在这里,我们将设计一个简单的电压表。这很简单,因为它仅包含一个IC芯片 LM3914。LM3914是可根据线性输入电压值驱动10个LED的芯片。
该IC通过根据输入电压值点亮必要的LED来提供十进制输出。最大测量输入电压取决于参考电压和电源电压,我们将在本文的后面部分讨论。
该芯片可以修改用于电池保护电路,电流表电路等,但是在这里我们将其用于电压表。LM3914是一款10级电压表,这意味着它可以显示10位模式下的变化。芯片将测量输入电压作为参数进行检测,并将其与参考电压进行比较,每当电压超过参考电压的特定部分时,相应的LED就会发光。
该芯片被编程为直接驱动LED,因此不需要额外的电阻。
组件
电源(5v)
1K电阻器(3pieces)
10K电阻器(2pieces)
LM3914 IC
10个LED
0.1µF电容器(2个)。
面包板和连接线
电路图和工作
LM3914的内部电路如下图所示:
如所讨论的,LM3914是一个10级测量单元。如上面的内部电路所示。LM3914基本上是10个比较器的组合。每个比较器都是一个运算放大器,在其负极端子上获得参考电压。
现在,这里重要的是测量电压不能高于参考电压或芯片电源电压。必须始终牢记这一点。为了获得较高的测量电压并保持输入恒定,我们将使用电阻分压器电路。它仅基于电阻分压。
考虑由网络组成的电路,如图所示:
因此,在输入电压15V,R1 = 11K,R2 = 1K的情况下,Vout = 15(1/11)= 1.5V(大约)。
参考电压根据需要选择。参考值必须是我们要应用于芯片的最大测量电压。如果要测量峰值电压为20v的可变电压,则应选择20V的参考电压。
参考由公式选择:
由于我们要测量0-15的电压,因此需要选择R2 = 11K = 10K + 1K,R1 = 1K。
这样,我们选择了基准电压Vref = 1.25 * 12 = 15V。因此,我们的最大输入电压为15V。
但是,重要的是要记住,参考值越高,阶跃电压越大,分辨率越低。假设以20V为基准,我们有一个2V的步进,则无法测量2V-4V之间的任何电压。因此,电压越高,精度越低。
由于芯片是10级,电压为0-15V,因此我们有1.5V的步进。因此,每增加1.5V的测量电压,一个额外的LED就会发光。
LM3914电压表电路的连接如下:
PIN3 ---------------------------- + 5v电源
PIN2 --------------------------------接地
PIN5 ----------------------------- +可变电压
PIN1,10,11,12,13,14,15,16,17,18 -------------------连接到LED
LED的测量电平为
+ 1.5V,+ 3.0V,+ 4.5V,+ 6.0V,+ 7.5V,+ 9.0V,+ 10.5V,+ 12.0V,+ 13.5V,+ 15.0V。
假设测量电压为10V,第六个LED发光。假设测量电压为12.5V,第九个LED发光。因此,以1.5V为增量,我们最多可以测量15V。