PROIECT MICROCONTROLERE
UNIVERSITATEA POLITENICA BUCURESTI 70PROIECT
MICROCONTROLEREMultimetru
Cuprins1. Descriere
Comerciala..........................................................pag2.
Istoric al aparatelor de masura2.1 Termometru
............................................................pag2.2
Ohmmetru
..............................................................pag2.3
Ampermetru
...........................................................pag3.
Specificatii tehnice3.1 Specificatii tehnice
termometru..............................pag3.2 Specificatii tehnice
Ohmmetru...............................pag3.3 Specificatii tehnice
Ampermetru.............................pag4. Schema
bloc......................................................................pag5.
Schema electrica6. Cablaje7. Organigrama
software.......................................................pag8.
Mentenanta......................................................................pag9.
Management al
proiectului...............................................pag
Descrierea comercial
Aparat uor de utilizat, interfaa prietenoas Aparat foarte precis
Dimensiuni reduse Pre avantajos Foarte util att inceptorilor ct i
experilor in domeniu Msoara trei parametrii importani unui
electronist : temperatur, tensiune, rezisten Consum redus
Acest dispozitiv este foarte util att unui profesionist ct i
unui utilizator amator, el poate msura trei parametrii importanti
temperatura, tensiunea electric si rezistenta electric. Aparatul
beneficiaza de o interfata prietenoasa si usor de utilizat
indiferent de experienta cu aparatura moderna, fiind foarte usor de
folosit de oricine.Masuratorile facute de acest dispozitiv sunt
foarte precise , ceea ce il face un aparat de incredere.
Dimensiunile reduse constituie un alt avantaj, putant fi
incorporate cu usurinta in trusa oricarui electronist.Acest
instrument are un consim foarte mic, costruile de intretinere fiind
foarte reduse si accesibile oricui. Acest lucru reprezinta un alt
avantaj pe langa pretul mic de cumparare
2. Istoric al aparatelor de masura2.1 TermometruTermometrele
sunt dispozitive de msurare a temperaturii, cu aplicaii n aproape
toate domeniile de activitate practic a omului. Sunt dispozitive
realtiv simple, de construcie i precizie diferite, capabile s
acopere un domeniu larg de temperatur (ntre -200C i
+3000C).Corpurile termometrice uzuale pentru aceste tipuri de
termometre sunt: mercurul, alcoolul etilic, toluenul, pentanul,
eterul de petrol, etc. Global, aceste termometre pot msura
temperaturi cuprinse ntre -190C i +700C. Intervalul de temperatur
pe care l poate msura un anumit termometru depinde ns de corpul
termometric folosit.Mercurul este cel rspndit corp termometric
folosit la termometrele de sticl cu lichid. Avantajele mercurului:-
este uor de obinut n form chimic pur- nu ud sticla- rmne n stare
lichid ntr-un interval larg de temperatur (ntre -38,86C i +356,7C),
la presiune atmosferic normal- are un coeficient de dilatare termic
ce variaz foarte puin n funcie de temperatur, scara termometrului
rmnnd aproape liniar pn la +200C- are o cldur specific relativ mic,
conferind astfel inerie mic termometrelor cu mercur.Dezavantajele
mercurului:- are inerie termic mare, care l face inadecvat pentru
msurtori ale temperaturii n regim variabil;- este toxic i are
potenial de contaminare a mediului, n caz de spargere a
termometrului. Unele ri din UE au interzis prin lege folosirea
termometrelor de sticl cu mercur pentru uz medical.Pe lng corpul
termometric coninut, tubul capilar al termometrelor cu lichid poate
fi vidat sau umplut cu un gaz inert (de ex.azot). La termometrele
cu mercur ce msoar temperaturi mai mici de +150C, tubul capilar
este umplut cu un azot la presiune normal. La termometrele cu
mercur ce msoar temperaturi peste +150C, tubul capilar este umplut
cu azot sub presiune, valoarea presiunii fiind n funcie de
temperatura maxim pe care o msoar termometrul (poate depi 20
atm).2.2 OhmmetruOhmmetrul este un aparat electric de msur, folosit
pentru a msura rezistena electric, adic opoziia fa de trecerea
curentului electric printr-un circuit electric sau printr-un mediu
conductor. Unitatea de msur pentru rezisten electric este n SI
ohm-ul. Simbolul folosit pentru ohm este . Un ohm (1) este este o
valoare de rezisten a unui conductor, ce permite trecerea prin el a
unui curent electric cu intensitatea de un amper (1A) dac la
capetele sale este aplicat o tensiune de curent continuu de un volt
(1V).Rezistena electric n regim de curent continuu este determinat
n principal de proprieti de material (rezistivitate electric
specific) i de forma geometric a conductorului, componentei
electrice sau mediului conductor aflat n discuie. Ea este denumit n
electrotehnic i rezisten ohmic. n cazurile de regim de curent
alternativ, mai intr n consideraie i factorii inductivitate i
capacitate ai circuitului electric, ai componentei electrice
respective. Rezistena electric n curent alternativ este numita
impedan (electric) i este o rezisten electric complex. Ohmmetrul
este n mod obinuit utilizat pentru msurarea rezistenelor ohmice.
