基于STM32的便携式数控直流电源设计
基于stm32的数控电流源设计
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摘要电源技术尤其是数控电源技术是一门实践性很强的工程技术,服务于各个行业。
随着计算机和通讯技术发展而带来的现代信息技术革命,给电源技术提供了广阔的发展前景,同时也给电源技术提出了更高的要求。
现在市场上数控电流源的存在输出精度不高,功率密度比较低,带负载能力不强,体积大,价格较高,操作繁琐,工作状态不稳定等弊端,因此数控电源的主要发展方向是针对上述缺点不断改善。
数字化智能电源模块是针对传统智能电源模块的不足提出的,数字化能够减少生产过程中的不确定因素和人为参与的环节数,有效地解决电源模块中诸如可靠性、智能化和产品一致性等工程问题,极大地提高生产效率和产品的可维护性。
所以,高精度的数控直流电流源有很大的发展空间。
在本设计中将采用STM32单片机为系统的主控制器,能够实现多功能、宽范围、可调节等诸多功能,为更好的实现恒流提供条件,完成数控电流源的设计。
STM32片内集成的A/D转换器、D/A转换器和PWM发生模块降低了系统复杂程度,使系统简单,可靠,低价。
关键字:电源技术;数控电流源;STM32;数字化ABSTRACTPower technology, especially CNC power technology is one engineering technology with strong practice, it services for every field. Modern information technology revolution, that brought with the development of computer and communications technology, provides a broad development prospects, but also makes a higher demands in power supply technology. At the present time CNC current source on the market exists some shortcomings, such as output precision is not high, the power density is relatively low, capacity with a load is not strong, bulky, expensive, complicated operations, instability working state and so on. So the major develop direction of CNC power is specialized for these shortcomings, and to reform them. Digital intelligent power modules is made against the lacking of traditional intelligent power modules, digitize can reduce uncertainty and human participating quantity of links in the production process, and resolve some engineering problems effectively, such as reliability, intelligence, product consistency problem and so on, and greatly improve production efficiency and maintainability of the product. Therefore, high-accuracy CNC DC current source has a lot of space to develop. In this design,STM32 MCU will be used as the main controller of the whole system, it can achieve the multi-function, wide range ,adjustable, and many other functions, providing better conditions for achieving constant current and completing the design of CNC current source. It integrates A/D converter, D/A converter and PWM module in STM32 chip, thus reducing complexity of the system, keep the system simple, reliable and low price.Key words:Power technology; Numerical control current source; STM32; digital目录摘要 (Ⅰ)Abstract (Ⅱ)第1章 (1)1.1 数控电流源项目的目的和意义 (1)1.2 数控电流源在国内外的发展概况 (2)1.3 基于STM32的数控电流源的设计的内容 (4)第2 章 (5)2.1 数控电流源的核心技术原理 (5)2.2 方案的总体设计 (6)2.2.1 数控电流源的主控芯片的选择 (6)2.2.2 基于STM32的数控电流源系统结构 (8)2.2.3 恒流源模块电路的方案讨论 (9)2.3 本章小结 (9)第3章基于STM32数控电流源的硬件电路设计 (10)3.1 恒流源模块电路的设计方案 (10)3.1.1 以LM350A为恒流源模块的核心元件的恒流源电路 (10)3.1.2 数控宽范围调整、大电流输出恒流源电路 (14)3.2 数控部分 (16)3.3 供电电源 (18)3.3.1 三端稳压器 (18)3.3.2 供电电源电路 (19)3.4 本章小结 (20)第4 章 (21)4.1 主程序设计 (21)4.2 负载电流取样子程序设计 (22)4.3 键盘中断程序设计 (23)4.4 LCD1062显示程序设计 (24)4.5 本章小结 (24)结束语 (25)参考文献 (26)致谢 (28)附录 (29)附录A (29)附录B (31)第1章引言1.1 数控电流源项目的目的和意义电源技术尤其是数控电源技术是一门实践性很强的工程技术,服务于各个行业。
基于stm32单片机的直流电机调速系统设计
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基于stm32单片机的直流电机调速系统设计
本文介绍一种基于STM32单片机的直流电机调速系统设计,主要包括硬件电路设计和软件程序设计两部分。
硬件电路设计:
该电机调速系统的主要硬件电路包括电源模块、STM32单片机控制电路、直流电机驱动电路和反馈电路。
1. 电源模块
电源模块包括AC/DC变换模块和稳压模块,用于将输入的AC电压转换为适宜单片机和电机工作的DC电压。
2. STM32单片机控制电路
STM32单片机控制电路包括主控芯片STM32单片机、晶振、复位电路和下载程序电路等。
3. 直流电机驱动电路
直流电机驱动电路包括电机驱动芯片(如L298N)和电机,用于控制电机的转
速和方向。
4. 反馈电路
反馈电路包括编码器和光电传感器等,用于实现电机转速的反馈和闭环控制。
软件程序设计:
该电机调速系统的软件程序采用C语言编写,主要包括定时器计数、PWM输出控制、编码器读取、PID算法控制等模块。
1. 定时器计数
通过STM32单片机内部定时器计数来实现电机转速的测量和控制。
2. PWM输出控制
采用STM32单片机内部PWM输出控制模块控制电机的转速,并实现电机方向的控制。
3. 编码器读取
通过编码器读取电机的转速信息,并反馈到单片机进行控制和显示。
4. PID算法控制
采用PID(比例、积分、微分)算法控制电机的转速,实现闭环控制,提高控制精度。
总之,基于STM32单片机的直流电机调速系统设计,既可以提高电机运行的效率和精度,又可以简化电路结构和减小系统成本,具有较好的应用前景。
数控直流电源报告
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一、摘要直流稳压电源是电子技术常用的设备之一,广泛的应用于教学、科研等领域。
本作品是基于STM32F 来控制电压的输出,STM32F 输出数字量来控制DAC0832 输出一定的电压,在经过放大电压,放大电流,最终输出可调电压的直流电源。
二、硬件设计(一)系统总设计框图:(二)电源设计方案:为了满足DC-DC 要求,本作品采用正负15-24V电压供电。
然后经过78XX系列和79XX 系列的三端稳压器稳定一定的电压后,给各个模块电路提供所需的不同的直流电压电源。
本作品电源模块共稳压了+5V输出,+12V输出,-12V输出。
例如:7805的电路稳压电路图(三)DAC0832基准电压设计方案:由于DAC0832的基准电压必须是一个准确的、稳定的一个固定值,本作品的基准电压为+5V。
由于7805三端稳压器输出的电压并非绝对的+5V,故基准电压不能用电源+5V输出提供。
所以我们采用了有TL431来稳压,提供+5V基准电压。
其电路图为:(四)电压放大电路设计方案:DAC0832是采样频率为八位的D/A转换芯片。
其输出端有Iout1和Iout2两个电流输出,Iout1是随输入数据DI0~DI7变化而变化的,而Iout2的值与Iout1之和为一常数。
本作品的放大电路,第一级运放是让输出电压随数据输入呈线性变化,经理论性测量,输入数据每增加1,第一级运放电压增加约,为满足作品要求,本作品每次输入的数据变化为2,即第一级运放每次电压增加约,再经过第二级运算放大器放大倍,即可得到步进为的电压输出。
本作品的运算放大器采用双电源供电,确保运算放大器处于最佳的工作状态。
