elettronica e dintorni di Vittorio Crapella

Wattmetro BF

© by Vittorio Crapella - i2viu

WATTMETRO DI B.F. PER CARICHI 4 - 8 OHM

Quello che segue è il progetto di un Wattmetro capace di misurare potenze fino a 150W e mostrare il valore su 3 digit di tipo a 7 segmenti utilizzando un ST6220 che legge la tensione con l'ADC proveniente da un circuito di condizionamento fatto da un

raddrizzatore a doppia semionda con operazionale LM358.

Il micro ST6 prende il valore letto con ADC ne fa il quadrato e poi divide per 400 e mette il risultato a tre cifre gestendo la virgola indicando potenze da 0,01 W fino a 150 W.

Tramite un deviatore è possibile leggere potenze sia per carichi da 4 sia da 8 Ohm mantenendo lo stesso fondo scala di 150W.

La foto mostra il display che segna 14,4 Watt e il multimetro che segna i volt efficaci sul carico di 4 Ohm

Pw = V² / R = 7,54 x 7,54 / 4 = 56,85 / 4 = 14,2 W il display segna 14,4 W

Per la taratura dei trimmer sull'entrata si può fare prendendo una tensione del secondario di un trasformatore con tensione compresa tra 9 e 15Vac ma va bene anche 18 Vac oppure direttamente prelevando la tensione su una cassa dell'ampli mentre riproduce ad un livello costante un segnale a frequenza fissa ad esempio 1Khz.

La procedura migliore è la seguente:

1- accertarsi che LM358 sia alimentato correttamente e che in uscita dia 0V quando entra 0V.

2- regolare i trimmer a metà corsa e mettere il deviatore sui 4 Ohm

3- staccare provvisoriamente l'ingresso ADC dall'uscita del 358

4- inviare il segnale d'ingresso proveniente da un trasformatore o dall'amplificatore

5- misurare la tensione alternata reale in entrata con voltmetro Vac (valore efficace)

6- misurare la tensione in continua con multimetro ai capi del 10uF in uscita del 358

7- regolare il trimmer T1 per leggere sul multimetro (punto 6) pari a Vac punto 5 diviso 5

8- deviare sugli 8 Ohm e regolare il trimmer T2 per leggere sul multimetro (punto 6)

pari a Vac punto 5 diviso 7

9- Unire ADC out con ADC in e controllare che quanto indicato sul display sia uguale ai W calcolati con la formula Vac al quadrato diviso 4 o 8 Ohm a seconda del caso, se necessario ritoccare i trimmer per una migliore taratura.

Sono state verificate misure per frequenza comprese tra 20 Hz e 8 KHz senza notare variazioni significative di potenza misurata.

Superato gli 8 KHz man mano che la frequenza sale sul display la potenza indicata tende a calare questo a causa dei diodi 1N4148 che cominciano a far sentire il loro limite.

Usare diodi più veloci sicuramente permettono misure anche a frequenza superiore, un diodo ideale già utilizzato in altre occasioni è il BA243.

File ZIP con .ASM, .HEX e schemi .GIF

Foto della realizzazione di Sergio G.

LISTATO

.title  "POWER BF"    ;23-12-2009 By Vittorio C.  i2viu

.vers   "ST62E20"

