多機能交流電圧計
概要
交流(正弦波)信号をテスタで測定すると、実効値(RMS:root mean square value)を得ることが出来ます。
しかし交流には、実効値の他に、平均値、最大値、P-P値(Peak to Peak)等があります。
また、自作したアンプの出力を求めるには、一般的には、テスタで実効値を測定して、手で計算を行うことになります。
そこでこれらの値をPICで自動計算させて表示させることにしました。
動作原理
出来るだけ非測定物に影響を与えないように、入力インピーダンスは1MΩと高くしました。そして約200分の1に下げた電圧を、LM386を使用して約20倍に増幅します。その出力をPICのA/D変換機能で取り込んで計算を行い結果をLCDに表示します。
<計算式>
- 実効値(Ve)
Ve=Vm÷√2 - 平均値(Vav)
Vav=(2×Vm)÷π - 最大値(Vm)
0ボルトから波形のピークまでの電圧 - P-P値(Vpp)
波形の最小から最大までの電圧 - 出力電力値(W)
W=V×I=V×V÷R
<仕様>
- 測定可能な周波数範囲は、約10Hz~100kHz迄の正弦波です。
- P-P値が、最大約40Vですので、8Ω負荷のアンプですと約12Wくらいまで測定が出来ます。
<調整>
- 実効値の分かっている正弦波(5V~30Vくらい)の信号を入力します。
- 10kΩのボリュームを廻して、LCDの実効値の表示内容が同じ値を示すようにします。
回路図
- モード1￫SW1=OFF、SW2=OFF
- 実行値Ve(mV)
- 平均値Vav(mV)
- モード2￫SW1=ON、SW2=OFF
- 最大値Vm(mV)
- P-P値Vpp(mV)
- モード3￫SW2=ON
- アンプ出力値Pw(mW)8Ω 負荷
- アンプ出力値Pw(mW)16Ω負荷
ソースコード
- acVoltmeter.c
//********************************************************************** /* ＜交流電圧計＞ 交流電圧入力における下記項目を表示します。 ★モード１：ＳＷ１＝ＯＦＦ、ＳＷ２＝ＯＦＦ ◎実行値：Ｖｅ（ｍＶ） ◎平均値：Ｖａｖ（ｍＶ） ★モード２：ＳＷ１＝ＯＮ、ＳＷ２＝ＯＦＦ ◎最大値Ｖｍ（ｍＶ） ◎Ｐ－Ｐ値Ｖｐｐ（ｍＶ） ★モード３：ＳＷ２＝ＯＮ ◎アンプ出力値：Ｐｗ（ｍＷ）８Ω 負荷 ◎アンプ出力値：Ｐｗ（ｍＷ）１６Ω負荷 ＳＷ１：ＰＯＲＴＡ．Ｆ４ ＳＷ２：ＰＯＲＴＡ．Ｆ５ ※測定可能な周波数範囲は、約１０Ｈｚ～１００ｋＨｚ迄の正弦波です。 */ //********************************************************************** unsigned int measurement() { unsigned int ad, max, min, cnt; // ad = 0; max = 0; min = 1024; for (cnt = 0; cnt < 2000; cnt++) { ad = Adc_Read(2); max = ad > max ? ad : max; min = ad < min ? ad : min; } return (max - min); } //********************************************************************** void main() { static unsigned char buf[6], cnt, *msg1, *msg2, *msg3, *msg4; static unsigned int vm, ve, vav, pw, tmp; static double Dvm; // msg1 = "mV "; msg2 = "mW(8) "; msg3 = "mW(16)"; msg4 = " Pw="; // OSCCON = 0b01110000; // クロックは8Mhz CMCON = 0b00000111; // コンパレータは使用しない。 // Ａ／Ｄ変換を使用する。 ANSEL = 0b00000100; // ポートを初期化する。 TRISA = 0b10111100; TRISB = 0b00001111; // ＬＣＤを初期化する。 Lcd_Custom_Config(&PORTB,4,5,6,7,&PORTA,1,0,6); Lcd_Custom_Cmd(LCD_CURSOR_OFF); Lcd_Custom_Cmd(LCD_CLEAR); // while (1) { tmp = 0; for (cnt = 0; cnt < 5; cnt++) { tmp += measurement(); } Dvm = (double)tmp * 4.8828125; // if (PORTA.F5 == 0) { Dvm = Dvm / 1.41421356; Dvm = Dvm * Dvm; // pw = Dvm / 8000.0; WordToStr(pw, buf); Lcd_Custom_Out(1, 1, msg4); Lcd_Custom_Out(1, 5, buf); Lcd_Custom_Out(1, 10, msg2); // pw = Dvm / 16000.0; WordToStr(pw, buf); Lcd_Custom_Out(2, 1, msg4); Lcd_Custom_Out(2, 5, buf); Lcd_Custom_Out(2, 10, msg3); // continue; } // if (PORTA.F4 == 1) { ve = Dvm / 1.41421356; WordToStr(ve, buf); Lcd_Custom_Out(1, 1, " Ve="); Lcd_Custom_Out(1, 5, buf); Lcd_Custom_Out(1, 10, msg1); // vav = (Dvm * 2.0) / 3.14159265; WordToStr(vav, buf); Lcd_Custom_Out(2, 1, "Vav="); Lcd_Custom_Out(2, 5, buf); Lcd_Custom_Out(2, 10, msg1); } else { vm = Dvm; WordToStr(vm, buf); Lcd_Custom_Out(1, 1, " Vm="); Lcd_Custom_Out(1, 5, buf); Lcd_Custom_Out(1, 10, msg1); // WordToStr(vm * 2, buf); Lcd_Custom_Out(2, 1, "Vpp="); Lcd_Custom_Out(2, 5, buf); Lcd_Custom_Out(2, 10, msg1); } } } //**********************************************************************
