最新數(shù)控恒流源-文庫(kù)吧資料
2024-08-14 19:29本頁(yè)面
【正文】 ：流程圖如圖7所示。根據(jù)本系統(tǒng)的實(shí)際要求軟件設(shè)計(jì)可分為以下幾個(gè)功能模塊：軟件設(shè)計(jì)主程序流程圖和閉環(huán)比較子程序流程圖；電流設(shè)置子程序流程圖；鍵盤中斷子程序流程圖；顯示中斷子程序流程圖。電路原理參見圖3。圖5此方案輸出電流精度高，能滿足題目要求，而且簡(jiǎn)單實(shí)用，易于自制，故選用方案二。同 時(shí)考慮到恒流源功率管部分的功耗，需要預(yù)留功率余量，因此供電電源要求能輸出30W以上。電流源部分由于要給外圍測(cè)試電路提供比較大的功率， 因此必須采用大功率器件。電路原理如圖4所 示。顯示部分采用8位LED數(shù) 碼管，而且價(jià)格便宜，易于實(shí)現(xiàn)。數(shù)據(jù)由單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)處理，為了達(dá)到1mA步進(jìn)，選用12位串行D/A轉(zhuǎn)換器件AD7543可以滿足題目要求，而且該 芯片是采用串行數(shù)據(jù)傳送方式，硬件電路簡(jiǎn)單。圖3該方案通過(guò)軟件方法實(shí)現(xiàn)輸出電流穩(wěn)定，易于功能 的實(shí)現(xiàn)，便于操作，故選擇此方案。單片機(jī)系統(tǒng)實(shí)時(shí)對(duì)輸出電流進(jìn)行監(jiān)控，采用數(shù)字方式作為反饋調(diào)整環(huán)節(jié)，由程序控制調(diào)節(jié)功率管的輸出電流恒 定。方案三：壓控恒流源，通過(guò)改變恒流源的外圍電壓，利用電壓的大小來(lái)控制輸出電流的大小。方案二：采用四端可調(diào)恒流源，這種器件靠改變外圍電阻元件參數(shù)，從而使電流達(dá)到可調(diào)的目的，這種器件能夠達(dá)到1~2000毫安的輸出電流。 系統(tǒng)原理框圖 比較以上兩種方案的優(yōu)缺點(diǎn)，方案二簡(jiǎn)潔、靈活、可擴(kuò)展性好，能達(dá)到題目的設(shè)計(jì)要求，因此采用方案二來(lái)實(shí)現(xiàn)。本方案的基本原理如圖2所示。為了能夠使系統(tǒng)具備檢測(cè)實(shí)際輸出電流值的大小，可以將電流轉(zhuǎn)換成電壓，并經(jīng)過(guò)ADC0809進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，間接用單片機(jī)實(shí)時(shí)對(duì)電壓進(jìn) 行采樣，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及顯示。本方案電路復(fù)雜，靈活性不高，效率低，不利于系統(tǒng)的擴(kuò)展，對(duì)信號(hào)處理比較困難。圖1經(jīng)測(cè)試表明，采用常用的大功率電阻作為采樣電阻R0，輸出電流波動(dòng)比較大，而 選用錳銅電阻絲制作采樣電阻，電流穩(wěn)定性得到了改善。但是本系統(tǒng)恒流源要求輸出電流范圍是20mA~2000mA，而當(dāng)器件處于2000mA的工作電流 時(shí)，屬于工作在大電流狀態(tài)，晶體管長(zhǎng)時(shí)間工作在這種狀態(tài)，集電結(jié)發(fā)熱嚴(yán)重，導(dǎo)致晶體管 值 下降，從而導(dǎo)致電流不能維持恒定。為了實(shí)現(xiàn)數(shù)控的目的，可以通過(guò)微處理器控制AD7543的模擬量輸出，從而間接改變電流源的輸出電流。 式（6）可知，負(fù)載電流 不隨外部負(fù)載 的變化而改變。 （4）由于電路中的放大系數(shù)值遠(yuǎn)大于1，而與保持恒定，所以可推出負(fù)載電流與輸入電壓存在如下關(guān)系：（5）由式(5) 、（1）可得到:Ui——輸入電壓（V）；（3）（2） 電流放大電路存在如下關(guān)系：R ——T網(wǎng)絡(luò)電阻( )； ——外接反饋電阻( )。 ——輸出電壓(V)； （1） 電壓由集成運(yùn)算放大器U8A的1腳輸出，根據(jù)T型電阻網(wǎng)絡(luò)型的D/A轉(zhuǎn)換關(guān)系可知，存在如下通式：電流的輸出級(jí)別可這樣計(jì)算DX=內(nèi)部測(cè)量值與實(shí)際測(cè)量值的誤差是由于取樣電阻與負(fù)載電阻和晶體管的放大倍數(shù)受溫度的影響和測(cè)量?jī)x表的誤差所造成的，為了減少這種誤差，一定要選用溫度系數(shù)低的電阻來(lái)作采樣電阻，因此本系統(tǒng)選用錳銅電阻絲來(lái)做采樣電阻。通過(guò)比較設(shè)定值與Ａ/Ｄ采樣顯示值，得出它們的差值，再調(diào)整Ｄ/Ａ的入口數(shù)值，從而使Ａ/Ｄ采樣顯示值逐步逼近設(shè)定值最終達(dá)到一致。但由于周圍環(huán)境等因素的影響，使設(shè)定值與內(nèi)部測(cè)量值的關(guān)系改變，使得設(shè)定值與內(nèi)部測(cè)量 值不一致，有時(shí)會(huì)相差上百毫安，只能重新測(cè)量設(shè)定值與Ａ/Ｄ采樣顯示值的關(guān)系改變Ｄ/Ａ入口數(shù)值的大小才能重新達(dá)到設(shè)定值與內(nèi)部測(cè)量值相一致，也就是說(shuō)還 不穩(wěn)定。本系統(tǒng)的性能指標(biāo)主要由兩大關(guān)系所決定，設(shè)定值與Ａ/Ｄ采樣顯示值（系統(tǒng)內(nèi)部測(cè)量值）的關(guān)系。主要包括AT89S52單片機(jī)、模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片 ADC08012位數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片AD754數(shù)碼管顯示譯碼芯片74LS47與74LS138等器件。1 系統(tǒng)原理及理論分析本數(shù)控直流恒流源系統(tǒng)輸出電流穩(wěn)定，輸 出電流可在20mA~2000mA范圍內(nèi)任意設(shè)定，不隨負(fù)載和環(huán)境溫度變化，并具有很高的精度，輸出電流誤差范圍177?；诖?， 人們對(duì)數(shù)控恒定電流器件的需求越
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