır. Girişi sabit tutarak daha yüksek bir ölçüm voltajı elde etmek için direnç voltaj bölücü devresi kullanacağız. Gerilimi dirençlere göre basitçe böler.
Şekilde gösterilen ağ tarafından oluşturulan devreyi düşünün:
Dolayısıyla, giriş voltajı 15V, R1 = 11K, R2 = 1K ile Vout = 15 (1/11) = 1.5V (yaklaşık olarak) var.
Referans voltajı ihtiyaca göre seçilir. Referans değeri, çipe uygulayacağımız maksimum ölçüm voltajı olmalıdır. 20v tepe gerilim ile değişken gerilimi ölçüyorsak, 20V referansını seçmeliyiz.
Referans, denklem ile seçilir:
0-15 arası voltajları ölçmek istediğimiz için R2 = 11K = 10K + 1K, R1 = 1K seçmemiz gerekiyor.
Bununla Vref = 1.25 * 12 = 15V referans voltajını seçtik. Yani 15V'a kadar maksimum giriş voltajımız var.
Bununla birlikte, referans değeri ne kadar yüksekse, adım voltajı o kadar büyük ve çözünürlüğü düşürdüğünü hatırlamak önemlidir. 20V referans ile 2V'luk bir adımımız olduğunu varsayalım, 2V-4V arasındaki herhangi bir voltaj ölçülemez. Yani daha yüksek voltajla daha az doğruluğa sahibiz.
Çip 10 aşamalı olduğu ve voltaj 0-15V arasında olduğu için 1.5V adımımız var. Böylece, ölçüm voltajındaki her 1,5V artışla, ek bir LED yanar.
LM3914 voltmetre devresi için yapılan bağlantılar aşağıda verilmiştir:
PIN3 ---------------------------- + 5v besleme
PIN2 -------------------------------- zemin
PIN5 ----------------------------- + değişken voltaj
PIN1,10,11,12,13,14,15,16,17,18 ------------------- LED'lere bağlı
LED için ölçüm seviyesi şu şekildedir:
+ 1.5V, + 3.0V, + 4.5V, + 6.0V, + 7.5V, + 9.0V, + 10.5V, + 12.0V, + 13.5V, + 15.0V.
Ölçüm voltajının 10V olduğunu, altıncı LED'in yandığını söyleyin. Ölçüm voltajının 12,5V olduğunu, dokuzuncu LED'in yandığını varsayalım. Yani 1.5V'luk artışlarla 15V'a kadar ölçüm yapabiliriz.