Dual Spannungs/Stromanzeige für Netzgeräte

DH1AAD ,Ingo Gerlach , 5.6.1999, e-Mail : Ingo Gerlach

Info

Diese Schaltung ist in erster Linie für all diejenigen interessant die bereits ein Dualspannungs-Netzgerät haben, oder planen sich eines anzuschaffen, sei es nun ein fertiges oder ein Eigenbau. Das Problem hierbei ist die gleichzeitige Anzeige der Spannungen und Ströme. Aus diesem Grund entstand diese kleine Schaltung die auf einem 2x16 Zeilen Display zwei Spannungen und 2 Ströme gleichzeitig Messen und Anzeigen kann.
Die Anzeige umfasst dabei den Bereich von 0-25.5V und 0-2.55A (jeweils für den positiven und negativen Spannungszug) was für die meisten Fälle ausreichend sein sollte. Bei der Entwicklung der Anzeige stand ein einfacher Aufbau, eine geringe Grösse sowie ein geringer Kostenfaktor im Vordergrund. Der teuerste Einzelposten ist daher auch das LCD-Display. Hierfür muss man ca. 25-30 DM bzw. ca. 50,- DM für ein beleuchtetes veranschlagen.

1.0 Schaltungsbeschreibung

Wie man anhand der Blockschaltung leicht erkennen kann, besteht die Schaltung aus vier Einheiten. Die Hauptarbeit übernimmt hier ein Chip vom Type PCF8591. Der PCF8591 ist ein 4 fach AD-Wandler von Phillips. Ferner enthält dieser Chip noch einen DA Wandler, der hier aber nicht verwendet wird. Da es sich hier um einen 8-Bit Wandler handelt, reicht der ausgegebene Wertebereich von 0-FFh. Wobei der Wert FFh dann genau der Referenzspannung entspricht. Ist wie in diesem Fall die Referenzspannung 2.55V, darf auch die Eingangsspannung an den Pins 1-4 diesen Wert nicht überschreiten. Die Referenzspannung wird mit dem IC LM336-2.5 bereit gestellt und mit einem Trimmer auf genau 2.55 Volt justiert. Die Schaltung um den OP1a und OP1b TL084 dient der Spannungsteilung und Spannungsinvertierung , für die negative Spannungsmessung. Mit OP1c und OP1d ist für die Strommessung jeweils ein Differenzverstärker mit Verstärkung 1 aufgebaut. Die Schaltung um den Kontroller ist in etwa identisch mit der auf dem Entwicklungsboard STK200. Der Quarz ist unkritisch und kann in dem Bereich von ca. 3.00 - 6.00 MHz liegen. Die gewandelten Daten, werden per I2C-Bus zum Kontroller übertragen. Die Software für den AVR findet man hier: ubmess.zip

1.1 Schaltung

1.2 Bestückung

1.3 Layout

1.4 Aufbau

Da die Platine einseitig ist und auf SMD-Bauteile verzichtet wurde, sind ein paar Brücken leider unumgänglich geworden. Mit diesen sollte bei der Bestückung auch begonnen werden. Im Anschluss daran kommen die Widerstände und dann die Diode D1 die unter dem IC5 (74HC00) sitzt. Jetzt können die Fassungen für die IC's eingelötet werden. Es geht jetzt weiter mit den Trimmpotis sowie den restlichen Bauteilen und dem Spannungsregler-, Referenzspannungs IC. Bevor nun mit dem Display und den IC's weiter gemacht wird, sollte eine Vorprüfung durchgeführt werden. Nach dem Anlegen der Versorgungsspannung von 13-15 V sollten an den IC-Fassungen die Versorgungsspannungen geprüft werden. Nur der OP erhält direkt die Versorgungsspannung an den Pin's 4 +Ub, Pin 11 -Ub von 13-15V. Die anderen IC werden vom 5V-Spannungsregler versorgt. Diese Spannungen sollte überprüft werden. Ist dies geschehen, Spannung abklemmen und die IC's nun in die Fassungen stecken sowie, das LCD-Display anschliessen. Hierfür kommen zwei Möglichkeiten in Betracht. Das Display wird auf die Lötseite der Platine über kleine Drahtstückchen verbunden,dies ergibt eine kompakte Einheit die direkt hinter der Frontplatte eines Netzteiles montiert werden kann. Ferner sind auf der Platine Bohrungen vorhanden über die das Display mit ein paar Schrauben fixiert werden kann. Über ein 14-poliges Flachbandkabel kann das Display abgesetzt von der Messeinheit betrieben werden, dies ist dann Sinnvoll, falls hinter der Frontplatte nicht genügend Platz vorhanden sein sollte.

Noch eines, hat man sich etwas, Gutes" sprich ein beleuchtetes Display zugelegt, bitte nicht die Spannung der Beleuchtung von der Messplatine holen. Der kleine" Spannungsregler schafft das nicht. Hier ist es sinnvoll, Über einen entsprechend dimensionierten Vorwiderstand die Versorgunsgspannung direkt aus dem Netzteil zu beziehen.

1.5 Abgleich

Ist alles Bestückt und nach dem Anlegen derSpannung nichts weiter abgeraucht, sollte jetzt auf dem Display in etwa folgendes zusehen sein.

  0.0 V 0.000 A
- 0.0 V 0.000 A

Falls auf dem Display nichts zu sehen ist, erst einmal an dem Kontrast-Trimmer etwas drehen. Als erstes ist jetzt die Referenzspannung mit dem Trimmer R24 an Pin 14 von IC2 auf 2,55 Volt einzustellen. Anschliessend klemmt man eine eine bekannte Spannunsgquelle (z.B. 9V Batterie, vorher genaue Spannung mit einem Multimeter messen!) an den Anschluss +UBMess / Gnd und stellt die vorher gemessene Spannung mit Trimmer R5 ein. Analog verfährt man mit dem negativen Zweig mit Trimmer R2. Damit ist der Abgleich abgeschlossen.

3.0 Links und Literatur


© Ingo Gerlach, DH1AAD, 15.02.2002
E-Mail bitte an:Ingo Gerlach
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