第三十课--Microduino制作的直流电压电流表--C

用Microduino制作的直流电压电流表--C#上位机显示

目的 本教程用Microduino制作了直流电压电流表，PC端的C#窗体程序可以显示被测电压电流值。通过本教程可以让读者加深对运放的理解，还可以学习C#的编程实例，为灵活运用Microduino搭建实际电路作准备。 设备 Microduino-Core Microduino-Core 是以 Atmel ATmega328P为核心的8位单片机开发核心板，是一个开源的、与 Arduino UNO 兼容的控制器模块。 Microduino-USBTTL 下载程序模块，可直接与 Microduino-Core 或者Microduino-Core+ 相连，让他们与计算机通讯。它的下载接口用的是MicUSB，这也是Microduino小巧的一部分。Microduino大小与一枚一元硬币差不多大。下载线与绝大多数智能手机usb数据线是一样的，方便实用。 其他硬件设备 相关硬件 数量 功能 LM358 1个 常用双路运算放大器，可方便实现数学运算电路。 ICL7660 1个 负压产生芯片，用于运放负压供电。 AD620 1个 仪用放大器，该示例用于电流检测。 1/4W电阻 若干 用于差分比例运算。 0.01欧姆电阻(5W) 1个 串联于被测电路。 1欧姆电阻(10W) 1个 与0.01欧电阻串联，然后接到干电池上获取测试电流。 10uF 16V铝电解电容 3个 用于负压产生电路。 干电池 若干 测试用。 USB数据连接线 1条 连通Microduino模块与计算机。 面包板 1块 各个元器件汇聚于此。 面包板跳线 1盒 电气连接线。 AD620仪用放大器 AD620仪用放大器是美国AD公司的产品, 用户只需使用一只外部电阻器便可以设置从1到1,000任何要求的增益，本示例电阻采用外接电阻是2K，也就是说增益G=1+（49.4/2）=25.7。仪用放大器 AD620的核心是三级运放电路,有较高的共模抑制比,温度稳定性好,放大频带宽,噪声系数小，精确度高。20元一个（笔者本地零售价格）的AD620与普通1元一个的LM358有什么区别？价格。 除去价格，也不去关注datasheet中的性能参数，就本实例而言，0.01欧姆电阻流过50mA电流时，该差分信号（0.01欧姆电阻两端）经AD620放大后可以正确显示该电流值，依笔者实测，LM358不能正确显示所测电流值。 实验原理图 该电路可以测试的量程电流为19.45A（理论值），电压为50V（理论值），如果实际应用应留出余量。 电流计算方法为： 25.7(增益G)*0.01(电阻)*I(电流)<5V ，得出I<19.45A。10毫欧电阻功率为5W，也就是说电流最大不能超过 根号下500，等于22.36A。综合来看，理论电流值应小于19.45A，需注意测试大电流时电流连接线(电阻两头)应不小于2.5方铜线(2.5平方毫米截面积)。 电压计算方法为：358输出电压不可能高于电源电压5V，又因为该差分比例运算电路把输入电压缩小到原来电压的0.1倍，所以理论测试电压为50V。 程序 int myValueA0_V=0;//for measure voltage int myValueA5_I=0;//for measure current void setup() { Serial.begin(9600); } void loop() { myValueA0_V=analogRead(A0); delay(10); Serial.print(myValueA0_V*5.0/1023,3); Serial.print('\n');//C# program need this charactor to split myValueA5_I=analogRead(A5); delay(10); Serial.print(myValueA5_I*5.0/1023,3); delay(300);//send data delay fit for c# program time_tick } 调试 参考原理图连接完毕并确认无误。 把程序复制到Arduino IDE中。 编译程序，选择正确的板卡与相应串口。 点击Upload，下载程序。 下载完Arduino程序后，打开IV_control\bin\Debug文件夹下的IV_control.exe可执行文件，可出现窗体界面。(该C#程序需要.NET framework 4.0支持，win7已自带，xp系统如果打不开，可搜索下载，大把的资源)。 开始测试，观察窗体界面中电压电流值变化。下图为笔者测试两节南孚电池的电压，以及一节万用表淘汰下来的9V电池接了3欧姆（1欧姆电阻串联3个，每个10W）电阻的电流。电流值偏差很大，是因为电池带重载后内阻增大。笔者曾用该电路测试过1KW风力发电机给24V蓄电池充电，电流显示准确。 C#源程序，Microduino的实拍图以及相对清晰的protel原理图可点击下载。C#程序中有相关注释，版本为VS2010。 Csharp program and picture：文件:Csharp program and pictures.rar 结果 观察电压电流值，与理论计算值对比分析。 视频