登录
|
注册会员
开启辅助访问
设为首页
收藏本站
扫一扫关注官方微信
论坛
BBS
M币充值
M currency prepaid phone
M币获取
附件中心
搜索
search
全新论坛MCU智学网上线,欢迎访问新论坛!稀缺资源、技术干货、参考设计、原厂资料尽在MCU智学网
MCU资讯论坛
»
论坛
›
单片机论坛
›
单片机应用于方案
›
无极可调交流电子负载的设计与实现
更新自动建库工具PCB Footprint Expert 2023.13 Pro / Library Expert 破解版
无极可调交流电子负载的设计与实现
[复制链接]
910
0
ad***
管理员
发表在
电源技术
2014-4-14 10:01:12
|
查看全部
|
阅读模式
本文包含原理图、PCB、源代码、封装库、中英文PDF等资源
您需要
登录
才可以下载或查看,没有帐号?
注册会员
x
1引言
电阻
是电路设计中最常用的
电子元器件
之一,具有
多种
型号、使用方便、价格便宜、操作简便等特点,在电路中具有重要作用,但也存在诸多缺点,譬如阻值不准确、功耗大、响应慢等,给电路设计带来了诸多不便。本文利用
Atmel
公司的高性价比AT-mega
48
单片机
设计了一种新型电子阻抗,完全抛开了传统电阻采用电阻丝实现阻值,而是通过控制场效应管的通断时间等效改变阻值大小。这种新型的电子阻抗克服了传统电阻的缺点,具有阻值精确、响应快等优点。
2
ATmega48
单片机简介
ATmega48单片机是Atmel公司推出的一款高性能单片机。由于该器件采用RISC精简指令集结构,其指令集大多为单周期指令,具有高速运行的特点。该单片机在1.8 V~5.5 V的电压范围内均能正常工作,抗干扰性强,片内自带4 K字节的
Flash
、
256
字节的E2PROM,以及
512
字节SRAM;内置6~8路
10
位A/D转换器、看门狗、3个
16
位的定时/
计数器
,具有独立振荡器的实时计数器
RTC
和6路PWM输出。
3 硬件电路设计
该系统板卡的主要功能
模块
包括双向光耦触发双向可控硅模块、绝对值
电路模块、A/D采集模块、通信模块等。其基本工作原理:上位机发送占空比,通过RS-
232
通信使下位机产生相应的PWM波,控制光耦的通断时间,改变可控硅的导通时间,并在一个周期内等效为相应
电流
,从而实现电流的无极可调。
3.1 双向光耦触发双向可控硅模块
MOC
3061
系列
光电
双向可控硅驱动器是一种内置过零检测电路的新型光电耦合器件,可以采用直流低电压、小电流控制交流高电压、大电流。
MOC3061
输出端的额定电压是600 V。最大重复浪涌电流为1 A,最大电压上升率dv/
dt
为1 000 V/&
mu
;s以上,一般高达2 000 V/μs,输入/输出隔离电压大于7 500 V,输入控制电流为
15
mA。该器件触发晶闸管具有结构简单、成本低、触发可靠等特点。MOC3061的内部结构原理图如图1所示,它由输入、输出两部分组成。1、2引脚为其输入端,输入级是一个砷化镓
红外
发光二极管
(
LED
),该二极管可在5 mA~15 mA正向电流作用下,发出足够的红外光。以触发输出部分。3、5引脚悬空,4、6引脚为输出端,输出级为具有过零检测功能的光控双向可控硅。当红外发光二极管发射红外光时,光控双向可控硅触发导通。双向可控硅采用
BTA16
。最大电流为16 A,耐压值为600 V。
MOC3061和双向可控硅组成交流通路,实现主回路的通断。由单片机的PWM波输出端口控制MOC3061的通断时间,实现主回路的通断控制。通过改变PWM波的占空比控制双向可控硅的通断时间,从而实现主回路电流的无极可调。