.w_on               ; Abilita la memoria a finestre

a          .def    0ffh      ;Registro accumulatore

x          .def    080h     ;Registro x

y          .def    081h     ;Registro y

v          .def    082h     ;Registro v

w          .def    083h     ;Registro w

port_a   .def    0c0h     ;Registro Dati porta A

port_b   .def    0c1h     ;Registro Dati porta B

port_c   .def    0c2h     ;Registro Dati porta C

pdir_a   .def    0c4h     ;Registro Direzione porta A

pdir_b   .def    0c5h     ;Registro Direzione porta B

pdir_c   .def    0c6h     ;Registro Direzione porta C

popt_a   .def    0cch     ;Registro Opzioni porta A

popt_b   .def    0cdh     ;Registro Opzioni porta B

popt_c   .def    0ceh     ;Registro Opzioni porta C

ior      .def    0c8h     ;Registro Opzioni per le Interruzioni

addr     .def    0d0h      ;Registro Dati dell'A/D converter

adcr     .def    0d1h      ;Registro di Controllo dell'A/D converter

psc      .def    0d2h      ;Registro per il Prescaler del Timer

tcr      .def    0d3h      ;Registro Dati del Timer

tscr     .def    0d4h      ;Registro TSCR del Timer

wdog     .def    0d8h      ;Registro del WatchDog

drw      .def    0c9h      ;Registro della zona dati ROM (Rom Data Window)

;--------------------------------------

; VARIABILI usate da questo programma

;--------------------------------------

decimi    .def    084h  ;display

unita    .def    085h  ;  "

decine    .def  086h  ;  "

resto    .def  087h  ;divisione

risul    .def  088h

aa    .def  089h  ;per contare le conversioni

n1              .def    08ah     ;byte più  significativo MSB

n2              .def    08bh     ;byte meno significativo LSB

n3           .def    08ch     ;divisore

rislsb    .def  08dh  ;risultato LSB

rismsb    .def  08eh    ;risultato MSB

punto    .def  08fh  ;virgola display

;***************************

;***  Settaggio iniziale ***

;***************************

  .org    080h       ;080h per 20/25 mentre 880h per 10/15

inizio                  ;  INIZIALIZZAZIONE DELLE PERIFERICHE

  ldi     wdog,0ffh       ; RICARICA IL WATCH DOG

  clr  decimi

  clr  unita

  ldi  punto,11110111b  ; 0,0

  ldi   decine,15

;***  Setta la porta A

  ldi     pdir_a,11111111b        ;disponibili solo pa0,1,2,3

  ldi     popt_a,11111111b        ; tutti ouput

  ldi     port_a,11111111b

;***  Setta la porta B

  ldi     pdir_b,00011111b       ;pa0,1,2,3,4  output

  ldi     popt_b,00011111b       ;pa5 in poi ADC

  ldi     port_b,00100111b       ; rimanenti non utilizzati conf. input

  ldi     adcr,0          ;DISABLE A/D INTERRUPT

  ldi     tscr,0          ;DISABLE TIMER INTERRUPT

  ldi     ior,0           ;DISABLE ALL INTERRUPT

  reti                      ;RIPRISTINA I FLAG PRINCIPALI

  jp      main           ;SALTA AL PROGRAMMA PRINCIPALE

;*********************************************

;*                       SUBRINE DI INTERRUPT                *

;*********************************************

ad_int                  ;INTERRUPT DEL CONVERTITORE A/D

  reti

tim_int                 ;INTERRUPT DEL TIMER

  reti

BC_int                  ;INTERRUPT DELLE PORTE A e B

  reti

A_int                   ;INTERRUPT DELLA PORTA A

  reti

nmi_int                 ;INTERRUPT NON MASCHERABILE

  reti

;*********************

;***   SUBROUTINE  ***

;*********************

display

  ld   a,decimi    ;cifra di destra DECIMALI

  ld   port_a,a    ;mette sulla porta i DECIMI

  res  0,port_b    ;abilita trans. decimali

  call    delay

  set  0,port_b    ;disabilita tr decimali

  ld   a,unita             ;prende UNITA`

  ld   port_a,a    ;mette sulla porta UNITA

  res  1,port_b    ;abilita transiStore UNITA

  call    delay

  set  1,port_b

  ld  a,decine    ;DECINE

  ld  port_a,a    ;mette sulla porta le DECINE

  res  2,port_b     ;abilita tr decine

  call  delay

  set  2,port_b

rito  ret              ;ritorna

delay  ldi     y,100     ;circa 2 mS di ritardo

decy  dec     y

  ldi  wdog,255

  jrnz  decy

ret

;-----------------------------------------------------------------------------------------

