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Visualizzatore di tensione per batteria auto

Non più i soliti led a semaforo, finalmente un display!
Arduino Duemilanove

Arduino

Questo ed altri progetti sono stati realizzati impiegando un microcontrollore Atmel ATMega 328, programmato mediante la piattarforma di sviluppo Arduino.


Vi rimando al sito di Arduino per qualsiasi altra informazione, ma se non avete mai sentito parlare di questa piattaforma, in sintesi, si tratta di un microcontrollore Atmel ATMega 168 o 328, programmabile in linguaggio C via USB, che può gestire fino a 14 porte ditigali configurabili come ingresso o uscita e fino a 6 ingressi analogici, rendendo disponibili fino a 32KB di Flash Memory, 2KB di Ram e 1KB di Eeprom.


Non occorre utilizzare la piattaforma completa per ogni circuito realizzato, infatti, una volta programmato il microcontrollore, questi può funzionare in modo autonomo utilizzando solo un quarzo a 16MHz e due condensatori da 22-33pF.


Su diversi siti italiani sono disponibili microcontrollori Atmel ATMega 328 già programmati con il bootloader Arduino 2009 o Arduino Uno, adatti allo scopo, con un costo tra i 5 e gli 8 euro circa. Inoltre, in rete sono disponibili informazioni per la programmazione di ATMega 328 vergini (che hanno un costo inferiore) in modo che possano essere utilizzati con la piattaforma Arduino. I circuiti presentati funzionano perfettamente anche con la nuova piattaforma Arduino Uno. Per qualsiasi informazione non esitate a contattarmi.

Piccoli, ma necessari!

Componenti SMD!

Questo circuito, per rendere più compatto il circuito stampato, oltre ai componenti elettronici tradizionali di tipo THD (Thru Hole Device), montati sul lato componenti e saldati sul lato inferiore del PCB stesso, utilizza anche componenti a montaggio superficiale SMD (Surface Mounted Component), che dovranno essere saldati direttamente sul lato rame.


Sarà comunque possibile sostituire i componenti SMD, quando disponibili in versione THD, ma il circuito stampato dovrà essere probabilmente ridisegnato e, di conseguenza, occuperà una superficie maggiore. Per la saldatura di questi componenti non è assolutamente obbligatorio impiegare forni a rifusione o altra strumentazione particolare, ma basterà un saldatore con punta sottile (max 0,8mm), una pinzetta ed un po' di pazienza.


Su internet troverete decine di siti che illustrano diverse tecniche per la saldatura SMD. Nel caso aveste difficoltà a reperire i componenti SMD, con la loro saldatura o per informazioni sulla loro sostituzione con equivalenti THD, contattatemi.


Vista del circuito completo (1/2)

Vista del circuito completo (2/2)

Vista del circuito elettronico

Aggiornamenti e download

09.01.2012 : Versione 1.0 : Pubblicazione del progetto dopo la realizzazione ed il collaudo.

Schema Elettrico
Circuito stampato - Vista complessiva
Circuito stampato - Lato Componenti
Circuito stampato - Lato Rame
Sorgente per Arduino (.PDE)

Utile e non mente mai

Realizzato per necessità, questo circuito si collega alla presa accendisigari dell'automobile e visualizza su un display a 7 segmenti, per 10 secondi dopo l'accensione, la tensione della batteria, utilizzando anche dei led RBG per indicare in modo "colorato" lo stato di carica dell'accumulatore.

Quindi, diversamente dai soliti circuiti made in China o fatti con il solito doppio operazionale e qualche diodo zener, avrete la misura precisa della tensione della batteria dell'auto, per capire se effettivamente è carica o scarica.

Funzionamento del circuito

Trascorsi i 10 secondi dall'accensione, il circuito si pone in modalità stand-by, visualizzando "--" sui display. Premendo il pulsante di riattivazione, i display ed i led RGB vengono riattivati per altri 5 minuti. Durante il periodo di riattivazione, premendo nuovamente il pulsante sul pannello, il circuito si pone nuovamente in modalità stand-by.

Schema elettrico

Il circuito, collegato alla presa accendisigari, è alimentato direttamente dalla tensione della batteria dell'auto quando la chiave d'accensione è posta nel modo "batteria" ed protetto dall'inversione di polarità e da un valore eccessivo di carica dell'accumulatore dai diodi D1-D3. La tensione di funzionamento è stabilizzata a 5V da U1.

La tensione proveniente dalla batteria viene prelevata dal partitore di tensione costituito da R8 ed R11, che la dividono per 2.80, permettendo così di misurare tensioni fino a 14V. Eventuali tensioni in uscita dal partitore superiori a 5V o inferiori a -0,7V verranno scaricate, rispettivamente, sui diodi D5 e D4.

L'integrato di regolazione U1 sopporta tensioni d'ingresso fino a 35V, che grazie ai diodi D1-D3 posso arrivare fino ad oltre 37V, ma sconsiglio di superare i 15V per alimentare il circuito, in modo da non avere un'eccessiva dissipazione su U1 stesso. Anche i valori di R8 ed R11 dovranno essere scelti valutando la corrente che scorre su tali componenti (e la conseguente dissipazione di potenza loro richiesta).

Ad esempio, con i valori scelti per R8 ed R11 la corrente che scorre nel partitore vale, con 15V provenienti dalla batteria, circa 5mA, che è un valore trascurabile, ma garantisce una tensione stabile su R11 ed una dissipazione di potenza trascurabile su tale componente.

Per migliorare la sensibilità del circuito occorrerà variare i parametri del partitore di tensione, ovvero il valore delle resistenze R8 ed R11. Il valore (R8+R11)/R11 dovrà essere quindi utilizzato al posto di quello indicato nel programma di funzionamento del microcontrollore, ora pari a 2.80 (R8=1800 ohm e R11=1000 ohm).

Nel prototipo che ho realizzato, per esempio, ho scelto R8=3000 ohm e R11=1000 ohm (rapporto partitore =1/4), allargando l'intervallo di misurazione della tensione fino a 20V massimi. In questo modo la tensione misurata risulta più stabile durante la visualizzazione, anche se la precisione diminuisce.

Il trimmer V1, da utilizzare per la taratura quando il circuito verrà testato con una tensione nota e stabile, compensa le inevitabili tolleranze dei componenti del partitore R8/R11 e permette una regolazione massima di +/- 1V rispetto al valore misurato sul pin An0 di U2, mentre il pulsante PULS1 attiva il funzionamento del circuito, come descritto sopra.

Il display DISP1 è ad anodo comune di tipo a due cifre e mezza e viene attivato, come i led RGB, mediante una tecnica di multiplexing che, per limitare la quantità di cablaggi ed ed il numero delle uscite del microcontrollore impiegate, attiva ciclicamente solo per un breve periodo di tempo (dell'ordine dei microsecondi) ciascuno degli elementi di visualizzazione (prima i led RGB, quindi i display).

I led ed i display risulteranno quindi perfettamente visibili e stabili grazie al fenomeno di persistenza delle immagini sulla retina. Considerando che i led sono a catodo comune ed il display è ad anodo comune, sono stati necessari due distinti gruppi di transistor NPN e PNP per attivare tali elementi.

Il progetto è distribuito in modo gratuito e sono sempre benvenuti suggerimenti e quesiti.

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