大電流測量儀的課程設(shè)計

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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………………………

2、……………………………………43.4、PCB版圖設(shè)計………………………………………………………………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.

3、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(jī)的基本知識，知道了單片機(jī)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(yùn)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

4、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(qiáng)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），其大小正比于電流強(qiáng)度I和磁感應(yīng)強(qiáng)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(qiáng)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

5、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(jī)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！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/

6、2)+Rm]=-R3R1Ix/{[(Rp/2)+Rm]R2}.I與Ix成正比，可實(shí)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(jī)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(yùn)放，它能在較低的電源電壓下工作，取電源電壓為+1.5V或-1.5V，飽合輸出電壓為+0。6V或-0。6V。該運(yùn)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

7、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=

8、Uo

9、/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=Ui/Ix=0.3/10=0.03R3.1=

10、Uo/Ui

11、R2.

12、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(jī)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(shí)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(shí)際問題