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《大電流測量儀的課程設(shè)計》由會員上傳分享,免費在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、目錄1、課程設(shè)計目的…………………………………………………………22、課程設(shè)計內(nèi)容和要求………………………………………………22.1、設(shè)計內(nèi)容……………………………………………………………………22.2、設(shè)計要求……………………………………………………………………23、?設(shè)計方案……………………………………………………………23.1、設(shè)計思路……………………………………………………………………23.2、工作原理及硬件框圖………………………………………………………33.3、硬件電路原理圖……………………………………………………………43.4、PCB版圖設(shè)計……………………………
2、…………………………………63.5EWB仿真圖形…………………………………………………………………84、課程設(shè)計總結(jié)………………………………………………………95、參考文獻(xiàn)……………………………………………………………109一、課程設(shè)計目的1、掌握電子電路的一般設(shè)計方法和設(shè)計流程;2、學(xué)習(xí)使用PROTEL軟件繪制電路原理圖及印刷板圖;3、掌握應(yīng)用EWB對所設(shè)計的電路進(jìn)行仿真,通過仿真結(jié)果驗證設(shè)計的正確性。二、課程設(shè)計內(nèi)容和要求2.1設(shè)計要求設(shè)計一個大電流測量儀,具體要求如下:1.測量范圍為10A,100A,1000A2.量程可自動切換3.課程設(shè)計說明書4.電路原理圖和印刷板圖
3、5.仿真圖形和仿真結(jié)果2.2設(shè)計內(nèi)容(1).通過圖書館互聯(lián)網(wǎng)獲取資料;(2).學(xué)習(xí)了單片機的基本知識,知道了單片機有四個并口,P0,P1,P2,P3,并且簡單了解了霍爾元件及其應(yīng)用,復(fù)習(xí)模擬電子技術(shù)一些知識,如,集成運算放大電路的工作原理,通過自己所學(xué)知識將資料有效利用,獲得電路圖;(3).學(xué)習(xí)EWB軟件,及protel軟件,將電路圖進(jìn)行仿真,得到波形圖,及PCB板。三.設(shè)計方案3.1設(shè)計思路(1)在元件的控制電流端通以電流I,并在片子平面的法線方向上,施以感應(yīng)強度為B的磁場,那么在垂直于電流和磁場的方向上(即霍爾輸出端之間)將產(chǎn)生一個電勢Vh(稱霍爾電勢,也有稱霍爾電壓),
4、其大小正比于電流強度I和磁感應(yīng)強度B的乘積,這一現(xiàn)象就是常稱的霍爾效應(yīng),霍爾元件就是基于這一效應(yīng)來工作的。9通電導(dǎo)線的周圍存在磁場,其磁場的強弱正比于導(dǎo)線中的電流,若將通以恒定控制電流的霍爾元件放在通電導(dǎo)線周圍的磁場中,則霍爾輸出電壓的大小就與導(dǎo)線中的、電流的大小成正比,通過控制磁場使大電流感應(yīng)出小電流,便于我們測量。(2)由A/D轉(zhuǎn)換器將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號,可以通過單片機的高低電平來控制量程的自動切換。由于顯示器只能顯示模擬信號,所以需要D/A轉(zhuǎn)換器將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號!選取定量程后,進(jìn)入下一個模塊,開始電流的測量。(3)電流的測量電路功能說明參考圖二的原理圖說明!
5、3.2基本原理圖及設(shè)計框圖圖1基本原理圖說明:直流大電流測量電路原理如圖1所示,Ix為被測電流,R1為取樣電阻,將電流轉(zhuǎn)換成電壓,Ui=IxR1,Uo=-R3Ui/R2=-R3R1Ix/R2,I=Uo/[(Rp/2)+Rm]=-R3R1Ix/{[(Rp/2)+Rm]R2}.I與Ix成正比,可實現(xiàn)線性電流測量.9輸入電流霍爾元件將大電流轉(zhuǎn)換為小電流轉(zhuǎn)換成小電流A/D轉(zhuǎn)換集成電路D/A轉(zhuǎn)換單片機控制量程電路顯示電流圖2設(shè)計框圖3.3電流測量的硬件原理圖圖39原理圖說明:(1)選擇IC,PA,R4。IC選擇F4250型集成運放,它能在較低的電源電壓下工作,取電源電壓為+1.5V或-
6、1.5V,飽合輸出電壓為+0。6V或-0。6V。該運放具有外偏電路。PA選用不100uA表頭,內(nèi)阻約為1KR4為偏置電阻,改變R4可以改變Ibi,同時器件參數(shù)也變化。因被測電流較大R4=(Ucc-0.5)/Ibi,取Ibi等于0.1uA則R4=(1.5-0.5)/(0.1*10e-6)=10M(2)選擇RP1,RP2,RP3(Rp/2)+Rm=
7、Uo
8、/I=0.3/(100*10e-6)=3k設(shè)Rm=1k,則Rp=4k取系列阻值為3.9k即Rp1=Rp2=Rp3=3.9K(3)選擇R1.1~R1.3,R2.1~R2.3,R3.1~R3.310A檔令Ui=0.3V,則R1.1=
9、Ui/Ix=0.3/10=0.03R3.1=
10、Uo/Ui
11、R2.1=(0.3/0.3)*R2.1=R2.1,令R2.1=R3.1=30k其余算法同上93.4PCB版圖設(shè)計1、元器件清單::圖492、網(wǎng)絡(luò)表圖593.PCB板圖:圖63.5EWB仿真圖形圖79四、設(shè)計心得體會通過此次課程設(shè)計基于霍爾元件,單片機原理,A/D轉(zhuǎn)換器,以及模擬電子技術(shù)等知識,通過EWB軟件及protel軟件,選取741芯片,和其它必要元器件實現(xiàn)了對大電流的測量。部分符合課題要求。電子技術(shù)課程設(shè)計的主要任務(wù)是通過解決一兩個實際問題