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交流穩(wěn)壓電源的設計畢業(yè)設計-資料下載頁

2024-11-23 16:42本頁面

【導讀】交流穩(wěn)壓電源能為負載提供穩(wěn)定交流電源的電子裝置。供電系統(tǒng)存在電力欠缺、電網(wǎng)不盡合理等問題。這一切都會導致用電設備出現(xiàn)工。作不正常、精度下降等問題,甚至造成意外的損壞。交流供電品質(zhì)的改善成了保。證系統(tǒng)正常工作的前提。針對目前交流穩(wěn)壓電源的不足。本文設計的交流穩(wěn)壓電源具有設計出一種以。維護、工作可靠、噪音低、抗干擾能力強、并具有延時、過壓、欠壓保護功能。

  

【正文】 保護電路原理 保護電路原理,如圖 所示。圖中, IC1 是過壓保護比較放大電路, IC2是久壓比較放大電路, T 與 HA, J, LED 是共用的驅(qū)動執(zhí)行電路。交流輸入電壓在額定范圍之內(nèi)時, T 不動作。 當輸入電壓高于過壓保 護設定值時,取樣電壓高于基準電壓,它接至 IC1的同相輸入端與接在反相輸入端的基準電壓進行比較放大后, IC1 輸出為正電平,使 T 導通, J 吸合,其動斷觸頭斷開而切斷輸出。一旦輸出電壓低于過壓保景德鎮(zhèn)陶瓷學院本科 生 畢業(yè)設計(論文) 20 護設定值時,取樣電莊低于基準電壓, IC1 輸出為零電平, T 截止, J 釋放,其動斷觸頭復原,從而使電源恢復正常的輸出。 輸入電壓 UI經(jīng)變壓器 TC的 N22 繞組, D1D4整流,由電位器 RP1 設定輸入電壓的上限值,對應的電平送至比較器 IC1 的同相端 。由 R5,R6 給 IC1 的反相端設定基準電壓。當輸入電壓 UI 經(jīng) RP1 形成的反饋電壓 高于基準電壓時, IC1 輸出正電壓擴晶體管 T導通,繼電器 J 吸合,斷開輸出電路。這時,二極管 LED(紅色 )發(fā)光報警,同時,蜂鳴器 HA 發(fā)出聲音。這時輸出電壓為零,從而防止用電設備因過壓而攝壞。 由 R7 與 Dz構(gòu)成的二次穩(wěn)壓電路,作為基準電源。 Dz 選用 DW231,它是帶盤度補償型的精密穩(wěn)壓二極管,主要技術(shù)參數(shù)為 *動態(tài)電阻 Rzl0,電壓溫度系數(shù)Ctv 5*1000000/℃,穩(wěn)定電壓值 Uz =6V,最大穩(wěn)定電流 Izm=,穩(wěn)定工作電流 Iw=。 欠壓保護電路的工作原理與過壓保護相同,只是取樣電壓接至 IC2的反相輸入端,基準電壓接至同相輸入端,以達到輸出電壓低于欠壓保護設定值時,使 IC2 輸出為正電平,使 T 導通, J吸合,切斷輸出電壓,從而達到欠壓保護的目的。 過 ,欠壓保護電路的比較放大器分別由 LM324 中的單個運放構(gòu)成??刂朴美^電器 J 用 JTX 型,線圈工作電壓 12V,線圈電阻 150,觸頭負載 3*5A,本文將三組觸頭并聯(lián)使用。 T選擇 3D325,二極管 D 為 T 的保護二極管,選用 ZCK 型小功率開關(guān)二極管,其反何擊穿電壓大于 2 倍工作電壓。 圖 保護電路 景德鎮(zhèn)陶瓷學院本科 生 畢業(yè)設計(論文) 21 輔助直流穩(wěn)壓電源設計 +5V 直流 穩(wěn)壓電源 圖 +5伏輸出的直流穩(wěn)壓電源,從圖可見,穩(wěn)壓電源由整流變壓器、二極管整流橋、濾波器和集成穩(wěn)壓器等環(huán)節(jié)組成。 +12 直流穩(wěn)壓電源 一般應用線性集成運算放大器的場合都需要使用 12 伏雙路直流穩(wěn)壓電源。圖 7812的 12 伏穩(wěn)壓電源。 由于 12V, 5V電源的功耗都很小,可以考慮采用串聯(lián)的形式,即 12V電源的輸出作為 5V電源的輸入。