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標題: DIY高精度電壓表電流表 12位ADC XPT2046 單片機程序原理圖PCB [打印本頁]
作者: 風之痕于夢想    時間: 2022-6-16 11:50
標題: DIY高精度電壓表電流表 12位ADC XPT2046 單片機程序原理圖PCB
在實際測試中，不管是研發還是維修，我們經常需要測量設備的電壓電流，根據這個情況，我做了一個電壓電流表。

單片機：由于手頭上STC89C52RC很多，而且這也是大多數人比較常用的，所以我用了89C52RC做處理器。
ADC采樣：這個單片機沒有內置ADC，我采用XPT2046做ADC采集，XPT2046不僅精度高（12位ADC），
                而且有四個通道，還很便宜，非常適合ADC采樣。
基準電壓：由于隨著輸入電壓與負載的波動，會使得XPT2046的電壓不是標準的5V,雖然XPT2046內置了
                基準電壓，但是太小了，會導致這個表的量程不夠，所以我采用了TL431產生一個基準電壓。
采樣電阻：電流采樣使用一個0.1歐姆1%精度，2512封裝的貼片電阻，如果有1A電流，則產生0.1W的功耗，
                取樣電阻不會發燙，但是此時電阻只有0.1V的電壓理論ADC采集是沒問題，但是如果流過0.1A，
                那只有0.01V的電壓，ADC采樣就不合適，所以需要放大。電壓采樣采用兩個0603的電阻并聯，
                由于接了跟隨器，所以這兩個電阻可以取大一些降低功耗（雖然問題不大）。
放大電路：采用LM358，一路做電流采樣的放大，本項目是放大10倍，另一路做電壓采樣跟隨器。
                 LM358存在零點漂移，所以在設置放大倍數的適合可能需要進行微調。
顯示：使用了OLED，測試0.96寸的，實際可以使用0.91寸即可。
電路原理圖(json格式的):如下：


PCB文件(json格式的):


制作出來的實物圖如下：


校正方法：接入負載，輸出一個足夠大的電流，1A最好，然后測試取樣電阻的電壓，應該是0.1V，然后可以微調LM358的電阻使得OLED的顯示正確，也可以在代碼微調，代碼里面有微調系數。附加功能：加了三個按鍵，可以額外開發更多功能。代碼留有很多開發的余地，并且可以自己編程序顯示電阻和功率。


單片機源程序如下:
  1. #include "oled.h"
  2. #include "bmp.h"
  3. #include "xpt2046.h"
  4. typedef unsigned int u16;
  5. #define  v_verf 3.6  //基準電壓最大值
  6. #define  v_aver 2 //分壓比例
  7. #define  v_correction 1
  8. #define  i_correction 0.95
  9. void delay(unsigned int i)
  10. {
  11.         while(i--);
  12. }
  13. void v_datapros()
  14. {
  15.         u16 v_value;
  16.         u16 v;
  17.         
  18.     delay(50000);
  19.         v_value= Read_AD_Data(0xD4);
  20.         delay(50000);
  21.         
  22.     v=(float)v_value*v_verf/4095*1000*2; //4944
  23.         
  24.         OLED_ShowChar(8,2,v/1000+0x30,16);
  25.         OLED_ShowChar(16,2,'.',16);
  26.         OLED_ShowChar(24,2,v%1000/100+0x30,16);
  27.         OLED_ShowChar(32,2,v%100/10+0x30,16);
  28.         OLED_ShowChar(40,2,v%10+0x30,16);
  29.         

  31. }        

  33. void i_datapros()
  34. {
  35.         u16 i_value;
  36.         u16 i;
  37.         delay(50000);
  38.         i_value= Read_AD_Data(0x94);
  39.     delay(50000);
  40.         
  41. //        OLED_ShowChar(8,6,i_value/1000+0x30,16);
  42. //        OLED_ShowChar(16,6,i_value%1000/100+0x30,16);
  43. //        OLED_ShowChar(24,6,i_value%100/10+0x30,16);
  44. //        OLED_ShowChar(32,6,i_value%10+0x30,16);
  45.         
  46.         i=(float)i_value*v_verf/4095*1000*i_correction;     //ma
  47.         
  48.     OLED_ShowChar(8,6,i/1000+0x30,16);
  49.         OLED_ShowChar(16,6,i%1000/100+0x30,16);
  50.         OLED_ShowChar(24,6,i%100/10+0x30,16);
  51.         OLED_ShowChar(32,6,i%10+0x30,16);


  54.         