    ;DIVISIONE  2 byte divisore in n1 e n2 dividendo in n3

    ;Divide un numero compreso tra 1 e 65025 espresso

                               ; in due byte N1 (=msb) e N2 (=lsb)

                               ;con un divisore a 1 byte (1-255)

                               ;restituisce 2 byte RISMSB-RISLSB

;-----------------------------------------------------------------------------------------

divid  ldi     wdog,254  ;carico wdog

  clr  rismsb    ;azz. byte risultato MSB

  clr  rislsb    ;azzeramento risultato LSB

  ld  a,n3    ;divisore

  jrnz  ldn1

fine  ret

ldn1  ld  a,n1    ;carico nel reg a il byte + significativo

  jrnz  div    ;se non e` zero salto

  ld  a,n2    ;altrimenti prendo byte - significativo

  jrz  fine

  jp  ancora    ;e vado a dividere

div  ld  a,n2    ;prendo il byte - signif.

suba  ldi   wdog,254

  sub  a,n3    ;sottraggo una volta n2-n3

  jrc  decn1

  inc  rislsb    ;suppongo già che n3 ci stia una volta in n2

  jrnz  suba

  inc  rismsb

jpsu  jp  suba    ;se a>= n2 continuo a sottrarre e inc risultato

decn1  inc  rislsb

  jrnz  decn

  inc  rismsb

decn  dec  n1    ;chiedo riporto al byte + significativo

  jrz  ancora      ;e se n1 non e` zero continuo a sottrarre

  jp  suba

ancora  ldi  wdog,254

  sub  a,n3    ;sottraggo ancora

  jrc  ok

  jrz  okk_

  inc  rislsb    ;incremento ancora il risultato

  jp  ancora    ;e continuo fino a che n2>n3

okk_  inc  rislsb

  jp  ldre

ok  add  a,n3

ldre  ld  resto,a    ;cosi da avere in a il resto

ret

;____________________________

;LEGGE ADC   e VISUALIZZA

;____________________________

attendi clr  resto

  clr  risul

  ldi   aa,255

averr1  ldi  wdog,255

  ldi     pdir_b,00011111b

  ldi     popt_b,00111111b      ;configura pora B come ADC

  ldi  a,00111111b

  and  a,punto    ;gestione punto display

  ld   port_b,a

  ldi   adcr,00110000b  ;abilita A/D

att  jrr  6,adcr,att    ;attende conversione

nop

  ld  a,addr    ;mette in a il valore convertito

  add  a,resto    ;somma il precedente valore con il nuovo

  jrnc  averr2    ;se non c’è riporto salta

  inc  risul    ;altrimenti incrementa

averr2  ld  resto,a

  ld  a,aa    ;verifica se ha eseguito 255 conversioni

  jrnz  decaa

  jp  averr4    ;se si salta

decaa  dec   aa    ;altrimenti un conversione in meno

  ldi     popt_b,00011111b

  call  display

  jp  averr1    ;continua a convertire

averr4  ld  a,resto    ;arrotonda

  cpi  a,127    ;se a <127 salta

  jrc  averr3    ;altrimenti arrotonda incrementando risul

  inc  risul    ;valore mediato 255 volte va in a

averr3  ld  a,risul

ret

      ;FA IL QUADRATO

quadrat ldi  wdog,255

  clr  v    ;azzera reg v

  ld  w,a    ;per contare quante volte sommare

  dec  w

  ld  x,a    ;valore in x da usare per sommare ad a

somma  add  a,x    ; somma a+x

  jrnc  decw

  inc  v    ;MSB

  ldi  wdog,255

decw  dec  w    ;conta le volte

  jrnz  somma    ;se non ha finito salta

  ld  n2,a    ;n2= LSB

  ld  a,v    ;mette MSB in a

  ld  n1,a    ;n1=MSB

ret

      ;DIVIDE PER 4

div4  ldi  n3,4    ;altrimenti divide per 4

  call  divid