這樣對變壓器的要求較小,可以與采樣變壓器合二為一! 圖 直流穩(wěn)壓電源電路 景德鎮(zhèn)陶瓷學院本科 生 畢業(yè)設計(論文) 22 4 單片機系 統(tǒng)設計 根據(jù)控制功能需要整個軟件可分為啟動程序,初始化程序,中斷程序和主程序幾部分。 主程流程圖 啟動程序在合適的條件下進入主程序,所以主程序的開始就是啟動程序的接續(xù),另外,主程序中增加了一部分關(guān)干 CTC0 的操作,這就是在初始化程序中提到的利用 CTC0 定時中斷進行抗干擾的具體實現(xiàn)。 圖 主程序流程圖 景德鎮(zhèn)陶瓷學院本科 生 畢業(yè)設計(論文) 23 兩段時間延時的作用是 :Td 為觸發(fā)延時,可防止雙向晶閘管在切換過程中已通管未截止而待通管提前導通所造成的環(huán)流現(xiàn)象。本指令的存在,使得在切換過程中,對待觸發(fā)晶閘管的觸發(fā) 脈沖進行暫時封鎖,封鎖時間就是 Td。 Tg 的設置,確定了切換的最小時間間隔,解決了頻繁切換所造成的輸出電壓變化可能過于劇烈的問題。這樣雖然延長了調(diào)整時間,但可使輸出電壓變化更加平緩,有利于用電設備的安全。 采樣子程序流程圖 其流程圖如圖 所示,子程序清單如下 : 圖 采樣子程序流程圖 SAMP:MOV Ro, 2CH。采樣值始址送 Ro MOV R2,03H。 采樣次數(shù)初值送 R2 MOV DPTR,03F8H SAMP:MOV DPTR, A。 啟動 ADC0809 工作 MOV R3, 20H。 DLY: DJNZ R3, DLY。延時 HERE:JB , HERE。等待 AD 完成 景德鎮(zhèn)陶瓷學院本科 生 畢業(yè)設計(論文) 24 MOVX A, @DPTR。采樣值送 A MOV @Ro, A。存放采樣值 INC Ro DJNZ R2, SAM 1。若采樣未完,則 SAM1 RET 。若 已采樣完,則返回 數(shù)字濾波程序流程圖 用于濾除來自控制現(xiàn)場對采樣值的干擾。數(shù)字濾波程序的算法頗多,中值濾波法是其中一種。它是由涂基于 1971 年發(fā)明的一種非線性處 理方法。由于它在實際運算過程中,使用起來比較方便,因而得到非常廣泛的應用 [2l]。本文采用了中值濾波法。中值濾波法原理很簡單,只需對 ZCH、 ZDH和 ZEH 中的三次采樣值進行比較,取中間值存放到 ZAH 單元內(nèi),以作為數(shù)據(jù)比較處理時使用。 圖 為中值濾波程序框圖: 圖 數(shù)字濾波流程圖 景德鎮(zhèn)陶瓷學院本科 生 畢業(yè)設計(論文) 25 電壓采樣電路 ADC0809 的特性 選用不同分辨率的 A/D 轉(zhuǎn)換器將直接影響對模擬量的近似程度,進而影響測量值的 準 確性。理論上應選用高分辨率的 A/D 轉(zhuǎn)換器,因為分辨率越高,可能產(chǎn)生的量 化誤差越小。 對 A/D 轉(zhuǎn)換器位數(shù)的另一點考慮,是因為本文采用的微處理機是 8位的,采用 8 位以下的 A/D 轉(zhuǎn)換器,其接口電路最簡單。因為絕大部分 A/D 轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)輸出都具 TTL 電平,而且數(shù)據(jù)輸出寄存器具有可控三態(tài)輸出功能,可以直接掛在數(shù)據(jù)總線上。如果采用 8位以上的轉(zhuǎn)換器,就要加緩沖器接口,數(shù)據(jù)要分兩次讀出。 所以,在實際設計中,考慮到系統(tǒng)的性能要求應該選用 8 位分辨率以上的A/D 轉(zhuǎn)換器。最后選用了 8 位串行 A/D 轉(zhuǎn)換器 ADC0809,使得模數(shù)轉(zhuǎn)換的精度高于系統(tǒng)的總體精度。