Xin trợ giúp làm mạch đo DC

Xin trợ giúp làm mạch đo DC

Chào các bạn!
Tôi đang có nhu cầu làm một mạch đo V & A. Yêu cầu: DC; 13,8v ; 30A, bạn nào biết nhiều về vấn đề này xin chỉ giúp hộ, có thể dùng khung quay hoặc LED 7 đoạn càng tốt, Xin cảm ơn trước!

Xin có ý kiến như sau: bạn có thể ra chợ Nhật Tảo mua một board đo V/A với giá khoảng 90.000đ để tham khảo, sử dụng chíp 7106 hoặc 7107 hiển thị bằng LED bảy đoạn có thể đáp ứng yêu cầu về điện áp, còn dòng điện thì đa số các mạch đo thông thường dùng phương pháp đo trực tiếp chỉ đo được giới hạn trên dưới 250mA là cùng. Có nhiều phương pháp đo dòng điện lớn như đo cảm ứng, đo trính theo tỉ lệ hoặc đo sụt áp, bạn có thể chế lại để đo trị số dòng điện lớn hơn.

Theo tớ nên dùng phương pháp đo điện áp rơi trên điện trở, kết hợp với Vi xử lý 89C51 hoặc 89C52 dễ calibrate hơn là dùng 7107 vì dòng lớn quá.
Và ngày mai...,z'.

Nếu có nhiều thời gian để lựa chọn thiết kết và thi công thì cách của bạn Sarang_he rất linh động, tuy nhiên phải cần vốn hiểu biết kha khá một chút về vi điều khiển. Trước đây mình có nhu cầu đo lường dòng và áp cho bộ nạp ắc qui dự phòng mình cũng ra nhật tảo mua board đo điện áp và dòng điện về dùng thử, về điện áp thì có thể đáp ứng được nhưng dòng điện thì phải chế biến lại mới sử dụng được. Phần lớn công suất tiêu thụ của mạch đo rơi trên LED 7 đoạn, nhưng đối với việc thiết kết đo đạt trên mạch nguồn ắc qui 12V 30A thì tiêu thụ này không đáng kể.
Thông thường để đo dòng điện người ta mắc nối tiếp thiết bị đo vào nguồn điện, đối với dòng điện nhỏ cỡ dưới vài trăm mA thì linh kiện trong mạch đo có thể chịu dựng được trực tiếp, nhưng với những dòng điện lớn hơn không thể đo trực tiếp ta có thể đo gián tiếp qua các đại lượng phụ thuộc khác hay qui đổi thành các tín hiệu nhỏ hơn phù hợp với mạch đo.
- Phương pháp đo dựa vào sụt áp qua điện trở:
Dựa vào định luật Ohm I = U/R ta sử dụng một điện trở chuẩn đã biết trước trị số mắc nối tiếp vào nguồn điện và đo sụt áp trên điện trở này. Giả sử điện trở R = 1 ohm sụt áp đo được là 30V thì đòng điện qua điện trở là I = U/R = 30/1 = 30A, tuy nhiên trong trường hợp này để có nguồn dòng 30A bạn phải có một điện áp tối thiểu là 30 + 13,8 = 43,8 Volt ! và công suất chịu đựng của điện trở tối thiểu phải là P = RxIxI = 1x30x30 = 900W ! trên thị trường không có loại điện trở nào có thông số như vậy, nếu có thì cũng có kích thước rất lớn. Để giảm điện áp nguồn và công suất điện trở trên ta cần giảm giá trị điện trở R xuống càng nhỏ càng tốt tuy nhiên sao cho sụt áp trên nó còn đủ lớn để có thể đo được, ví dụ chọ R = 0.01 Ohm thì sụt áp trên R tương ứng với dòng 30A là U = RI = 0.01x30 = 0.3Volt, công suất chịu đựng của R là P = RxIxI = 0.01x30x30 = 9W bạn nên chọn gấp 2,5 lần giá trị này và phải tăng cường toả nhiệt nếu sử dụng thời gian dài. mình thấy bên ngoài có bán loại điện trở thoả mãn yêu cầu này, cỡ to bằng ngón tay cái có bọc giải nhiệt bằng kim loại sơn cách điện màu vàng công suất chịu dựng có thể đến 50W.
- Phương pháp trích lấy một phần tín hiệu để đo:
Nếu thang đo áp của mạch điện có sẳn không phù hợp với thang dòng điện cần đo theo tỉ lệ mong muốn ( nhằm dễ đọc) ta có thể xét đến thang đo dòng. Phương pháp này cũng cần một điện trở công suất R1 như đo sụt áp nhưng mắc thêm một điện trở R2 có trị số lớn hơn song song với R1, dòng điện i2 qua R2 có trị số nhỏ hơn sẽ phù hợp với mạch đo, dòng điện thực tế qua mạch là dòng điện tổng i = i1+i2, bằng cách chọn tỉ số R2/R1 lớn ta có thể xem như i~i1=i2xR2/R1.
- Phương pháp đo dòng điện cảm ứng:

Theo tớ phương pháp đo dòng bằng cảm ứng không dùng trong trường hợp này được vì đây là dòng 1 chiều. Với đo dòng xoay chiều thì phương pháp này cũng cho độ chính xác không cao(so với các phương pháp khác).
Và ngày mai...,z'.

- Phương pháp đo dòng bằng cảm ứng: đo dòng điện xoay chiều sử dụng biến áp 2 cuộn, cộn sơ cấp mắc nối tiếp vào nguồn điện ít vòng quấn dây lớn để chịu đựng dòng lớn, cuộn thứ cấp nhiều vòng quấn dây nhỏ, như vậy điện áp ở cuộn thứ cấp cao hơn nhưng dòng sẽ nhỏ hơn ở cuộn thứ cấp phù hợp với thiết bị đo hoặc có thể biến đổi tiếp. Độ chính xác của phương pháp này phụ thuộc vào các yếu tố tần số, hiệu suất biến áp và tính toán thiết bị đo.

Cảm ơn những đóng ghóp của bác lamvn, em xin vote cho bác 5*. Mong bác có đóng ghóp để xây dựng bõ hay hơn
Học không chơi đánh rơi tuổi trẻ,
Chơi không học bán rẻ tương lai

Đo lường các đạI lượng điện như điện áp, dòng điện, điện trở v.v?, theo truyền thống nguờI ta thường biến đổi thành điện áp rồI đo bằng điện kế kim. Đó là nguyên lý hoạt động của đồng hồ vạn năng (một dụng cụ không thể thiếu của bất kỳ ngườI thợ điện tử nào) và bộ phận chỉ thị của nhiều dụng cụ điện và điện trở dân dụng khác (như survolteur, ổn áp, nguồn điện chỉnh lưu, máy nạp acquyv.v?).
Điện kế kim có các nhược điểm như, trị số đọc không chính xác, cồng kềnh, dễ hư hỏng về cơ khí v.v?nên xu hướng hiện nay là thay bằng môđun chỉ thị hiện số. Môđun này hoàn toàn có thể thay thế cho các điện kế kim trong đa số trường hợp vớI các ưu điểm sau:
- Hiển thị rõ ràng vớI 3 ½ digit bằng đèn hiện số 7 thanh diode phát quang, dễ đọc, chắc chắn đốI vớI các chấn động cơ học.
- Chỉ thị cực tính âm dương tự động.
- Tự động điều chỉnh thăng giáng về 0.
- Độ phi tuyến của bộ biến đổI tương tự/số trong khoảng +- 1digit (0.05%)
- Trở kháng vào khoảng 10MW
- Có thể sử dụng bộ phát sóng và bộ tạo điện áp chuẩn cho các mục tiêu khác.
Sơ đồ nguyên lý module chỉ thị hiện số được trình bày trên hình 1.
Bộ phận chính là vimạch 7137 (hoặc 7107 có bán nhiều trên thị trường nước ta), thực chất là một bộ biến đổI tương tự/số kèm theo cả mạch điều khiển đèn chỉ thị LED 7 đoạn. Vi mạch được đóng trong vỏ DIL 40 chân, bên trong bao gồm tất cả các mạch logic và tương tự thực hiện chức năng của một volt kế số; cho nên chỉ cần lắp thêm một vài linh kiện thụ động bên ngoài. Các linh kiện tích cực mắc thêm chỉ cần một transistor loạI VMOS-FET và một diode Zener 5.1 volt dùng để tạo ra nguồn ?"5Volt. R5 và C2 qui định tần số dao động của mạch khoảng 45kHz. Trên cơ sở tần số đó mà hình thành các chu kỳ đo theo phương pháp 2 độ dốc: Nạp điện cho một tụ bằng chính điện áp cần đo trong một thờI gian xác định, sau đó cho nó phóng bằng dòng điện không đổI cho đến khi trở lạI mức điện áp ban đầu. Đo khoảng thờI gian phóng bằng các xung của mạch dao động, ta sẽ được một số đến tỉ lệ vớI điện áp cần đo ở đầu vào. Phép đo như vậy lập lạI hai lần trong mỗI giây. Quá trình phóng nạp được thực hiện bằng mạch tíc phân R6, C4.
Tụ C5 dùng cho mạch tự động điều chỉnh về 0. C3 là tụ nạp điện của điện áp chuẩn khi mạch thực hiện sự tự điều chỉnh này.
Vi mạch phảI được cung cấp một nguồn điện áp rất ổn định để làm chuẩn. Điện áp này được tạo ra do bộ phân áp gồm điện trở R3 và chiết áp P1 nốI từ chân 1 (nguồn +U) đến chân 32 (COMMON). Con số biểu thị trên các đèn số ứng vớI trị số đo cực đạI mà module có thể đo được đúng bằng 2 lần điện áp chuẩn này. Ví dụ trị số đo cực đạI là 200mV thì điện áp chuẩn phảI là 100mV. Điện áp chuẩn này được lấy ra trên con chạy của chiết áp P1 và đưa vào chân 36 (HI REF).