电压放大电路图:(五)电流放大电路方案:本作品放大电流采用7809和一个运算放大器构成的电压跟随,电流放大电路。
最大电流可以达到1A多一点。
电流放大电路图:(六)电压衰减-检测设计方案:Vout=Vin*R2/(R1+R2),所以只要R1=2*R2,Vout=Vin/3,所以输出的电压为输入的电压的三分之一,利用这简单的分压形式进行电压的衰减,从而让电压衰减在之间,让STM32F 的ADC能有效地检测。
基于STM32的数控可调直流电源设计
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第37卷第4期2023年7月兰州文理学院学报(自然科学版)J o u r n a l o fL a n z h o uU n i v e r s i t y ofA r t s a n dS c i e n c e (N a t u r a l S c i e n c e s )V o l .37N o .4J u l .2023收稿日期:2023G03G10基金项目:淮南师范学院自然科学研究重点项目(2022X J Z D 026);教育部产学合作协同育人项目(220906517261925)作者简介:戴文俊(1987G),男,安徽长丰人,讲师,硕士,研究方向为电力电子与电气传动控制.E Gm a i l :a w j k a o ya n @163.c o m.㊀㊀文章编号:2095G6991(2023)04G0074G05基于S TM 32的数控可调直流电源设计戴文俊,胡艳丽,阚绪月(淮南师范学院机械与电气工程学院,安徽淮南232038)摘要:为了提高电源的输出电压精度和减小负载调整率,采用S TM 32单片机作为控制核心设计数控可调电源.硬件包括主电路㊁驱动电路㊁控制电路㊁检测电路㊁辅助电源电路㊁液晶显示电路和保护电路.单片机通过检测电路采集输出电压和电流信号,采用模糊自适应P I D 和P WM 算法控制输出电压达到期望值并趋于稳定.实验测试结果显示:本数控电源空载输出电压精度达99.4%,负载输出电压精度为98%,且具有输出电压双向可调㊁步进幅度可设置㊁实时显示和保护等功能.关键词:S TM 32;可调直流电源;模糊自适应P I D ;数控中图分类号:T N 86;T P 368.1㊀㊀㊀文献标志码:AD e s i g no fN u m e r i c a l C o n t r o lA d j u s t a b l eD CP o w e r S u p p l y Ba s e do nS T M 32D A IW e n Gj u n ,HUY a n Gl i ,K A N X u Gyu e (S c h o o l o fM e c h a n i c a l a n dE l e c t r i c a l E n g i n e e r i n g ,H u a i n a nN o r m a lU n i v e r s i t y,H u a i n a n232038,A n h u i ,C h i n a )A b s t r a c t :I no r d e r t o i m p r o v e t h e o u t p u t v o l t a g e a c c u r a c y o f t h e p o w e r s u p p l y an d r e d u c e t h e l o a d a d j u s t m e n t r a t e ,S T M 32s i n g l e c h i p m i c r o c o m p u t e r i s u s e da s t h e c o n t r o l c o r e t od e s i gn t h eN Ca d j u s t a b l e p o w e r s u p p l y.T h eh a r d w a r e i n c l u d e sm a i nc i r c u i t ,d r i v ec i r c u i t ,c o n t r o l c i r c u i t ,d e t e c t i o n c i r c u i t ,a u x i l i a r yp o w e r c i r c u i t ,l i q u i dc r y s t a l d i s p l a y c i r c u i t a n d p r o t e c t i o n c i r c u i t .T h e s i n g l e c h i p m i c r o c o m p u t e r c o l l e c t s t h e o u t p u t v o l t a g e a n d c u r r e n t s i g n a l t h r o u gh t h e d e t e c t i o n c i r c u i t ,a n du s e s f u z z y a d a p t i v eP I Da n dP WMa l g o r i t h m s t o c o n t r o l t h eo u t p u t v o l t a g e t o r e a c h t h e e x p e c t e d v a l u e a n d t e n d s t o b e s t a b l e .T h e e x pe r i m e n t a l r e s u l t s s h o wt h a t t h e p r e c i s i o nof n o Gl o a d o u t p u t v o l t ag e i s 99.4%,th e p r e ci s i o n o f l o a d o u t p u t v o l t a ge i s 98%.I t h a s t h ef u n c t i o n s o f b i d i r e c t i o n a l a d j u s t a b l e o u t p u t v o l t ag e ,a d j u s t a b l e s t e p a m p l i t u d e ,r e a l Gt i m e d i s p l a y an d p r o t e c t i o n .K e y w o r d s :S T M 32;a d j u s t a b l eD C p o w e r s u p p l y ;f u z z y a d a p t i v eP I D ;n u m e r i c a l c o n t r o l ㊀㊀电源是各种电子设备必不可少的组成部分,其性能的优劣直接关系到整个设备的安全性与可靠性指标.随着科技的发展,各种先进设备已经普及到生产㊁生活和科研等各个领域,也对电源的精度和性能有了更高的要求,因此,许多设备逐渐采用高精度的数控电源,比如在电力通信领域,通信电源是各种电力数据采集㊁远程控制等终端设备的能源保障[1G2];U P S 电源在轨道交通领域的作用是保障列车运行的信号系统安全㊁稳定和可持续工作[3G4].数控直流电源的设计与开发主要集中在控制芯片㊁电源变换原理等方面.在控制芯片方面,大部分采用基于冯诺依曼结构的8051系列单片机.文献[5G6]采用A T M E L 公司的51系列单片机,文献[7G8]采用中国宏晶科技公司的51系列单片机,文献[9]采用意法半导体公司S T M8单片机,文献[10]采用A T M E L公司的A V R单片机.上述控制芯片均为8位元的单片机,属于入门级控制芯片,在数据处理方面,精度有限.所以一些A R M芯片和数字信号处理器被应用到数控电源的设计中.文献[11]所设计的便携式数控直流电源采用基于A R M C o r t e x内核的S T M32控制器,其在电源设计中可以采用更优的控制技术,发挥更高的性能.在电源变换原理方面,主要分为D/A转换芯片和电力电子变换电路两大类[5G6,8,10G11].经D/A转换芯片转换成模拟量,再通过集成运算放大器构成调理电路产生直流电压,采用独立按键调整单片机数字量值从而调节电压的输出值.这种变换方法一般是对于电压固定的直流电源进行变换,产生可调的电压值,且输出范围比较小,功率取决于提供的直流电源,控制方式一般采用开环控制,不能做到动态调整,精度较低.文献[9,12G13]采用的是基于电力电子开关器件构成的变换电路,一般采用A CGD CGD C变换方式,将输入的工频50H z的220V的交流电源进行整流(A CGD C变换),在经过变换电路(D CGD C)实现电压调节.这种电源变换需要根据实时检测的输出实际电压与设定值的误差调节控制变换电路开关器件导通和关段的控制脉冲.这种方法称为脉宽调制技术(P WM),属于闭环控制,精度较高,可实现大功率输出.根据以上文献综述,本文基于高性能单片机S T M32和电力电子器件实现数控可调电源的硬件电路设计;基于模糊自适应P I D控制算法和P WM技术实现动态调节和减小输出电压误差,提高精度.1㊀电源电路硬件设计1.1㊀电源电路结构本电源将电压值220V㊁频率50H z的输入交流电通过变压器转换为同频率的26V交流电,再通过整流桥和滤波电容器获得36V直流电(A CGD C).经直流调压电路按照设定值控制输出(D CGD C),采用O L E D液晶显示屏,实时显示电压设定值㊁输出值和电流值.电源硬件结构如图1所示.图1中,检测电路采用串联分压的方式采集电压,采用1Ω电阻作为采样电阻,检测电流转换为电压信号,利用单片机的A D转换功能,实现检测输出电压和电流的功能.工作电源电路通过三端稳压芯片78L05将12V的输入电源经过渡为5V输出,再经AM S1117低压降稳压器转为3.3V给单片机供电,同时12V的输入电源也为直流调压电路的开关管控提供驱动电压.图1㊀电源硬件结构1.2㊀驱动电路设计驱动电路的原理如图2所示.当S T M32单片机控制电路产生的P WM信号的3.3V高电平进入驱动电路时,驱动电路输出15V的电压给N M O S的栅极,使N M O S导通;当S T M32单片机控制电路产生的P WM信号的0V低电平进入驱动电路时,驱动电路输出-7V的电压给N M O S的栅极,使N M O S关断.P WM1和P WM2分别接S T M32单片机的P A7和P C6端口.1.3㊀直流调压电路设计直流调压电路采用半桥电路,如图3所示.