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制作恒流源总体方案论证与比较
点击次数:988 更新时间:2014-09-29

制作恒流源总体方案论证与比较

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1、方案
   方案一:采用各类数字电路来组成键盘控制系统,进行信号处理,如选用CPLD等可编程逻辑器件。本方案电路复杂,灵活性不高,效率低,不利于系统的扩展,对信号处理比较困难。
      方案二:采用AT89S52单片机作为整机的控制单元,通过改变AD7543的输入数字量来改变输出电压值,从而使输出功率管的基极电压发生变化,间接地改变输出电流的大小。为了能够使系统具备检测实际输出电流值的大小,可以将电流转换成电压,并经过ADC0809进行模数转换,间接用单片机实时对电压进行采样,然后进行数据处理及显示。此系统比较灵活,采用App方法来解决数据的预置以及电流的步进控制,使系统硬件更加简洁,各类功能易于实现,能很好地满足题目的要求。本方案的基本原理如图2所示。

2、模块电路设计与比较
2.1恒流源方案选择
     方案一:采用恒流二极管或者恒流三极管,精度比较高,但这种电路能实现的恒流范围很小,只能达到十几毫安,不能达到题目的要求。
     方案二:采用四端可调恒流源,这种器件靠改变外围电阻元件参数,从而使电流达到可调的目的,这种器件能够达到1~2000毫安的输出电流。改变输出电流,通常有两种方法:一是通过手动调节来改变输出电流,这种方法不能满足题目的数控调节要求;二是通过数字电位器来改变需要的电阻参数,虽然可以达到数控的目的,但数字电位器的每一级步进电阻比较大,所以很难调节输出电流。
     方案三: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App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。
2.2反馈闭环方案选择

方案一:采样电阻上的电压,可知输出电流与采样电阻存在近似线性关系,因此可以从检测电阻上电压的大小来直接增减反馈深度。

 方案二: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。
2.3控制单元方案选择
      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8LED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

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