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博試電氣?? 添加時(shí)間：2017-08-28 13:08:29?? 瀏覽：
一、總體方案
測試儀分0~10A和0~500A兩路輸出直流電流,10A電流通過1個(gè)0~10A可調(diào)直流開關(guān)電源輸出,500A電流通過4個(gè)100A不可調(diào)和1個(gè)0~100A可調(diào)直流開關(guān)源并聯(lián)輸出.通過兩路電流傳感器分別將電流采集回控制電路實(shí)現(xiàn)對信號的運(yùn)算處理,反饋顯示等.
二 、開關(guān)電源控制
1、功能要求
(1)實(shí)現(xiàn)對4個(gè)100A直流開關(guān)電源(不可調(diào))輸出通斷的控制,對1個(gè)100A直流開關(guān)電源(可調(diào))輸出通斷的控制和輸出電流大小的控制.
(2)實(shí)現(xiàn)對1個(gè)10A直流開關(guān)電源通斷的控制和輸出電流大小的控制.
2、實(shí)現(xiàn)方式
5個(gè)100A直流源的通斷通過它們的使能端控制,10A直流源(無使能端)在它的220VAC輸入回路中用電磁繼電器來控制其通斷,100A和10A可調(diào)直流源的輸出電流的大小通過單片機(jī)(F020)的同一路DA輸出(DAC0)控制.
100A直流源的使能端off端子含有上拉電阻,開路電壓為5V,當(dāng)off端和G端子開路時(shí),電流源輸出;當(dāng)off端子和G端子短路時(shí),電流源不輸出.為了保證單片機(jī)輸出回路和直流源回路的電氣隔離在兩回路間加光耦P521,電路如下圖1所示.
單片機(jī)高電平為2.7V~3.6V,取Vcc=Vdd=3.3V,當(dāng)P1口輸出高電平時(shí),光耦被關(guān)斷,off端和G端子開路,電流源輸出;當(dāng)P1口輸出低電平時(shí),光耦被打開,off端和G端子導(dǎo)通,電流源不輸出.需要哪個(gè)直流源工作對應(yīng)的單片機(jī)輸出端口(P1.[2:7])置高電平,單片機(jī)處于低功耗的工作模式.
為了保證單片機(jī)的推挽輸出能夠驅(qū)動(dòng)電磁繼電器,另外加12V電源通過三級管的方式驅(qū)動(dòng),電路如下圖2所示.
當(dāng)P1口輸出高電平時(shí),三級管導(dǎo)通,繼電器常開觸點(diǎn)閉合,220VAC輸入回路導(dǎo)通,10A直流開關(guān)電源工作,從而輸出電流.
3、開關(guān)電源響應(yīng)速度
(1)100A直流開關(guān)電源
結(jié)果:100A直流電源的啟動(dòng)時(shí)間(過渡時(shí)間)為4ms,上升時(shí)間為3ms,最大超調(diào)量為10%,滿足電源穩(wěn)定輸出時(shí)間≤4ms的要求.
(2)10A直流開關(guān)電源
結(jié)果:10A直流電源的啟動(dòng)時(shí)間(過渡時(shí)間)為3ms,上升時(shí)間為1.5ms,最大超調(diào)量為80%,滿足電源穩(wěn)定輸出時(shí)間≤4ms的要求.
4、直流開關(guān)電源控制回路
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單片機(jī)引腳
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PCB板輸出引腳
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控制回路板輸入引腳
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控制回路板輸出引腳
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開關(guān)電源
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P1.7
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J16-A1
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J1-2
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J2-01
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100A不可調(diào)電源off 1
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P1.6
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J16-B1
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J1-3
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J2-02
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100A不可調(diào)電源off 2
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P1.5
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J16-C1
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J1-4
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J2-03
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100A不可調(diào)電源off 3
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P1.4
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J16-A2
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J1-5
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J2-04
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100A不可調(diào)電源off 4
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P1.3
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J16-B2
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J1-6
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J2-05
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100A可調(diào)電源off 5
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P1.2
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J16-C2
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J1-7
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端子7 8
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10A可調(diào)源220
VAC輸入回路
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5、100A和10A可調(diào)直流源電流大小的控制
電流的大小都是由其控制端子電壓的大小來調(diào)節(jié)的,電壓的調(diào)節(jié)范圍為0~5V,分別對應(yīng)輸出0~100A和0~10A電流.由單片機(jī)內(nèi)置DA并通過適當(dāng)?shù)倪\(yùn)算放大器放大,來得到0~5V的電壓,而DA輸出電壓的大小通過改變寄存器(DAC0L、DAC0H)的值調(diào)節(jié).單片機(jī)DAC0輸出為0~2.45V,運(yùn)放放大2.2倍(將R7改為12K),J10-2輸出電壓為0~5.39V.
三 數(shù)據(jù)處理
100A和10A可調(diào)直流電源線性度的校驗(yàn)
在100A和10A可調(diào)直流源控制端子通過電位器調(diào)節(jié)電壓(0~5V),輸出端通過分流器或直接用萬用表測量輸出電流,數(shù)據(jù)表格如下表2所示.
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輸入電壓（V）
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100A可調(diào)直流源輸出（A）
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10A可調(diào)直流源輸出（A）
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0
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0.82
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4.21
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0.5
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1.74
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14.63
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1
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2.68
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24.58
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1.5
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3.60
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34.80
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2
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4.53
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44.01
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2.5
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5.46
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55.23
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3
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6.42
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66.38
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3.5
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7.33
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75.58
|
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4
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8.26
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85.35
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4.5
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9.18
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95.70
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5
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10.10
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105.45
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由圖可見,兩可調(diào)直流源隨控制端子電壓變化基本呈線性變化,方程分別為I1=20u+4.8(A)和I2=1.85u+0.82(A).可調(diào)直流源和傳感器可能在某些區(qū)間不是完全成線性,在數(shù)據(jù)處理中通過分段性化的方式建立數(shù)據(jù)表格,用戶使用的過程實(shí)際上也就是一個(gè)查表過程.分段線性化就是用分流器或高精度的傳感器測量電流輸出,和采樣回路對照,每隔10A或0.5A(10A電流源)記錄采樣回路的返回值,認(rèn)為在這每10A或0.5A區(qū)間段呈線性.
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