Вольтметр переменного напряжения(трехфазный) на ATmega48

Для оперативного контроля напряжения промышленной сети, в связи с участившимися случаями просадок оного, для световой и звуковой сигнализации колебаний сети, и наконец, для удобства использования был разработан этот прибор. Собственно идею вольтметра мне подсказала данная статья. Большое спасибо автору — Лукащук Антону Сергеевичу. Из первоисточника я оставил без изменений входные цепи фаз и, в первоначальном варианте — бестрансформаторный блок питания. Индикацию реализовал на семисегментном 4-х разрядном светодиодном индикаторе в котором самый старший 4-й разряд показывает выбранную фазу элементами a, g и d (горизонтальными полосками), а оставшиеся три разряда — непосредственно напряжение на выбранной фазе. При выходе напряжения на любой из фаз за установленные пределы в обе стороны загорается красный светодиод и звучит зуммер.

В первоначальном варианте, как я уже упоминал, питание я реализовал через гасящий конденсатор, но этот вариант мне не понравился, т.к. при изменении тока потребления (включение зуммера, загорание большего числа сегментов индикатора и т.п.) напряжение «гуляет», что не есть хорошо для точности АЦП. Хотя с таким питанием прибор честно отработал год круглосуточно не выключаясь и без особых проблем. Усовершенствовать мне его захотелось после того как на «блошином» рынке я увидел продающиеся чуть ли не на развес зарядные устройства для мобильных телефонов — в основном, конечно, китайские клоны, но вполне подходящие. Некоторые из них нерабочие, но как показывает практика, серьёзные неисправности случаются редко — в основном отсутствие контакта, зато их продают вообще за копейки. Прикупив парочку (по 5 ! грн) я их вскрыл и установил, что лучшего варианта по критерию цена/качество не найти. Миниатюрный блок питания с током до полампера и входным напряжением 90-240 В! Если покупать отдельно комплектующие, то обойдётся однозначно дороже. Некоторые блоки можно доработать, заменив выходной стабилизатор, а некоторые — использовать сразу в своих конструкциях. Во втором варианте вольтметра я использовал без доработки внутренности зарядного неизвестного производителя и неизвестной фирмы — по размером они влезут в спичечный коробок (у меня таких размеров был гасящий конденсатор в первом варианте). Родил схему:

Особых разъяснений она не требует — всё стандартно включено: питание, фильтры, индикация, звук. Вообще с портов микроконтроллера удобнее управлять через полевые транзисторы ( я так почти всегда и делаю с помощью 2N7000), но в загашниках осталась куча прекрасных советских транзисторов в металло-стеклянных корпусах с позолоченными ножками — их же нужно куда-то совать?! Входные цепи оставил как в первом варианте, только уменьшил номинал резисторов делителя с которых снимается напряжение на входы АЦП, т.к. питание — 3,3 В. На вход SV1 заводится 5,7 В с зарядного устройства мобильника, о чём я уже упоминал. Развёл и вытравил плату:

Поместил всё это в корпус отслужившего своё 830-го мультиметра.

Конечно с обратной стороны остались неэстетичные отверстия, но ведь никто не запрещает вырезать и подложить подходящих размеров картонку или наклеить прямоугольник из тонкого линолеума. Для работы в промежутках когда отсутствует промсеть я использовал ионистор ёмкостью 1 Ф. Когда он полностью заряжен — этого заряда хватает на работу устройства в течении приблизительно 3 мин (больших промежутков отсутствия сети и не бывает). Ещё добавил, по сравнению со своей первой схемой узел корректировки коэффициента входных делителей по фазам. Дело в том, что резисторы, диоды имеют разброс параметров, определяемый их допуском. Для того, чтобы при повторении конструкции не пришлось подбирать указанные радиоэлементы, после установки вольтметра в конкретную сеть, к нему в разъём ISP подключается выносной блочок, состоящий из двух кнопок. Перебирая кнопкой «фаза» на вольтметре соответственно фазу, кнопками «+» «-» на выносном блоке подгоняем напряжение ориентируясь на подключенный параллельно образцовый вольтметр. При этом во внутреннюю EEPROM контроллера записывается изменённый коэффициент входного делителя соответствующей фазы. Код написал на С, как обычно в WinAVR. Залил прошивку, пару дней плясок с бубном и вот уже калибрую входные цепи.

Про железо вроде всё. Пару слов о программе. Как всегда исходник у меня откомментирован и разъяснён, поэтому особо не буду распылятся. Сетевое напряжение измеряется поочерёдно на каждой фазе. Ищется максимум синусоиды (вернее её положительной половинки), вычисляется относительно опорного, делится на коэффициент делителя и выводится на индикацию. Если напряжение выходит за заданные пределы, включается звуковая индикация. От светодиода, как в первом варианте, отказался — не нужен там он. Помучился немного с сохранением коэффициента делителя в EEPROM, но выход нашёл. Может это решение и не самое лучшее, но чем мудохаться с float в EEPROM — пусть лучше будет так, а там кто-то сделает лучше меня — для того и меняемся опытом, уважаемые коллеги. Фьюзы настроены на работу от внутреннего генератора частотой 8 МГц. Для этого снимем галочку с фьюза CKDIV8. Обязательно включите схему BOD на 2,7 В, чтобы прибор не глючил в отсутствии сети, а то ионистор очень долго разряжается.

P.S. Идея с зарядными от мобилок, мне кажется, очень недурна — габариты и выходной ток весьма прельщают.