Panelové měřidlo je již dnes více či méně nutnou výbavou jakéhokoliv zdroje napětí a právě proto jsem navrhnul jednoduché měřidlo s mým oblíbeným ovbodem C520D. Tento obvod se již jistou dobu nevyrábí, ale podařilo se mi získat cca 40 kusů a navíc se dají stále sehnat ve výprodejích nebo třeba i na eBay pod označením CA3162 a proto jsem se rozhodl vytvořit tuto konstrukci.

Celé měřidlo je založeno na dvou integrovanýych obvodech. Srdcem celého zapojení jejiž zmíněný C520D jež je ekvivalent obvodu AD2020 firmy Analgo Devices, nebo CA3162 firmy Harris a Intersil. Druhým obvodem je dekodér kódu BCD na sedmisegmentový displej D347D, který je právě učen pro použití s obvodem C520D a jedná se také o verzi obvodu CA3161 firem Harris a Intersil. Obvody jsou zapojeny dle schématu na obrázku 1, a jsou ve své podstatě ve svém doporučeném zapojení. Vstupní část voltmetru je zde osazena ochrannými diodami D1 a D2 proti přetížení vstupu a dále je zde realizován dělič napětí pomocí přesné odporové sítě WK68180, která má hodnoty odporů 100k/9M/900k/90k/9k/900R/90R/9R a se svou tolerancí 0,25% se výborně hodí jako vstupní dělič pro volbu rozsahu. V případě jenoho pevného rozsahu je možné místo děliče a "jumperů" osadit dva odpory pro volbu potřebného rozsahu. Tranzistory T1 - T3 jsou zapojeny jako budiče multiplexního displeje a digitální tranzistor T4 je zde ve funkci volby desetinné tečky pro rozsahy 1.00V a 10.0V.

Obr. 1. Schéma zapojení panelového měřidla

Obvod D347D má upravenou znakovou sadu právě pro použití s C520D a to zejména znaky odpovídající hodnotě 10, kdy se zobrazje symbol polarity "-", dále pak hodnotě 11 odpovídá symbol "E". tyto smyboly se požívají pro indikaci záporné hodnoty "-XX", překročení záporného rozsahu "---" a překročení kladného rozsahu "EEE". Samozřejmě, že je možné použít i jiné typy dekodérů, ale problém nastává právě v indikaci překročení rozsahu a záporné hodnoty. Při použití dekodéru D147D se místo symbolu "-" zobrazuje symbol "c" a místo symbolu "E" se zobrazuje symbol obráceného "c". Při použití dekodéru 74LS247, který je občas vydáván za náhradu D347D se nezobrazí žádný symbol, protože tento obvod umí zobrazit znaky pouze v rozsahu 0-9. Jedinou odpovídající náhradou, o které vím, je obvod CA3161, který je stejně jako obvod D347D určen právě pro práci s CA3162, a nebo také ještě D348D, který je variantou D347D s tou výjimkou, že je možné nastavit proudové omezení budičů displejů a řidit tím jas displeje. Odpory R10 - R16 omezující proud zobrazovačem, jsou určeny pro jiný typ dekodéru než D347D. D347D má proudové omezení výstupního proudu od 7 do 14 mA, a dá se to rozlišit podle parametru vyznačeného v popisu IO. Pro D347D je možné osadit odpory s nulovou hodnotou, případně plošky propájet, nebo při použití vysoce svítivých či nízkopříkononvých displejů zařadit omezovací odpory vhodné pro konkrétní typ displeje.

Na obrázcích 2, 3 a 4 jsou zveřejněny předlohy plošných spojů a osazovací plány. Deska plošného spoje je záměrně rozdělěna na dvě části a to měřící a zobrazovací část. Obě části jsou po konečném osazení spájeny kolmo k sobě pomocí připravených plošek. Toto uspořádání pak umožňuje umístění několika panelových měřidel nad sebou a šetří místo na čelním panelu. Pájecí propojka "HS LS" slouží pro určení rychlosti vzorkování, propájením "HS" bude měřidlo měřit vyšší četností a propájením "LS" bude měřit nižší četností měření. V případě nastavení pevného rozsahu je výhodné místo odporové sítě použít dva rezistory jak již bylo zmiňováno. V tomto případě by se jeden rezistor osadil do pozice konktoru X2 - krajní vývody. Druhý rezistor by se osadil místo odporové sítě do pozice vývodů 1 a 4. Poslední úpravou pak je propájení vývodu 4 odporové sítě s vodičem procházejícím mezi vývodem č. 4 a 3 sítě.

Obr. 2. Plošný spoj měřidla

Obr. 3. Osazovací plán - strana spojů

Obr. 4. Osazovací plán - strana součástek

Konečné nastavení se provádí pomocí dvou trimrů a to pomocí trimru nulování, na DPS je označen "NULL", kterým při zkratovaném vstupu nastavíme na displeji hodnotu "0". Druhým trimrem, na DPS označeným "GAIN", se upravuje hodnota rozsahu, takže pokud přivedeme na vstup napětí 999mV nastavíme na displeji hodnotu "999" a kalibrace je prakticky hotova. Při použití pevného děliče, je pak možné nakalibrovat rozsah pro daný dělič, tudíž není potřeba použít vysoce přesných odporů v děliči.

Další nespornou výhodou je, že napájecí napětí nemusí být v případě C520D odděleno, jako například u obvodů řady ICL71xx a dále není potřeba symetrického napájení. Toho se dá se značnou úsporou místa využít v napájecích zdrojích, kde se k hlavnímu napájení připojí jen stabilizátor 5V a z jeho výstupu se pak může měřidlo napájet. Jedinou podmínkou je, že napájecí napětí a měřené napětí musí mít společnou zem.