电动阀门反馈信号测试仪

目录

摘要 (1)

第一章设计要求与方案比较 (3)

§1.1 选题背景及意义 (3)

§1.2 指标和相关要求 (3)

§1.3 课题的设计框架 (3)

§1.4 总体方案比较 (4)

第二章硬件电路设计 (5)

§2.1 I/V变换电路 (5)

§2.2 A/D转换电路 (5)

§2.3 显示电路 (6)

§2.4 电源电路 (7)

第三章制作与调试 (9)

第四章测试 (10)

§4.1 测试方案 (10)

§4.2 测试数据 (10)

§4.3 分析指标 (10)

总结 (11)

参考文献 (12)

附录 (13)

电动阀门反馈信号测试仪

摘要：电动阀门是管道系统流量的调节执行机构，其反馈信号是直流4-20mA电流信号。本设计主要采用ICL7107A/D变换器设计方案来完成一个简易的数字电流表用于电动阀门的测试。该测试仪的主要由A/D转换模块、数据处理模块及显示控制模块等三个模块组成。经测试，该设计方案可行，性能稳定优良。

关键词：电动阀门反馈信号 ICL7107

Electric valve tester feedback signal

Abstract：Electric valves are pipeline system flow adjusting actuators, its feedback signal is dc 4-20mA current signal. This design mainly USES the ICL7107 A/D converter design scheme to complete A simple digital ammeter in electric valve test. This tester mainly by the A/D conversion module, data processing module and display control module three modules. By test, this design scheme is feasible, performance stability is good.

Key words: Electrically operated valve , Feedback signal ，ICL7107

第一章设计要求与方案比较

§1.1 选题背景及意义

阀门是在工业领域中广泛应用的装置，通过阀门电动装置来控制的通用型阀门占其中很大比重，阀门的开启和关闭一般采用人工现场来实现。本设计是电动阀门反馈信号测试仪，主要是对电动阀门反馈电流信号进行精确的测量，能测量0-20mA直流电流信号。通过设计，掌握基本电子电路的应用，提高分析、解决工程问题的综合素质，从而达到综合运用所学课程知识进行电子产品分析、制作、调试和维修的能力。电动阀门如图1.1所示。

图1.1电动阀门

§1.2 指标和相关要求

本课题的要求：

1、能测0-20mA的直流电流，分辨率0.1%；

2、制作要成本低，维修方便；

主要任务：

1、收集与课题相关资料，掌握电动阀门反馈信号的作用，论证设计方案；

2、设计和制作I/V转换电路；

3、设计和制作A/D转换电路，LED显示电路；

4、按学院要求格式撰写毕业论文；

§1.3 课题的设计框架

经过资料收集和分析，初步得到本设计的结构如图1.2所示。

图1.2结构框图

§1.4 总体方案比较

硬件电路设计选择：

方案一：用一个现成的直流电压源模块，可输出+-5V 直流电压。采用AT89S51单片机作为系统控制单元，通过ICL7135 4 1/2位，十进制输出A/D 转换器，A/D 转换器将被测值转换为数字量送入单片机中，再由单片机来送显。此方案各类功能易于实现，成本低、功耗低。但要编程，由于本人对C 语言不是那懂所以编程会比较吃力。

方案二：做一个稳压电源，因为本次设计需要的只是正负5V 直流电压。所以本人选用L7805和L7905芯片就可以得到想要的电压。此电路简单、稳定。A/D 转换器用ICL7107，它是国内比较普遍的一种A/D 转换器，他采用大电流反相器输出，静态驱动3 1/2位共阳极LED 数码管显示器，不需要加驱动电路和限流电阻，由正负5V 双电源供电，显示亮度高，但是耗电多。 经综合比较方案二更适合操作，所以选择方案二。

稳压 电源

I/V 转换电流

A/D 转换电

流

信号控制电

路

LED 显示

R2 100K

R1C1 10uf

I/V转换J-4 J-5

I 第二章硬件电路设计§2.1 I/V转换电路

R1、R2、C1构成了I/V转换电路，如图2.1所示。I/V转换电路是通过采样电阻来实现的，经过取样电阻R1将电流信号转变为电压信号，Rl对地断路，防止对地干扰，防止电流过大对下面的整流电路造成影响。R2为限流电阻，C1对地耦合，交流信号通过取样电路，将交流电流转换为交流电压。取样电阻的取值决定于电流范围与电压范围。电流量程越小，电压不变，取样电阻越大。

图2.1I/V变换电路

§2.2 A/D转换电路

1、ICL7107的简介

ICL7107是美国INtersil公司为数字仪表生产的数字仪V为满幅输入电压一般取200mv或2VINFS专用芯片。该芯片集成度高，转换精度高，抗干扰能力强，输出积分电容CINT可直接驱动发光数码管，只要很少的外部元器件，就可以构成仪表模块。

ICL7107 是一块应用非常广泛的集成电路。它包含 3 1/2位数字A/D转换器，可直接驱动LED数码管，内部设有参考电压、独立模拟开关、逻辑控制、显示驱动、自动调零功能等。这里我们介绍一种她的典型应用电路--数字电压表的制作。其电路如附图，制作时，数字显示用的数码管为共阳型，2K可调电阻最好选用多圈电阻，分压电阻选用误差较小的金属膜电阻，其它器件选用正品即可。该电路稍加改造，还可演变出很多电路，如数显电流表、数显温度计等。

芯片的第一脚是供电，为5V。第36脚是基准电压，正确数值是100mV，第26脚是负电源引脚，正确的电压值是-5V。芯片的31脚是信号输入脚，可以输入199.9mV的电压。在一开始，可以把它接地，以方便测试。