整流电路输出的36V直流电压接入主电路中,通过驱动芯片I R2101S输出信号控制型号为I R F640的NMO S管的导通与关断.当I R F640栅极为高电平时导通,低电平时关断.同时设计了输出电压L C滤波电路,保证输出电压无杂波影响.1.4㊀故障保护电路设计保护电路如图4所示,主要针对欠压㊁过压及57第4期戴文俊等:基于S TM32的数控可调直流电源设计图2㊀驱动电路原理图3㊀直流调压电路原理图4㊀故障保护电路结构过流等故障现象对主电路进行保护.当发生故障时,故障保护电路会产生一个低电平,S T M 32对应的外部中断引脚的高电平被拉低,触发中断信号,S TM 32将进入中断保护程序.在中断保护程序中,P WM 信号的输出被关闭,P WM 输出设置变为高阻态并保持低电平,I G B T 功率器件将处于关闭状态,保护三极管处于断开状态,主电路将会一直被及时有效保护.硬件自动完成整个故障保护触发过程,能快速准确地应对和处理各种故障状态.根据原理图绘制P C B ,通过制板焊接完成数控电源如图5所示.图5㊀数控直流电源实物2㊀控制策略将设定电压值与检测到的实际电压值之间的偏差及偏差的变化值输入到模糊自适应P I D 控制器获取P WM 信号的占空比值,然后动态调节P WM 信号控制D C GD C 变换电路开关的通断,实现电压调节.控制策略结构如图6所示.图6㊀控制策略结构㊀㊀模糊自适应P I D 控制算法的表达式可表示为[14]:ut ()=k p 0+Δk p ()et()+k i 0+Δk i ()ʏt0et ()d t +k d 0+Δk d ()d et()d t,(1)式中,k p 0,k i 0和k d 0为PI D 控制算法的初始参数;67㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀兰州文理学院学报(自然科学版)㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第37卷Δk p ,Δk i 为和Δk d 为去模糊化后输出的P I D 在线实时调整参数.基于上述算法,本电源的软件控制流程如图7所示.图7㊀数控直流源控制程序流程3㊀测试结果与分析3.1㊀空载输出电压测试将数字万用表接在输出端口两侧,测量电路实际输出电压,观察电路输出电压大小与预期值是否符合.共进行了3次空载试验.各试验的电压范围为5V~30V ,设定电压调整步长为1V.详细的测试数据如表1所列.测试1的11V 设定值㊁测试2的20V 设定值和测试3的26V 和30V 设定值的测试结果如图8所示.图8㊀空载实验部分测试结果表1㊀空载输出电压试验结果(单位:V )设定电压测试1输出电压绝对误差测试2输出电压绝对误差测试3输出电压绝对误差55.050.055.020.025.010.0166.020.026.020.026.030.0377.030.037.040.047.030.0388.040.048.050.058.040.0499.030.039.030.039.060.061010.010.0110.030.0310.040.041111.030.0311.040.0411.040.041212.040.0412.060.0612.050.051313.060.0613.050.0513.030.031414.050.0514.060.0614.050.051515.070.0715.060.0615.070.071616.060.0616.080.0816.060.061717.080.0817.070.0717.080.081818.070.0718.090.0918.090.091919.10.119.090.0919.10.12020.090.0920.090.0920.080.082121.10.121.10.121.10.12222.10.122.050.0522.060.062323.120.1223.090.0923.080.082424.120.1224.110.1124.10.12525.130.1325.120.1225.110.112626.120.1226.130.1326.130.132727.140.1427.130.1327.120.122828.10.128.170.1728.190.192929.160.1629.140.1429.160.163030.130.1330.150.1530.170.17㊀㊀表1所列的测试数据中,实际输出电压值与期望值之间的绝对误差最小值为0.01V ,最大值为0.17V.根据表中的数据计算每个输出电压的平均绝对误差和平均相对误差,绘制两类误差曲线,如图9和图10所示,并对误差曲线进行线性回归统计.图9㊀空载输出电压绝对误差曲线77第4期戴文俊等:基于S TM 32的数控可调直流电源设计图10㊀空载输出电压相对误差曲线㊀㊀图9的误差曲线显示,电压的绝对误差随输出电压值的增加而增大.根据图10所示的相对误差曲线,该电源的相对误差在0.3%~0.6%之间,精度较高.3.2㊀负载输出电压测试将直流电动机作为负载连接到输出端口,用数字万用表与直流电动机并联测量输出的实际电压值,观察电源的输出电压是否与负载的期望值一致.测试数据采集结果如表2所列.设定电压为5V 和8V 来测量电压和电流,测试结果如图11所示.根据表2所示的负载测试数据,当负载输出电压在5V~10V 之间时,绝对误差为0.05V~0.15V ,相对误差小于2%.表1中的空载试验数据显示,当空载输出电压在5V~10V 之间时,绝对误差为0.01V~0.14V.对比表明,负载电压误差大于空载电压误差,这是由于电路中负载电流增加造成的电压降,属于一种正常现象.负载下输出电压的相对误差小于2%,说明负载调整率较小,精度较高.表2㊀负载输出电压试验结果设定电压/V 输出电压/V测量电流/m A绝对误差/V相对误差54.95151.50.051.00%65.93317.60.071.17%76.87251.60.131.86%88.02227.20.020.25%99.05208.30.050.56%109.85200.50.151.50%图11㊀负载试验部分测试结果4㊀结论本文采用S T M 32单片机为主控芯片,设计了包括主电路㊁驱动电路㊁控制电路㊁检测电路㊁辅助电源电路㊁液晶显示电路和保护电路的数控电源硬件电路.单片机通过检测电路采集输出电压和电流信号构成闭环控制,采用模糊自适应P I D 和P WM 算法的调节控制提高了输出电压的精度,且具有输出电压双向可调㊁步进幅度可设置㊁实时显示和保护等功能,可以为各种工作电压的精密直流电器提供工作电源.参考文献:[1]陈丽娟.变电站通信电源综合监控系统的设计[J ].光源与照明,2022(11):134G136.[2]周荣娴.电力通信机房中智能通信电源实施与应用[J ].电子技术与软件工程,2022(21):99G102.[3]王颖,李新,冯前进,等.城市轨道交通信号U P S 电源系统优化配置方案[J ].铁路通信信号工程技术,2022,19(8):62G67.[4]黄俊.地铁车站U P S 电源整合方式和容量确定[J ].智能城市,2022,8(11):49G51.[5]吴彤,孙广辉.基于A T 89S 52的数控直流电源设计[J ].电子测试,2021(13):37G39.[6]胡城瑜.探析单片机的数控直流稳压电源设计与实现[J ].电子测试2017(3):13G14.[7]钟成,池尚霏.基于单片机的数控直流稳压电源的设计与实现[J ].现代信息科技,2019,03(3):38G40.[8]胡维庆,颜建军,刘哲纬.数控式直流电源设计[J ].价值工程,2015,24(15):70G72.[9]程习敏,刘华.数控直流电源设计[J ].技术创新与应用,2018(27):40G41.[10]张丽.精密数控直流电源的设计[J ].电子世界,2016(21):63G64.[11]张红宾,李晓晨,赵二刚,等.基于S TM 32的便携式数控直流电源设计[J ].实验室科学,2019,22(3):53G56.[12]王瑜.数控可调不间断直流电源设计[D ].芜湖:安徽工程大学,2017.[13]岑祺.基于多功能双向直流变换的零碳模块化电源[J ].电信快报,2023(1):24G29.[14]戴文俊,范鹏飞,凌有铸,等.模糊自适应P I D 控制器在无刷直流电机控制系统中的应用研究[J ].安徽工程大学学报,2012,27(1):64G67.[责任编辑:李㊀岚]87㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀兰州文理学院学报(自然科学版)㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第37卷。
基于单片机数控直流可调电源的设计
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基于单片机数控直流可调电源的设计作者:邢任郎清泉崔庆锋钟耀超倪婧玮来源:《科学与财富》2020年第17期摘要:本文提出了一种基于STM32单片机数控直流可调电源的设计方案,通过市电的输入电压,利用STM32单片机输出PWM信号,经D/A转换实现反馈闭环控制,实现了数控智能化、数字化和模块化的直流可调电源。
单片机数控直流可调电源可以实现输出电压在0- 30V 范围内连续可调,使用按键调节电压,调整幅度为0.1V,最大输出电流2A,具有过压过流保护功能,使得单片机数控直流可调电源具有纹波系数小、精度高、输出电压稳定、效率高的优点。
关键词:STM32 D/A转换;馈闭环;数控直流电源0 引言电源技术尤其是数控电源技术是一门实践性很强的工程技术[1,2] 。
当前最广泛应用的电源技术就是智能化直流电源技术,它经常应用于教学、科研领域。
直流稳压电源种类繁多,但也存在诸多的问题,例如功能简单、稳定性差、抗干扰能力大、精度低、体积庞大、复杂度高[3] 。
传统的直流稳压电源使用波段开关和电位器进行调节,但在精确调节时,电源电压难以精确到个位以及调节方式困难。
我们在传统稳压电源上进行优化,提出假设,仿真检验。