Pentru domeniul rezistenelor de msurat de valoare foarte mare,
aparatul se numete megohmmetru i este ndeosebi folosit pentru
msurarea rezistenelor de izolaie.Ohmmetrul-serie este astfel
denumit fiindc rezistena de msurat, Rx este legat n timpul msurrii
ei n serie din punct de vedere electric (galvanic) cu
miliampermetrul indicator de curent i rezistena proprie intern
nseriat miliampermetrului, Ri a ohmmetrului. Valoarea rezistenei de
msurat rezult, conform formulei corespunztoare circuitului de
msurare format:
unde: U este tensiunea electric de curent continuu a sursei de
curent; Rx este valorea rezistenei ohmice de msurat; Ii este
intensitatea curentului electric prin circuitul ohmmetrului, cnd se
scurtcircuiteaz cele dou borne de msur. Deci "doar" prin a sa
rezistena proprie intern, Ri "fr" Rx, creia de fapt, prin
scurtcircuitare i se atribuie valoarea minim posibil, cea de zero
ohmi; I este intensitatea curentului prin circuitul ohmmetrului n
timpul msurrii lui Rx.Scala aparatului (ohmmetrului-serie) este
gradat neproporional, i are frecvent poziia (valoarea) de zero ("0"
ohmi) n partea dreapt, adic pentru curentul maxim prin circuit, cnd
Rx = 0 (cazul scurtcircuit).2.3 AmpermetruAmpermetrul este un
aparat de msurare a intensitii curentului electric ce trece
printr-un conductor sau un ccircuit electric. Exist ampermetre
folosite pentru current continuu (c.c.) i ampermetre pentru current
alternativ (c.a.). Unitatea de msur pentru intensitatea curentului
electric este, n SI Amperul. Pentru a msura curentul ce trece
printr-un element (component) de circuit, ampermetrul se monteaz n
serie cu acesta. Dat fiind c n timpul operaiei de msurare, prin
ampermetru trece curentul de msurat, rezistenta lui electric intern
(constructiv) trebuie sa fie ct mai mic posibil, pentru o bun
precizie i pentru limitarea pierderilor de energie nejustificate.Se
realizeaza utilizand functia de ampermetru cu care sunt prevazute
de regula multimetrele digitale. Acestea au ca principala baza
constructiva un voltmetru digital, de obicei de tipul cu CAN
tensiune timp in varianta cu integrare cu dubla panta. Functia de
ampermetru ( miliampermetru ) se realizeaza prin trecerea
curentului continuu sau alternativ de masurat printr-o rezistenta
calibrata, de regula cu mai multe trepte (sunt multiplu),
corespunzatoare curentilor nominali si masurarea caderii de
tensiune produsa de curent cu ajutorul voltmetrului
digital.Avantajul utilizarii voltmetrelor digitale pentru masurarea
curentilor prin intermediul caderii de tensiune produsa pe
rezistente calibrate il constituie simplitatea realizarii si
utilizarea de voltmetre digitale simple.Asemenea voltmetrelor, i
ampermetrele tind s influeneze cantitatea de curent din circuitele
n care sunt conectate. Totui, spre deosebire de voltmetrul ideal,
rezistena interna a ampermetrului ideal este zero. Motivul l
reprezint o cdere de tensiune ct mai mic la bornele acestuia.
Observai c acest lucru este exact opus voltmetrului (curent ct mai
mic consumat din circuit).
3. Specificaii tehnice 3.1 Specificaii tehnice termometru Senzor
de temperatur LM35Caracteristici:Calibrare direct n grade Celsius
(C).Precizie garantat de 0,5 C la +25 C.Gama de msurare de la -55
la +150 C.Potrivit pentru aplicaiile de la distan.Tensiune de
alimentare de la 4V la 30 (V)Curentul consumat 60 A .Auto-nclzire
in timpul funcionrii 0.08 C (capsula aflat n aer) .Impedan de ieire
sczut, 0,1 Ohm pentru 1 sarcin mA.
Descriere : Seria LM35 sunt circuite de precizie senzori de
temperatura, a crui tensiune de ieireeste direct proporional cu
Celsius (grade Celsius) temperatura.LM35 are astfel un avantaj fata
de senzori de temperatur liniari calibrati n gradeKelvin(K),
deoarece utilizatorul nu mai este nevoit sa foloseaca constante
pentru aobine o scalare convenabila in grade Celsius .LM35 nu
necesita calibrare externa pentru a furniza o precizie de 0.25C la
temperatura de 25C si de 0.75C pe tot domeniul de temperatura.