NguờI ta dùng các điện trở R7 và R8 để chia điện áp cần đo lốI vào tác dụng lên các chân HI IN và LO IN (31 và 30). vớI dảI đo cực đạI của module là 200mV khi cần đo 2Volt phảI chọn R8 = 120kW, đo 20Volt thì R8 là 12kW, đo 200Volt thì R8 = 1.2kW. Tụ C1 dùng để khử nhiễu ở đầu vào.
Vi mạch 7137 điều khiển trực tiếp các đèn số, không qua điện trở suy giảm, bởI vì nó có các mạch phát dòng ổn định bên trong để làm việc này. Các đèn số thuộc loạI anode chung. Ba đèn A1, A2, A3 thuộc loạI 7 đoạn bình thường (có thể biểu thị các số từ 0-9). Riêng đèn A4 chỉ biểu thị số 1 và các dấu + hoặc -. Nếu không có loạI này thì dùng loạI thường như trên, khi cần hiển thị số 1 thì cho sáng đồng thờI 2 thanh b,c; khi đo điện áp âm thì cho sáng thanh g, còn ứng vớI điện áp dương thì không hiện dấu cực tính.
Để có thể đo nhiều thang đo khác nhau, ngườI ta cho sáng các dấu thập phân thích hợp. Thang 200mV và 200V thì cho sáng DP1 (thuộc đèn số A2), thang 20V thì cho DP2 sáng (đèn số A3), thang 2V thì cho sáng DP3 (đèn A4) bằng cách nốI chúng vớI masse thông qua điện trở R9.
Điện áp âm ?"5V cần thiết cho vi mạch (chân 26) được tạo ra như sau: Điện áp dao động 45kHz từ chân OSC3 (chân 38) được T1 khuếch đạI lên, được chỉnh lưu qua D1, D2 và ổn áp bằng D3. Vì T1 là transistor VMOS-FET nên điện trở vào rất lớn, không làm quá tảI cho bộ dao động bên trong vi mạch.
VớI cách lắp như vậy, toàn mạch được nuôi bằng một nguồn +5V ổn dịnh duy nhất thông qua mạch REG1 loạI 7805. Do đó điện áp nuôi bên ngoài có thể có trị số bất kỳ trong một dảI rất rộng từ 7-25VDC nếu nốI tắt cầu nốI A thì masse của điện áp nguồn và masse của điện áp cần đo trở nên chung nhau.
Tất cả các linh kiện có thể được lắp trêín tấm mạch in. Vi mạch IC1, REG1, transistor T1 được gắn trên mặt không có đồng, chân xuyên qua lỗ. Các đèn số thì lắp trên mặt kia và chân hàn trục tiếp lên các đế đồng không xuyên qua lỗ. VớI cách lắp linh kiện trên cả hai mặt như vậy tấm mạch in sẽ rất nhỏ gọn (8x4cm), có thể gắn trực tiếp lên các mặt máy. Cần chú ý 7137 chỉ cung cấp được dòng tốI đa 8mA cho các đèn nên không thể dùng cho các đèn LED lớn ( chiều cao phải nhỏ hơn 12.5mm). CuốI cùng, vi mạch 7137 là loạI CMOS rất dễ hỏng nếu hàn bằng loạI mỏ hàn 110/220VAC. Tốt nhất nên dùng đế cắm cho vi mạch này.
Sau khi hoàn tất lắp ráp và kiểm tra cẩn thận, chưa vộI cắm IC1, bạn hãy đấu nguồn, ví dụ 8CDC, vào các chân + và - của module. Đo điện áp +5V ở dầu ra REG1. Nếu tốt thì ngắt điện và cắn IC1 vào đế. Đặt con chạy chiết áp P1 ở vị trí giữa, ngắn mạch các chân H và L, bật nguồn 8V, các đèn số đều phảI hiện 0. Đưa điện áp đo vào các chân H và L (dương vào H âm vào L, R8 = 120kW). Tăng chậm điện áp đo từ 0V đến 2V và theo dõi sự thay đổI của các số hiển thị. Đưa 1,999V chính xác (theo đồng hồ mẫu) vào H-L rồI điều chỉnh chiết áp P1 sao cho module của chúng ta chỉ đúng trị số điện áp đó. Đảo điện áp đầu vào (dương vào L và âm vào H), đèn chỉ thị A4 phảI đổI dấu. Cố định vị trí chiết áp P1 lại.
Việc điếu chỉnh như thế là hoàn tất, dĩ nhiên là chỉ vớI thang đo 2V, phảI chọn thật chính xác các trị số của R8 phù hợp. Thường thì ngườI ta điều chỉnh P1 cho hiện số chính xác ở thang nhạy nhất 200mV (không có R8) rồI sau đó mớI chọn các trị số R8 thích ứng cho các thang lớn.
Trên cơ sở module chỉ thị này, bạn có thể chế tạo cho mình một đồng hồ đo vạn năng hiện số để đo các đạI lượng điện áp, dòng điện AC, DC và điện trở. Lúc đó bạn phảI lắp thêm các mạch biến đổI thích ứng ở đấu vào các chuyển mạch để tiện sử dụng.
Bảng liệt kê các linh kiện:

