PIC16F676 ile 0–30 V Dijital Voltmetre – 3 Haneli 7 Segment Gösterge

[guclusat]

PIC16F676 ile 0–30 V Dijital Voltmetre​

Bu voltmetreyi 0–30 V aralığında ayarlanabilir güç kaynaklarında panelmetre olarak kullanabilirsiniz. Ölçüm aralığı 0–30 V DC’dir. PIC16F676 mikrodenetleyicisinin 10 bit ADC özelliği kullanılarak ölçülen gerilim, LED göstergelerde görüntülenir.

Devreyi monte ettikten sonra, üzerindeki trimpot yardımıyla kalibrasyon yapmanız gerekir. Kalibrasyon tamamlandığında ölçüm uçlarını ölçmek istediğiniz güç kaynağına bağlayarak voltmetreyi kullanabilirsiniz.

Malzeme​

Sıra	Malzeme	Adet / Değer
1	PIC16F676 mikrodenetleyici	1 adet
2	16 pin DIP soket	1 adet
3	Ortak anot 7 segment display	3 adet
4	BC557 TO-92 transistör	3 adet
5	78L05 gerilim regülatörü	1 adet
6	100 Ω direnç, ¼ W (kahverengi-siyah-kahverengi)	8 adet
7	1 kΩ direnç, ¼ W (kahverengi-siyah-kırmızı)	2 adet
8	47 kΩ direnç, ¼ W (sarı-mor-turuncu)	1 adet
9	5,1 V zener diyot, ¼ W	1 adet
10	47 kΩ trimpot	1 adet
11	100 nF kondansatör	1 adet
12	2’li klemens	2 adet
13	10 × 5 cm bakırlı plaket	1 adet

Devre dosyaları​

• Devrenin PCB çizimi — Kuşe kâğıda çıktı alıp ütüleme yöntemiyle aktarabilirsiniz.
• Devrenin yerleşim planı
• PIC için gerekli HEX dosyası

Dikkat: Malzeme listesinde BC557, “NPN” olarak belirtilmiş; ancak BC557 bir PNP transistördür. Montajdan önce şemadaki transistör tipini ve bacak bağlantılarını kontrol edin.

 

[guclusat]

Başka bir siteden bulduğum baskı devre şemaları

devre şeması

PIC mikrodenetleyici ile çoklayılmış (multiplex) 7 segment LED display sürme hakkında daha fazla bilgi için Microchip’in AN557 – Four Channel Digital Voltmeter with Display and Keyboard uygulama notuna bakabilirsiniz. Benim devremde yenileme (refresh) hızı yaklaşık 50 Hz’dir.

Gerilim Bölücü Giriş Devresi​

Şemada görüldüğü gibi 47 kΩ direnç ve 10 kΩ trimpot, gerilim bölücü olarak bağlanmıştır. PIC mikrodenetleyicinin ADC referans geriliminin varsayılan olarak VCC’ye (bu devrede +5 V) ayarlı olduğunu biliyoruz. Bu nedenle, 0–30 V aralığındaki gerilimi 0–5 V seviyesine düşürecek bir gerilim bölücü oluşturmalıyız.

Gerekli bölme oranı:

Vin / 6 = 30 / 6 = 5 V

Ölçülen devreden mümkün olduğunca az akım çekmek, ancak PIC’in ADC girişini de düzgün sürebilmek için gerilim bölücü dirençlerinin değerleri birkaç kiloohm seviyesinde seçilmelidir.

Hesaplamalar
10 bit ADC çözünürlüğünde maksimum sayım değeri 1023’tür.

1. ADC çözünürlüğünün hesaplanması

Referans gerilimi: 5 V

ADC çözünürlüğü = 5 / 1023 = 0,0048878 V/count

Örnek: ADC sayımı 188 ise;

Giriş gerilimi = 188 × 0,0048878 = 0,918 V

2. 0–30 V ölçüm aralığının hesaplanması

Gerilim bölücü, 30 V giriş gerilimini 5 V seviyesine düşürür.

