Voltmetro a cristalli liquidi – 1

Voltmetro a cristalli liquidi

Può funzionare anche a pile e dispone di tre fondo scala in continua da 200 mV a 200V; visualizza la lettura con grande precisione tramite un display LCD a 3 ½ digit. L’ideale per ogni applicazione di laboratorio, nonché per alimentatori stabilizzati ed altri apparati elettrici ed elettronici.

Proporre il progetto di un voltmetro può quasi sembrare un controsenso, vista l’enorme quantità e varietà di tester digitali che si trova in commercio un po’ ovunque: nei negozi di componentistica e strumentazione, ma anche nei supermercati del “fai-da-te”, nei centri commerciali, nelle ferramenta, ecc. Il basso costo di tali strumenti invoglierebbe infatti ad usarli anche quando serve una sola delle funzioni implementate (ad es. la misura delle tensioni, o delle correnti) tuttavia in molti casi è necessario, per ragioni pratiche di montaggio, disporre di un modulo “nudo” da adattare alle proprie esigenze; è il caso della strumentazione destinata al montaggio in pannelli e rack.

Va poi considerato che spesso, i multimetri Taiwanesi ultraeconomici, hanno ben poca precisione, quindi sconsigliabili per alcune applicazioni; escludendo l’utilizzo di strumenti più precisi, quelli di marca (es. Philips, Fluke, Beckman Industrial, Unaohm, sono alcune) perché costano parecchio, la soluzione migliore è solitamente usare moduli universali.

Quello proposto in questo articolo è di base un millivoltmetro elettronico con visualizzazione su display LCD; per sua natura si presta a realizzare una lunga serie di strumenti su diverse portate, nonché ottimi ampèrometri. Si tratta di un modulo estremamente compatto che presenta il display sporgente rispetto agli altri componenti, quindi idoneo al montaggio in una finestrella di un pannello di controllo o all’interno di cassetti da rack o di altri apparati; lo spessore, decisamente contenuto, agevola il posizionamento praticamente ovunque, tanto da trovare posto anche in apparati tascabili.

Per capire meglio cos’è e come si può trasformare il nostro millivoltmetro dobbiamo fare riferimento al suo schema elettrico: notate innanzitutto che il circuito è abbastanza semplice, se escludiamo la notevole quantità di collegamenti tra i 40 piedini dell’integrato (l’unico) e gli altrettanti del display LCD; tutto viene svolto dall’U1, che è un ICL7106 di produzione Intersil, Maxim, ecc. Questo chip è di per sè un ottimo millivoltmetro elettronico con driver per controllare display LCD fino a 3 cifre e mezza di qualunque dimensione: incorpora un preciso convertitore analogico/digitale, quindi un’unità di controllo ed un decoder per ripartire i dati in uscita dall’A/D in altrettanti gruppi di bit ciascuno per una cifra; un oscillatore facente capo ai piedini 38, 39 e 40 (OSC3, OSC2, OSC1) fornisce il segnale di clock per il convertitore, nonché per la logica di controllo del display (frequenza di clock: 200KHz) ovvero per il refresh del piano di fondo.

Questo refresh è in sostanza la polarizzazione del display LCD, che per funzionare correttamente richiede l’applicazione di una tensione alternata o comunque variabile all’elettrodo posto sul fondo (BackPlane) in modo da creare poi il necessario campo elettrico tra esso ed i relativi segmenti dei singoli digit, posti sulla faccia anteriore ed invisibili perché fatti di resina trasparente. Quanto all’ingresso, l’ICL7106 preleva la tensione con un circuito differenziale, quindi sollevato dalla massa di alimentazione, poi lo amplifica ed utilizzando un circuito impiegante un comparatore (rete di Auto-Zero, della quale fanno parte i piedini 27, 28, 29) ed un integratore, annulla e comunque minimizza l’offset della misura; in questo modo non si superano mai i 10 microvolt.

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