Un indicatore di carburante opensource (che può diventare indicatore di carica batteria, termometro e tanto altro) [pag. 3]

Eccomi,non mi ero dienticato,non ho avuto tempo.
Eccoti il minivolmetro a 4 cifre LCD....scusami ma ho fatto le foto col cel

Le dimensioni sono 68mmX44mm
tensione di ingresso da 1 a 1999 mV
nelle istruzioni viene indicata ,in base alla tensione da misurare, la resistenza da applicare come partitore.
Il punto decimale è spostabile (tramite ponticello)

Richiede alimentazione separata 6-12 Vdc.

Se poi passi dalle parti di Roma te lo regalo,così puoi realizzare il prototipo completo!

@Andreascinti: Per quanto riguarda l'universalità del progetto, apposta sto publicando tutti i calcoli e tutti i ragionamenti, (anche a costo di rendere il 3d un po' noioso), perché in questo modo anche chi ha poca esperienza possa facilmente riuscire ad adattare il progetto alle proprie esigenze.
Per il resto, hai fatto delle ottime osservazioni, ne teremo conto quando si andrà a progettare il comparatore.

@ocramx: Bello lo strumento, ma non credo sia di facile reperibilità, pertanto la scelta di questo componente renderebbe il progetto poco attuabile.

azzpe ma che stai pazziando?
A Napulé se trova tutto,basta girare per i mercatini di elettronica!
Ci sono anche su e-bay,ma non è conveniente a causa delle spese di spedizione.
Se mi capita di parlare con un collega che spesso gira per mercatini gli chiedo di rimediarmene un paio poi si vede come usarli.

L'intero circuito sarà alimentato a 12V, per alimentare i partitori di tensione a 5,6V usiamo un diodo zener.

La configurazione circuitale di impiego di uno zener è quella di Fig1:

La resistenza R per uno zener da 1/2 Watt, la si calcola con la formula:

R=(Vin-Vout)/(20+mA)*1000

Dove mA è la corrente assorbita dal carico Zr del partitore espresa in mA.

La corrente di Zr secondo la legge di Ohm si calcola con la formula:

mA=Vout/Zr*1000

Zr rappresenta le serie e parralleli delle resistenze dei partitori (V. Fig2 e Fig3)

Quindi secondo i valori ottenuti nel post precedente:

Ra=R1+P1=3300+0=3300Ohm

Rb=R2+NTC=3300+600=3900Ohm

Z=(ra*rb)/(ra+rb)=(3300*3900)/(3300+3900)=1787,5Ohm

A questo Valore andrebbe aggiunto la resistenza equivalente degli ingressi dei partitori e del voltmetro, ma avendo questi una elevata impedenza, il valore è trascurabile, in ogni caso arrotonderemo per eccesso.

Pertanto mA=5,6/1787,5*1000=3,13mA

Quindi R=(12-5,6)/(20+3,13)*1000=276,34Ohm

Dato che questo valore non è standard useremo una resistenza da 300Ohm

La potenza di R la si calcola con la seguente formula:

W=(Vin-Vout)*(20+mA)/1000=(12-5,6)*(20+3,13)/1000=0,148W

Quindi potremmo utilizzare tranquillamente una resistenza da 0,25W (1/4W), ma per andare sul sicuro ne utilizzeremo una da 0,5W (1/2W)

ocramx ha scritto:

azzpe ma che stai pazziando?
A Napulé se trova tutto,basta girare per i mercatini di elettronica!
Ci sono anche su e-bay,ma non è conveniente a causa delle spese di spedizione.
Se mi capita di parlare con un collega che spesso gira per mercatini gli chiedo di rimediarmene un paio poi si vede come usarli.

Certo che a Napoli come a Roma cercando si trova di tutto, ma dobbiamo pensare anche ai i Gommonauti di Bolzano o di Lampedusa o, perché no di oltreconfine.

Un LM3914 e una barra led costano pochi euro ed è possibile reperirli dappertutto.

