Добро пожаловать, Гость
Логин: Пароль: Запомнить меня
  • Страница:
  • 1
  • 2
  • 3

ТЕМА: Ваттметр на ATMEGA8 и LCD1602

Ваттметр на ATMEGA8 и LCD1602 27 янв 2017 21:49 #1

  • Gagik
  • Gagik аватар
  • Не в сети
  • I go sometimes
  • Сообщений: 43
Здравствуйте друзья.Хочу собрать ваттметр на AtMega8 с ЖК табло 16х2, с шунтом 0,001ом и возможностью замера потраченных ампер/часов. Хочу попросить уважаемого SOIR с написанием прощивки и возможно Вы подскажете некоторые моменты в схемотехнике, исходя из Вашего опыта. Представляю на Ваш суд схему и ТЗ, насколько я его воспринимаю интуитивно:
Ваттметр на AtMega 8
Пределы измерения:
Напряжение – 50V
Разрешение – 0,01V
Ток – 100A
Разрешение – 0,01А
Мощность – 5000W
Разрешение – 0.1W
А/часы – 9.999 (на дисплее можно без единиц)
Измерение тока производится на шунте 0,001 ом.
ЖК дисплей с подсветкой,16 × 2.
Желаемое расположение параметров на дисплее следующее:
16.23V 46.35A
0.083Ah 752.3W

Разовое нажатие кнопки (до пол секунды) обнуляет счетчик ампер/часов. Продолжительное нажатие кнопки (до двух секунд) выводит на дисплей значение минимального напряжения, максимального тока и максимальной мощности. Повторное нажатие в течении двух секунд возвращает на дисплей текущие значения.
Вложения:
Последнее редактирование: 27 янв 2017 21:54 от Gagik. Причина: прикрепление схемы
Администратор запретил публиковать записи гостям.

Ваттметр на ATMEGA8 и LCD1602 27 янв 2017 22:01 #2

  • Soir
  • Soir аватар
  • Не в сети
  • Moderator
  • Сообщений: 5752
  • Спасибо получено: 2013
У ATMEGA8 АЦП 10-бит. Это означает, что разрешающая способность для предела измерения тока в 100А будет 0,1А. Для напряжения аналогично - одна тысячная от предела.

Речь идет об измерении постоянного тока?

По кнопке лучше наоборот - сброс длительное нажатие.

Настроек никаких не предполагается?
Администратор запретил публиковать записи гостям.

Ваттметр на ATMEGA8 и LCD1602 28 янв 2017 09:11 #3

  • Gagik
  • Gagik аватар
  • Не в сети
  • I go sometimes
  • Сообщений: 43
Речь идет об измерении постоянного тока.
Я понимаю, что при 10бит разрешении должно получится предел измеряемого напряжения/тока разделить на 1024, но тогда как объяснить то, что мой ваттметр измеряет ток от 0 до 100А с разрешением 0,01А. И собран он на Атмега8. Вот ссылка на данный девайс: www.elfly.pl/index.htm
Правда он на 99Ампер, и им измерял 70А.
Недостатки моего ваттметра - напряжение до 30В (нужно до 50В)
не меряет/не показывает мощность (ватты)
В настройках можно выставить сопротивление шунта минимум 0,01ом, а я поставил 0,001ом и сигнал с шунта усилил в 10раз микросхемой LM358, что внесло остаточное значение тока 0,13-0,2А.
Вложения:
Последнее редактирование: 28 янв 2017 09:13 от Gagik. Причина: добавление рисунка
Администратор запретил публиковать записи гостям.

Ваттметр на ATMEGA8 и LCD1602 28 янв 2017 12:10 #4

  • Igr44
  • Igr44 аватар
  • Не в сети
  • I live here
  • der tod der russischen schweinen
  • Сообщений: 1149
  • Спасибо получено: 52
если не секрет, то что вы собираетесь мерять этим устройством.
Администратор запретил публиковать записи гостям.

