一種數控恒流源電路的設計

0 引言

恒流源是能夠向負載提供恒定電流的電源，也稱(chēng)作穩流源或者電流源。當前，數控恒流源的應用，隨著(zhù)電子技術(shù)的發(fā)展使用范圍越來(lái)越廣，在電子測量?jì)x器、激光、傳感技術(shù)、超導、現代通信等高新技術(shù)領(lǐng)域，恒流源都被廣泛應用，且發(fā)展前景較為良好。同時(shí)，也不僅局限于此，目前，急需迫切解決的工業(yè)需求是，數字化在工業(yè)生產(chǎn)中采集的模擬信號量，并將其作為控制信號的恒定電流，并參與到下一級生產(chǎn)的控制當中。

1 系統的結構與原理

變壓整流、單片機控制部分、D/A 與A/D 轉換電路、供電部分、顯示器或鍵盤(pán)接口電路、恒流源電路等，本數控恒流源便由以上的幾個(gè)部分組成。該系統還能實(shí)現人機交流，主要是通過(guò)LED數碼管和小鍵盤(pán)來(lái)實(shí)現的，LED 數碼管顯示電流值以及一些相對應功能，而小鍵盤(pán)則可以實(shí)現人為的來(lái)控制恒流源輸出，即當未小鍵盤(pán)控制下的狀態(tài)時(shí)，用戶(hù)的輸入狀態(tài)會(huì )被顯示，而當為A/D 采樣控制時(shí)，主要控制部分器件包括：模數轉換芯片、鍵盤(pán)顯示接口芯片、單片機、驅動(dòng)芯片、8 位數模磚和芯片等。核心的控制芯片采用AT89C51 通用單片機，主要因為其功能完備、性能較為穩定，具有較低的成本，是首選的小型控制系統核心控制芯片。利用A/D 采樣處理交由D/A 輸出，可以在鍵盤(pán)與電路之間進(jìn)行通信，而8279 管理鍵盤(pán)與電路，使得處理器的負擔減輕，單片機的口線(xiàn)和時(shí)間被顯示電路與鍵盤(pán)過(guò)多占用的問(wèn)題，也能夠得到結局。系統總體框圖(如圖1)。

?

?

2 系統硬件的電路設計

2.1 供電和變壓整流

供電部分主要為D/A 轉換芯片和數控部分提供使用電源，也同時(shí)作為穩壓輸出電路的主電源。輸出50hz,200-240v 的交流電，通過(guò)變壓器整流、變壓、濾波，得到+12v、+5v、-12v,三種系統所需的電壓(如圖2 所示)。要考慮整流管的壓降來(lái)選擇濾波電容，電網(wǎng)波動(dòng)為10%,選用7912/7805/7812,由于7812/7912 功率大、負載重，需要加裝散熱器。所以用4700UF/16V 為濾波電容。在穩壓器的輸出端都加上濾波器，以使輸出電流紋波≤ 0.2ma.

?

?

2.2 恒流源電路模擬

流控恒流源與壓控恒流源是恒流源的兩種控制形式，本文所介紹的屬于壓控形式恒流源，4-20ma電流范圍，也就是輸出4-20ma 電流，控制電壓的變化可以使電流變化，但是一旦確定輸入電壓，那么輸出電流將恒定不變，系統能夠提供由輸入電壓決定的大小恒定的電流，主要表現在一定范圍內負載阻值的變化。模擬恒流源電路特性曲線(xiàn)(如圖3 所示)。

?

?

當此壓控恒流源電路的負載阻值在29-10008Ω 之間時(shí)，我們可以看出：隨輸入電壓變化的線(xiàn)性情況相對較好，隨負載阻值輸出電流的變化非常微小。

2.3 鍵盤(pán)顯示電路的原理

鍵盤(pán)顯示電路和單片機的連接電路圖，只需要讀寫(xiě)就可以完成對顯示以及鍵盤(pán)的相應操作。當鍵盤(pán)被按下時(shí)，鍵盤(pán)顯示接口芯片會(huì )通過(guò)單片機的外部中斷，來(lái)向單片機發(fā)送中斷請求，單片機在進(jìn)行判斷以后，再決定是否執行下個(gè)任務(wù)。

2.4 A/D 采樣電路的原理

A/D 轉換器采樣輸入和單片機的連接電路圖，單路采樣輸入中，當采樣結束了以后，會(huì )以單片機外部中斷的方式發(fā)出中斷請求，要求單片機中斷處理，此時(shí)，單片機要對A/D 轉換器的輸入數據進(jìn)行判斷和處理，以便下一步進(jìn)行控制操作。