Impedan deieire scazuta , ieire liniar i calibrarea interna face
din LM35 un circuit usor deinterfatat cu alte circuite de citire
sau de control. Acesta poate fi alimentat la surse
monoalternanta(+V,0V), sau surse dubla-alternanta(+V,0V,-V).
Consumul de curent foarte scazut al lui LM35 este de 60 Aatrage
dupa .sine o auto-incalzire de mai putin de 0,1 C n aer.Aplicatii
tipice ale senzorului de temperatura LM35
3.2 Specificatii tehnice Ohmmetru
ncepem cu un circuit simplu, format din mecanismul de msur i o
baterie: Cnd avem o rezisten infinit (nu exist continuitate ntre
cele dou sonde), curentul prin circuitul intern al ohmmetrului este
zero. n acest caz, nu avem nicio deplasare, iar acul indicator este
poziionat n partea stng a scalei de valori. Din acest punct de
vedere, indicaia ohmmetrului este chiar invers, deoarece valoarea
maxim (infinit) este la stnga scalei. Indicaia voltmetrelor i
ampermetrelor este chiar invers. Dac sondele acestui ohmmetru sunt
conectate mpreun (scurt-circuitate, rezistena 0 ), curentul prin
aparatul de msur va fi maxim. Valoarea acestui curent este limitat
doar de tensiunea bateriei i de rezistena intern a mecanismului de
msur.Cu o tensiune a bateriei de 9 V i o rezistena intern a
mecanismului de deplasare de doar 500 , curentul prin circuit va fi
de 18 mA. Aceast valoare este mult peste deplasarea maxim (D.M. = 1
mA) permis de dispozitivul nostru. Un asemenea exces va duce cu
siguran la distrugerea aparatului.Pe lng aceste aspecte,
dispozitivul de mai sus nu va fi nici foarte practic. Dac partea
din stnga a scalei reprezint o rezisten infinit, atunci partea din
dreapta (deplasare maxim) ar trebui s reprezinte 0 . Trebuie s ne
asigurm de faptul c deplasarea acului indicator este maxim spre
dreapta doar cnd sondele sunt conectate mpreun
(scurt-circuitate).
Acest lucru se realizeaz prin adugarea unei rezistene serie n
circuitul aparatului de msur. Pentru determinarea valorii lui R,
calculm rezistena total din circuit necesar pentru a limita
curentul la 1 mA (curentul necesar pentru deplasarea maxim). tim de
asemenea c avem o diferen de potenial de 9 V, dinspre baterie.
Valoarea rezistenei pe care o cutm va fi diferena dintre aceast
rezisten total i rezistena intern a aparatului de msur:
3.3 Specificaii tehnice ampermetruLa proiectarea ampermetrelor,
rezistorii de multiplicare (rezistori de unt n acest caz) se vor
conecta n paralel i nu n serie, precum era cazul voltmetrelor. Asta
datorit faptului c dorim o divizare a curentului, nu a tensiunii,
iar un divizor de curent se realizeaz prin rezistori conectai n
serie. Considernd aceiai deplasare precum n cazul voltmetrului,
putem observa c un astfel de aparat este destul de limitat,
deplasarea maxim realizndu-se pentru un curent de doar 1 mA.Odat cu
extinderea plajei de valori ale aparatului de msur, trebuie s
modificm i scala valorilor pentru a reflecta aceast modificare. De
exemplu, pentru un ampermetru a crei valoare maxim msurat poate
atinge 5 A, deplasarea indicatorului fiind aceiai, va trebui s
modificm marcajul astfel: 0 A n partea stng i 5 A n partea dreapt,
n loc de 0 mA i 1 mA.
