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摘 要:介绍了一款以AT
关键词:直流稳压电源;数字控制;高精度;串行通信;网络化管理
直流稳压电源是科学研究中必不可少的仪器设备。 传统的直流稳压电源通常采用电位器和波段开关来实现电压的调节,并由电压表指示电压值的大小。 因此,电压的调整精度不高,读数欠直观,电位器也易磨损。 近年来,多功能和数字化直流稳压电源已得到了长足的发展,该类稳压电源克服了传统直流稳压电源的上述缺陷,但美中不足的是不易实现远程控制和网络化管理。 笔者给出一款以A T
系统的主要功能和特点
本系统设置了A 、B + 、B - 3 路可调的电压输出;可用键盘(面板键盘和“虚拟键盘”) 分别对A路、B 路( B + 和B - ) 独立设置初始电压值及电压步进调节; A 路步进电压为0.01 V ,输出电压范围为1.5~5.0 V ,输出持续电流为
本电源共使用了16 个按键, A 路、B ( B + 、B - ) 路共用“0~
系统硬件组成
本系统由单片机最小系统 、键盘/ 显示、PC串行通信、高精度数控调节、电流扩展、闭环巡回检测、电压掉电存储等模块组成。 需说明的是,系统中用A T
高精度数控调节机理
现以A 路为例阐述高精度数控调节机理。在A 路中,为了提高电压输出精度, 采用双D/ A 级联法。 即将DAC0832 ( 1 ) 的输出电压作为DAC0832 (2) 的参考电压,如图2 所示。
RFB和R 分别为DAC0832 内部反馈电阻和R-2R 电阻网络单元电阻,是确定的常数。 V REF1 为DAC0832 (1) 的参考电压, 调试完毕后也为确定值,故K 为常数。 由上式可知,V 0 由DAC0832 (1)和DAC0832 (2) 的输入数字量共同决定。 通过改变DAC ( 1 ) 的数字量D7 …D0 , 即可改变DAC0832 (2) 的参考电压。 每当D7 …D0 中改变一个单位数字量时,DAC0832 (2) 中就有256 个可改变的数字量,总共可改变的数字量为65 536个。因此,调整DAC (1) 的数字量D7 …D0 即可改变DAC(2) 的参考电压,从而提高了精度。 在程序设计时,将D7 …D0 、D′7 …D′0 的值存放在映射寄存器R6 、R5 中。
电流扩展模块
在A 路输出电压中, 为获得较大的电流, 采 用OPA549 电流扩展。 OPA549 是一种高电压大电流功率运算放大器, 其双电源工作电压范围为±4~30 V ,连续输出电流为
PC 机串口通信
PC 机串口的电气性能是RS232 电平标准,与单片机TTL 电平不兼容,必须经过电平转换才能相互通讯。本模块选用MAX232CPE 芯片,实现了单片机与PC 机的通讯。该芯片的最大优点是单电源工作,内部自带电压泵,具有自动升压和电压极性变换能力,且电路简单,外围只需4 个小电容就可以完成所有功能,功耗也很低,性能稳定可靠。单片机侧的串行通信程序较为简单,PC 机侧的串行通信程序和“虚拟键盘”是采用VB 语言编写的,系统通过MSComm 控件实现串行通信的控制,因此界面友好,使用方便。
键盘/ 显示电路
键盘/ 显示装置主要由A T
考虑到本系统对键盘/ 显示的功能要求不多,以及在成本、功耗和体积等方面的因素,在设计过程中采用
系统的软件设计
在设计软件时,从系统实用、可靠及方便使用几方面予以考虑,加入了开机自检功能。系统的软件主要由以下几大功能模块组成:数据通讯及处理模块;键盘/ 显示模块;中断服务模块。下面对部分程序模块作简单的介绍。
(1) 主机(A T
(2) 主机AT
样机实测指标
根据本文所讨论的方案,采用测试仪器Agilent
(1) A 路纹波电压(峰峰值) 4.7 mV ;
(2) A 路电压调整率为0.011 % ,负载调整率为0.05 %;
(3) A 路输出持续电流大于8.
(4) B + 、B - 路纹波电压(峰峰值) 小于5 mV ;
(5) B + 、B - 路电压调整率为0.016 %,负载调整率为0.07 %;
(6) B + 、B - 路输出持续电流大于1.
结束语
本文介绍的高精度数控直流电源,硬件电路结构简单。 在设计过程中将DAC 级联,用稳压性高的基准电源为参考电压,并增加了软硬件保护及抗干扰措施;将主机板、显示键盘面板和电源板分开设计,并加装大小适当的散热片,从而提高了系统的稳定性、可靠性。 本电源是一种较为理想的电源设备,非常适合于一般的科研工作以及大学、中学的实验教学使用。 通过PC 机的虚拟键盘控制,可实现对多台数控直流电源的监控,便于实验室教员对学员实验过程的统一管理。