C1: 10nF Polyester
C2: 47pF
C3, C7, C8: 100nF Polyester
C4, C5: 47nF Polyester
C6: 470nF Polyester
C9: 10uF-25V Tantan
R3: 22k
R7: 1M
R5, R6: 180k
R8: chọn theo thang đo
R9: 680
R10: 1k
R11: 330
P1: chiết áp nhiều vòng 2,2k
D3: Zener 5V1
REG1: 7805
T1: BS170
IC1: 7137 hoặc 7107

A1, A2, A3: D350 TA hoặc HD1131 (LED anode chung).
A4: D380 TA hoặc HD1132 (LED anode chung).
Các chân vi mạch 7137:

1: V+
2: d1
3: c1
4: b1
5: a1
6: f1
7: g1
8: e1
9: d2
10: c2
11: b2
12: a2
13: f2
14: c2
15: d3
16: b3
17: f3
18: e3
19: a4b4 (1000)
20: POL (MINUS)
21: GND
22: g3
23: a3
24: c3
25: g2
26: V-
27: INT
28: BUFF
29: A/Z
30: IN LO
31: IN HI
32: COMMON
33: C REF
34: C REF
35: REF LO
36: REF HI
37: TEST
38SC3
39: OSC2
40: OSC1

Xin lỗi các bạn nha, mình gửi bài mà không có hình minh hoạ vì máy mình không đọc được orcad3, nên dành phải vẽ lại hơi lâu.