Miernik panelowy ICL7106

Układy scalone ICL7106 (do wyświetlacza LCD) i ICL7107 (do wyświetlacza LED) są fenomenem w elektronice, która rozwija się najszybciej ze wszystkich dziedzin techniki. Mimo żywiołowego rozwoju i ciągłych zmian, ICL7106 oraz ICL7107, które zostały zaprojektowane 30 lat temu, ciągle są stosowane. Mimo wielu prób, np integrowania przetwornicy, dodawania funkcji HOLD, układy scalone ICL7106 i ICL7107 wciąż królują w urządzeniach pomiarowych. 

Prezentowany tu miernik panelowy służy do mierzenia wszystkich wielkości, które da się wyrazić poprzez napięcie stałe - np. natężenie prądu oraz temperaturę. Urządzenie ma posiadać następujące funkcje:

  • zintegrowany dzielnik napięcia, pozwalający mierzyć napięcia w zakresach do 0,2V, 2V, 20V, 200V. Dzielnik przełącza się zworkami w płytce, a w razie potrzeby można go odciąć od układu
  • zabezpieczenie przed nadmiernym napięciem na wejściach pomiarowych
  • "zasilaj z byle czego" - jeden wtyk zasilania, zintegrowany stabilizator
  • wbudowana wytwornica napięcia ujemnego - użytkownik nie musi sobie zawracać głowy kwestią zasilania układu
  • wejście IN LO można połączyć z masą, COMMON albo wcale - przy pomocy zworki na płytce
  • przystosowany do współpracy z termometrem LM35 - wystarczy wetknąć go w odpowiednie gniazdo na płytce
  • wybór przecinka przy pomocy zworki na płytce
  • po drobnych przeróbkach możliwy jest pomiar proporcji dwóch wielkości

Trochę o historii całego projektu: otóż w bólach on powstawał niesamowitych :) prawię rok robiłem ten mały mierniczek :) Powstała wersja z elementami przewlekanymi (THT), a później zrobiłem też wersję na elementy montowane powierzchniowo (SMD). Nie wrzucałem wszystkiego na stronę, a obecnie już na ten miernik nie mogę patrzeć! 

Instrukcja obsługi

Miernik należy zasilać napięciem nie mniejszym niż 7V, jeżeli chcemy wykorzystywać stabilizator 7805 zamontowany na płytce. Kiedy dysponujemy w układzie już ustabilizowanym napięciem zasilającym, wtedy można zalutować zworkę X1 na płytce i tym sposobem ominąć stabilizator. Wtedy napięcie zasilające może wynosić 3,3V (zalecanie nie mniej niż 5V). 

Po pierwszym uruchomieniu, miernik należy skalibrować. W tym celu należy podłączyć woltomierz do nóżek 35 (REF LO) i 36 (REF HI), a następnie ustawić potencjometr R4 tak, aby woltomierz pokazywał dokładnie 100mV. 

Zakresy napięć wejściowych reguluje się zworką z lewej strony płytki. Przekroczenie zakresu nie powinno spowodować uszkodzenia miernika, ponieważ zastosowałem diody zabezpieczające wejścia. UWAGA - zabezpieczenie nie dotyczy zakresu 0,2V!!! Gdy zworka nie jest włożona na żadną pozycję, wówczas zakres jest ustawiony na 2V. 

Kiedy miernik i mierzony układ są zasilane z różnych źródeł, należy założyć zworkę COMMON. Gdy miernik i układ są zasilane z tego samego źródła, wówczas tę zworkę należy zdjąć. 

Miernik panelowy umożliwia bezpośrednie podłączenie termometru LM35 i zasilanie go z tego samego źródła, co miernik. Trzeba tylko założyć zworki na GND oraz TEMP. 

Instrukcje co do podłączania miernika w roli amperomierza, woltomierza i amperomierza jednocześnie, itp. znajdziecie na stronie Dareltek. Mój miernik jest bardzo podobny. Właściwie jedyną istotną różnicą jest wyświetlacz LCD zamiast LED, a oprócz tego parę szczegółów bez większego znaczenia dla użytkownika. 

Wersja SMD

Zmontowałem metodą płyty grzejnej. Metoda jest bardzo prosta i wystarczy żelazko.

  • pola lutownicze trzeba ocynować
  • dodatkowo pomalować pola kalafonią, dzięki czemu elementy przykleją się, a cyna lepiej do nich przylgnie
  • ustawiamy elementy
  • włączamy grzanie
  • po chwili wszystkie elementy powinny być ładnie przylutowane
  • pozostaje tylko ręcznie przylutować elementy przewlekane

Wersja THT

Powstała wcześniej niż SMD. Zaprojektowanie tego było wyjątkową dłubaniną i męczarnią. Wiele razy trzeba było poprawiać projekt, żeby elementy nie wchodziły na siebie! 

Mity o ICL7106

Przeglądając w internecie różne opinie na temat scalaków ICL7106 u ICL7017 napotykamy szereg problemów, które wynikają z nieznajomości układu. W tej sekcji chcę obalić mądrość ludową rozpowszechnianą przez niektórych internetowych ekspertów, która wprowadza w błąd wielu początkujących elektroników.

  • ICL nie może mierzyć napięcia, z którego jest zasilany - oczywiście, że może. Problem polega na tym, że napięcie na wejściach pomiarowych musi być w pewnym obszarze względem szyn zasilających V+ i V-, a nie masy. Masa wcale nie musi być tym samym co V-! Napięcie na wejściu pomiarowym IN LO musi być wyższe o 1,5V od V-, a napięcie na IN HI musi być niższe o 1V od V+. W takim zakresie mogą się zmieniać napięcia wejść pomiarowych w odniesieniu do szyn zasilania. Problem można rozwiązać dzielnikiem napięcia z dwóch lub trzech rezystorów, w zależności od sposobu zasilania układu
  • ICL nie może współpracować z termometrem LM35 - problem pojawia się kiedy zasilanie LM35 jest połączone z V- i IN LO również jest połączone do V-. Problem można rozwiązać, stosując zasilanie symetryczne +5V, -5V i 0V czyli masa. ICL zasilamy z +5V i -5V, a LM35 musi być wtedy podłączony do +5V i masy. IN LO też łączymy do masy, a IN HI do wyjścia z LM35. Bardzo proste i skuteczne.

Projekty do pobrania

Udostępniam pliki źródłowe programu Kicad.

Pliki do pobrania: Schematy mierników na ICL7106: