elechobby:picdic:otherpic:184

電圧&電流計V3(7セグ表示)(PIC16F785)

概要

今までに、電圧や電流を測定するために、

  • 電圧計&電流計アダプタ。。。。。液晶ディスプレイに、電圧値、電流値を表示
  • ミニ電圧&電流計(7セグ表示)。。7セグ(3桁)に、電圧値、電流値をスイッチ切替で表示

を製作しました。
今回は、7セグ(3桁)を2個使用し、電圧値、電流値をスイッチ切替無しで表示可能な電圧&電流計を製作しました。

動作原理

<A/D変換>

  • 精度を高めるために、基準電圧には、シャントレギュレータを使用し、2.495Vとしました。

(分解能は、2.4mV≒2.495V÷1024)

<7セグ(3桁×2個)表示>

  • 1msec周期の割り込み処理の中で、1桁分を表示します。従って6桁であれば、6msecで表示することになります。

※ダイナミック点灯の基本的な原理は、ミニ周波数カウンタ(kHz表示)を参照してください。

<電圧の測定>

  • 抵抗R1とR2で、1/11に分圧した電圧(Vo)を測定します。
    V=Vo×11倍
  • 分圧の精度を高めるために、オペアンプによるボルテージフォロア(高インピーダンス)で測定します。
  • 測定単位を、100mVに設定したので、100mV以下は四捨五入しました。

<電流の測定>

  • R5の両端電圧(Vo)より電流を測定します。
    I=Vo÷0.1Ω
  • 0.1Ωのワット数は、出来るだけ大きな値のものにして下さい。
  • Voは、とても小さな値になる(例えば、100mAの電流で、10mV)ので、オペアンプで11倍に増幅して測定します。
  • 測定単位を、10mAに設定したので、10mA以下は四捨五入しました。

※注意事項
RB6はオープンドレインなので、抵抗(330Ω前後)でプルアップしてください。

回路図


ソースコード

vi_meter_7seg_6disp.c
//********************************************************************** 
/*
　　＜電圧電流計（７セグ表示）＞ 
*/
//********************************************************************** 
 
#define		SEG1		PORTC.F0
#define		SEG2		PORTC.F1
#define		SEG3		PORTC.F2
#define		SEG4		PORTC.F3
#define		SEG5		PORTA.F4
#define		SEG6		PORTA.F5
 
#define		SEG_a		PORTB.F4
#define		SEG_b		PORTB.F5
#define		SEG_c		PORTB.F6
#define		SEG_d		PORTB.F7
#define		SEG_e		PORTC.F4
#define		SEG_f		PORTC.F5
#define		SEG_g		PORTC.F6
#define		SEG_dp		PORTC.F7
 
#define		ON			0
#define		OFF			1
 
//********************************************************************** 
 
void	seg_data_set(char dat)
{
	SEG_a = 0;
	SEG_b = 0;
	SEG_c = 0;
	SEG_d = 0;
	SEG_e = 0;
	SEG_f = 0;
	SEG_g = 0;
	switch (dat) {
	case '0':
		SEG_a = 1;
		SEG_b = 1;
		SEG_c = 1;
		SEG_d = 1;
		SEG_e = 1;
		SEG_f = 1;
		break;
	case '1':
		SEG_b = 1;
		SEG_c = 1;
		break;
	case '2':
		SEG_a = 1;
		SEG_b = 1;
		SEG_d = 1;
		SEG_e = 1;
		SEG_g = 1;
		break;
	case '3':
		SEG_a = 1;
		SEG_b = 1;
		SEG_c = 1;
		SEG_d = 1;
		SEG_g = 1;
		break;
	case '4':
		SEG_b = 1;
		SEG_c = 1;
		SEG_f = 1;
		SEG_g = 1;
		break;
	case '5':
		SEG_a = 1;
		SEG_c = 1;
		SEG_d = 1;
		SEG_f = 1;
		SEG_g = 1;
		break;
	case '6':
		SEG_a = 1;
		SEG_c = 1;
		SEG_d = 1;
		SEG_e = 1;
		SEG_f = 1;
		SEG_g = 1;
		break;
	case '7':
		SEG_a = 1;
		SEG_b = 1;
		SEG_c = 1;
		SEG_f = 1;
		break;
	case '8':
		SEG_a = 1;
		SEG_b = 1;
		SEG_c = 1;
		SEG_d = 1;
		SEG_e = 1;
		SEG_f = 1;
		SEG_g = 1;
		break;
	case '9':
		SEG_a = 1;
		SEG_b = 1;
		SEG_c = 1;
		SEG_d = 1;
		SEG_f = 1;
		SEG_g = 1;
		break;
	case ' ':
		break;
	}
}
 