决定采用单片机替换直流稳压电源中传统的控制方式。
单片机具有使用方便、成本低、性价比高还可以通过更改软件设计,扩大直流稳压电源的使用领域等特点。
使用单片机可以实现直流稳压电源的智能化、数字化、模块化。
其中智能化表现在单片机对多种突发情况应急处理;数字化表现在直流稳压电源输出电压通过的可视化,同时通过按键电路对输出电压的增加或减少;模块化表现在设计由各个模块组成。
提高设计的稳定性。
1 系统组成从市电输入交流220V经过变压器先降低电压,然后经过整流滤波电路得到脉动的直流电压。
该直流脉动电压通过稳压电路可得到稳定的直流电压,给输出电路供电。
通过单片机输出PWM信号,经D/A转换,再经控制电路得到所需的电压值,所需的电压值经稳压电路后,稳定输出对应的直流电压。
基于单片机的数控直流稳压电源设计方案
![基于单片机的数控直流稳压电源设计方案](https://img.taocdn.com/s3/m/baf5f422571252d380eb6294dd88d0d233d43c35.png)
基于单片机的数控直流稳压电源设计方案一、设计方案简介基于单片机的数控直流稳压电源设计方案主要是通过单片机控制开关电源的开关管,控制输出电压的稳定性和精度。
本设计方案采用闭环控制的方式,通过反馈电路将输出电压反馈给单片机,单片机根据反馈信号控制开关电源的开关管进行开关操作,以实现电源输出电压的稳定。
二、设计方案详细介绍1.系统总体设计:本设计方案将开关电源分为输入电源模块、控制模块和输出电源模块。
输入电源模块主要是对输入电压进行滤波和稳压,以保证输入电源的稳定性;控制模块主要是使用单片机进行控制,接收反馈电路的反馈信号,根据设定值进行比较,并控制开关电源的开关管进行开关操作;输出电源模块主要是将开关电源的输出电压经过滤波和稳压处理,以保证输出电压的稳定性和精度。
2.输入电源模块设计:输入电源模块主要是对输入电压进行滤波和稳压处理,保证输入电源的稳定性和安全性。
常用的电源滤波电路有LC滤波电路、RC滤波电路等。
同时,可以使用稳压芯片来实现输入电压的稳压。
3.控制模块设计:控制模块使用单片机进行控制,主要是通过反馈电路将输出电压反馈给单片机,并经过AD转换后与设定值进行比较。
根据比较结果,单片机控制开关电源的开关管进行开关操作,调整输出电压的稳定性。
在控制过程中,可以设置合适的控制算法,如PID控制算法,以提高控制的精度和稳定性。
4.输出电源模块设计:输出电源模块主要是对开关电源的输出电压进行滤波和稳压处理,以保证输出电压的稳定性和精度。
常用的电源滤波电路有LC滤波电路、RC滤波电路等。
可以使用稳压芯片或者反馈调节电路来实现输出电压的稳压。
5.电源保护设计:为了保护电源和设备的安全性,可以设计过压保护、欠压保护、过流保护、短路保护等保护电路。
过压保护可以使用过压保护芯片,欠压保护可以使用欠压保护芯片,过流保护可以通过电流传感器实现,短路保护可以通过保险丝或者短路保护芯片实现。
三、设计方案的优势和应用1.优势:本设计方案采用闭环控制的方式,通过反馈电路将输出电压反馈给单片机,使得输出电压的稳定性和精度得到保证。
基于STM32的直流稳压电源可编程控制器设计
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130基于STM32的直流稳压电源可编程控制器设计基于STM32的直流稳压电源可编程控制器设计Design of Programmable Costroller of DC Regulated Power Supply Based on STM32张家田王典严正国汤英王正辉(西安石油大学,陕西省油气井测控技术重点实验室,陕西西安710065)摘要:当负载需要直流稳压电源提供随时间变化的电压或电流值时,采用按键或旋钮控制直流稳压电源输出的方式就无法达到控制精度。
为解决这一问题,设计了一款直流稳压电源可编程控制器。
可编程控制器以STM32F407为控制核心,进行软硬件设计、用户操作流程设计。
测试结果表明,通过直流稳压电源可编程控制器可以更高精度、更加有效地控制直流稳压电源输出随时间变化的电压或电流值。
关键词:直流稳压电源;可编程控制器;STM32Abstract:When the load needs the DC regulated power supply to provide the voltage or current value that changes with time,the control accuracy can not be achieved by using the button or knob to control the output of the DC stabilized power supply.In order to solve this problem,a programmable controller for DC regulated power supply is designed in this paper.The programmable controller takes stm32f407as the control core to design the software and hardware,and the user operation flow.The test results show that the programmable controller of DC regulated power supply can control the output voltage or current of DC regulated power supply with higher precision and more effectively.Keywords:DC regulated power supply,programmable controller,STM32随着电气化设备在各行各业中的广泛应用,各种非线性负载的增多造成供电网电能质量的恶化,在电网和用电设备之间增加一级高品质可编程电源可以有效避免供电电源质量带来的问题[1]。
基于单片机的数控直流稳压电源设计与制作
![基于单片机的数控直流稳压电源设计与制作](https://img.taocdn.com/s3/m/4654074017fc700abb68a98271fe910ef12daee0.png)
基于单片机的数控直流稳压电源设计与制作数控直流稳压电源是一种能够稳定输出直流电压的电源装置。
它通常由一块单片机控制,并通过反馈回路来实现对输出电压的稳定调节。
本文将介绍基于单片机的数控直流稳压电源的设计和制作过程。
首先,我们需要选择合适的硬件设备。
单片机选择常见的51系列单片机,如STC89C52,因为该系列单片机性能稳定且价格相对较低。
稳压电路中的关键元件包括电源变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路和输出电路。
电源变压器用于将市电的交流电转换为所需的直流电级。
整流电路将交流电转换为直流电,滤波电路用于滤除电路中的杂波和纹波。
稳压电路根据单片机反馈信息来调节输出电压,并通过输出电路提供稳定的电压给负载。
接下来,我们需要进行电路设计。
根据所需输出电压和电流,选择合适的电源变压器和稳压集成电路。
通过计算得到电路中各个电阻、电容和二极管的参数,以保证电路的稳定性和可靠性。
在电路设计中,还需要考虑到过流保护、过压保护和温度保护等功能,以确保设备的安全使用。
设计完成后,我们需要进行电路的制作。
根据设计图纸,将电路图转移到电路板上,并通过化学腐蚀或电解腐蚀的方法将电路板制作完成。
然后,将各个元件按照电路图的要求焊接到电路板上。
注意焊接时要保证引脚的正确连接,避免引脚之间的短路和虚焊现象。
接下来,我们需要编写单片机的程序。
程序中需要实现对输入电压和输出电压的采样,通过ADC(模数转换器)将模拟信号转换为数字信号,然后通过PWM(脉冲宽度调制)技术来控制输出电压的调节。
在程序中,还需要实现对电压的稳定调节和保护功能的控制。
需要注意的是,在设计和制作过程中,要遵循电气安全和电磁兼容性的要求,确保设备的正常运行和使用安全。
总结起来,基于单片机的数控直流稳压电源设计与制作涉及到硬件设备的选择、电路的设计、电路的制作、程序的编写和调试测试等方面,需要一定的电子技术和单片机编程知识。
希望本文对读者有所帮助,能够指导大家在实际应用中进行数控直流稳压电源的设计和制作。
小型直流电源设计
![小型直流电源设计](https://img.taocdn.com/s3/m/b4dda300844769eae009ed1e.png)
哈尔滨工业大学(威海)H506实验室小型数控电源设计——王超王鑫源1.设计要求设计简单数控直流电源,要求使用STM32单片机进行控制,具体功能即要求如下:1.1恒流部分,要求电流输出恒定100mA~500mA之间的设定值,设定部分可以使用电位器等线性元件,不要求步进调整;1.2恒压部分,要求能输出实现2V~9V之间的设定电压,设定部分可以使用电位器等,不要求步进调整;1.3实用STM32单片机上的彩屏进行当前电压与电流的显示,要求刷新时间小于2S,尽可能缩短;2.设计方案2.1恒流部分2.1.1恒流输出电路使用LM358运放的反馈实现电流的恒定输出,电流大小可以调节R6的大小实现,公式为I=Vin/R6。
2.1.2恒流检测电路100mA~500mA的电流通过电路,在信号B端转化为1~5V的电压变化,之后接入ADC 进行处理。
2.2 恒压部分2.2.1 恒压输出电路(2~9V)使用LM2596实现稳压可通过调节R2的大小实现2~9V稳压公式为V out=1.25(1+R2/R1).2.2.2 负压输出电路(-12V)使用LM2596进行-12V的输出,供给恒流处的LM358使用。
图中R8和R9的比例不是太精确,真正输出应该在12.3V左右。
2.3 检测部分直接使用STM32单片机的AD转换器进行检测。
3.芯片资料3.1 LM2596 传送门:/link?url=FWDYNfzTGzZ-mREzmfY7ViV0DC7fI7OMgEcdwuNFe1B4lC1 lv9b920fexEm85zinEnGJn55uCv-nZpLn86AhoYi-95mEbjjqPCy_s7Ju5se3.2 LM358传送门:/datasheet/NS_PDF/LM358.PDF3.3 1N8522 肖特基二极管。