Dup ce ne-am hotrt ca vrem s extindem domeniul maxim la 5 A, vom
trece la determinarea rezistenei de untare. Aceasta va asigura o
valoare maxim a curentului prin dispozitivul de detectare
propriu-zis de maxim 1 mA i nu de 5 A (n situaia n care curentul
printre cele dou sonde nu depete nici el valoarea de 5
A).Selectarea domeniului de valoriLa fel ca i n cazul voltmetrelor,
pot exista mai multe valori ale curenilor de deplasare maxim. Acest
lucru se realizeaz prin introducerea n circuit a unui numr
suplimentar de rezistori de unt. Selectarea lor se realizeaz
printr-un comutator (selector) multi-polar.Observm c rezistorii
sunt conectai n paralel cu aparatul de msur, i nu n serie precum n
cazul voltmetrului. Selectorul cu cinci poziii realizeaz
contact
doar cu cte un rezistor pe rnd. Mrimea fiecrui rezistor este
diferit i conform cu deplasarea maxim a domeniului respectiv de
valori, bazndu-se pe caracteristicile sistemului de detectare al
deplasrii (1 mA, 500 ). Valoarea fiecrui rezistor se determin prin
aceiai metod, lund n considerare curentul total, deplasarea maxim i
rezistena intern. Pentru un ampermetru cu un domeniu de valori
maxim de 100 mA, 1 A, 10 A, respectiv 100A, rezistenele de unt sunt
conform figurii alturate. Aceste rezistene de unt sunt extrem de
mici! Pentru a atinge astfel de rezistene, rezistori de unt ai
ampermetrelor trebuie realizai de cele mai multe ori printr-o
comand special din conductori cu diametru relativ mare sau din plci
metalice solideTrebuie s fim ateni ns la puterea disipat n aceast
situaie. Fa de voltmetru, curentul prin rezistorii unui ampermetru
sunt destul de mari. Dac acei rezistori nu sunt proiectai
corespunztor, se pot nclzi i distruge, sau, n cel mai fericit caz,
i pot pierde acurateea prin nclzire excesiv. Pentru exemplul
precedent, puterea disipat pentru valoarea maxim a deplasrii, n
valori aproximative, este urmtoarea:
Un rezistor de 1/8 W este suficient pentru R4, unul de 1/2 W
pentru R3 i unul de 5 W pentru R2.Totui, rezistorii i menin
acurateea pentru o perioad mult mai ndelungat de timp dac nu
funcioneaz foarte aproape de valoarea maxim admis; prin urmare, o
supra-dimensionare a rezistorilor R2 i R3ar fi binevenit. Dar,
rezistorii de precizie cu o putere nominal de 50 W sunt extrem de
rari i de scumpi. Singura modalitate este realizarea la comand a
acestora.
Schema bloc
5. Schema electric Master
Slave 1 - ampermetru
Slave 2 ohmmetru
Slave 3 termometru
6. CABLAJMaster
Cablaj completCablaj trasee/guri Cablaj traseeCablaj - guri
Cablaj ampermetru
Cablaj complet Cablaj trasee/guri
Cablaj traseeCablaj guri
Cablaj ohmmetru
Cablaj complet Cablaj trasee/guri
Cablaj guri Cablaj trasee
Cablaj termometru
Cablaj completCablaj - trasee/guri
Cablaj trasee Cablaj guri
7. Organigrama software
#include unsigned int temp_var=0;temp=0,tens=0,rez=0;int
panta=0,panta1=0;void main() { DDRA=0xFF; DDRB = 0xFF; DDRC = 0xFF;
while (1) { temp_var= ADC_Read(0); temp_var=temp_var*0.01;
panta=(temp_var-2.98)/((temp_var+1)-25
temp=((2.98-temp_var)/panta)+25; temp=(10*1.27)/1.28; PORTB = temp;
PORTC = Hi(temp); } while (1) { tens_citita = ADC_Read(2);
tens=tens_citita+20000*0.0036; rez=tens/0.0036; PORTC = Hi(tens);
PORTA=Hi(rez); } RS485Slave_send(tens,2);
RS485Master_recieve(tens); RS485Slave_send(rez,2);
RS485Master_recieve(rez);
LCD_out(1,1,"Temp=");LCD_out(1,6,temp);LCD_out(8,"g");
LCD_out(2,1,"Tens=");LCD_out(1,6,tens);LCD_out(8,"V");
LCD_out(3,1,"Rez=");LCD_out(1,6,rez);LCD_out(8,"ohmi"); }
8. Mentenana
1. Dac aparatul nu pornete, verificai ca aparatul s fie
alimentat la o surs de current continuu de 5V.2. n cazul in care
aparatul afieaz erori sau nu rspunde comenzilor dumneavoastr apsati
butonul RESET.3.Verificai dac aparatul este pornit, din butonul
ON/OFF.4.Verificai dac vreo component este rupt. 5. Se recomand
utilizarea aparatului la temperaturi cuprinse intre min 10C, max.
35C.
9. Managementul proiectului
15.11.2012 ne-am ales tema proiectului 27.11.2012 am realizat
schema electric i cablajul 29.11.2012 am realizat schema bloc
21.12.2012 ne-am ocupat de descrierea comercial, istoricul
aparatelor si specificaiile tehnice 15.01.2013 am incercat s
realizm soft-ul 23.01.2013 am realizat partea software i totodata
partea teoretica a proiectului
1. Descrierea Comerial 1 ora2. Istoric al aparatelor de masur 1
ora3. Specificaii tehnice 2 ore4. Schema bloc 2 ore5. Schema
electric 2 ore6. Cablajul imprimat 1 ora7. Organigrama software 2
oreDurata perioadei in care a fost realizat proiectul este
15.11.2012-23.01.2013, costul total al realizrii acestui proiect
este de 150 RON
1