Ваттметр на ATMEGA8 и LCD1602 28 янв 2017 12:33 #5

  • Soir
  • Soir аватар
  • Не в сети
  • Moderator
  • Сообщений: 5752
  • Спасибо получено: 2013
Gagik пишет:
но тогда как объяснить то, что мой ваттметр измеряет ток от 0 до 100А с разрешением 0,01А. И собран он на Атмега8.
Так делают, есть такой метод - oversampling. Если просто, то нужно сделать 10 измерений и все результаты сложить. Сумму выдать (поставить запятую в нужном месте) за измерение с разрешающей способностью уже 0,01V (в нашем случае для шкалы в 100V). Сотые появляются за счет нестабильности последнего знака АЦП. Что в свою очередь связано с нестабильностью измеряемого напряжения, питающего напряжения, наличием помех и наводок, работой самого АЦП... Учитывая, что по характеристикам ATMEGA8 погрешность +-2 единицы младшего разряда и 0,5 от младшего разряда нелинейность, то все эти сотые - просто "понты". Таким образом, не напрягаясь, можно получить и тысячные, и десятитысячные, и... сколько хватит памяти МК.
Другое дело, если этот метод применить в классической реализации... Но для этого придется усложнять схему и в итоге окажется, что проще, дешевле и надежнее взять МК с лучшими параметрами АЦП.
Поэтому, хотите сотые - будут сотые. Только Вы должны понимать, что ошибка будет уже в десятых, про сотые как-то и говорить не приходится.
Администратор запретил публиковать записи гостям.

Ваттметр на ATMEGA8 и LCD1602 28 янв 2017 15:22 #6

  • Gagik
  • Gagik аватар
  • Не в сети
  • I go sometimes
  • Сообщений: 43
К Igr44. Этим ваттметром собираюсь мерить параметры (ток и мощность при питании от 3-х до 12 банок лития)силовой установки моих радиоуправляемых самолетов.
К SOIR.
Даже если разрешение будет 0,1А и 0,05В (для моих 100А и 50В), то думаю ничего страшного. Главное чтобы было возможным измерять ток на шунте 0,001ом без добавления ОУ. И насчет настроек.
А теперь про настройки: Если нажать на кнопку и после этого подать питание на ваттметр, то входим в сервисное меню, где отображается сопротивление шунта. А рядом справа отображается действительный ток на данный момент. Изменяя сопротивление шунта нажатием кнопки(от 0,001 до 0,002 с шагом 0,0001ом) рядом видим изменение значения тока. через 5 секунд после последнего нажатия ваттметр принимает последнюю настройку и переключается в основное меню. То есть можно настройку тока делать не толькой подстройкой шунта, но и программно. Для меня это октуально, потому что я вместо стандартного шунта использую минусовой провод AWG12.
Администратор запретил публиковать записи гостям.

Ваттметр на ATMEGA8 и LCD1602 28 янв 2017 16:56 #7

  • Костик
  • Костик аватар
  • Не в сети
  • Harness is online
  • Сообщений: 32
  • Спасибо получено: 5
Gagik пишет:
чтобы было возможным измерять ток на шунте 0,001ом без добавления ОУ.
Можно просто поставить датчик тока на эффекте холла. Сейчас их, китайцы делают весьма бюджетные.
Администратор запретил публиковать записи гостям.

Ваттметр на ATMEGA8 и LCD1602 28 янв 2017 17:47 #8

  • Soir
  • Soir аватар
  • Не в сети
  • Moderator
  • Сообщений: 5752
  • Спасибо получено: 2013
Gagik пишет:
Главное чтобы было возможным измерять ток на шунте 0,001ом без добавления ОУ.
Тогда я пас.
Администратор запретил публиковать записи гостям.

Ваттметр на ATMEGA8 и LCD1602 28 янв 2017 18:20 #9

  • Oto
  • Oto аватар
  • Не в сети
  • Moderator
  • Сообщений: 1267
  • Спасибо получено: 369
Gagik пишет:
В настройках можно выставить сопротивление шунта минимум 0,01ом, а я поставил 0,001ом и сигнал с шунта усилил в 10раз микросхемой LM358, что внесло остаточное значение тока 0,13-0,2А.
Это еще хороший результат при одно полярном питании,
при измерениях LM358 от 0.0000V нужно как минимум использовать двух полярное питание , сделать из одно - двух полярное проблем нет , схематически решений сколько угодно, самое простое преобразователь на микросхеме IСL7660 (MAX1044).
И шунт кстати, при повышенных требованиях к измерениям , просто проволочный не подойдет, нужно как минимум нормальный массивный, и с хорошим теплоотводом, чтобы уменьшать ТКС (температурный коэффициент сопротивления). Для самих шунтов надо использовать специализированные сплавы, такие как: константан, манганин. Из распространённых сплавов — нихром.
Иначе, какие претензии могут быть к бытовым измерениям...
#StopRussianAggression
Администратор запретил публиковать записи гостям.

