ICL7107 là bộ chuyển đổi tín hiệu tương tự sang tín hiệu số (ADC) có độ chính xác cao có thể được sử dụng để chế tạo vôn kế kỹ thuật số. Nó có độ phân giải màn hình 3-1/2 chữ số, có thể đo điện áp lên đến 200 mV, 2V và 20V toàn thang đo và hoạt động với điện áp nguồn duy nhất là +5V.

Mạch sau đây có thể được sử dụng để đọc và đo điện áp DC lên đến 2kV. Bạn có thể sử dụng mạch chia điện áp với điện trở giá trị cao để đo nhiều hơn nữa, ví dụ 300VDC. Trong bài viết này, chúng ta sẽ khám phá cách chế tạo vôn kế kỹ thuật số bằng ICL7107.

Các thành phần cần thiết

Để chế tạo vôn kế kỹ thuật số sử dụng ICL7107, chúng ta cần các thành phần sau:

• Vi mạch ICL7107
• Màn hình LED Anode chung (Dl1, Dl2, Dl3, Dl4 = MAN 6960)
• Bảng mạch cắm
• Dây nối

Điện trở

1. R1 = 180kΩ
2. R2 = 22kΩ
3. R3 = 12kΩ
4. R4 = 1MΩ
5. R5 = 470kΩ
6. R6 = 560Ω

P1 = Biến trở = Bộ chỉnh đa vòng = 20kΩ

Tụ điện

1. C1 = 100pF
2. C2 = 100nF (C6
3. C3 = 47nF
4. C4 = 10nF
5. C5 = 220nF
6. C6 & C7 = 100nF (Được sử dụng trong mạch lọc – Không hiển thị trong sơ đồ)

Điện áp đầu vào:

• 0 – 20V Khi R3 = 0-20 V ….R3 = 1,2kΩ
• 0 – 200V Khi R3 = 0-20 V ….R3 = 12kΩ
• 0 – 2kV Khi R3 = 0-20 V ….R3 = 120kΩ

Tóm lại, vôn kế kỹ thuật số sử dụng ICL7107 là giải pháp đơn giản và chính xác để đo tín hiệu điện áp trong nhiều ứng dụng khác nhau. Nó yêu cầu mạch chia điện áp, màn hình LED 7 đoạn và IC ICL7107. Phần mềm có thể được lập trình để triển khai các tính năng bổ sung và đầu ra có thể được giao tiếp với các thiết bị khác để phân tích và xử lý thêm.

Sơ đồ mạch điện

Tổng quan về mạch điện:

Mạch cho vôn kế kỹ thuật số sử dụng ICL7107 bao gồm một số thành phần như IC ICL7107, điện trở , tụ điện , bộ điều chỉnh điện áp và một số thành phần thụ động khác . Điện áp cần đo được đưa vào IC thông qua mạng lưới chia điện áp. IC chuyển đổi điện áp tương tự thành giá trị kỹ thuật số và hiển thị trên màn hình LED 7 đoạn.

Mạch chia điện áp được sử dụng để giảm điện áp đầu vào xuống mức an toàn, có thể đo được bằng ICL7107. Biến trở được sử dụng để điều chỉnh phạm vi điện áp của vôn kế. Tụ điện và điện trở được sử dụng để ổn định và lọc tín hiệu.

IC ICL7107  là IC DIP (Gói song song) 40 chân bao gồm bộ chuyển đổi analog sang kỹ thuật số, bộ ghép kênh và trình điều khiển hiển thị LED 7 đoạn. Đầu vào analog được kết nối với chân 5 của IC và điện áp tham chiếu được kết nối với chân 6. Bộ ghép kênh chọn tín hiệu đầu vào cần đo và gửi đến ADC. Trình điều khiển hiển thị LED 7 đoạn chuyển đổi đầu ra kỹ thuật số của ADC thành dạng có thể hiển thị và điều khiển màn hình LED 7 đoạn.

Phần mềm cho vôn kế kỹ thuật số được viết bằng ngôn ngữ lắp ráp hoặc ngôn ngữ C. Phần mềm đọc tín hiệu điện áp từ ICL7107, chuyển đổi thành giá trị số và hiển thị trên màn hình LED 7 đoạn. Phần mềm cũng có thể được lập trình để triển khai các tính năng bổ sung, chẳng hạn như đo điện áp đỉnh, tính trung bình điện áp và ghi nhật ký điện áp.