Quindi facendo un riepilogo delle puntate precedenti, finora abbiamo costruito questo:

Anche se non sembra, il più è fatto

Fiducioso che presto questo 3d possa riscuotere maggiore interesse, e sempre con l'intenzione di dotare chi si appresterà alla realizzazione di tutti gli strumenti per comprenderne il funzionamento, per poterlo migliorare e per poterlo autonomamente adattare alle proprie esigenze, vado avanti con la noiosissima descrizione del circuito.


Progettazione del comparatore di tensione.

Per le prove intendo usare un LM339, perché ne posseggo già qualche esemplare che ho recuperato da qualche parte. Anche se occorre un solo comparatore, all'interno del chip ce ne sono ben 4.

Ecco quindi lo schema:

Sul comparatore c'è poco da dire, quando la tensione presete sull'ingresso non invertente (+) è maggiore di quella sull'ingresso invertente (-) l'uscita diventa alta, TR1 va in conduzione, Rl1 si eccita e viceversa. I condensatori C1 e C2 in parallelo agli ingressi, come pure C3 in parallelo ai pin di alimentazione, servono a prevenire autooscillazioni dei transistor all'interno del chip, R5 oltre a limitare la corrente di Dl1, serve anche come pull-up per l'uscita del comparatore che è a collettore aperto.

Un discorso approfondito invece lo merita la resistenza R5 collegata tra l'uscita e l'ingresso non invertente dell'operazionale per fornire un isteresi al comparatore.

Il funzionamento di questa resistenza è alquanto complesso, cercherò di spiegarlo in sintesi.
Se non ci fosse la R5, quando i due ingressi sono pressocché identici, il comparatore si troverebbe in uno stato di incertezza in quanto non riuscirebbe a determinare se l'uscita deve essere alta o bassa e il relé si troverebbe a vibrare.
In pratica R5 fa si che il comparatore commuti l'uscita da alta a bassa e viceversa con valori di tensione in ingresso leggermente differenti tra loro.
Tale differenza è maggiore quanto più bassa e la R5.
Questo succede perché quando l'uscita del comparatore è alta, R5 aumenta leggermente la tensione sull'ingresso (+), mentre quando l'uscita è bassa, la diminuisce. Quindi la commutazione da alto a basso e da basso a alto avviene con valori di tensione e quindi di temperatura differenti.

In pratica si hanno i seguenti effetti:

Uscita alta; R5+R6 si trovano in parallelo ad R2 quindi la resistenza equivalente sarà:
Req(+)=R2*(R5+R6)/(R2+R5+R6)


Uscita bassa; R5 si trova in parallelo a P1 quindi la resistenza equivalente sara:
Req(-)=P1*R6(P1+R6)

Essendo quindi le Req più basse di R2 o di P1, si avrà che la soglia di commutazione sarà più alta con l'uscita alta e più bassa con l'uscita bassa ottenendo quindi l'effetto isteresi.

(In realtà le cose sono un po' più complicate perché il partitore di tensione e l'uscita del comparatore sono a potnziale differente, ma dato che gli effetti pratici di ciò sono trascurabili e che la matematica diventa notevolmente complicata, lascio a qualche noto Ing. del forum, se ne avesse voglia, di descrivere le equazioni del caso).

La R7 da 10k serve a disaccoppiare l'uscita del comparatore da Tr1 aumentandone l'impedenza. Il diodo Ds1 serve ad evitare che le extratensioni che si generano durante le commutazioni nella bobina di Rl1 possano distruggere Tr1.

Il deviatore S1 è una piccola chicca!

Normalmente i termostati analogici, anche se hanno un display che indica la temperatura, hanno soltanto una manopola graduata per impostare la soglia di commutazione.

Mediante S1 inveci possiamo applicare all'ingresso del voltmetro la tensione determinata dalla temperatura della sonda, oppure quella determinata dal potenziometro in modo da leggere sulla barra led la temperatura raggiunta o quella di preset.