  set  3,punto    ;punto decimale 0,0X

  res  4,punto

  clr  decine

  clr   unita

  ld  a,rislsb

  ld  decimi,a

ret

;******************************************

;PROGRAMMA PRINCIPALE

;******************************************

main  ldi  wdog,255

  call   attendi    ;legge tensione

  cpi  a,2

  jrnc  calqua    ;se minore di 1 potenza troppo bassa e ricomincia

  clr  decimi

  clr  unita

  ldi  decine,15    ;decine spente

  ldi  punto,11110111b  ; 0,0

  jp  main

calqua  call    quadrat    ;fa il quadrato di ADC

  cpi  a,0    ;a contiene  MSB e se MSB>0

  jrnz  div40    ;salta e divide per 40

  ld  a,n2    ;altrimenti verifica LSB

  cpi  a,40

  jrnc  div40    ;se >= 40 va a dividere per 40

  call  div4

  jp  main

div40  ldi  n3,40    ;n1 e n2 sono già messi quando fa quadrato

  call  divid

  ld  decimi,a    ;a=resto resto in decimi

  ld  a,rismsb    ;verifica se non è 0

  jrz  cpia10    ;se non è 0 allora

  ld  n1,a    ;riprende rismsb e lo mete in n1 per dividerlo

  ld  a,rislsb

  jp  ldn2

cpia10  ld  a,rislsb

  cpi  a,10

  jrnc  div10

  set  3,punto    ;punto decimale 0,XX

  res  4,punto

  clr  decine

  ld  unita,a    ;risul in unita

  call  aggiust

  jp  main

div10  clr  n1    ;prepara x divisione

ldn2  ld  n2,a    ;rislsb in n2

  ldi  n3,10    ;divisore

  call  divid    ;1a divisone x 10

  ;ld  decimi,a    ;ricorda resto

  ld  a,rislsb    ;rismsb è sicuramente 0 riprende

  cpi  a,10    ;pertanto verifica solo risLSB

  jrnc  div10_    ;se >= 10  salta e divide ancora

  set  3,punto    ;altrimenti punto decimale X,XX

  res  4,punto

  jp  main_

div10_  clr  n1    ;prepara x divisione

  ld  n2,a    ;e rislsb in n2

  ldi  n3,10    ;divisore

  call  divid    ;2a divisone x 10

  ld  a,rislsb

  cpi  a,10

  jrnc  ldare    ;se >= salta

  res  3,punto

  set  4,punto    ;punto decimale XX,X

  jp  main_

ldare  ld  a,resto    ; a= resto ultia divisione

  ld  decimi,a

  clr  n1    ;prepara per divisone

  ld   a,rislsb

  ld  n2,a

  ldi  n3,10

  call  divid    ;3a divisione

  res  3,punto    ;senza virgola

  res  4,punto

  ld  a,resto

  ld  unita,a    ;secondo resto

  ld  a,rislsb

  ld  decine,a

  jp   main

main_        ;DUd     (D)ecine (U)nita  (d)ecimi

  ld  a,resto    ;XXX

  ld  unita,a    ;secondo resto

  ld  a,rislsb

  ld  decine,a

  call  aggiust

  jp   main

aggiust  ld  a,decimi

  cpi  a,4

  jrc  ret_

  clr  n1    ;prepara x divisione

  ld  n2,a    ;rislsb in n2

  ldi  n3,4    ;divisore

  call  divid

  ld  a,rislsb

  ld   decimi,a

ret_  ret

;-------------------------

;VETTORI DI INTERRUPTS

;-------------------------

  .org    0ff0h

            jp      ad_int     ;A/D int        vector #4

            jp      tim_int    ;timer int      vector #3

            jp      BC_int     ;port B & C int vector #2

            jp      A_int       ;port A int     vector #1

        .org    0ffch

            jp      nmi_int   ;nmi int        vector #0

            jp      inizio      ;reset vector

.end

A led con LM3915 Vecchio KIT Amtron UK455

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