基于STM32的数字电源设计
![基于STM32的数字电源设计](https://img.taocdn.com/s3/m/7531d545783e0912a2162a3c.png)
摘要本次毕业设计主要是基于STM32单片机设计一个具有四路输出电压的电源,并通过LCD显示模块显示它的电压值。
它的四路直流电压的输出分别为0~30V、5V、12V、3.3V。
本次设计主要介绍了电源电路、采样电路、过压保护电路以及显示电路的硬件设计以及程序设计。
本次设计采用的STM32单片机内部的功能十分丰富,有强大的ARM芯片,并且自带A/D转换模块,与传统的51单片机相比,它具有运行速度快,功率消耗低的特点。
而直流电压的采样电路主要是通过两个电阻串联分压实现。
直流电压的获得是通过把变压器进行降压,然后通过整流桥整流接着在滤波电路和稳压器的作用下获得。
最后把获得的直流电压转为信号传入单片机中,再通过LCD屏幕显示,最终的仿真结果通过proteus仿真软件进行仿真处理得到最后的仿真结果。
关键词:STM32,过压保护,直流电源,LCD显示器AbstractThis graduation project is mainly based on STM32 microcontroller to design a power supply with four output voltage and display its voltage value through LCD display module. The output of the four DC voltage is 0~30V, 5V, 12V and 3.3V respectively. This design mainly introduces the power supply circuit, sampling circuit, overvoltage protection circuit, and the hardware design and program design of display circuit. This design uses the STM32 microcontroller inside the function is very rich, has the powerful ARM chip, and owns the A/D conversion module, compared with the traditional 51 single chip microcomputer, it has the fast running speed, the power consumption is low. The DC voltage sampling circuit is mainly realized by two series voltage divider. The DC voltage is obtained by depressurization of the transformer and then by rectifier bridge and then under the action of the filter circuit and the regulator. Finally, the obtained DC voltage is transferred into a signal to the single chip microcomputer and then displayed on the LCD screen. The final simulation results are simulated through the simulation software of Proteus to get the final simulation results.Key words: STM32, overvoltage protection, DC power supply, LCD display目录摘要 (1)Abstract (2)1 概述 (4)1.1 数字电源的背景和意义 (4)1.2 数字电源的发展及其现状 (5)2 方案论证 (6)2.1基本要求............................................................................................. 错误!未定义书签。
基于STM32可调压DC—DC电源设计
![基于STM32可调压DC—DC电源设计](https://img.taocdn.com/s3/m/524b887158fafab069dc0271.png)
基于STM32可调压DC—DC电源设计作者:李志鹏李琳琳周丹丹来源:《电子技术与软件工程》2017年第07期摘要相对于传统的线性稳压电源,开关电源具有效率高、输出功率大、体积小、重量轻、成本低等优点。
随着电子元器件工艺的进步和新型元件的出现,开关电源的优势在不断的放大。
DC-DC(直流转直流)是开关电源中一个重要的研究方向,本文以Sepic变换电路为基础,以目前ARM新型高速单片机STM32为控制核心,设计了一种智能DC-DC可调压电源设计。
可以广泛用于智能手机,平板,智能机器人等集成度较高的电子设备。
【关键词】STM32 DC-DC电源 Sepic变换电路1 Sepic变换电路原理Sepic变换电路是6中基本的DC-DC开关电源拓扑结构之一,其特点为:既可以升压,也可以降压,输入电压与输出电压同极性。
如图1,左端为输入电压Vin,右端为输出平均电压Vout。
在一个周期内,当开关V闭合,电源为电感L1充电,同时耦合电容C1经开关V为电感L2充电,续流二极管D1截止,此时,输出端滤波电容C2维持负载两端的电压;当开关V断开,电感L2经续流二极管为负载供电,同时,电感L1释放能量为耦合电容C1充电,在同一个时刻电容C1、续流二极管D1为负载供电,在断开情况下流过续流二极管D1的电流iD为电感L1、电感L2流过电流之和。
输出平均电压Vout可由下列关系式得到:式中,ton为开关每次接通的时间,toff为开关每次关断的时间。
由上式可以看出,只要控制好一个周期内开通与关断的时间,就可以设置该电源为升压型或降压型。
开关电源的核心是对开关的开通和关断时间的控制,一般选用全控型器件作为开关器件如绝缘栅双极型晶体管(IGBT)等。
续流二极管采用肖特基二极管可以降低导通压降,提高转换效率。
在开关周期T恒定,通过改变脉冲宽度ton来改变占空比,这种方式称为脉冲宽度调制(PWM),用来实现对电压幅值频率的控制。
2 基于STM32的PID控制原理本文选用STM32f103为例进行讲解。
基于STM32单片机的直流电机调速系统设计
![基于STM32单片机的直流电机调速系统设计](https://img.taocdn.com/s3/m/39018426773231126edb6f1aff00bed5b9f373ac.png)
基于STM32单片机的直流电机调速系统设计直流电机调速系统是电子控制技术在实际生产中的应用之一,利用数字信号处理器(DSP)和单片机(MCU)等嵌入式系统,通过变换输出电压、调整周期和频率等方式实现对电机运行状态的控制。
本文将介绍一种基于STM32单片机的直流电机调速系统设计方案。
1. 系统设计方案系统设计主要分为硬件方案和软件方案两部分。
1.1 硬件方案设计:硬件主要包括STM32单片机模块、电机模块、电源模块、继电器模块。
STM32单片机模块采用STM32F103C8T6芯片,拥有高性能、低功耗、低成本和丰富的外设资源,为系统开发提供了最佳解决方案。
电机模块采用直流电机,电源模块采用可调电源模块,可以输出0-36V的电压。
继电器模块用于控制电机正反转。
1.2 软件方案设计:软件设计主要涉及编程语言和控制算法的选择。
控制算法采用PID控制算法,以实现对电流、转速、转矩等参数的调节。
2. 系统实现过程2.1 电机驱动设计:电机驱动采用PWM调制技术,控制电机转速。
具体过程为:由程序控制产生一个PWM波,通过适当调整占空比,使电机输出电压和电机转速成正比关系。
2.2 PID控制算法设计:PID控制器通过测量实际变量值及其与期望值之间的误差,并将其输入到控制系统中进行计算,以调节输出信号。
在本系统中,设置了三个参数Kp、Ki、Kd分别对应比例、积分和微分系数。
根据实际情况,分别调整这三个参数,可以让电机达到稳定的运行状态。
2.3 系统运行流程:启动系统后,首先进行硬件模块的初始化,然后进入主函数,通过读取控制输入参数,比如速度、电流等参数,交由PID控制器计算得出PWM输出信号,送给电机驱动模块,以产生不同的控制效果。
同时,还可以通过设置按钮来切换电机正反转方向,以便实现更精确的控制效果。
3. 总结本系统设计基于STM32单片机,采用PWM驱动技术和PID 控制算法,实现了对直流电机转速、转矩、电流等运行状态参数的精确调节。
基于单片机的可调直流稳压电源设计
![基于单片机的可调直流稳压电源设计](https://img.taocdn.com/s3/m/58a10a5a11a6f524ccbff121dd36a32d7375c7dc.png)
基于单片机的可调直流稳压电源设计设计一个基于单片机的可调直流稳压电源时,需要考虑以下几个关键因素:输入电压范围、输出电压范围、输出电流能力、稳压精度和响应速度。
本文将以STM32微控制器为例,详细介绍基于单片机的可调直流稳压电源的设计。
首先,我们需要确定输入电压范围。
一般来说,直流稳压电源的输入电压范围是较宽的,以适应不同的应用场景。
常见的输入电压范围是AC220V,转换为直流之后,可以在50V到200V之间调节。
接下来,我们需要确定输出电压范围和输出电流能力。
输出电压范围取决于实际应用需求,一般为0-36V,输出电流能力为0-5A。
同时,需要考虑过载保护功能,以避免电流过大损坏负载电路。
然后,我们需要确定稳压精度和响应速度。
稳压精度是指输出电压与设定值之间的差异,一般要求在0.1%以内。
响应速度是指电源对负载变化的适应能力,一般要求在10ms以内。