逐次逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換器的電路原 理圖,如圖 。其主要原理為 :將一待轉(zhuǎn)換的模擬輸入信號 Uin 與一個推測信號 Ui 相比較,根據(jù)推測信號大于還是小于輸入信號來決定增大還是減小該推測信號,以便向模擬輸入信號逼近。推測信號由 D/A 轉(zhuǎn)換器的輸出獲得,當推測信號與模擬信號相等時,向D/A 轉(zhuǎn)換器輸入的數(shù)字就是對應模擬輸入量的數(shù)字量。其推測值的算法如下 :使二進制計數(shù)器中 (輸出鎖存器 )的每一位從最高位起依次置 l 每接一位時,都要進行測試。若模擬輸入信號 Uin 小于推測信號 Ui,則比較器輸出為零,并使該位清零 。若模擬輸入信號 Uin 大于推測信號 Ui,比較器輸出 為 1,并使該位保持為19無論哪種情況,均應繼續(xù)比較下一位,直到最末位為止。此時, D/A 轉(zhuǎn)換器的數(shù)字輸入即為對應模擬輸入信號的數(shù)字量。將此數(shù)字量輸出,就完成了入。轉(zhuǎn)換過程。 景德鎮(zhèn)陶瓷學院本科 生 畢業(yè)設計(論文) 26 圖 A/D轉(zhuǎn)換器電路原理圖 ADC0809 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳功能 片內(nèi)帶有鎖存功能的 8 路模擬多路開關(guān),可對 8 路 05V 的輸入模擬電壓信號分時進儲換,片內(nèi)具有多路開關(guān)的地址譯碼和鎖存電路、比較器、 256R 電阻 T型網(wǎng)絡、樹狀電子開關(guān)、逐次逼近寄存器 SAR、控制與時序電路等。輸出具有 TTL三態(tài)鎖存緩沖器,可直接連到單片機 數(shù)據(jù)總線上。 ①主要指標 分辨率為 8位 。 最大不可調(diào)誤差小于士 1LSB。 單 +5V 供電,模擬輸入范圍為 05V。 具有鎖存控制的 8 路模擬形狀 : 可鎖存三態(tài)輸出,輸出與, TTL 兼容 。 功耗為 15mw。 不必進行零點和滿度調(diào)整 。 轉(zhuǎn)換速度取決于芯片的時鐘頻率。時鐘頻率范圍 :101280kHz,當 CLK =5OOkHz時,轉(zhuǎn)換速度為 128us。 景德鎮(zhèn)陶瓷學院本科 生 畢業(yè)設計(論文) 27 圖 ADC0809內(nèi)部結(jié)構(gòu) ②引腳 ADC0809 采用 DIP 雙列直插式封裝,共有 28個引腳。 1) IN0IN7(8 條 ) 用于輸入被轉(zhuǎn)換的模擬電壓 。 2)地址輸入和控制 ((4 條 ) ALE:地址鎖存允許輸入線,高電平有效。當 ALE 為高電平時, ADDA,ADDB 和 ADDC三條地址線上的地址信號得以鎖存,經(jīng)譯碼后控制八路模擬開關(guān)工作。 ADDA, ADDB 和 ADDC:地址輸入線,用于選擇 IN0IN7,加哪一路模擬電壓送給比較器進行 A/D 轉(zhuǎn)換。 3)數(shù)字量輸出及控制線 (11 條 )START:“啟動輸入脈沖”輸入線,該線上正脈沖由 CPET 送來,寬度應大于 00ns,上升沿清零 SAR,下降沿啟動 ADC 工作。 EOC:轉(zhuǎn)換結(jié)束輸出線,該線上高電平表示 A心轉(zhuǎn)換己結(jié)束,數(shù) 字量已鎖入“三寄輸出批存器”。 4)電源線及其它 (5 條 ) CLK:時鐘輸入線,用于為 ADC0809 提供逐次比較所需的 64OKHz 時鐘脈沖序列。 VCC: +5V 電源輸入線。 景德鎮(zhèn)陶瓷學院本科 生 畢業(yè)設計(論文) 28 GND:地線。 REF(十 )和 REF():參考電壓輸入線,用于給電阻階梯網(wǎng)絡供給標準電壓。一般 REF(+)與 Vcc 連接, REF()接地。 (3) ADC0809 與單片機的接口設計 本文采用的硬件接口是查詢方式,如圖 所示。 鎖存端 LE 由高變低時,輸出端 8 位信息被鎖存,直到 LE 端再次有效。 74LS273 是 8D 觸發(fā)器,當 CLK 端上升沿到來時,將 D 端的數(shù)據(jù)鎖存。 CLR 為低電平時被清 0。作為地址鎖存器使用,可將 ALE 反相接 CLK 端, CLR 接 +5V。 圖 ADC0809接口電路 下面程序是采用查詢方法,對模擬信號采樣一次,并依次把結(jié)果轉(zhuǎn)存到數(shù)據(jù)存儲區(qū)的采樣轉(zhuǎn)換程序。 MAIN: MOV Rl,data。置數(shù)據(jù)區(qū)首地址 MOV DPTR,7FF8H。=0,且指向通道 0 MOV R7,03H。置通道數(shù) LOOP:MOVX @PTR,A。啟動 A/D 轉(zhuǎn)換 MOV R6,OAH。軟件延時 DLAY:NOP 景德鎮(zhèn)陶瓷學院本科 生 畢業(yè)設計(論文) 29 NOP NOP NOP DJNZ R6,DLAY MOVX A @DPTR 。讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果 MOV @R1,A。存儲數(shù)據(jù) INC DPTR。指向下一個通道 INC Rl。修改數(shù)據(jù)區(qū)指針 DJNZ R7,LOOP。 采樣電路 如圖 ,輸入電壓 U1經(jīng)采樣變壓器 TC降壓后,通過繞組送至由 D1D4,及 C1 組成的整流濾波電路,經(jīng)過 C1,R1 濾波后輸出端經(jīng)電位器 RP2 調(diào)整,輸出到 ADC0809 的信號輸入端。 ADC0809 的參考電壓為 5V,則可以考慮當變壓器輸入電壓為 255V 時,調(diào)整 R 的輸出為 5V,轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號為 11111111( 255),這樣 0~255V就與 0~255( 00000000~11111111)一一對應。 圖 采樣電路圖 系統(tǒng)控制電路 AT89C51 提供以下標準功能: 4k 字節(jié) Flash 閃速存儲器, 128 字節(jié)內(nèi)部 RAM, 32 個 I/O 口線,兩個 16 位定時 /計數(shù)器,一個 5 向量兩級中斷結(jié)構(gòu),一個全雙工串行通信口,片內(nèi)振蕩器及時鐘電路。同時, AT89C51 可降至 0Hz 的靜態(tài)邏輯操作,并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式??臻e方式停止 CPU 的工作,但允許 RAM,定時 /計數(shù)器,串行通信口及中斷系統(tǒng)景德鎮(zhèn)陶瓷學院本科 生 畢業(yè)設計(論文) 30 繼續(xù)工作。掉電方式保存 RAM 中的內(nèi)容,但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個硬件復位。 主要特性: 與 MCS51 兼容 4K 字節(jié)可編程閃爍存儲器 全靜態(tài)工作: 0Hz24Hz 三級程序存儲器鎖定 128*8 位內(nèi)部 RAM 32 可編程 I/O 線 兩個 16 位定時器 /計數(shù)器 5 個中斷源 可編程串行通道 低功耗的閑置和掉電模式 片內(nèi)振蕩器和時鐘電路 管腳說明: VCC:供電電壓。 GND:接地。 P0 口: P0 口為一個 8 位漏級開路雙向 I/O 口,每腳可吸收 TTL 門電流。當 P1口的管腳第一次寫 1時,被定義為高阻輸入。 P0能夠用于外
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