外观
二、电路原理
1 主控电路
使用立创天空星-STM32F407VET6开发板作为主控模块,对芯片引脚进行分配,在项目设计之初,不建议大家直接就分配引脚,仅确定供电即可,此处的AGND可以连接,整版并没有太大的噪声污染。其余功能引脚应该是等项目板子位置固定后,根据器件摆放位置进行引脚分配,其中SPI的时钟线(SPI_SCL)、数据线(SPI_SDA)使用硬件SPI,需要注意数据手册引脚功能描述,电流检测(electricity_pin)、电压检测(voltage_pin)、电阻检测(resistance_pin)也是如此。其余普通引脚仅使用GPIO功能,可随意分布。
2 屏幕电路
使用1.8寸TFT屏幕模块,连接对应引脚即可,注意SPI的SCL、SDA对应(SPI_SCK、SPI_MOSI)需要与实际的单片机spi外设引脚相对应,否则无法使用硬件spi功能。
3 按键电路
使用3个4.54.53.8mm立贴的轻触开关,一端接引脚,另一端接GND,在代码中可以设置硬件上拉,所以外部可以不用加入外部上下拉电阻。
4 电源电路
使用天空星板子上的5V,然后降压为3.3V,为后续的运放以及电压电流检测电路等模拟部分进行供电,从这个位置进行一个简单隔离,把模拟与数字电源分开。
5 蜂鸣器电路
使用9mm有源蜂鸣器,当进行通断测量时,可以进行蜂鸣提醒,也可以作为开机、关机等提示。
6 负极控制电路
表笔CN2与板子GND中间加入mos管与保险丝进行分割,然后通过控制mos管的导通来控制黑表笔是否直接连接到板子GND上,控制端加入一个与门,这是出于一个误操作考虑,只有当程序控制黑表笔引脚以及电阻测量引脚都为高时,才导通;(因为电阻测量引脚为低时是电压测量功能,此时是不需要连接GND的)。线路中间的R5与D2是为了放置mos管振荡以及加快mos开关速度的。
7 电压电阻选通电路
由于电阻、电压测量使用的是同一个表笔,此时使用两个固态继电器来对输入进行分割,当引脚为高电平时,电阻继电器导通,然后电压继电器关闭,当引脚为低电平时,电压继电器打开,电阻继电器关闭。
个人想法--其实可以再加入一个继电器,然后把电流也进行分割,此时就不要使用一个引脚来进行控制了,而是使用3个引脚来独立控制,但是需要注意同时只能打开一处,最好是全关断然后再只开一处,这样就对软件操作需要不出bug,同时固态继电器通过电流有限,连续负载电流可能就1A到2A,且有内阻,测量可能会不准确,需要软件校准。
8 0-36V电压测量电路
使用差分放大电路进行电压测量,前级通过采集红黑表笔的电压差进行输出,需要进行等电压缩放,否则输入电压过大烧坏运放和adc引脚,考虑到有红正黑负以及红负黑正两种情况,后级引入参考电压进行抬升,将红黑表笔与是否大于参考电压进行对比,从而判断。
此处分压电阻的值都是比较大的,虽然选择了%0.1精度的电阻,但是由于本身值过大,误差还是不可忽略,这里尝试将电阻等比例缩小10倍或者100倍,从而减少电阻本身得精度误差,但是可以会导致当输入电压过大时,电流也很大,然后功率也大发热,导致温漂,目前还未验证,若您有验证或者说不同得意见,欢迎在开源链接评论区进行讨论交流。
相关的理论文档大家可以参考《运算放大器参数解析与LTspice应用仿真》这本书,以下是其中的几处照片:
9 电阻测量电路
本质上是电阻分压原理,输入电压确定,一个电阻已知,另外一个电阻就可以计算出来了,通过控制不同的mos管导通来控制分压比例,从而进行不同电阻范围测量,注意尽量不要同时导通两处,否则会混乱。
10 电流测量电路
使用tp181电流采样芯片来进行电流采样,加入基准电压实现高低测任意电流采样,不过会牺牲一半的精度。