基于以上需求,我们开始设计基于单片机的可调直流稳压电源。
首先,我们选择STM32微控制器作为主控芯片。
STM32系列芯片拥有强大的计算能力和丰富的接口资源,适合用于电源控制应用。
我们使用STM32的DAC功能实现对输出电压的调节,同时使用ADC功能实现对输入电压和输出电压的监测。
其次,我们选取高性能稳压模块作为功率输出部分,以实现高效、稳定的电源输出。
稳压模块通常包括输入滤波器、整流桥、滤波电容和稳压电路等组成部分,可以提供稳定的直流电压输出。
接下来,我们设计电源控制算法,实现对输出电压的精确控制。
通过调整DAC输出电压,可以实现对输出电压的调节。
同时,需要监测输入电压和输出电压,并通过PID控制算法实现稳压控制。
最后,我们添加一些保护电路,以确保电源的安全可靠。
包括过载保护、过压保护和过热保护等功能,可以提高电源的可靠性和稳定性。
设计完成后,我们需要进行电路调试和性能测试。
通过实际测试,可以验证电源的输出稳定性、调节精度和响应速度。
综上所述,基于单片机的可调直流稳压电源设计,需要考虑输入电压范围、输出电压范围、输出电流能力、稳压精度和响应速度等因素。
基于STM32的便携式数控直流电源设计
![基于STM32的便携式数控直流电源设计](https://img.taocdn.com/s3/m/275e43290812a21614791711cc7931b765ce7b00.png)
基于STM32的便携式数控直流电源设计张红宾;李晓晨;赵二刚;司敏山【摘要】针对传统直流电源存在的缺点,设计了一种基于STM32的便携式数控直流电源,采用转换效率高、外围器件少的集成稳压芯片TPS5430作为功能核心,能够以恒压/恒流两种方式运行.STM32作为控制核心,通过D/A转换器控制恒压源和恒流源的输出,通过A/D转换器测量输出电压和电流并对输出进行软件补偿.该电源采用触摸屏设定并显示输出数值,操作简单、输出稳定、效率高、纹波小、携带方便,可用于学生课堂实验、课下实践活动以及电子系统的测试等领域,具有广泛的应用价值.【期刊名称】《实验室科学》【年(卷),期】2019(022)003【总页数】4页(P53-56)【关键词】数控直流电源;集成稳压芯片;恒压源;恒流源【作者】张红宾;李晓晨;赵二刚;司敏山【作者单位】南开大学电子信息与光学工程学院,天津300071;南开大学电子信息与光学工程学院,天津300071;南开大学电子信息与光学工程学院,天津300071;南开大学电子信息与光学工程学院,天津300071【正文语种】中文【中图分类】TN86;TP368.1直流电源在电子系统的设计与测试及工程技术应用中具有广泛的应用价值,同时也是电子类专业学生进行实验学习和工程创新实践的重要仪器设备[1-2]。
目前大部分的直流电源存在体积较大,功耗偏高,不方便携带等缺点,学生必须要到实验室才能够完成相关的实验及创新实践活动。
同时传统的直流电源通常只能稳压而不能恒流,因此对于电路分析等需要恒流源的课程而言必须依靠实验箱或者独立的恒流源才能完成实验[3-4]。
为了拓展实验教学的时间和空间,助力学生创新实践,本文在分析传统直流电源的基础上设计了基于STM32微控制器和DC/DC电源转换芯片的高精度程控直流电源[5-6],该直流电源体积小,便于携带,能够以恒压和恒流两种模式运行,电压和电流步进可调,恒压源输出电压为0~20V,恒流源输出电流为0~500mA,满足大部分电子电路实验对电源的需求。
课程设计基于单片机的数控直流电源设计
![课程设计基于单片机的数控直流电源设计](https://img.taocdn.com/s3/m/a1e920d26394dd88d0d233d4b14e852458fb3925.png)
课程设计基于单片机的数控直流电源设计随着科技的发展和电子技术的应用,数控技术在现代工业中得到了广泛的应用。
数控技术在实现高精度、高效率的同时,也带来了不少挑战,其中就包括数控直流电源的设计。
单片机作为一种重要的微处理器,可以在数控直流电源的设计中起到重要的作用。
本文将介绍基于单片机的数控直流电源设计,并分析其优势和应用。
一、设计原理:数控直流电源是在电力供应已经数字化的前提下,通过嵌入式微控制技术实现对直流电信号进行数字化控制的一种电力供给方式。
该技术主要通过控制器进行数字化控制,可并行实现输出电压、输出电流和负载等重要参数的实时监控和控制,从而实现电力供给的高精度和高可靠性。
基于单片机的数控直流电源主要由控制系统、数字化输出系统、输出分流系统、显示系统和传感器等组成。
其中,控制系统通过内部控制逻辑和程序,实时获取电源需要输出的电压、电流和负载信息,通过合理的控制算法生成控制信号,从而驱动电源输出相应的电信号;数字化输出系统固定输出直流电流值,可通过调整其输出电压和电流,实现不同功率的输出;输出分流系统用于实现多路电源分流,适应不同的负载并减少过大的输出电流对电路产生的不良影响;显示系统可实时地显示电源的各项参数信息,方便实时监控。
二、设计流程:基于单片机的数控直流电源的设计一般包含以下几个步骤:1.采集系设计:根据电源的需求采用MPU或MSU芯片采集所用电路的主要参数,如电流、电压等。
2.控制逻辑设计:作为一种嵌入式控制系统,由MPU或MSU芯片组成,可以根据采集值来生成控制信号。
3.控制信号生成器设计:根据采集到的电流、电压等参数信息生成相应的控制信号,该信号将被送到开关电源,实现对输出电流进行控制。
4.数字化输出电路:独立于控制电路,采用异步转换电路等方式,将所需的输出电流进行本地数字化处理。
5.控制器设计:是一种将电源输入与输出匹配的逻辑附件。
6.硬件设计:根据设计原则,精益制造硬件电路,提高电源的工作效率和稳定性。
基于单片机的数控直流稳压电源的设计设计
![基于单片机的数控直流稳压电源的设计设计](https://img.taocdn.com/s3/m/3d23b283a0c7aa00b52acfc789eb172ded6399f8.png)
基于单片机的数控直流稳压电源的设计设计数控直流稳压电源是一种能够为电子设备提供稳定直流电压的电源,可以用于实验室、生产线以及科研等领域。
本文将基于单片机对数控直流稳压电源进行设计。
1.设计目标设计一个数控直流稳压电源,具有以下特点:-输入电压范围广,能够适应各种电源电压。
-输出电压范围广,能够满足不同设备的需求。
-输出电压稳定性好,能够保持输出电压在设定值附近波动范围内。
-控制方式灵活,能够通过数控手段来调整输出电压。
2.硬件设计-电源输入部分:使用变压器降低输入电压,并通过整流电路将交流电转换为直流电。
-过滤电路:用电容器对直流电进行滤波,减小纹波。
-脉宽调制(PWM)控制器:使用单片机的PWM输出,控制开关管的导通时间,从而调整输出电压。
-反馈电路:采集输出电压并与设定值进行比较,通过PWM控制器调整开关管的导通时间,使输出电压稳定在设定值上。
3.软件设计-单片机程序设计:编写单片机程序,实现输入输出控制,包括读取输入电压、设定输出电压以及调整PWM输出。
-降压控制算法:根据输入输出电压以及电流等参数,通过控制PWM 输出的占空比,实现对输出电压的调整和稳定。
4.输出保护-过压保护:当输出电压超出设定范围时,通过单片机程序停止PWM 输出,避免对设备的损坏。
-过流保护:当输出电流超过额定值时,通过监测电流大小,控制PWM输出,避免过大电流对设备的损坏。
5.调试与测试-利用示波器等测试工具,对电源的输入输出进行测试,验证稳定性和精度。
-对于过压、过流等保护功能,进行测试验证其可靠性和及时性。
总结本设计基于单片机实现了数控直流稳压电源,能够根据输入和输出的要求,实现电压的调整和稳定。
同时,通过保护电路、控制算法等设计,确保了电源的可靠性和安全性。
在实际应用中,可以根据具体需求进行扩展和优化,以满足更多应用场景的需求。
基于STM32 单片机的直流电机调速电源设计
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总619期第9期2017年9月河南科技Henan Science and Technology基于STM32单片机的直流电机调速电源设计夏叶媚徐松吴晨彤耿东山(湖北民族学院信息工程学院,湖北恩施445000)摘要:本文介绍了一种基于STM32F4的直流电机调速电源系统设计,系统由IR2110驱动电路、H桥电路、PWM控制、PID调控等部分组成,以PWM为核心,用驱动电路IR2110控制H桥的输出电压以对电机进行调速和实现正反转,同时液晶显示其速度和输出电压,并能用PID调节电压的输出,实现了调速精度高、功率因数和节能效果良好的目标。
关键词:STM32F4;直流电机调速;PWM;PID中图分类号:TM33文献标识码:A文章编号:103-5168(2017)09-0073-02A Design of DC Motor Speed Control Power SupplyBased on STM32MicrocontrollerXia Yemei Xu Song Wu Chentong Geng Dongshan(College of Information Engineering,Hubei University for Nationalities,EnShi Hubei445000)Abstract:This paper introduceda design of DC motor speed control power supply based on STM32micro⁃controller.Systemis made up of this components,IR2110drive circuit,H bridge circuit,PWM control,PID con⁃trol and so on,while PWM is the core,with a driving circuit IR2110control the output voltage of H bridge for implementing the motor,s speed and positive and negative rotation,at the same time,liquid crystal dis⁃play(LCD)and be able to use showthe speed and the output voltage,PID canregulate voltage output,to achieves the goal of high precision of speed,good power factor and the energy saving effect.Keywords:STM32F4;DC motor speed control;PWM;PID直流电机的应用广泛,从控制技术角度来看,其是交流调速系统的基础。
