Že iz srednje šole me spremlja zamisel o merilniku toka in napetosti za namizni napajalnik, ki bo tok in napetost prikazal preko šestih sedem segmentnih LED prikazovalnikov (ang. display). Že od takrat je ključni dejavnik cena materiala, ki ne sme presegati cene mini vgradnega V in A metra. Drugi pomemben dejavnik je velikost vezja. Kakšno leto nazaj sem tako izdelal dvoslojno tiskano vezje, ki na ploščici 3 x 6,7 cm zveže vse potrebne gradnike (Slika 2).
Zmogljivosti in lastnosti
Merilnik prikazuje napetost od 0 do 50 V in tok od 0 do 5 A. Uporaba mikrokontrolerja (uK) z dovolj nožicami za LED prikazovalnike in vgrajenim analogno digitalnim pretvornikom. (ADP).
Merilnik ali indikator?
Že v začetku sem se odločil, da se ne bom ubadal s točnostjo rezultata. Izpisana vrednost naj bi prikazovala približen tok in napetost, ki mi omogoča nadziranje delovanja napajalnika in porabnika. V primeru, ko bom potreboval točne vrednosti, bom uporabil multimeter. Ker merilnik nima natančnih referenčnih virov, elementov v merilnem tokokrogu ne morem govoriti o pravem merilniku (ne moremo določiti razreda točnosti), bolj pravilno bi zato bilo uporabi izraz indikator U in I. Ker pa se merilnik lepše sliši, sem ime ohranil.
Princip prikaza
Sedem segmentni LED prikazovalnik ima 7 nožic za segmente, nožico za decimalno piko ter nožici za skupno napajanje (Slika 3). Za neposredno upravljanje šestih prikazovalnikov bi potreboval 6×8 = 48 I/O linij. Neposredno upravljanje prikazovalnikov bi zahtevalo zmogljiv uK, ki bi bil zelo neizkoriščen! Rešitev sem začel iskati v smeri skupnih podatkovnih linij in ločenih napajalnih linijah. Prikazovalniki naj bi se hitro prižigali in ugašali drug za drugim. Človeško oko pa bi videlo, kot da vsi svetijo hkrati. Če hočemo, da bo oko videlo mirujoč prikaz, se morajo vsi prikazovalniki prižgati vsaj 25x v sekundi.
Primer 6×7
Za prikazovalnike bi potreboval 8 + 6 = 14 I/O linij (8 za segmente, 6 za napajanje). Poglejmo na primeru. Radi bi prikazali vrednost I=1,05 in U=10,5 (prvi trije prikazovalniki tok in drugi trije napetost). S poskušanjem sem dosegel, da mora vsak prikazovalnik svetiti 7 ms. Prvi trije tako porabijo 3×7 = 21 ms, drugi trije pa še 21 ms. V 42 ms se vsak enkrat prižge in nato ugasne. Če izračunamo frekvenco dobimo 1/ 42 ms = 23,8 Hz. Torej celotna vsebina bi se prikazala približno 24x v sekundi. Prikaz je bil sicer uporaben, ampak LEDice zelo šibko svetijo.
Merilnik U in I s 7 segmentnimi LED prikazovalniki