Gerilim bölme oranı = 30 / 5 = 6

Ölçüm çözünürlüğü = 30 / 1023 = 0,02932 V/count

Örnek: ADC sayımı 188 ise;

Giriş gerilimi = 188 × 0,02932 = 5,51 V

Direnç değerleri değiştirilerek ölçüm aralığı artırılabilir veya azaltılabilir. Bu durumda hesaplamalar da yeni değerlere göre yapılmalıdır.

Hassasiyet ve Kalibrasyon​

Devrenin genel hassasiyeti iyidir; ancak 47 kΩ direncin ve 10 kΩ trimpotun değerlerine bağlıdır. Trimpotla daha hassas ayar yapıldıkça ölçüm doğruluğu da iyileştirilebilir.

Kalibrasyon, 10 kΩ trimpotun yaklaşık 7,5 kΩ civarına ayarlanmasıyla yapılır. Girişe 5 V veya 12 V gibi bilinen, standart bir gerilim uygulayın ve ekranda doğru değer görünene kadar trimpotu ayarlayın.

 

[guclusat]

baskı devre hex dosyaları ekte yer almaktadır.

 

[guclusat]

​

3 Haneli Dijital Voltmetre​

Bu, PIC16F676 mikrodenetleyicisi kullanılarak hazırlanmış basit bir 3 haneli dijital voltmetre devresidir. PIC16F676, analog sinyali (gerilimi) ölçer ve sonucu 3 haneli 7 segment LED display üzerinde gösterir.

Uygun bir şönt direnç (Rshunt) kullanılarak DC akım ölçümü için de uyarlanabilir. Ancak bu yazıda akım ölçümünden bahsedilmeyecektir.

Donanım​

Devrenin donanımında PIC16F676 mikrodenetleyicisi ve 3 haneli 7 segment LED display kullanılmaktadır.

Şema ve Bağlantılar​

PIC mikrodenetleyicilerin çoğunda 8 bit veya 10 bit çözünürlüklü, yonga içine entegre edilmiş ADC (Analog-Dijital Dönüştürücü) modülü bulunur. Bu projede, 10 bit çözünürlüklü ve 8 kanallı ADC modülüne sahip PIC16F676 kullanılmıştır. Gerilim ölçümü için yalnızca bir ADC kanalı kullanılır; diğer uygun pinler dijital giriş/çıkış olarak yapılandırılır.

Giriş gerilimi, şemada gösterilen R1 ve R2 dirençleriyle oluşturulan gerilim bölücü üzerinden düşürülür. R2 direncine paralel bağlanan VR1 trimpotu, ekranın tam ölçek gerilim değerini ayarlamak için kullanılır. Bölünmüş giriş gerilimi, analog giriş olarak yapılandırılan AN3 (RA4) pinine uygulanır.

• RA0, RA1 ve RA2: Tarama işlemi sırasında 7 segment display’in hanelerini sırayla etkinleştirmek ve devre dışı bırakmak için kullanılır.
• RA3: Bu sürümde kullanılmamaktadır ve yalnızca giriş olarak yapılandırılabilir.
• RC0–RC5 ve RA5: Yazılımla kodlanan 7 segment gösterimin segmentlerini sürmek için kullanılır.

Yazılım​

Projenin yazılımı CCS C derleyicisi ile hazırlanmıştır.

Ana program, RA4/AN3 pinindeki giriş gerilimini sürekli okur ve elde edilen değeri 7 segment display üzerinde gösterilecek koda dönüştürür.

TIMER1, her 5 ms’de bir kesme oluşturacak şekilde ayarlanmıştır. Bu kesmelerle ekranın haneleri sırayla taranır. Her 5 ms’de yalnızca bir hane etkinleştirilir. Üç haneli ekranın yenileme hızı yaklaşık 66 Hz’dir.

Dijital ADC değerini gerilime dönüştürürken ölçüm aralığına göre ölçeklendirme yapılmalıdır. Bu projede tam ölçek değerinin 30 V olması hedeflenmiştir.

Ölçüm çözünürlüğü hesabı:

Ölçüm aralığı = 30 V

ADC maksimum sayım değeri = 1023

Çözünürlük = 30 / 1023 ≈ 0,0293 V/count

Yani ölçüm çözünürlüğü yaklaşık 29 mV/count değerindedir.

Kaynak kodu ve devre şemasına aşağıdaki bağlantıdan ulaşabilirsiniz.