Аннотация 2
Введение 5
1 Состояние вопроса 6
1.1 Формулирование актуальности, цели и задач проекта 6
1.2 Обзор существующих решений 6
2 Разработка электрической принципиальной схемы 15
2.1 Исходные данные для расчетов 15
2.2. Разработка функциональной схемы 15
2.3. Разработка электрической принципиальной схемы 16
2.4. Выбор компонентов 18
3. Программно - экспериментальная часть 23
3.1. Выбор величины опорного напряжения 23
3.2. Разработка программы и экспериментальные исследования 29
Заключение 39
Список используемой литературы 40
Вольтметр - это измерительный прибор, позволяющий измерять напряжение (в вольтах). Существуют вольтметры, способные мерить постоянное и переменное напряжение. Очень часто режим вольтметра является одним из режимов работы мультиметра. Мультиметр является самым часто используемым измерительным прибором в области электроники. Стандартный мультиметр позволяет измерять постоянные и переменные напряжения и токи, сопротивление, а некоторые модели еще и емкость, частоту, температуру и другие параметры. Таким образом, мультиметр заменяет собой вольтметр, амперметр и еще раз приборов. Обычно вольтметр или мультиметр позволяют в один момент времени производить замер только одного напряжения и при необходимости одновременного замера двух и более напряжений используют необходимое количество вольтметров или мультиметров.
В лабораторных работах, выполняемых на кафедре Промышленная электроника Тольяттинского государственного университета, при исследовании усилителей существует необходимость одновременного замера их входного и выходного переменных напряжений. В дальнейшем выходное напряжение делится на входное и вычисляется коэффициент усиления усилителя. На данной момент для этой цели используются два мультиметра, включаемых в режиме вольтметров, показания с которых записываются и делятся одно на другое.
В данной ВКР предполагается разработать двухканальный вольтметр с цифровой индикацией, выполненный на основе микроконтроллера Arduino, который позволит одновременно замерять входное и выходное напряжение и вычислять коэффициент усиления усилителя.
Работа оформлена в соответствии с [1, 4, 5, 6,14, 17, 18, 25].
В данной ВКР была произведена разработка двухканального вольтметра с цифровой индикацией.
Для достижения цели работы были решены следующие задачи:
• Обзор состояния вопроса
• Анализ исходных данных и существующих решений
• Разработка электрической принципиальной схемы
• Выбор компонентов
• Написание программы для микроконтроллера
• Экспериментальное тестирование работы программы
Двухканальный вольтметр предназначен для получения в численном виде амплитуд двух переменных напряжений - входного (до 0.1 В) и выходного (до 10 В). Дополнительно предусмотрен автоматический расчет коэффициента усиления и вывод всех значений в графическом и текстовом виде на персональный компьютер.
Оцифровываемые напряжения поступают на пиковые детекторы, выделяющие из них амплитудные значения и приводящие эти значения к уровню 1 В. Для этого входное напряжение увеличивается в 10 раз, а выходное - уменьшается в 10 раз, что учтено в программе.
Полученные значения амплитуд поступают на микроконтроллерную платформу Ардуино, оцифровывающую эти значения. Для повышения точности оцифровка производится десятикратно с усреднением результатов. Полученные значения корректируются (для учета коэффициентов усиления пиковых детекторов) и выводятся на LCD дисплей.
Разработанный двухканальный вольтметр может быть использован при проведении лабораторных работ на кафедре «Промышленная электроника».
