Dieses Messmodul kann Spannung, Strom und Temperatur messen und mit 3 Stück 7-Segment Anzeigen darstellen. Für die opt. Strommessung wird noch eine kleine OP-Schaltung benötigt.

Das Modul besteht aus wenigen und kostengünstigen Teilen wie ATMega8, 7-Segment-Anzeigen, 7805-Spannungsregler sowie ein paar Widerstände, Kondensatoren und Transistoren.

Die Funktion:
Das Modul hat insgesamt 3 Eingänge, 2 sind für die Spannungs- bzw. Strommessungen zuständig und der 3. für die Temperaturmessung. Der uC arbeitet mit einer internen Referenzspannung von 2.56V und bedarf daher einen Spannungsteiler für Spannung über diesen Wert. Der uC muss das Verhältnis des Teilers kennen und wird mit dem Taster S3 von 1-25 eingestellt. Für einen Spannungsmessbereich von z.B. 30V wird somit ein Teiler von 1:12 benötigt und der Faktor 12 eingestellt. Dieser Wert ist auch als default hinterlegt.
Gleiches gilt auch für den 2. Eingang, der entweder eine Spannung messen kann, oder über eine OP-Schaltung und Shunt auch einen Strom.
Mit dem Schalter JP1 (Jumper) wird die Spannung vom 1. Kanal angezeigt, wenn dieser offen ist und wenn geschlossen, den 2. Eingang für eine weitere Spannung oder einen Strom.
Der dritte Messwert ist die Spannung von einem LM35 Temperaturgeber, der je 1°C 10mV am Ausgang bereitstellt. Der Messeingang ist mit T bzw. Tmp. auf dem Layout beschriftet.
Der AD-Wandler und der LM35 sind ausreichend genau, sodass kein Abgleich erforderlich ist.
Die Taster S1 und S2 sind für den Feinabgleich zuständig, falls die Spannungsteiler nicht ganz dem theoretischen Verhältnis der gewählten Widerstände entsprechen oder die Toleranz zu groß ist. Wurde der richtige Teiler-Faktor gewählt, sollte die Spannung schon recht genau angezeigt werden und kann mit S1 nach oben bzw. mit S2 nach unten korrigiert werden.
Alle Config-Einstellungen werden in dem int. EEPROM abgespeichert und können auch später geändert werden. Sollte ein zurücksetzen der default Werte erforderlich sein, braucht man das Modul nur einzuschalten und schaltet S1 und S2 dabei vorher auf Masse.
Der Controller misst die Spannungen über sein AD-Wandler und wandelt diesen Wert in 3 einzelne Zahlen um und wird per Multiplexen einzeln an den Anzeigen dargestellt.
Da alle Segmente parallel geschaltet sind, werden die gemeinsamen Anoden über die Transistoren einzeln eingeschaltet. Der Dezimalpunkt ist fest mit einem Vorwiderstand verbunden, sodass die Werte nur Zweistellig vor dem Komma angezeigt werden.
Die Software misste alle 100ms und bildet mit 3 Messungen einen Mittelwert, um das Rauschen des AD-Wandlers zu minimieren. Die 100nF Kondensatoren sollen ebenfalls dazu beitragen.


Die Hardware und Aufbau:
Das Modul besteht aus üblichen SMD Teilen und bis auf die 7-Segment-Anzeigen und einer Drahtbrücke wird alles auf der Lötseite bestückt. Der SMD 5V Festspannungsregler liefert max. 100mA, was bei einer mittleren Stromaufnahme von 60mA noch etwas Reserven bereit hält. Weil die Verlustleistung aber begrenzt ist, sollte die Spannung nicht größer 15V betragen.
Wer mehr Spannung messen und das Modul mit selbiger betreiben möchte, muss einen 1A 7805 Regler im TO220 Gehäuse bestücken. Dies ist auf dem Layout berücksichtigt und mit IC1.1 und C1.1 gekennzeichnet. Von der Einspeisespannung muss dann noch eine Drahtbrücke zum Teiler R12/R13 gelötet werden. Ggf. kann auch eine ext. Spannungsquelle zur Versorgung des Moduls genutzt werden.
Der Spannungsteiler für Kanal 1 mit R12 ubd R13 ist nicht direkt mit dem Eingangs-Pad am Regler verbunden. Dies ermöglicht die Messung von 2 getrennten Spannungen, unanhängig von der Versorgungsspannung, andernfalls muss die Lötbrücke hergestellt werden.
Für die Strommessung am Kanal 2 ist eine kleine OP-Schaltung notwendig, die von einem 1mOhm Shunt die Spannung mit Faktor 100 verstärkt und dann zum Modul geführt wird. Bis 25A ist kein Spannungsteiler notwendig, für 50A beispielhaft dann 1:2. Auch dies muss dem uC mitgeteilt werden, wie schon oben beschrieben. Weiter unten im Handbuch ist diese Schaltung mit Bestückungs- und Schaltplan dargestellt.


Gebrannte Controller oder Platinen in kleiner Stückzahl können zum SKP bezogen werden, die Firmware zum selber brennen sende ich aber auch gerne zu (eMail).


Hier wieder ein paar Bilder (anklicken):

	Foto der aufgebauten Schaltung Platinenmaße 74mmx36mm
	Foto der bestückten Lötseite mit SMD Teilen
	Schaltplan des Spannungsmonitors
	Bestückungsplan

- Der komplette Aufbau zum Download => 7-segment-messmodul.pdf (2,3MB)