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[工仪]自制免调试4位半数字电压表 [复制链接]

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只看楼主 倒序阅读 我要置顶 楼主  发表于: 2013-02-08
一般4位半数字电压表的解决方案无非就是ICL7129和ICL7135一系列,虽然这些芯片价格低廉应用广泛,但是用起来比较复杂,一是不好找合适的积分电容,二是1.000V的基准源不好搞,最近发现MAXIM还有一种单片数字电压表芯片,MAX1498,这个芯片非常强大,不需要积分电容,校正电容,时钟电路,而且内部还集成了基准源和LED驱动器,总之,ICL7135需要外接的它全部给内置了,换句话说,配上5个数码管,1个电阻,4个电容,就可以组成一块4位半数字电压表头了,更重要的是,免调试,免校正!不过这芯片不是一般的贵,75块大洋买了一片。
关于这个芯片的描述:
高分辨率,4位半数字(±19,999计数);Σ-Δ ADC结构,不需要积分电容,不需要自动调零电容,同时提供>100dB的50Hz和60Hz抑制
2.7V至5.25V单电源供电(可以非常方便用单节锂电池供电);可选择的输入范围:±200mV 或±2V;可选择的电压基准:内部2.048V基准或外部基准;内部高精度振荡器,不需要外部元件;自动失调校准;低功耗(不包括LED驱动电流)工作电流最大值664μA,关断电流最大值268μA;多路复用LED驱动器,恒流驱动,可编程段电流(这就省去了LED的限流电阻);输入电流是10nA,超高阻抗。
就是这么个功能强大的芯片,可以直接把ICL7135打回老家,TFQP-32封装

电路图,就按照MAXIM的官方电路,当然,如果用最简电路做出来肯定不会得到较高的性能,
所以,该省的地方还是不能省。LED的驱动是采用扫描式,由于5位一体的共阴数码管只有红色的
而我喜欢绿色,眼睛看着舒服,所以采用4位绿色共阴+单位数码管组成,没想到事后证明居然是一个歪打正着的正确!
至于其他的功能,涵盖数据保持,峰值显示,量程切换,基准源切换等等
都有各自对应的管脚,只要设置其或高电平或低电平就可以实现相应的功能

单面板布线比较繁琐,索性改成两块板,一块控制,一块显示,叠罗汉的方式安装,反正是自己用,无所谓。
采用热转印制作PCB


腐蚀,清洗,打孔,保护

显示板上,先焊接跳线

焊上数码管

这是连接两块板的单排圆针和单排圆孔

控制板,先焊接MAX1498和SMT


也有几根跳线

这些跳线帽是设置功能的

最后焊连接排

把两块板合二为一,用螺丝和铜柱固定,表头就制作好了
下一步准备进入测试阶段
做好的表头正面

背面




[ 此帖被2n3055在2013-02-08 14:55重新编辑 ]
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zjo007 M币 +10 贵了些,成品才20左右,4位半,精度也好 2013-02-08
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wulishui M币 +10 我靠!这个东西非常喜欢啊! 2013-02-08
q562379863 M币 +5 这个单颗芯片就要七八十了,加上精密电阻,电压基准什么的也贵。。。 2013-02-08
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只看该作者 1楼 发表于: 2013-02-08
下面是这个表头的具体参数:
量程:正负200mV,正负2V,正负20V三档
电源:直流2.7V-5.25V,可以用单锂电池供电
附加功能:电压峰值显示,数据保存
基准源:内部基准或外部基准;内部2.048V 40ppm/度,外部2.048V 5ppm/度,可通过跳线帽切换
这是外部基准电压芯片REF191,提供2.048V基准电压
8脚SOP封装

下面对做好的表头进行测试:
测试提供的基准源分别为:
ISL21007 1.250V
REF195 5.000V
MAX876 10.000V
表头采用3.6V锂电池供电
基准电压芯片用4.8V电池组和12V蓄电池供电
这是基准电压芯片

这是表头空载
显示0.000V,负号会跳,一会有,一会没有,但数字始终是0.000不变

首先用内部基准进行测试,2V量程是直接输入芯片,不经过分压电阻,输入端接入1.250V基准芯片
显示1.2503V。内部基准不仅温漂比较大,而且MAX1498是恒流驱动LED,工作时会发热,数据手册中特别提到要注意
芯片的功耗,不要超载。

既然如此,切换到外部基准,非常简单,拔掉一个跳线帽就可以了
外部基准是2.048V的REF191芯片提供的,5ppm/度的温漂,正负2mV误差
效果立竿见影,恰好1.2500V

由于20V挡是用100K和900K分压电阻做的分压
精密电阻本来想用0.05%的,不料不但没有,连0.1%的都得等到春节以后
没办法,只好用0.5%的,这就造成了测试结果不理想,电阻误差还是比较大
刚才的1.250V基准接入20V挡,显示1.245V,反接是-1.245V,这倒是很精准


接入5.000V的基准
显示是4.982V



下面是10V基准,显示9.959V





至此,电压表头制作告以段落,直接输入信号的精度还是令人满意的,唯一不好就是这个芯片的
成本实在是太高了,不过电路简单免调试也算作为了补偿,这个表头其20V挡其测量误差基本是由分压电阻引起,只能有待节后去购买更高精度分压电阻再做测试了。





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只看该作者 2楼 发表于: 2013-02-08
这个...个人觉得还是用带AD的单片机加基准来的比较节省成本啊.75块钱够做三个以上单片机版本的电压表了.

另:你这个板子也太大了吧.用贴片可以小很多,直接放到数码管后面就行.  --我估计的,...

MAX的芯片是很不错.非常省心.外围元件也少,就是太贵了.

感谢分享!! 新年快乐!!!
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只看该作者 3楼 发表于: 2013-02-08
楼主手艺真不错,可惜这芯片太贵太坑爹了。80元可以直接买到成品的四位半表头了。用icl7129或者icl7135的芯片。
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只看该作者 4楼 发表于: 2013-02-08
楼主的覆铜板做得漂亮。精度很高,就是成本够高了。。。
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只看该作者 5楼 发表于: 2013-02-08
这么多功能居然全部内置了...
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只看该作者 6楼 发表于: 2013-02-08
人才啊~佩服的很
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只看该作者 7楼 发表于: 2013-02-08
引用第2楼kwan0于2013-02-08 14:16发表的  :
这个...个人觉得还是用带AD的单片机加基准来的比较节省成本啊.75块钱够做三个以上单片机版本的电压表了.
另:你这个板子也太大了吧.用贴片可以小很多,直接放到数码管后面就行.  --我估计的,...
MAX的芯片是很不错.非常省心.外围元件也少,就是太贵了.
.......

自己做双面板不如单面板方便,自己用怎么做都行,如果是做产品肯定要小型化。再着说是头一次用这款芯片,做大板子也是方便调试和线路改动。
离线ntjz

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只看该作者 8楼 发表于: 2013-02-08
自己蚀的板子?
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只看该作者 9楼 发表于: 2013-02-08
做出来的价高了啊,买个成品 的才20左右
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