数控恒流源的设计毕业设计说明书

数控恒流源的设计毕业设计说明书内容摘要：

的影响，使设定值与内部测量值的关系改变，使得设定值与内部测量 值 不一致，有时会相差上百毫安，只能重新测量设定值与Ａ /Ｄ采样显示值的关系改变Ｄ /Ａ入口数值的大小才能重新达到设定值与内部测量值相一致，也就是说还 不稳定。 在采用数字闭环后。 通过比较设定值与Ａ /Ｄ采样显示值，得出它们的差值，再调整Ｄ /Ａ的入口数值，从而使Ａ /Ｄ采样显示值逐步逼近设定值最终达到一致。 而 我们无须关心Ｄ /Ａ入口数值的大小，从而省去了原程序中双字节乘除的部分，使程序简单而不受周围环境等因素的影响。 你 内部测量值与实际测量值的误差是由于取样电阻与负载电阻和晶体管的放大倍数受温度的影响和测量仪 表的误差所造成的，为了减少这种误差，一定要选用温度系数低的电阻来作采样电阻，因此本系统选用锰铜电阻丝来做采样电阻。 恒流原理 数模转换芯片 AD7543 是 12 位电流输出型，其中 OUT1 和 OUT2 是电流的输出端。 电流的输出级别可这样计算 DX= 式中： DX 是控 制级数 电压 由集成运算放大器 U8A 的 1脚输出，根据 T型电阻网络型的 D/A 转换关系可知， 存在如下通式： 22222 )2......( 0012211 nREFfn REFnnnni VRVbbbbu BR   （ ） 数控恒流源的设计 式中： —— 输出电压 (V)； —— 参考电压 (V)； R —— T 网络电阻( )； —— 外接反馈电阻 ( )。 电流放大电路存在如下关系： （ ） （ ） 式中： Ib—— 基极电流（ mA）； Ui—— 输入电压（ V）； IL—— 负载电流（ mA）。 由式（ ）、（ ）可得到： （ ） 由于电路中的放大系数 值远大于 1，而 与 保持恒定，所以可推出负载电流与输入电压存在如下关系： （ ） 由式 () 、（ ）可得到 : （ ） 其中， k为比例系数。 式（ ）可知，负载电流 不随外部负载 的变化而改变。 当 保持不变时 (即 AD7543的输入数字量保持不变 )，输出电流 维 持不变，能够达到恒流的 目的。 为了实现数控的目的，可以通过微处理器控制 AD7543 的模拟量输出，从而间接改变电流源的输出电流。 从理论上来说，通过 控 制 AD7543 的输出等级，可以达到 1mA 的输出精度。 但是本系统恒流源要求输出电流范围是 20mA~2020mA， 而当器件处于 2020mA 的工作电流时，属于工作在大电流状态，晶体管长时间工作在这种状态，集电结发热严重，导致晶体管值下降，从而导致电流不能维 持恒定。 为了克服大电流工作时电流的波动，在输出部分增加了一个反馈环节来控制电流稳定，减小电流的波动，此反馈回路采用数字形式反馈，通过微处理器数控恒流源的设计 的实时采样分析后，根据实际输出对电流源进行实时调节。 经测试表明，采用常用的大功率电阻作为采样电阻 R0，输出电流波动比较 大，而选用锰铜电阻丝制作采样电阻，电流稳定性得到了改善。 电路反馈原理如图 21所示。 图 21 电流输出反馈电路原理 3 各部分选择方 案 数控恒流源的设计 恒流源方案选择 压控恒流源，通过改变恒流源的外围电压，利用电压的大小来控制输出电流的大小。 电压控制电路采用数控的方式，利用单片机送出数字量，经 过 D/A 转 换转变成模拟信号，再送到大功率三极管进行放大。 单片机系统实时对输出电流进行监控，采用数字方式作为反馈调整环节，由程序控制调节功率管的输出电流恒定。 当改变负载大小时，基本上不影响电流的输出，采用这样一个闭路环节使得系统一直在设定值维持电流恒定。 该方案通过软件方法实现输出电流稳定，易于功能 的实现，便于操作，故选择此方案。 电路原理图如图 31所示。 图 31压控恒流源电路原理 过压报警功能设计 数控恒流源的设计 为了使本数控直流电流源进一步智能化，考虑到题目要求输出电压不大于 10V，因此系统测试部分设计了一个过压报警电路，用于对电压的实时监测，一旦有过压现象，控制器响应后会发出报警控制信号。 反馈闭环方案选择 从采样电阻 上得到一个反馈电压，由于采样电阻阻值比较小，在该电阻上的压降相应也小，为了提高系统控制的灵敏度，采用一级运算放大器对采样电压进行放大，再送到 ADC0809 进行 A/D 转换。 数据由单片机系统进行相应处理，为了达到 1mA 步进，选用12位串行 D/A转换器件 AD7543可以满足题目要求，而且该芯片是采用串行数据传送方式，硬件 电路简单。 同时反馈系统控制灵活，易于达到 1mA 的步进要求。 控制单元方案选择 键盘和显示五个键盘直接与数据总线连接，有键按下时可以发出中断请求。 显示部分有 74LS164 驱动 LED 显示。 用液晶显示输出电流理论值，用数码管显示电流实测值． 由于 要实现人机对话，至少要有 10 个数字按键和两个步进按键，考虑到还要实现其它的功能键，选用 16 按键的键盘来完成整个系统控制。 显示部分采用 8位 LED 数 码管，而且价格便宜，易于实现。 考虑到单片机的 I/O 端口有限，为了充分优化系统，采用外部扩展一片 8155 来实现键盘接口与 显示功能。 电路原理如图 32 所 示。 数控恒流源的设计 控制与显示电路图 32 3．。