//********************************************************************** 
 
short	seg_flg, data1, data2, data3, data4, data5, data6, dot1, dot2;
 
void	interrupt()
{
	if (PIR1.CCP1IF == 1) {
		PIR1.CCP1IF = 0;
		//７ＳＥＧ（６桁）点灯処理 
		switch (seg_flg) {
		case 0:
			seg_flg = 1;
			SEG6 = OFF;
			seg_data_set(data1);
			SEG_dp = (dot1 == 1) ? 1 : 0;
			SEG1 = ON;
			break;
		case 1:
			seg_flg = 2;
			SEG1 = OFF;
			seg_data_set(data2);
			SEG_dp = (dot1 == 2) ? 1 : 0;
			SEG2 = ON;
			break;
		case 2:
			seg_flg = 3;
			SEG2 = OFF;
			seg_data_set(data3);
			SEG_dp = (dot1 == 3) ? 1 : 0;
			SEG3 = ON;
			break;
		case 3:
			seg_flg = 4;
			SEG3 = OFF;
			seg_data_set(data4);
			SEG_dp = (dot2 == 4) ? 1 : 0;
			SEG4 = ON;
			break;
		case 4:
			seg_flg = 5;
			SEG4 = OFF;
			seg_data_set(data5);
			SEG_dp = (dot2 == 5) ? 1 : 0;
			SEG5 = ON;
			break;
		case 5:
			seg_flg = 0;
			SEG5 = OFF;
			seg_data_set(data6);
			SEG_dp = (dot2 == 6) ? 1 : 0;
			SEG6 = ON;
			break;
		}
	}
}
 
//********************************************************************** 
 
unsigned	long	measurement(unsigned short channel)
{
	static	unsigned	long	dat;
	static	unsigned	int		cnt;
	//
	dat = 0;
	for (cnt = 0; cnt < 1000; cnt++) {
		dat += Adc_Read(channel);
	}
	return (dat);
}
 
//********************************************************************** 
 
void main()
{
	static	char	buf[16];
	static	double	v1, v2, v, i;
	static	int		tmp;
	//
	TRISA = 0b00001111;
	TRISB = 0b00000000;
	TRISC = 0b00000000;
	OSCCON = 0b01100000;	// クロックを4Mhzに設定する。 
	ANSEL0 = 0b00000111;	// Ａ／Ｄ変換を使用する。
	ANSEL1 = 0b00000000;	// Ａ／Ｄ変換を使用する。
	ADCON0.VCFG = 1;
	// TIMER1の設定
	PIE1.TMR1IE = 0;
	PIR1.TMR1IF = 0;
	T1CON.T1CKPS0 = 1;
	T1CON.T1CKPS1 = 1;
	T1CON.TMR1ON = 0;
	TMR1L = 0;
	TMR1H = 0;
	// CCPの設定
	PIE1.CCP1IE = 1;
	PIR1.CCP1IF = 0;
	CCP1CON.CCP1M3 = 1;
	CCP1CON.CCP1M2 = 0;
	CCP1CON.CCP1M1 = 1;
	CCP1CON.CCP1M0 = 1;
	CCPR1L = 0x7D;	// 1msec...(1÷4000000)*4*8*125
	CCPR1H = 0x00;	// 
	//
	SEG1 = OFF;
	SEG2 = OFF;
	SEG3 = OFF;
	SEG4 = OFF;
	SEG5 = OFF;
	SEG6 = OFF;
	seg_flg = 0;
	data1 = ' ';
	data2 = ' ';
	data3 = ' ';
	data4 = ' ';
	data5 = ' ';
	data6 = ' ';
	dot1 = 2;
	dot2 = 4;
	// 割り込みを許可する。 
	INTCON.PEIE = 1;
	INTCON.GIE = 1;
	//
	T1CON.TMR1ON = 1;
	//
	while (1) {
		//電流の測定と表示 
		v1 = measurement(2);
		v1 = ((v1 / 1000.0) * 2.4365234375) / 11.0;	//2.495V/1024...TL431
		i = v1 / 0.1;
		tmp = i / 10.0;
		if ((i - (tmp * 10)) >= 5) {
			tmp++;
		}
		IntToStr(tmp, buf);
		data4 = buf[3];
		data5 = buf[4];
		data6 = buf[5];
		//電圧の測定と表示 
		v2 = measurement(0);
		v2 = ((v2 / 1000.0) * 2.4365234375) * 11.0;	//2.495V/1024...TL431
		v = v2 - v1;
		tmp = v / 100.0;
		if ((v - (tmp * 100)) >= 50) {
			tmp++;
		}
		IntToStr(tmp, buf);
		data1 = buf[3];
		data2 = buf[4];
		data3 = buf[5];
	}
}
 
//**********************************************************************

動作確認

左側:PIC16F785とオペアンプ(LMC662)です。
右側:A/D変換の基準電圧用のシャントレギュレータ(TL431)です。

電流検出用の抵抗(0.1Ω)とテスト用の負荷抵抗(22Ω)です。

3桁セグメント×2個は、汎用的に使えるように、蛇の目基板に実装しました。

左側:入力電圧0V
右側:入力電圧5V、負荷22Ω、電流230mA(計算値227mA)

左側:入力電圧10V、負荷22Ω、電流450mA(計算値455mA)
右側:入力電圧15V、負荷22Ω、電流680mA(計算値682mA)

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