数控直流电流源(F题)
摘 要:本系统采用电流采样反馈调整控制技术,控制过程是利用LM741组成恒流源,结合放大电路,A/D转换电路,单片机最小控制系统,D/A转换电路等构成闭环系统.通过采样将实际值输出到单片机,由单片机进行比较调整,控制电流输出.由于使用了电流采样反馈调整控制技术,该系统具有可靠性好,精度高等优点.
关键词:数控电流源,AT89S52单片机,反馈控制,LM741

Numerical Control DC Current Source
Abstract: Employing the feedback adjusting technique with current sampling .The closed loop system consists of the constant current source LM741, amplifier circuit, AD574 converting circuit, the processing by One-chip computer, and DAC7513 converting circuit. The One-chip computer is used to compare, adjust, control the current output by the real outputs sampling feedback. The system features good responsibility and high accuracy with the feedback adjusting control technique by current sampling.
Key words: Numerical Current Source, AT89S52 , feedback control, LM741
一,方案论证与比较
方案一:采用单片机作为核心控制器,用键盘设置所需的输出电流值,数模转换器D/A与其右边部分的电路构成恒流源,D/A输出电压作为恒流源的参考电压,运算放大器IC与三个晶体管组成达林顿电路构成电压跟随器,利用晶体管平坦的输出特性即可得到恒流源输出,如图1所示.该方案硬件电路简单,容易实现,但其输出精度不高.
方案二:系统主要由放大电路,A/D转换电路,单片机,D/A转换电路,稳压电源,恒流源等组成,如图2所示.系统中为了得到稳定的恒流输出,采用闭环控制的方式进行处理.即通过精密电阻将电流信号变成电压信号,电压值的大
图2 方案二系统设计框图
小反映了电流的强弱;经过电压放大器将信号进行放大,再进行A/D转换,单片机根据电压值转换为对应的电流值,与预置值比较,调整D/A转换的输入数字量,通过D/A转换的电压控制输出电流,从而达到恒流的目的.同时,系统通过按键可以对电流进行设置,并经由LED交替显示预置的电流值和实测值.
综上所述,在方案二中,由于采用闭环控制方式,其输出电流纹波小,精度高,稳定性能好,能够消除器件老化,温度漂移等原因造成的输出误差对测量系统的影响,能够满足系统设计的要求,所以选择方案二.
二,系统设计与理论分析
1 ,稳压电源模块
稳压电源电路采用三端固定式稳压器,只要把正输入电压Ui加到3025(7812,7912)的输入端,3025(7812,7912)的公共端接地,其输出端便能输出芯片标称正电压Uo.在电路中,芯片输入端和输出端与地之间除分别接大容量滤波电容外,另外我们采用3025还需在芯片引出脚根部接小容量电容到地,分别用于抑制芯片的自激振荡和压窄芯片的高频带宽,减小高频噪声.
2, 恒流源模块
恒流源电路如图5所示,是由运算放大器和电阻～等组成.输入运算放大器反相端的电压是输出电流流过,后产生的电压降,所以运算放大器反相输入端电压高低反映了输出电流的大小.同相端的输入电压为基准电压.当同相端电压高于反相端电压时,运算放大器输出高电平,稳流电路不起作用,电源处于稳压状态.当同相端电压低于反相端电压时,运算放大器输出低电平,稳流电路起作用,电路进入稳流状态.
图4 恒流源电路
3 ,电压放大模块
电压放大电路如图5所示,该电路以AD620为核心.
图5 电压放大电路
我们可以通过改变电阻的阻值来改变电路的放大倍数.由于恒流源输出电流范围需要达到~,导致采样得到的电信号相差很大,而放大电路增益为定值,所以需要两路不同增益的放大电路对规定范围内的电压信号进行放大,使其输出电压控制在10V以内,可以让A/D转换电路采到.

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