基于STM32的多功能数控直流电源.docx
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题目:多功能数控直流电源队员:队员:队员:指导教师:完成时间: 2015/7/26摘要:利用STM32单片机系统,对键盘或者触摸屏输入的数据进行读取。
根据模式的设定,可以利用内部的DAC以及外部电路实现数控直流电源输出,分为稳压源、稳流源两种。
同时也可以实现模式可调的信号发生器,可以在方波、三角波、锯齿波以及正弦波之间进行切换。
关键词:STM32,数控,直流电源,信号发生器Abstract:Using STM32 MCU, read the input data from keyboard or touch screen. According to the mode set now, the DAC inside cooperates with outside circuits can output DC power supply, which can be set to two modes, name as voltage source and current source. The same time, it can also work as an signal generator, which can be changed between square wave, triangle wave, saw tooth wave and sine wave.Keyword:STM32, numerical control, DC power supply, signal generator目录1.设计任务与要求 (3)1.1 设计任务 (3)1.2 设计要求 (3)2. 方案论证 (3)2.1 总体设计 (3)2.2 关键问题 (4)3. 单元电路设计 (9)3.1 总体电路图 (9)3.2 参数计算 (10)4. 软件设计 (12)4.1 主程序 (12)4.2 关键子程序 (13)5. 系统测试 (19)5.1 测试条件 (19)5.2 测试方法与步骤 (19)5.3 测试数据 (21)5.4 结果分析 (23)6. 结论 (24)6.1 综合评价 (24)6.2 可改进的方向 (24)参考文献 (25)附录 (26)附录1 元器件清单 (26)附录2 电路图 (27)1.设计任务与要求1.1设计任务设计一个有一定输出电压、电流范围的多功能数控电源。
STM32数控直流电源
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STM32数控直流电療1、介绍2、整体方案3、硬件电路4、软件5、心得小结6、附录:1、元器件2、电路图3、代码1、介给:这个数控直滾电源,是基于C0RTEX.M3的STM32F103ZET6芯片的一个制作。
它的能实观0~9.9V的电压变化,每次变化为0.1V o它采用了册的12位DAC fll 12位的ADC,精度比普通的8I5ADC高出16倍,在实际的测试中,本制作的精度这到0.01V o本制作可以实现按»jnM电压大小、按建自动调节电压、输人数值控制输出电压、输岀幅值*i率可调的三角波助能。
同时,本斟作果用320*240 的LCD液晶显示,并且在显示的基础上,制作了完整的用户界面,大大方便了用户的使用。
2、整体方案:方案介鉛:本方案围绕stm32芯片,由供电模決、液晶显示模快、报警模決、负载电流检测模快、电源产生模決、按理模快构成。
电源模块:找采用的是桥式整流给合三端稳压茹片的处理方法。
由此得到单片机使用的5v电源和驱动运算朋大器的12V电源。
电源发生模快:这个系筑由LM358运算放大器和stm32芯片郡12位DAC 组成。
负莪电流检測模唤个模块由stm32 8812 E ADC和自制的1朋姐康鋼电叽组成。
液晶显示模決:主要有320*240LCD组成,负责显示参数和提哄用户服务界面。
11流报書模快:这个部分由聲鸣器和红色的LED拒示灯组成。
负责当发生11流观象时,给用户报警。
按罐模快:这是本系貌的用户腔制方式。
3、硕件电路(1 )、stm32f103zet6单片机最小系统:这款ST 公司生产的基干cortex_m3核的芯片,在当今的电子产品领域占有很大 的市场。
2ft 32位芯片,有144个引脚、512K 的rom 、2 » ADC 支持16通道, 2路DAC, 14个定时器,spi 通信、i2c 通信、串口通信方式。
对于本系统,这个 芯片的已经足够。
......... :,:••;・二>二••: : ;F :-•・::y :一*.:=3冬::•'.二亠亠亠-•<- "•;,I :二J•:•〃」7 M •^ • • .•厶"-• - •- y M -UTTty COCOA : M ;2 Q .HIM3ZX * 4M£> IGJ—.、:. aggjFQU 、9CG4UUfCftATC KiO ;』 ^U^OLCX-TWuXkA? w劣, ws KA•& i•二、;.—E3..IM・ j..; -■务 铲 ftaocia Au .^u fCUJXia -VJ : ^ZU£€ia -M ; •g ■ 、w ・ •・w ・ WS&A PA/AXLJt-UiiTI PAJAJL*Rn ftTiMjP A S*JLUT :.TX2tTKiaii亠:,论d :P,W4aT ;.dT ;M.44・X :.・ZT嵬 PMHlJ X.Q J P A ?Q I _» ;CU£CT1fCUC€;: Tl VClftTS.OlAIXGlXl nx*.x>^oii “u» 二7 -4 O<J 7 9 6;、»U£< I ;.M. r.M.ZT. M.d IS Kii4BX.Tr • WMF&MCL.U wdrik^A ;Q S<fi< Q»u-rx_:一皿.MZiO) m>TN« mwO<k Mrf.T址3,KwTI . in..r .xMO. i」* ・• •• : i ' -:;:・•MirJMHnMLfettO乂". n«.«aXfi.-ACJn»3UJ &OC£ fs< &cRX-PC1;U4.*J<T £ 50心皿―P AJ J J TC・|・ ......... .. ......... ・•: :・・, : ,-V4 *••、<■•9• •! I ••・•・♦« 4 > A >• • • }•丿力, ,・••:・•:••丄J •、J, ■■- ~巴 ・'% UL4些 ・,e; .r. M .KT % ne, • 心牧 na“ act"MUU KPAJ tiwuari Jatmwi _O * J4.<i >MS7CT l CX/d、ZXQ CCVTMiO<4&^a>C>l"TTT(2R电源电路电源模块L . 7S 5MMDI220V 匸在STiili分,我主要果用桥式整流,使用了IB个耐圧10OOv in4007,將双24V 的变压器得到的剧遡电压进行整流,再由10OOuf电容和LM7815和LM2940穩压得系统所需的5V和12V电源。
基于STM32处理器的数控电源设计
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基于ARM处理器的数控电源设计摘要:电源是现代完成产品设计的最基本工具之一。
在现代科学研究和工业生产中, 制作低纹波、高精度的稳定直源有非常重要的意义。
本文详细论述了基于ARM处理器的数控电源设计的设计过程,详细介绍了每个模块的工作原理。
本设计基于ARMv7-M体系结构STM32F130VCT6单片机作为主控制系统,配合12位AD、DA、EEPOM、RTC时钟、设计相应的模拟数字硬件电路。
关键词:数控电源,ARM,12位AD,12位DADigital power supply design based on ARM processorAbstract: Power is the most basic of modern product design to complete one of the tools. In modern scientific research and industrial production, theproduction of low ripple, high accuracy and stability are very importantdirect source of meaning. This paper describes the ARMprocessor-based design of digital control power supply design, detailthe working principle of each module. The design is based onARMv7-M architecture STM32F130VCT6 MCU as the master controlsystem, with 12-bit AD, DA, EEPOM, RTC clock, the appropriatedesign of analog and digital hardware circuit.Key words:digital prower ,arm , 12bitAD, 12bitDA1前言低纹波、高精度稳定直源就是一种非常重要的特种电源,在现代科学研究和工业生产中得到了越来越广泛的应用,同时对电源控制数字化和智能化, 实时处理大量信息, 实现电压、电流、频率、相位、波形等参数的精确控制和高效率处理来获得高性能的电源是电源设计技术的重要趋势。
