このプロジェクトでは、マイクロコントローラーを使用せずにデジタル電圧計を構築します。ここでは、電圧測定に非常に人気のあるIC、つまりICL7107 / CS7107を使用しています。ICL7107を使用すると、正確で非常に低コストの電圧計を構築できます。ICL7107は、非常に低電力を消費する3.5桁のアナログ-デジタルコンバーター（ADC）です。ICには、測定された電圧を表示するために4つの7セグメントディスプレイを駆動するための内部回路があります。また、クロック回路と基準電圧源も備えています。
電圧計は非常に便利なデバイスであり、何度も非常に便利です。そのため、このデジタル電圧計をPCB上に構築して、どこでも簡単に使用できるようにしました。以前は、電圧を測定するための多くの回路を構築しました。
- AVRマイクロコントローラーを使用した0-25Vデジタル電圧計
- LM3914電圧計回路
- PICベースのカーバッテリー電圧監視システム
- バッテリーモニター回路
必要なコンポーネント：
- LM555 -1
- ICL7107 / CS7107 -1
- LM7805-1
- コモンアノード7セグメントLEDディスプレイ-4
- PCB -1
- 端子台2ピン-2
- 47k -1
- 1k -5
- 22k -1
- 10K -1
- 120K -1
- POT 5K -1
- 100nF -3
- 10uF -2
- 100pF -1
- 220nF -1
- 47nF -1
- 電源9v / 12v -1
- LED -1
- バーグスティック-2
- 40ピンICベース-1
- 8ピンICベース-1
- プローブまたはワイヤー
- 1N4148ダイオード-2
回路図と動作説明：
このデジタル電圧計回路の動作は非常に簡単です。 IC内のADCは、積分コンバーターまたはデュアルタイプのアナログ-デジタルコンバーターです。このICの内部ADCは、測定される電圧を読み取り、それを内部基準電圧と比較して、それをデジタル等価物に変換します。次に、このデジタル等価物は、ICL7107内のドライバ回路によって7セグメントディスプレイ用にデコードされ、4つの7セグメントLEDディスプレイ上に表示されます。ここでは、ADCを使用して電圧を測定する方法を学び、この記事の最後にあるデモビデオを確認してください。ここでは、テスト目的でArduinoの出力電力を測定しました。
ここでは、抵抗R1とコンデンサC1を使用して、ICL7107の内部クロックの周波数を設定します。コンデンサC2は、内部基準電圧の変動をフィルタリングし、7セグメントディスプレイで安定した読み取りを提供します。R5は電圧計の範囲を制御する責任があります。（0〜20Vの範囲ではR5 = 1K、0〜200Vの範囲では10K）。RV1は、電圧計の電圧を校正するために使用できるポテンショメータであるか、内部ADCの基準電圧を設定することができます。
この回路には、負の電圧インジケータを備えた4つの共通アノード7セグメントLEDディスプレイが含まれています。この回路は5Vの電圧供給で動作する必要があるため、7805電圧レギュレータICを使用して回路に5Vを供給し、ICL7107の損傷を防ぎました。
負の電圧供給：ここでは、555ICを使用したICL7107のピン番号26にも負の電力を供給する必要があります。ここでは、555ICタイマーICがASTABLEマルチバイブレーターとして構成されています。ここのコンデンサは変更できますが、最大の負電圧を選択する必要があります。選択した静電容量が適切でない場合、出力で最大の負電圧を得ることができません。ここでは、100nFと10uFを使用しました。555タイマーICを使用して負電圧を生成する方法をここで確認してください。
EasyEDAを使用した回路およびPCB設計：
EasyEDAは、回路図キャプチャ、回路シミュレーション、PCB設計のワンストップソリューションであるだけでなく、低コストのPCBプロトタイプおよびコンポーネントソーシングサービスも提供します。彼らは最近、電子部品の在庫が豊富で、ユーザーがPCBの注文と一緒に必要な部品を注文できる、部品調達サービスを開始しました。
回路とPCBを設計する際に、回路とPCBの設計を公開して、他のユーザーがそれらをコピーまたは編集してそこから利益を得ることができるようにすることもできます。また、ICL7071を使用して、このデジタル電圧計の回路とPCBのレイアウト全体を公開 しました。 、 以下のリンクを確認してください。
easyeda.com/circuitdigest/Voltmeter-68b3b31dc1d548a4954d55b24f77110e
以下は、EasyEDAからのPCBレイアウトのトップレイヤーのスナップショットです。「レイヤー」ウィンドウからレイヤーを選択することにより、PCBの任意のレイヤー（トップ、ボトム、トップシルク、ボトムシルクなど）を表示できます。
EasyEDAを使用してPCBの写真ビューを表示することもできます。
オンラインでのサンプルの計算と注文：
PCBの設計が完了したら、 製造出力 のアイコンをクリック すると、PCB注文ページが表示されます。ここでは、Gerber ViewerでPCBを表示したり、PCBのGerberファイルをダウンロードしたりできます。ここでは、注文するPCBの数、必要な銅層の数、PCBの厚さ、銅の重量、さらにはPCBの色を選択できます。すべてのオプションを選択したら、「カートに保存」をクリックして注文を完了します。最近、PCBレートが大幅に低下し、10cm x10cmサイズの2層PCB10個を2ドルで注文できるようになりました。
EasyEDAから入手したPCBは次のとおりです。
以下は、PCBにコンポーネントをはんだ付けした後の写真です。
このプロジェクトでは、テスト目的でArduinoの出力電圧を測定しました。以下のデモビデオを確認してください。