АмперВольтметр на ATtiny13

Этот проект возник из любопытства – что мы можем сделать на таком маленьком микроконтроллере? Оказывается, много чего. В этом проекте микроконтроллер будет измерять напряжение, ток и температуру, пересчитывать их и выводить на ЖК дисплей формата 16×1. Несмотря на необычные решения, и несколько недостатков, его также можно использовать как измеритель напряжения питания. Размеры печатной платы составляют 35×16 мм.

Дисплей использует 6 контактов, поэтому вывод RESET придется сконфигурировать как обычный порт ввода/вывода. Это следует делать ПОСЛЕ программирования. Измерение напряжения осуществляется с помощью резистивного делителя. Измерения в диапазоне от 0 до 99.9 В выполняются с точностью 0.1 В. Ток измеряется путем измерения падения напряжения на шунтирующем резисторе сопротивлением 0.1 Ом. Диапазон измерения составляет от 0 до 9.99 А, точность 0.01 А. Температура измеряется с помощью аналогового датчика LM35 в диапазоне от 0 до 99.9 °С с точностью 0.01 °С. В качестве о напряжения для АЦП используется внутренний источник опорного напряжения микроконтроллера ATtiny13, его напряжение составляет 1.1 В. Таким образом, для измерения тока нам не придется использовать операционный усилитель (и отрицательное напряжение питания для него), а вычисления становятся гораздо проще.

Такому простому устройству свойственны небольшие недостатки. Измерение происходит на тех же самых выводах, по которым передаются данные для ЖК-дисплея, а выводам дисплея требуется ток около 80 мкА, чтобы подтянуть их к земле. Резистор сопротивлением 100 Ом в резистивном делителе плохо справляется с этой функцией, и на нем остается около 7 мВ относительно земли. Эти 7 мВ просто вычитаются из результата измерений, из за чего возникает погрешность и результат измерений получается нелинейным. Эта погрешность наиболее сильно проявляется в диапазоне измеряемых напряжений от 0 до 5 В.

Помните, что для измерения больших токов и напряжений мощности шунтирующего и добавочного резисторов должны быть соответствующими. Устройство калибруется с помощью двух подстроечных потенциометров. Контраст ЖК дисплея не регулируется, он задан с помощью двух резисторов, получаемое напряжение равно приблизительно 1 В. Большинство ЖК дисплеев хорошо работают с этим напряжением, но при желании вы можете установить свое значение. Ток измеряется относительно шины земли. Земля источника питания соединяется с землей на плате. Шунтирующий резистор подключается между землей (на схеме GND) и входом -V. Если вы захотите запитать это устройство от источника измеряемого напряжения, просто подключите вход стабилизатора напряжения ко входу +V. Не забывайте, что максимальное напряжение, которое вы можете подать на вход стабилизатора 7805, составляет 30 В. Таким образом, если вы захотите измерять более высокие напряжения или измерять напряжение в диапазоне от 0 В, понадобится отдельный источник питания для устройства. В этом случае перережьте дорожку под потенциометром калибровки напряжения, измеряемое напряжение подключите к контакту +V, а затем подключите источник питания к контакту ZAS на плате.

Плата спроектирована так, чтобы разместить на ней стабилизатор 7805 в корпусе TO252, но на ней можно без проблем поставить микросхему 78L05 в корпусе TO92. Общий ток, потребляемый устройством, включая подсветку ЖК-дисплея, составляет около 30 мА, так что стабилизатора 78L05 вполне хватит.

Диапазон измеряемых напряжений : 0 - 99 Вольт, с дискретностью 0,1 Вольт

Диапазон измеряемого тока : 0 - 9,9 Ампер (С шунтом 0,1 Ом)

Диапазон измеряемых температур : 0 - 99° С, с дискретностью 0,1° С

Программирование: порт сброса (reset) микроконтроллера должен быть запрограммирован как обычный порт (fuse RSTDISBL). Внимание! При установке бита RSTDISBL=0, дальнейшее программирование микроконтроллера с помощью ISP будет невозможным. Восстановить заводскую конфигурацию микроконтроллера можно с помощью этого устройства. Остальные FUSE - биты по умолчанию.

В архив добавлен файл tiny13lcd_9_64-sample, это обновленная версия программы для микроконтроллера, производящая 64 измерения и отображающая их среднее значение.