Hoạt động của mạch điện:

Mạng chia điện áp được tạo thành từ hai điện trở nối tiếp. Một trong các điện trở là một biến trở có thể điều chỉnh để hiệu chuẩn vôn kế. Đầu ra của mạng chia điện áp được kết nối với đầu vào của IC ICL7107.

Mạch chia điện áp bao gồm hai điện trở, R1 và R2, được kết nối nối tiếp. Điện áp đầu vào được áp dụng trên tổ hợp nối tiếp của R1 và R2, và điện áp đầu ra được lấy qua R2. Tỷ số của R2 với (R1 + R2) xác định điện áp đầu ra. Chúng ta có thể điều chỉnh phạm vi điện áp đầu ra bằng cách thay đổi giá trị của R1 và R2.

ICL7107 là IC chuyển đổi A/D 3,5 chữ số được thiết kế để điều khiển trực tiếp màn hình LED 7 đoạn. IC có tham chiếu điện áp bên trong, được sử dụng để so sánh điện áp đầu vào và chuyển đổi thành giá trị số. Sau đó, giá trị số được hiển thị trên màn hình LED.

IC cũng có bộ ghép kênh tích hợp có thể được sử dụng để đo nhiều đầu vào. Bộ ghép kênh chọn điện áp đầu vào cần đo và sau đó chuyển đổi thành giá trị số.

Việc lập trình cho vi điều khiển bao gồm khởi tạo IC ICL7107, đọc điện áp tương tự, chuyển đổi thành giá trị số, sau đó gửi đến màn hình LED. IC liên tục đọc điện áp và cập nhật màn hình.

Bố trí PCB của Vôn kế kỹ thuật số

Sau đây là ba sơ đồ PCB của Vôn kế kỹ thuật số mini sử dụng ICL7107 với mạch cuối cùng.

Thủ tục:

1. Đầu tiên, đặt IC ICL7107 lên bảng mạch. Kết nối chân 19 và 20 với thanh ray âm và chân 1 và 40 với thanh ray dương.
2. Kết nối chân 9, 8, 7, 6 và 5 với bảy đoạn của màn hình. Kết nối chân 21 và 22 với dấu thập phân và thanh ray âm tương ứng.
3. Kết nối các chân 27, 26 và 25 với các chân gạt nước, CCW và CW của biến trở. Kết nối các chân còn lại của biến trở với thanh ray dương và âm.
4. Kết nối chân 2, 3 và 4 với thanh ray dương. Kết nối chân 39 với thanh ray âm.
5. Kết nối chân 10, 11, 12 và 13 với thanh ray dương. Kết nối chân 14, 15, 16 và 17 với thanh ray âm.
6. Kết nối chân 18 và 23 với thanh ray âm. Kết nối chân 24 với thanh ray dương.
7. Kết nối chân 28 và 29 với thanh ray âm. Kết nối chân 30 và 31 với thanh ray dương.
8. Kết nối chân 32 và 33 với thanh ray âm. Kết nối chân 34 và 35 với biến trở.
9. Kết nối chân 36 và 37 với thanh ray dương. Kết nối chân 38 với thanh ray âm.
10. Đặt diode 1N4001 trên thanh ray dương và âm, với cực dương được kết nối với cực dương.
11. Đặt điện trở 1k ohm giữa chân 18 và thanh ray âm. Đặt điện trở 10k ohm giữa chân 18 và thanh ray 36. Đặt điện trở 100k ohm giữa chân 36 và thanh ray dương.
12. Đặt tụ điện 1uF giữa chân 18 và thanh ray dương. Đặt tụ điện 0,01uF giữa chân 32 và thanh ray âm.
13. Kết nối cực dương của ắc quy với cực dương và cực âm với cực âm.
14. Điều chỉnh biến trở để có được giá trị điện áp mong muốn trên màn hình.

Thuận lợi

1. Mạch vôn kế kỹ thuật số đơn giản này không yêu cầu bất kỳ bộ vi điều khiển nào .
2. Vôn kế kỹ thuật số có độ chính xác cao hơn vôn kế analog.
3. IC ICL7107 có giá thành thấp và dễ dàng mua trên thị trường.
4. IC có thể được lập trình để thực hiện các nhiệm vụ khác ngoài việc đo điện áp.
5. Màn hình LED dễ đọc và dễ hiểu.
6. Mạch điện này đơn giản và dễ xây dựng.
7. Vôn kế có thể được cấp nguồn bằng pin , giúp dễ dàng di chuyển và sử dụng ngoài thực địa.

‍