在单片机
PB1
引脚输出高电平时,过零通断型光电耦合器MOC3061初级得到约10 mA的正向工作电流,使内部硅化镓
红外线
发射二极管发射红外光,将过零检测器中光敏双向
开关
在市电过零时导通,接通主回路。在单片机PB1引脚输出低电平时,双向开关关断,主回路关闭。MOC3061和可控硅BTA16的接线如图2所示。
3.2 绝对值电路
绝对值电路也称为全波精密整流型电路,如图3所示。其工作原理如下:
当Ua为正电压时,D2导通、D1截止,B处的电压Ub=-2Ua,通过运算放大器
U1B
的反相求和得到输出电压Uc:
Uc=-(Ua+Ub)=-(-Ua-2Ua)=Ua
当Ua为负电压时,D1导通、D2截止,B处的电压Ub=0,通过放大器U1B的反相求和得到输出电压Uc:
Uc=-(Ua+Ub)=-Ua
综上所述可得:Uc=|Ua|,即输出端C电压是输入端A电压的绝对值。
3.3 系统主电路
系统主电路如图4所示。上位机发出PWM控制信息,由单片机的PWM端口输出相应的PWM波,控制交流输入ACA和ACB的导通时间。交流电导通后经外部负载产生电流,电流器实现电流转换,经采样电阻R1后得到电压信号由绝对值电路输出到单片机的A/D端口,计算后再输出至上位机。其中,选取采样电阻R1要根据电流
互感器
的变比和单片机A/D的参考电压计算。本电路采用变化为3:1 000的电流互感器,A/D采用单片机内部的1.1 V基准电压。而负载电阻R9则是根据需要的电流及
电源
电压进行确定,R9确定后就可实现主回路电流在要求范围内无极可调。
3.4 通信模块
上位机与下位机的
数据传输
由通信模块实现,通信模块是由
CAN
总线和RS-232总线模块组成,其电路如图5所示。
RS-232电平转换器
MAX
232可将±5 V电源电压转换成为RS-232输出电平所需的±10 V电压。CAN收发器选用
PCA82C250
。PCA82C250是CAN控制器与物理总线之间的接口器件,该器件可提供对CAN总线上的数据实现差动发送和接收的功能。
上位机PC可通过其串行接口发送数据,产生RS-232电平信号,电平转换电路可将该RS-232电平信号转换成单片机能接收的TTL/
CMOS
电平信号,并传到协议转换单元的单片机上,单片机将接收到的数据打包、转换后,再通过CAN收发器发送至CAN总线。挂接在CAN总线上的下位机节点收到数据后,根据控制命令做出相应操作。上位机与下位机通信示意图如图6所示。
4 软件设计
系统下位机的软件设计主要由A/D转换模块、接收数据模块、发送数据模块等几部分组成。系统下位机软件流程图7所示。上位机采用了LabviewCVI编写人机交互界面,实现各路PWM波的控制和实时电流显示功能。
5 结束语
PWM波控制场效应管的通断,精度高、动作灵敏、电路实现相对简单。ATmega48有6路PWM波,该板卡可同时实现6路电子负载。该板卡已经在实中得到应用,效果明显、智能化高。
便宜
,
型号
相关帖子
西门子SIMATIC高防护等级分布式I/O系统在高炉辅控系统中的应用
C宽温模块
宁波太阳电子基于RFID远距离不漏卡考勤系统解决方案(2)———3
日立变频器在塔吊QTZ80起重机上的应用案例———日立变频器在塔
导弹热电池参数自动化测控系统———导弹热电池参数自动化测控系
剩余电流继电器的安装与接线———剩余电流继电器的安装与接线
深圳讯记总线光端机在煤炭业备煤、筛焦自控系统应用———Ci-rf1
基于PCC的小型化双机热备伺服控制系统(航管雷达)———基于PCC
涟钢130(180)m2烧结机配料称量系统的改造设计与实现———涟钢
太阳能光伏发电站监控系统———太阳能光伏发电站监控系统
举报
回复
