Aqui, vamos projetar um voltímetro simples. É simples porque inclui apenas um chip IC - LM3914. LM3914 é um chip que controla 10 LEDs com base no valor de tensão de entrada linear.
O IC fornece uma saída decimal acendendo o LED necessário com base no valor da tensão de entrada. A tensão de entrada de medição máxima varia de acordo com a tensão de referência e a tensão de alimentação, discutiremos isso na parte posterior do artigo.
Este chip pode ser modificado para circuito de proteção de bateria, circuito de amperímetro, etc., mas aqui o estamos usando para voltímetro. LM3914 é um voltímetro de 10 estágios, o que significa que mostra variações no modo de 10 bits. O chip detecta a tensão de entrada de medição como um parâmetro e a compara com a referência, cada vez que a tensão cruza a parte certa da referência, o LED correspondente acende.
O chip está programado para acionar o LED diretamente, portanto, não há necessidade de resistência adicional.
Componentes
Fonte de alimentação (5v)
Resistor de 1K (3 peças)
Resistor de 10K (2 peças)
LM3914 IC
10 LEDs
Capacitor de 0,1 µF (2 peças).
Placa de ensaio e fios de conexão
Diagrama de circuito e funcionamento
O circuito interno do LM3914 é mostrado na figura abaixo:
Conforme discutido, o LM3914 é uma unidade de medição de 10 estágios. Isso é mostrado no circuito interno acima. LM3914 é basicamente uma combinação de 10 comparadores. Cada comparador é um amplificador operacional, com voltagem de referência de ganho em seu terminal negativo.
O importante aqui é que a tensão de medição não pode ser superior à tensão de referência ou à tensão de alimentação do chip. Isso sempre deve ser mantido em mente. Para alcançar uma tensão de medição mais alta mantendo a entrada constante, vamos usar um circuito divisor de tensão de resistência. Ele simplesmente divide a voltagem com base nos resistores.
Considere o circuito formado pela rede mostrada na figura:
Portanto, com a tensão de entrada de 15 V, R1 = 11K, R2 = 1K, temos Vout = 15 (1/11) = 1,5 V (aproximadamente).
A tensão de referência é escolhida com base no requisito. O valor de referência deve ser a tensão máxima de medição que vamos aplicar ao chip. Se estivermos medindo tensão variável com tensão de pico de 20v devemos escolher a referência de 20V.
A referência é escolhida pela equação:
Como queremos medir tensões de 0-15, precisamos escolher R2 = 11K = 10K + 1K, R1 = 1K.
Com isso, escolhemos a tensão de referência para Vref = 1,25 * 12 = 15V. Portanto, temos uma tensão de entrada máxima de 15V.
Porém, é importante lembrar que quanto maior o valor de referência, maior a tensão do degrau e menor a resolução. Digamos que com referência de 20V tenhamos um degrau de 2V, qualquer tensão entre 2V-4V não é mensurável. Portanto, com voltagem mais alta, temos menor precisão.
Como o chip tem 10 estágios um e a tensão é de 0-15V, temos um passo de 1,5V. Portanto, a cada incremento de 1,5 V na tensão de medição, um LED adicional acende.
As conexões que são feitas para o circuito do voltímetro LM3914 são fornecidas abaixo:
PIN3 ---------------------------- Fonte de + 5v
PIN2 -------------------------------- terreno
PIN5 ----------------------------- + tensão variável
PIN1,10,11,12,13,14,15,16,17,18 ------------------- conectado a LEDS
O nível de medição para LED vai como, + 1,5 V, + 3,0 V, + 4,5 V, + 6,0 V, + 7,5 V, + 9,0 V, + 10,5 V, + 12,0 V, + 13,5 V, + 15,0 V.
Digamos que a tensão de medição seja de 10 V, o sexto LED acende. Digamos que a tensão de medição seja 12,5 V, o nono LED acende. Portanto, com incrementos de 1,5 V, podemos medir até 15 V.