Nel prossimo post descriverò il funzionamento del voltmetro, poi si potrà fare un montaggio di test su breadboard, e se tutto va bene si passerà alla progettazione del circuito stampato.

A quel punto adatteremo il circuito per altri utilizzi.

liberolibero ha scritto:

.... vado avanti con la noiosissima descrizione del circuito.....

Assolutamente no, sei un buon maestro e chi ha voglia di imparare come me ti ringrazia.

libero non sei noioso è che non a tutti piace l'elettronica.... io sto rispolverando le mie basi di scuola.... vai avanti così che pochi ma buoni ti stanno seguendo.

Veniamo ora al voltmetro elettronico.

Come anticipato, utilizzeremo l’integrato della National LM3914

Qui c’è il datasheet dell’integrato
E questo è lo schema a blocchi:

Come si vede all’interno del chip ci sono 10 comparatori di tensione in cascata, sugli ingressi invertenti infatti c’è una serie di 10 resistenze da 1Kohm connessa al pin 4 e al pin 6, mentre i pin 1 e da 18 a 10 sono connessi alle uscite dei rispettivi comparatori.
Gli ingressi non invertenti dei comparatori sono connessi tutti al pin 5 di ingresso.
Il funzionamento dell’integrato è molto semplice, ai pin 2 e 3 si applica la tensione di alimentazione, al pin 5 la tensione da misurare Vin, che può variare da Vmin a Vmax, ai pin 4 e 6 rispettivamente un valore di tensione pari a Vmin e Vmax e per ogni incremento di Vin di 1/10*(Vmax-Vmin) si accende un led della catena.
Quindi se per esempio si vuole misurare una tensione che può variare da 2V a 12V, si deve applicare al pin 4 la tensione di 2V, al pin 6 la tensione di 12V e applicando 3V al pin 5, secondo la relazione 3/10(12-10)=3 si accenderanno i primi 3 led della catena
Il pin 9 se collegato a massa fa si che si accenda solo il terzo led, mentre se collegato a Vcc fa si che si accendano i primi tre led.

Particolare importanza rivestono i pin 8 e 7, su questi pin, tra l’altro è presente una tensione di riferimento di 1,25V e mediante un opportuno partitore resistivo, si può ottenere sul pin 7 la tensione Vmax da applicare al pin 6.

Sul datasheet sono indicate chiaramente le equazioni che mettono in relazione tutti i parametri in campo.

Come si evince dalla relazione nel secondo riquadro R1 determina anche la corrente che scorre nei led, quindi la prima cosa da fare quindi è quella di calcolarne il valore.
Stabilendo per Iled un valore di 12,5mA pari a 0,0125A, si avrà R1=12,5/0,0125=1000Ohm.

Dalla relazione nel primo riquadro invece si può calcolare la R2 in base al valore di Vout che si desidera sul pin 7 che collegheremo al pin 6, quindi R2= R1*[(Vout/1,25)-1]

Essendo nel nostro progetta Vmax = 3,45V e Vmin=0,86V andiamo adesso a calcolare la R2:

R2=1000*[(3,45/1,25)-1]=1760 Ohm pertanto si utilizzerà un trimmer da 4700 Ohm

Per ottenere sul pin 4 la tensione Vmin=0,86V, consideriamo che questo pin come si vede dalla prima figura, risulta collegato a Vmax mediante una serie di 10 resistenze da 1000 Ohm che equivale a una resistenza da 10.000 Ohm.
(In realtà questa resistenza è leggermente più bassa in quanto bisognerebbe considerare che in parallelo a ciascuna resistenza da 1000 Ohm c’è l’impedenza di ingresso di ciascun partitore di tensione, ma alla fine arrotonderemo la R per difetto per ovviare all’approssimazione).

Quindi ricordando che Vmin=Vmax*[R/(10.000+R)], avremo che R=Vmin*10.000/(Vmax-Vmin)=3.320 Ohm, quindi anche per R si utilizzerà un trimmer da 4.700 Ohm.