返回列表
*
滑块验证:
高级模式
B
Color
Image
Link
Quote
Code
Smilies
您需要登录后才可以回帖
登录
|
注册会员
本版积分规则
发表回复
回帖后跳转到最后一页
回复
转播
评分
分享
打开支付宝扫一扫,最高立得1212元红包
搜索
本版
帖子
用户
热搜:
传感器
51串口程序
电子管放大器
夾式電表
夾式電流
Mentor论坛
打印机
版块推荐
百宝箱
My 布拉格
无边框Z9
Z9Max
Z9mini
nubia动态
问题 & 建议
资源分享
爱拍
同城会
牛仔生活
查看论坛所有版块>>
每日签到
论坛任务
摄影技巧
跳蚤市场
互助问答
论坛导读
申请内测
红包中心
每日摇一摇
活动中心
网站地图
官方旗舰店
图文热点
VKL144A TSSOP48 点阵式液晶驱动芯片/低功
产品品牌:永嘉微电/VINKA 产品型号:VKL44A 封装形式:TSSOP48 概述 VKL144是
高抗干扰液晶显示驱动/省电液晶驱动IC/LCD
产品品牌:永嘉微电/VINKA 产品型号:VKL128 封装形式:SSOP44 概述 VKL128是一
VK2C23A/B LQFP64/48LCD驱动控制器/高抗干
产品品牌:永嘉微电/VINKA 产品型号:VK2C23A/B 封装形式:LQFP64/48 概述 VK2C
高抗干扰液晶驱动/点阵式液晶显示IC/VK2C21
产品品牌:永嘉微电/VINKA 产品型号:VK2C21D 封装形式:SOP16 概述 VK2C21D是
I2C通信接口段码液晶驱动芯片VK2C21C SOP20
产品品牌:永嘉微电/VINKA 产品型号:VK2C21C 封装形式:SOP20 概述 VK2C21C是
更多
精华推荐
VKL144A TSSOP48 点阵式液晶驱动芯片/低功
高抗干扰液晶显示驱动/省电液晶驱动IC/LCD
VK2C23A/B LQFP64/48LCD驱动控制器/高抗干
高抗干扰液晶驱动/点阵式液晶显示IC/VK2C21
I2C通信接口段码液晶驱动芯片VK2C21C SOP20
VK2C21B SOP24高抗干扰LCD液晶段码驱动芯片
低成本、高性能、带EEPROM了解一下
工控仪表/水电气表LCD驱动/抗干扰液晶段码
更多
社区学堂
VKL144A TSSOP48 点阵式液晶驱动芯片/
高抗干扰液晶显示驱动/省电液晶驱动IC/
VKL144A TSSOP48 点阵式液晶驱动芯片/低功
产品品牌:永嘉微电/VINKA 产品型号:VKL44A 封装形式:TSSOP48 概述 VKL144是
高抗干扰液晶显示驱动/省电液晶驱动IC/LCD
产品品牌:永嘉微电/VINKA 产品型号:VKL128 封装形式:SSOP44 概述 VKL128是一
VK2C23A/B LQFP64/48LCD驱动控制器/高抗干
产品品牌:永嘉微电/VINKA 产品型号:VK2C23A/B 封装形式:LQFP64/48 概述 VK2C
更多
客服中心
QQ:187196467
服务时间:周一至周日 8:30-20:30
在线客服
客服微博
产品咨询
售后中心
关注我们
关于我们
关于我们
友情链接
联系我们
帮助中心
网友中心
购买须知
支付方式
服务支持
资源下载
售后服务
定制流程
关注我们
官方微博
官方空间
官方微信
QQ:187196467
周一到周日 8:30-22:00 (全年无休)
7 x 24小时在线客服
手机版
Powered by
MCUZX!
X3.4 © 2008-2015
MCU资讯论坛
版权所有
京ICP备18035221号-2
客服QQ: 187196467
技术支持:
MCU资讯论坛
|
网站地图
快速回复
返回顶部
返回列表