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第22卷第3期2019年6月Vol. 22 No. 3 Jun. 2019实 验 室 科 学LABORATORY SCIENCEISSN 1672-4305CN12-1352/N基于STM32的便携式数控直流电源设计张红宾,李晓晨,赵二刚,司敏山(南开大学电子信息与光学工程学院,天津300071)摘 要:针对传统直流电源存在的缺点,设计了一种基于STM32的便携式数控直流电源,采用转换效率高、外围器件少的集成稳压芯片TPS5430作为功能核心,能够以恒压/恒流两种方式运行。
STM32作为控制核心, 通过D/A 转换器控制恒压源和恒流源的输出,通过A/D 转换器测量输出电压和电流并对输出进行软件补偿。
该电源采用触摸屏设定并显示输出数值,操作简单、输出稳定、效率高、纹波小、携带方便,可用于学生课堂实验、课下实践活动以及电子系统的测试等领域,具有广泛的应用价值。
关键词:数控直流电源;集成稳压芯片;恒压源;恒流源中图分类号:TN86;TP36& 1 文献标识码:A doi : 10.3969/j.issn J 672-4305.2019.03.015Design of portable numerical control DC power based on STM32ZHANG Hong-bin, LI Xiao-chen, ZHAO Er-gang , SI Min-shan(College of Electronic Information and Optical Engineering , Nankai University , Tianjin 300071, China)Abstract : In view of the shortcomings of the traditional DC power supply , a portable numerical controlDC power based on STM32 is designed. The integrated regulator chip TPS5430 with high conversion ef ficiency and few peripheral devices is used as the functional core , and it can run in two ways of con stant voltage/constant current. STM32 is used as the control core, and the output of constant voltagesource and constant current source is controlled by D/A converter. The output voltage and current are measured by A/D converter, and the output is compensated by software. The power supply uses touchscreen to set and display the output value. The power supply is simple , stable , efficient , portable with small ripple. It can be used in the students * classroom experiment , practice activities under the classand the testing of electronic system and so on. It has a wide range of application value ・Key words : numerical control DC power supply ; integrated regulator chip ; constant voltage source ;constant current source直流电源在电子系统的设计与测试及工程技术 应用中具有广泛的应用价值,同时也是电子类专业学生进行实验学习和工程创新实践的重要仪器设 备[1'2]o 目前大部分的直流电源存在体积较大,功 耗偏高,不方便携带等缺点,学生必须要到实验室才能够完成相关的实验及创新实践活动。
同时传统的直流电源通常只能稳压而不能恒流,因此对于电路分析等需要恒流源的课程而言必须依靠实验箱或者独立的恒流源才能完成实验m 。
基金项目:南开大学自制实验教学仪器设备项目(项目编号:17NKZZYQ02)o为了拓展实验教学的时间和空间,助力学生创 新实践,本文在分析传统直流电源的基础上设计了基于STM32微控制器和DC/DC 电源转换芯片的高 精度程控直流电源2-",该宜流电源体积小,便于携带,能够以恒压和恒流两种模式运行,电压和电流步 进可调,恒压源输出电压为0~20V,恒流源输出电 流为0~500mA,满足大部分电子电路实验对电源的需求。
1系统总体设计本数控直流电源主要由微控制器、触摸显示屏、可调稳压电路和采样反馈电路等组成,系统整体结 构如图1所示心)。
54实脸室科学:DMSTM32F407VGT6徼控制器AMU>3溢1电繇样压电路可由分立元件组成也可通过集成稳压芯片实现,采用开关技术及分立元件会造成成本的增加提高硬件的复杂度[1,_l2]o本系统采用集成开关型稳压芯片的方案,选择的芯片为TPS5430[13]o TPS5430是TI公司推出的宽输入电压,高输出电流(峰值电流可达4A),髙效岂生TPS5430Vsense—反帕电流采样cv/cc»«图1数控直流电源系统框图STM32微控制器是数控电源的控制核心,主要完成接收设置信息、输岀显示、驱动AD/DA转换芯片和数据处理等功能;触摸显示屏完成输出设置和显示的功能,相对于采用键盘和液晶的输入输出方式更为方便;可调稳压电路是数控电源的核心功能电路,系统选用TI公司的集成开关电源转换芯片TPS5430,可通过Vsense反馈引脚对输出电压进行控制;采样反馈电路对输岀的电压/电流进行检测,采样信号一方面由AD转换器进行处理,测量输出电压和电流,另一方面根据设定工作模式选择电压或电流信号,恒压源选择电压采样信号,恒流源选择电流采样信号,选定经信号调理及反馈电路生成反馈信号,实现电压或电流的恒定输出。
2主要电路设计2.1控制系统和触摸显示屏本系统选用STM32F407VGT6作为系统的控制核心,它是基于ARM Cortex-M4内核的高性能微控制器,内含3个12位的A/D,2个12位的D/A,最大主频为168MHZ,性能稳定,功能强大。
在系统中控制A/D转换器采样输出电压电流,根据设定的数值经过计算控制D/A转换器的输出,同时根据设定的工作模式控制继电器的吸合和断开,实现恒压输岀和恒流输出。
为了提高系统的稳定性,降低软硬件的复杂度,系统采用带触摸功能的USART HMI显示屏作为人机交互模块。
STM32微控制器与显示屏之间通过串口进行数据传输,微控制器接收设置指令控制系统的输出,同时将实时监测数据发送至显示屏进行显示。
2.2可调稳压电路设计可调稳压电路是数控直流电源的核心电路,通过反馈电路控制并稳定输岀的电压/电流。
可调稳率(可达95%)的PWM转换器,内部集成了MOS-FET、高性能的电压误差放大器和内部反馈补偿电路,降低设计的复杂度,只需极少的外围器件便可构成高效稳压电路。
集成了固定频率振荡器(500 kHz)和基准稳压器(1.221V),并具有过流保护和热关机等完善的保护电路。
TPS5430采用高度可靠的散热增强型SOIC powerPAD封装,散热性能优良。
可调稳压电路如图2所示。
图中芯片TPS5430的第四个管脚Vsense为反馈引脚,Vsense管脚在稳态运行时应等于参考电压1.221V,稳压器输出电压由反馈到Vsense管脚的电压设定,当该引脚接电压并联反馈时系统以恒压模式运行,当反馈引脚接串联电流反馈时系统以恒流模式运行〔⑷oNCIC1VIN PhaseTPS5430BootVSEISEPOIERPAD GNDVOUT图2可调稳压电路2.3采样与调理反馈电路采样与调理反馈电路由两部分电路组成:电压电流采样电路与调理及反馈电路,如图3所示。
采样与调理反馈电路对输出的电压/电流进行采样,采样值经调理后与stm32微控制器D/A转换器输出电压经加法器电路生成反馈信号,TPS5430根据内部基准电压调节并稳定输出电压。
信号采样£Rshunttorii+ibv+I1A210OUTGID REF11TnHTrnx-A—-------------------------------------------------I图3采样与调理反馈电路张红宾,等:基于STM32的便携式数控直流电源设计55图3中A框为采样电路,电流采样选用TI公司的电流监测器INA210对输岀电流进行测量,INA210是双向零漂移电流监测器,具有200V/V的固定增益,能够将分流电阻两端的最大压降保持在10mV满量程以下,同采样电阻和运放的方式相比使用集成的电流监测器采样精度更高,分流电阻压降更小。
设定电流输出范围为0~500mA,INA210输出电压范围为0~IV。
当系统工作在恒压模式时对输出电压进行反馈,系统设定输出范围为0-207,为同电流采样电路输出一致,同时适合STM32微控制器A/D转换器采集,因此通过电阻R2和R3对输出电压进行分压,产生0~IV的电压采样信号。
两路采样信号经继电器选择后接入调理及反馈电路,恒压源选择电压采样信号,恒流源选择电流采样信号。
调理及反馈控制电路由运算放大器U1、U2组成,U1和U2选用高精度、低噪声、零漂移、轨到轨输出的双运算放大器OPA2188。
U1是电压跟随器,提高反馈电路输入电阻,减小反馈电路对主电路的影响;U2与R4£5、7?6、/?7组成加法器,%为控制电压,由STM32微控制器根据设定参数经过计算后控制D/A转换器输出。
因Vsense管脚的基准电压为1.221V,由图3可得:(11.221式(1)中Vs为采样信号,取乩=Rs,©=他,可变换为:叫+%=1-221(2)恒压模式下,V s=^-v oul,%=1.221-詁如(3)恒流模式下,V s=200x g x Rg,取心血= lOmflv c=1.221-2仏(4)由式(3)和式(4)可知,设定输出的电压和电流,通过STM32微控制器经过计算后控制D/A转换器可实现恒压或恒流可调输出。