Aquí vamos a diseñar un voltímetro simple. Es simple porque incluye solo un chip IC: LM3914. LM3914 es un chip que impulsa 10 LED según el valor de voltaje de entrada lineal.
El IC proporciona una salida decimal al encender el LED necesario según el valor del voltaje de entrada. El voltaje de entrada de medición máximo varía según el voltaje de referencia y el voltaje de suministro, lo discutiremos en la parte posterior del artículo.
Este chip se puede modificar para circuito de protección de batería, circuito de amperímetro, etc. pero aquí lo estamos usando para el voltímetro. LM3914 es un voltímetro de 10 etapas, lo que significa que muestra variaciones en el modo de 10 bits. El chip detecta el voltaje de entrada de medición como un parámetro y lo compara con la referencia, cada vez que el voltaje cruza cierta parte de la referencia, el LED correspondiente se ilumina.
El chip está programado para impulsar el LED directamente, por lo que no se requiere resistencia adicional.
Componentes
Fuente de alimentación (5v)
Resistencia de 1K (3 piezas)
Resistencia de 10 K (2 piezas)
LM3914 IC
10 LED
Condensador de 0,1 µF (2 piezas).
Protoboard y cables de conexión
Diagrama de circuito y funcionamiento
El circuito interno de LM3914 se muestra en la siguiente figura:
Como se discutió, el LM3914 es una unidad de medición de 10 etapas. Esto se muestra en el circuito interno anterior. LM3914 es básicamente una combinación de 10 comparadores. Cada comparador es un amplificador operacional, con un voltaje de referencia que gana en su terminal negativo.
Ahora lo importante aquí es que la tensión de medición no puede ser superior a la tensión de referencia o la tensión de alimentación del chip. Esto siempre debe tenerse en cuenta. Para lograr un voltaje de medición más alto manteniendo la entrada constante, usaremos un circuito divisor de voltaje de resistencia. Simplemente divide el voltaje en función de las resistencias.
Considere el circuito formado por la red que se muestra en la figura:
Entonces, con un voltaje de entrada de 15 V, R1 = 11 K, R2 = 1 K, tenemos Vout = 15 (1/11) = 1,5 V (aproximadamente).
El voltaje de referencia se elige según los requisitos. El valor de referencia debe ser el voltaje de medida máximo que vamos a aplicar al chip. Si estamos midiendo voltaje variable con voltaje pico de 20v debemos elegir la referencia de 20V.
La referencia se elige por ecuación:
Como queremos medir voltajes de 0 a 15, debemos elegir R2 = 11K = 10K + 1K, R1 = 1K.
Con esto hemos elegido el voltaje de referencia a Vref = 1.25 * 12 = 15V. Entonces tenemos un voltaje de entrada máximo de 15V.
Sin embargo, es importante recordar que cuanto mayor sea el valor de referencia, mayor será el voltaje de paso y menor la resolución. Digamos que con referencia de 20V tenemos un paso de 2V, cualquier voltaje entre 2V-4V no es medible. Entonces, con un voltaje más alto, tenemos menos precisión.
Dado que el chip es de 10 etapas y el voltaje es de 0-15 V, tenemos un paso de 1,5 V. Entonces, con cada incremento de 1.5V en la medición de voltaje, se ilumina un LED adicional.
Las conexiones que se realizan para el circuito del voltímetro LM3914 se indican a continuación:
PIN3 ---------------------------- + 5v de suministro
PIN2 -------------------------------- tierra
PIN5 ----------------------------- + voltaje variable
PIN1,10,11,12,13,14,15,16,17,18 ------------------- conectado a LEDS
El nivel de medición para LED va 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 el voltaje de medición es de 10 V, el sexto LED se ilumina. Digamos que el voltaje de medición es de 12,5 V, el noveno LED se ilumina. Entonces, con incrementos de 1.5V, podemos medir hasta 15V.