  56. }
  57. void main(void)
  58. {
  59.         OLED_Init(); //OLED初始化
  60.         OLED_Clear();
  61. //        OLED_DrawBMP(0,0,128,1,BMP1);
  62.     delay(50000);        
  63.         while(1)
  64.         {
  65.                 v_datapros();
  66.                 i_datapros();
  67.         }
  68. }
復制代碼


Keil代碼和立創格式的json文件下載:

代碼.7z (122.63 KB, 下載次數: 151)


作者: qq378912453    時間: 2022-6-24 09:51
這個制作不錯
作者: 王秋冬    時間: 2022-6-24 19:07
詳細，做工精細，謝謝分享。
作者: SHANWAZI    時間: 2022-6-25 14:00
不知道測量范圍多大
作者: hhh402    時間: 2022-6-28 11:35
89C52只適合學習，用來做產品還ADC只能呵呵，ADC不是初學者可以做好的， 首先是電源，ADC芯片、運放必須是線性穩壓電源，第二是運放，LM358與高精度無源，樓主如果在意價格把STC89C52RC和XPT2046換成STC8H，省下的錢足夠買一個好點的運放。
作者: ccczzzyy    時間: 2022-7-1 16:17
lm358可換成op07,零漂幾乎沒有。
作者: hhh402    時間: 2022-7-1 17:41
ccczzzyy 發表于 2022-7-1 16:17
lm358可換成op07,零漂幾乎沒有。

op07雖然零漂小但是需要正負電源，不合適
作者: ccczzzyy    時間: 2022-7-1 18:34
hhh402 發表于 2022-7-1 17:41
op07雖然零漂小但是需要正負電源，不合適

op333可單電源，零漂幾乎沒有
作者: pads2005    時間: 2022-7-5 16:15
現在的零漂移運算放大器太多了，可以試一下
作者: mengfc    時間: 2022-7-21 14:53
樓主做完后測試效果如何，特別是線性度如何？
作者: snso666    時間: 2022-7-29 20:14
可以,留個標記.
作者: 風之痕于夢想    時間: 2022-8-10 10:56
hhh402 發表于 2022-6-28 11:35
89C52只適合學習，用來做產品還ADC只能呵呵，ADC不是初學者可以做好的， 首先是電源，ADC芯片、運放必須是 ...

這個ADC用的是XPT2046，沒有51
作者: 風之痕于夢想    時間: 2022-8-10 10:57
ccczzzyy 發表于 2022-7-1 16:17
lm358可換成op07,零漂幾乎沒有。

確實，只是手頭LM358比較多
作者: 風之痕于夢想    時間: 2022-8-10 10:57
SHANWAZI 發表于 2022-6-25 14:00
不知道測量范圍多大

可以自己更改取樣電阻
作者: 風之痕于夢想    時間: 2022-8-10 10:58
mengfc 發表于 2022-7-21 14:53
樓主做完后測試效果如何，特別是線性度如何？

可以符合100ma-2a正常讀數
作者: 380152625    時間: 2022-9-6 21:29
很好，很實用
作者: 張國民    時間: 2022-9-21 15:32
431基準是不是不穩定
作者: 1018080881    時間: 2023-6-12 08:52
張國民 發表于 2022-9-21 15:32
431基準是不是不穩定

431得標定，各廠的參數差異巨大
作者: 量子工業    時間: 2023-6-16 08:43
hhh402 發表于 2022-6-28 11:35
89C52只適合學習，用來做產品還ADC只能呵呵，ADC不是初學者可以做好的， 首先是電源，ADC芯片、運放必須是 ...

這個可能就是一個創意提示方案，真的做產品肯定根據實際條件選元器件；
實際很多時候對于國內的同行來說，缺乏的只是一個創意靈感；
看國外很多的創意很值錢，后期他們買到手之后還要經過大量的實驗和工藝改進才能量產化，我們對一些最初的能從零開始先驅者，總是缺乏一些關愛和包容……



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