Ваттметр на ATMEGA8 и LCD1602 28 янв 2017 20:39 #10

  • Gagik
  • Gagik аватар
  • Не в сети
  • I go sometimes
  • Сообщений: 43
Так я и применил двухполярное питание для LM358 - сделал инверсную на MC34063.
SOIR, сделаем с шунтом на 0,001ом и ОУ - но хотя бы с десятикратным усилением, так пойдет?
Вместо LM358 могу применять LM324 (только один из каналов), или OP07, который у меня есть. Какой ОУ бы Вы посоветовали из Вашего личного опыта?
Или же можно идти другим путем - использовать AtTiny26L или AtTiny261A. Первый использован в ваттметрах многих производителей - с шунтом 0,001ом - у него компаратор АЦП имеет двадцатикратное усиление. У второго это усиление аж до 32 раза, и оба контроллера используются с шунтом без ОУ.
Администратор запретил публиковать записи гостям.

Ваттметр на ATMEGA8 и LCD1602 28 янв 2017 20:56 #11

  • Soir
  • Soir аватар
  • Не в сети
  • Moderator
  • Сообщений: 5752
  • Спасибо получено: 2013
Gagik пишет:
сделаем с шунтом на 0,001ом и ОУ - но хотя бы с десятикратным усилением, так пойдет?
Вы не меня уговаривайте, а микроконтроллер. Опорное напряжение можно задать хоть те же 0,1V, но что из этого будет - я не знаю. Оптимальным опорным считаю или внутренний источник 2,56V, или внешний такой же.
Вот и давайте считать. Ток 100А, шунт 0,001 Ом, падение напряжения 0,1V. Значит усиление должно быть 25.

Gagik пишет:
Вы посоветовали из Вашего личного опыта?
Из личного опыта: в чем-то похожей конструкции, мне было достаточно LM358 и одно-полярное питание. У Вас требования к прибору повыше - смотрите сами. Только не ожидайте чуда - на такой элементной базе трудно будет создать профессиональный прибор.

Gagik пишет:
Или же можно идти другим путем - использовать AtTiny26L или AtTiny261A.
У меня их нет в наличии, в случае чего, сам не смогу проверять. Поэтому этот вариант не рассматриваю.
Администратор запретил публиковать записи гостям.

Ваттметр на ATMEGA8 и LCD1602 28 янв 2017 21:23 #12

  • Gagik
  • Gagik аватар
  • Не в сети
  • I go sometimes
  • Сообщений: 43
У моего ваттметра опорное напряжение - внутренний источник, но на схеме я добавил TL431 - на 2.495В. Думаю чуток точность повысится. Я не стремлюсь создать профессиональный измерительный прибор на базе Меги8, но точность в пару процентов желательно.
Кстати на днях я завершил сборку ваттметра на AtTiny261A, но в этом ваттметре тоже ложка дегтя - ток до 70А, и главная проблема - напряжение как будто запаздывает при изменении, как будто выполняется большое усреднение. С автором не могу связаться, что бы он подправил код. Он выложил
исходник, но я не смогу разобраться-подправить, к сожалению.
Администратор запретил публиковать записи гостям.

Ваттметр на ATMEGA8 и LCD1602 28 янв 2017 21:27 #13

  • Soir
  • Soir аватар
  • Не в сети
  • Moderator
  • Сообщений: 5752
  • Спасибо получено: 2013
Gagik пишет:
напряжение как будто запаздывает при изменении, как будто выполняется большое усреднение.
Если искусственно вытягивать разрешающую способность, то так и будет - нужно в 10 раз больше проводить измерений.
Администратор запретил публиковать записи гостям.

Ваттметр на ATMEGA8 и LCD1602 28 янв 2017 21:45 #14

  • Gagik
  • Gagik аватар
  • Не в сети
  • I go sometimes
  • Сообщений: 43
Так оно и есть. Но здесь что то другое. При подключении ваттметра к аккумулятору он показывает напряжение (немножко другое, чем есть - да пустим при 12,1В акб показывает 11,73В). При подключении некоторой нагрузки напряжение акб снижается до 11,6В, а ваттметр показывает те же 11,73В. При 38В акб показал 37,2В. При нагружении напряжение по тестеру снизился на два вольта, а ваттметр не реагировал на изменение напряжения.
Администратор запретил публиковать записи гостям.

