ミニ電圧&電流計(7セグ表示)

以前にも、電圧計&電流計アダプタ(LCD表示)を製作しました。
今回は、測定結果の表示を、7セグ4桁(ダイナミック点灯)にした、とてもコンパクトな電圧&電流計を製作します。
<仕様>

• 電圧測定:最大27.5Vとする。(分解能26.9mV=27.5V÷1024)
• 電流測定:最大2.5Aとする。(分解能2.4mA=2.5A÷1024)

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R3とR4で、1/11に分圧した電圧(Vo)を測定する。
  V=Vo×11倍

<電流の測定>

• R1の両端電圧(Vo)より電流を測定する。
  I=Vo÷1Ω
• 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。

<電源電圧>

• PIC16F88の電源電圧は、規格では、2.0V~5.5Vになっています。但し、使用するクロック周波数によって、最低動作電圧は異なります。(下図参照)
• 10MHz以下の動作電圧
  計算式は、
  FMAX = (12MHz/V) × (VDDAPPMIN - 2.5V) + 4MHz
  で求めることが出来ます。

クロック周波数が、8MHzの場合には、約2.83Vとなり、単三電池2本でも動作させることが出来ます。
8MHz=12MHz × (2.83V - 2.5V) + 4MHz

• 16MHz、20MHzの動作電圧
  

電源が、単三電池(約3.0V)の場合、R5~R12は約330Ω前後にしてください。
電源が、5.0Vの場合、R5~R12は約1kΩ前後にしてください。

<各セグメントとポートBとの対応>

vi_meter_7seg_4disp.c

//********************************************************************** 
/*
　　＜ミニ電圧＆電流計（７セグ表示）＞ 
*/
//********************************************************************** 
 
#define		DATA0		0b00100001
#define		DATA1		0b11100111
#define		DATA2		0b00110100
#define		DATA3		0b10100100
#define		DATA4		0b11100010
#define		DATA5		0b10101000
#define		DATA6		0b00101000
#define		DATA7		0b11100001
#define		DATA8		0b00100000
#define		DATA9		0b10100000
#define		DATA_SPACE	0b11111111
 
#define		SPACE		10
 
#define		NON_SEG		0b00000000
#define		SEG1		PORTA.F6
#define		SEG2		PORTA.F7
#define		SEG3		PORTA.F0
#define		SEG4		PORTA.F1
 
#define		ON			1
#define		OFF			0
 
#define		SW			PORTA.F5
 
//********************************************************************** 
 
short	seg_flg, data1, data2, data3, data4, dot;
short	tbl[11] = {DATA0, DATA1, DATA2, DATA3, DATA4, DATA5, DATA6, DATA7, DATA8, DATA9, DATA_SPACE};
 
void	interrupt()
{
	if (PIR1.CCP1IF == 1) {
		PIR1.CCP1IF = 0;
		//７ＳＥＧ（４桁）点灯処理 
		switch (seg_flg) {
		case 0:
			seg_flg = 1;
			SEG4 = OFF;
			PORTB = (dot == 1) ? tbl[data1] & 0b11011111 : tbl[data1];
			SEG1 = ON;
			break;
		case 1:
			seg_flg = 2;
			SEG1 = OFF;
			PORTB = (dot == 2) ? tbl[data2] & 0b11011111 :  tbl[data2];
			SEG2 = ON;
			break;
		case 2:
			seg_flg = 3;
			SEG2 = OFF;
			PORTB = (dot == 3) ? tbl[data3] & 0b11011111 :  tbl[data3];
			SEG3 = ON;
			break;
		case 3:
			seg_flg = 0;
			SEG3 = OFF;
			PORTB = (dot == 4) ? tbl[data4] & 0b11011111 :  tbl[data4];
			SEG4 = 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	dat;
	//
	TRISA = 0b00111100;
	TRISB = 0b00000000;
	OSCCON = 0b01110000;	// クロックを8Mhzに設定する。 
	ANSEL = 0b00010100;		// Ａ／Ｄ変換を使用する。
	ADCON1.VCFG1 = 1;
	ADCON1.VCFG0 = 0;
	// TIMER0の設定
	OPTION_REG.T0CS = 1;
	OPTION_REG.PSA  = 0;
	OPTION_REG.PS2  = 0;
	OPTION_REG.PS1  = 1;
	OPTION_REG.PS0  = 0;
	// 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 = 0xE2;	// 5msec...(1÷8000000)*4*8*1250
	CCPR1H = 0x04;	// 
	//
	SEG1 = OFF;
	SEG2 = OFF;
	SEG3 = OFF;
	SEG4 = OFF;
	seg_flg = 0;
	data1 = SPACE;
	data2 = SPACE;
	data3 = SPACE;
	data4 = SPACE;
	dot = 0;
	// 割り込みを許可する。 
	INTCON.PEIE = 1;
	INTCON.GIE = 1;
	//
	T1CON.TMR1ON = 1;
	//
	while (1) {
		if (SW == 1) {
			dat = measurement(2);
			dat = ((dat / 1000.0) * 2.44140625) * 11.0;
			WordToStr(dat, buf);
			dot = 2;
			data1 = buf[0] == ' ' ? SPACE : buf[0] - '0';
			data2 = buf[1] == ' ' ? SPACE : buf[1] - '0';
			data3 = buf[2] == ' ' ? SPACE : buf[2] - '0';
			data4 = buf[3] == ' ' ? SPACE : buf[3] - '0';
		} else {
			dat = measurement(4);
			dat = ((dat / 1000.0) * 2.44140625) / 1.0; 
			WordToStr(dat, buf);
			dot = 1;
			data1 = buf[1] == ' ' ? SPACE : buf[1] - '0';
			data2 = buf[2] == ' ' ? SPACE : buf[2] - '0';
			data3 = buf[3] == ' ' ? SPACE : buf[3] - '0';
			data4 = buf[4] == ' ' ? SPACE : buf[4] - '0';
		}
	}
}
 
//**********************************************************************

いつものブレッドボードで動作確認をしました。
電源は、単三電池2本です。

負荷:22Ω
検出抵抗:1Ω

左側:1.0V入力
右側:41mA(計算上は、43mA)

左側:3.0V入力
右側:126mA(計算上は、130mA)

左側:5.0V入力
右側:212mA(計算上は、217mA)

左側:10.0V入力
右側:428mA(計算上は、435mA)

如何ですか?
単三電池2本+7セグ(4桁)なので、かなりコンパクトに仕上がるのではと思っています。

電圧と電流の表示は、精度(分解能)を考慮すると、
電圧表示:100mV単位
電流表示:10mA単位
にするほうが望ましいですね。