Владимир Макаров

Сигнализатор для цифрового мультиметра.

Пожалуй, одной из самых популярных среди радиолюбителей моделей цифровых мультиметров является DIGITAL MULTIMETER DT-830 (M-830). Эта популярность обусловлена низкой ценой, приемлемыми для своего класса задач характеристиками, надежностью и компактностью.
Единственное, что требуется от пользователя – не забывать выключать прибор после проведения измерения.

Прибор не имеет функции самоотключения питания по времени. Используемая в приборе батарея Крона имеет емкость по паспорту 0.5А*ч.
Если оставить прибор включенным, то при токе потребления 10мА вся емкость батареи будет израсходована за 50 часов (500мА*ч/10мА), т.е. примерно за двое суток.

Справедливости ради следует заметить, что потребление тока в 10мА будет осуществляться только в двух режимах: «200 Ом» и «Диод». В остальных режимах потребление тока составляет не более 1 мА.
В любом случае прибор обязательно должен быть выключен после проведения измерения. Иначе путь радиолюбителя лежит в магазин, где батарейка Крона сегодня стоит от 60 до 200 рублей, не говоря уже о тех экземплярах, чьи заоблачные цены кратно превышают стоимость самого прибора.

На рисунке 1 показан исходный внешний вид прибора снаружи и внутри. Как видим, внутри прибора за LCD-дисплеем имеется пустое место. Здесь и будет установлен сигнализатор.

Рисунок 1.
Прибор DT-830B снаружи и изнутри.

Сигнализатор разработан на базе микропроцессора ATtiny13. Схема электрическая принципиальная сигнализатора показана на рисунке 2. Сигнализатор включается при каждом включении прибора, и выключается при выключении прибора.

Рисунок 2.
Схема электрическая принципиальная.

Одной из главных задач при разработке устройства была задача обеспечения низкого энергопотребления. В итоге удалось достичь потребления тока не более 6 мкА в режиме покоя, что составляет не более 0,6% от потребляемого прибором DT-830B тока в самых щадящих режимах (1мA).

Такое низкое энергопотребление достигается, во-первых за счет использования режима сна микроконтроллера (power-down mode) и, во-вторых, применением микромощного стабилизатора напряжения.

В режиме «power-down» отключаются основные внутренние синхросигналы – микроконтроллер «засыпает» и его ток потребления уменьшается до 5мкА при включенном сторожевом (охранном) таймере (Wathdog Timer). Сторожевой таймер необходим для пробуждения МК через каждые 8 секунд.
При пробуждении микроконтроллер  увеличивает программный счетчик восьмисекундных интервалов на 1 и дает команду узлу световой индикации (VT3, VD1, R5, R6) выполнить две «вспышки» светодиода VD1.

Если счетчик восьмисекундных интервалов превышает значение 75, соответствующее  10 минутам, истекшим с момента включения прибора, то на узел звуковой сигнализации (VT4, HA1, R7, R8) подается звуковой сигнал («BD» азбукой Морзе).
После отработки светового и звукового сигнала МК снова «засыпает» на 8 секунд.

Потребление тока «разбуженным» МК и узлами световой и звуковой индикации достигает 10мА. Если прибор не будет выключен, то через один час сторожевой таймер отключится и больше не сможет разбудить «заснувший» МК. В этом случае микроконтроллер до отключения прибора будет потреблять ток не более 6мкА.

Особая роль в устройстве принадлежит микромощному стабилизатору. Прибор DT-830B питается от батареи Крона напряжением 9 Вольт. Для питания МК необходимо напряжение 5 Вольт. Т.е. напряжение 9 Вольт необходимо понизить до 5 Вольт. Использование регулятора типа 7805 для снижения напряжения нецелесообразно поскольку он имеет ток покоя около 6мА.

Использование микросхемы МС34063 для DC-DC преобразователя 9 Вольт в 5 Вольт также не позволит существенно снизить ток потребления, поскольку сама микросхема потребляет около 4мА. Хорошим решением могло бы быть использование микромощного регулятора напряжения MCP1702, имеющего ток покоя около 2мкА.
Но лучшим оказалось решение с использованием микромощного стабилизатора на полевых транзисторах 2N7002 (VT1, VT2), описанного в статье «Чем питать сонный МК» (http://pro-radio.ru/power/7080-2/). Этот стабилизатор потребляет ток всего 1мкА в режиме покоя.
 
Печатная плата устройства показана на рисунке 3.

Рисунок 3.
Макет печатной платы.

Обратите внимание, что транзисторы VT1 и VT2 (2N7002) в корпусах sot23 монтируются со стороны печатного монтажа. На плате имеется одна перемычка. Угловые прямоугольные  площадки предназначены для впаивания ограничительных штырей для того, чтобы плата не соприкасалась с LCD-дисплеем прибора. На плате не указаны радиодетали цепочки сброса МК (R9, C4), которые установлены навесным монтажом.

На Рисунке 4 показано расположение платы, светодиода и пьезоизлучателя внутри прибора DT-830B.

Рисунок 4.
Расположение элементов сигнализатора внутри прибора.

На рисунке 5 показаны точки подключения устройства к прибору. Минусовой провод соединяется с минусовым проводом, идущим от Кроны.
Плюсовой провод подпаивается к панели измерения коэффициента передачи биполярных транзисторов. В этой точке во всех режимах прибора (кроме OFF) присутствует напряжение 9 Вольт.

Рисунок 5.
Точки подключения устройства к прибору.

На лицевой панели прибора необходимо просверлить отверстие  для  светодиода, а на боковой – отверстие для пьезо излучателя. Внешний вид прибора с размещенным на лицевой панели светодиодом показан на рисунке 6.

Рисунок 6.
Размещение светодиода на лицевой панели прибора.

Фьюзы: 0xFF, 0x7A (HIGH, LOW).
 
В архивном файле:
MultimeterAlarm.dch - схема устройства в формате DipTrace.
MultimeterAlarm.dip - печатная плата устройства  в формате DipTrace.
MultimeterAlarm.c - исходный код программы на Си.
MultimeterAlarm.hex - прошивка МК.
 

Архив для статьи "Сигнализатор для цифрового мультиметра."