Ваттметр на ATMEGA8 и LCD1602 29 янв 2017 04:29 #15

  • Soir
  • Soir аватар
  • Не в сети
  • Moderator
  • Сообщений: 5752
  • Спасибо получено: 2013
Gagik пишет:
У моего ваттметра опорное напряжение - внутренний источник, но на схеме я добавил TL431 - на 2.495В.
...
Он выложил исходник, но я не смогу разобраться-подправить
А как Вам удалось изменить источник опорного напряжения? Или Вы все-таки разобрались в исходнике?
Администратор запретил публиковать записи гостям.

Ваттметр на ATMEGA8 и LCD1602 29 янв 2017 09:00 #16

  • Gagik
  • Gagik аватар
  • Не в сети
  • I go sometimes
  • Сообщений: 43
Схема, которую я выложил тут на меге 8, с TL431, у поляка без тл- ки, опора с внутреннего источника. Вот я и добавил ТЛ, дабы чуточку повысить стабильность на AREF. А непонятки с измеряемым напряжением на ваттметре с AtTiny261А, и в еги исходниках я не покопался.

SOIR, если Вы думаете, что 431 нам особо не поможет, можем из схемы исключить. Но все дело в том, что напряжение опорного Атмеги 8 может быть долеко не 2,56В. На моем ваттметре от полякя есть возможность подравить в настройках этот параметр. Я удивился такому решению, но после замера напряжения на AREF - 2.68В понял необходимость такого решения. ТЛ-ка не удорожает прибор, и отпадет необходимость программной корректировки напряжения на Aref.

Сообщения объединил. Нарушение Правил, раздел 5, п.8
Soir
Администратор запретил публиковать записи гостям.

Ваттметр на ATMEGA8 и LCD1602 29 янв 2017 10:05 #17

  • Soir
  • Soir аватар
  • Не в сети
  • Moderator
  • Сообщений: 5752
  • Спасибо получено: 2013
Gagik пишет:
Схема, которую я выложил тут на меге 8, с TL431, у поляка без тл- ки, опора с внутреннего источника. Вот я и добавил ТЛ, дабы чуточку повысить стабильность на AREF.
Вот мне и интересно, как без изменений в прошивке можно подключить внешний источник опорного напряжения?

Gagik пишет:
SOIR, если Вы думаете, что 431 нам особо не поможет, можем из схемы исключить...
Нет, у меня не способ получения опорного напряжения вызывает сомнения. А величина этого напряжения.
Вы хотите шкалу 0,0 - 100,0А преобразовать во входное напряжение 0,0 - 1,0V (или даже меньше). Значит опорное должно быть 1,0V (или меньше). Предполагаю, что в этом случае будет большая нелинейность внизу шкалы.

Gagik пишет:
Но все дело в том, что напряжение опорного Атмеги 8 может быть долеко не 2,56В.
А это в большинстве случаев и не обязательно. Если на входе МК есть делитель, или усилитель - ими и ведется подстройка правильности показаний. Входные напряжения измеряется относительно опорного. Важно в этом случае не точное значение Vref, а его стабильность.
Программная корректировка ведется не только и не столько из-за отклонения Vref от заданного, а в тех случаях, когда измерение идет напрямую, например, как Вы предлагаете, шунт без ОУ. Точная подгонка шунта затруднительна, регулировать нечем - тогда программная реализация. Или для упрощения входной части - используются детали с относительно большими отклонениями от требуемых номиналов и отсутствуют подстроечные резисторы...
Администратор запретил публиковать записи гостям.

Ваттметр на ATMEGA8 и LCD1602 29 янв 2017 11:03 #18

  • Gagik
  • Gagik аватар
  • Не в сети
  • I go sometimes
  • Сообщений: 43
Да нет, Собранная схема работает с внетренним источником. Я же предложил схему с TL431, для которого Вас просил написать прошивку.
Насколько я понимаю, ток от 0 до 100А у меня будет преобразован в напряжение от 0 до 0,1В на шунтею Значит добавим в схему ОУ с заданным усилением 25 и все. Думаю так будет нормально? и источник опорного оставим TL431, да?
Администратор запретил публиковать записи гостям.

Ваттметр на ATMEGA8 и LCD1602 29 янв 2017 11:53 #19

  • Soir
  • Soir аватар
  • Не в сети
  • Moderator
  • Сообщений: 5752
  • Спасибо получено: 2013
Gagik пишет:
Насколько я понимаю, ток от 0 до 100А у меня будет преобразован в напряжение от 0 до 0,1В на шунтею Значит добавим в схему ОУ с заданным усилением 25 и все. Думаю так будет нормально? и источник опорного оставим TL431, да?
Да, нормально.

Вопросы.
В Вашей схеме нарисовано два входа измерения напряжения PC1 и PC2. Какой что измеряет? Куда выводится и что со вторым делать?
Назначение выводов сохранить, как в Вашей схеме?
Для более точного подсчета А*час желательно установить кварц.
Администратор запретил публиковать записи гостям.

Ваттметр на ATMEGA8 и LCD1602 29 янв 2017 12:20 #20

  • Gagik
  • Gagik аватар
  • Не в сети
  • I go sometimes
  • Сообщений: 43
DВ исходной схеме один вход измеряет от 0 до 10В, другой меряет от 10 до 30В (в нашем случае от 10 до 50В). Возможно для точности исмерения так сделано?
Назначение портов лучше бы сохранить, но если критично, то можно поменять конечно.
Администратор запретил публиковать записи гостям.

Ваттметр на ATMEGA8 и LCD1602 29 янв 2017 14:44 #21

  • Soir
  • Soir аватар
  • Не в сети
  • Moderator
  • Сообщений: 5752
  • Спасибо получено: 2013
Gagik пишет:
Возможно для точности исмерения так сделано?
Возможно. До 10V свой вход, своя шкала и своя разрешающая способность. После - более грубая.
Вы скажите, как нужно Вам, так и сделаю.
Gagik пишет:
Назначение портов лучше бы сохранить.
Будут сохранены, я лишь уточнил.

Вот такой проект.
Напряжение - две шкалы. До 10,0V отображение с сотыми долями вольта. 10,0 и больше - только десятые.
Кнопка - сброс Ампер*часов.
Это не схема. Для схемы следует уточнить номиналы деталей, питание и т.п.
Вложения:
Администратор запретил публиковать записи гостям.

Ваттметр на ATMEGA8 и LCD1602 29 янв 2017 16:09 #22

  • Gagik
  • Gagik аватар
  • Не в сети
  • I go sometimes
  • Сообщений: 43
А при долгом нажатии возможно вывод на дисплей значений минимального напряжения, максимального тока и максимальной мощности?


Значения номиналов деталей те, что на схеме. Питание +5В будет от LM2596HV-5. Если что то не так, подскажите.


Сообщения объединил. Нарушение Правил, раздел 5, п.8
Soir
Последнее редактирование: 29 янв 2017 16:26 от Soir. Причина: Нарушение Правил
Администратор запретил публиковать записи гостям.

Ваттметр на ATMEGA8 и LCD1602 29 янв 2017 16:27 #23

  • Soir
  • Soir аватар
  • Не в сети
  • Moderator
  • Сообщений: 5752
  • Спасибо получено: 2013
Gagik пишет:
вывод на дисплей значений минимального напряжения, максимального тока и максимальной мощности?
Пока этого нет, чуть позже добавлю. Сначала Вы посмотрите все ли так.

P.S.
Не нарушайте Правила.
Администратор запретил публиковать записи гостям.

Ваттметр на ATMEGA8 и LCD1602 29 янв 2017 18:11 #24

  • Gagik
  • Gagik аватар
  • Не в сети
  • I go sometimes
  • Сообщений: 43
Что бы посмотреть, нужен ваттметр. Пока я не изготовил его, потому что пока определяемся со схемой. Если схема та, которую я выложил, плюс ОУ для усиленя сигнала шунта, то с завтрашнего дня начну изготовить.
Администратор запретил публиковать записи гостям.

Ваттметр на ATMEGA8 и LCD1602 29 янв 2017 18:48 #25

  • Soir
  • Soir аватар
  • Не в сети
  • Moderator
  • Сообщений: 5752
  • Спасибо получено: 2013
До начала изготовления погоняйте в симуляторе.
Администратор запретил публиковать записи гостям.
  • Страница:
  • 1
  • 2
  • 3
Модераторы: wolf2000, Vakula, Айнцвайдрайченко