数控直流恒流电源

数控直流恒流电源

一、任务

设计并制作一个数控直流恒流电源，其原理示意图如下图所示。

图一

二、要求

1.基本要求

（1）24VDC供电（可以使用成品稳压电源或者自制），输出电流范围： 0mA～1000mA；

（2）带负载能力：≥10Ω（在负载电阻5Ω时，效率≥70%）；

（3）具有“+”、“-”步进调整按键，能够调整输出电流，设置范围0mA～1000mA，其步进值为10mA；

（4）能够数字显示输出电流给定值和实际输出电流值，要求实际输出电流与显示的电流值之差的差值小于5mA；

（5）改变负载电阻大小（10Ω～15Ω之间可调节），要求输出电流稳态误差值小于5mA。

二发挥部分

（1）输出电流范围扩展为0mA～2000mA，步进为1mA；

（2）具有供电电源电压值、电流值、输出电流值、负载两端电压值显示功能（要求实际输出电流与显示电流值的差值小于1个读数值）；

（3）改变负载电阻（10Ω～5Ω之间可调节）时，实际输出电流值与给定电流值间的差值小于1mA；

（4）改变输入电源电压（增加或减少20%），直流数控恒流源输出变化应小于2%；

（5）进一步提高数控直流恒流源效率使其达到85%以上；

（6）恒流电源具有开路、短路保护及报警功能；

（7）创新性。

三、方案选择：

采用msp430单片机作为核心部件，采用4*4矩阵键盘输入单片机的设定键值，并应用1602lcd液晶显示器，并应用tlv5618作为串行的数模转换芯片，输出单片机的电压值。并应用达林顿管tip122作为扩流管和电压电流转换的核心部件，转换电流并应用单片机中自带的12位ad转换器进行单通道的ad转换。进而进行比较和调整。优点是单片机的能耗低，且达林顿管的扩流效果好能够理论上达到0-5A可调，产生的电流与电压之间完全呈线性规律。

四、电路仿真：

1、电压电流转换电路仿真电路图：

当接入10欧姆和一个5欧姆电阻器的时候，电流为1.445到1.522。

2、24V-15V供电电路：

3，15V转5V

五：电路的焊接及调试

电路的焊接由同组的廖钊完成，调试接改变电路有本人来完成。

通过测量可得负载R=8.4欧姆时的一组实测值：

电压：0 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2.0 电流：0 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 0.95 1.0 1.1 1.2 1.25 1.3 1.4 1.45 1.5 1.55 1.55 电压和电流不完全呈线性且不是接近1:1的比例

分析原因开始找电路各点进行测量：

输入2v电压时：第一个op07的3脚电压为2v证明输入没错误。

第一个op07的2脚电压为2v证明第一个op07输出没有出错。

第二个op07的3脚电压为2v证明第二个op07输入没错误。

第二个op07的2脚输出电压仍为2v证明第二个op07的输出也没错。

测试tip122 的3脚的电压值为2v则电路前面应给没错出错应该在采样采

样电阻上。

我用万用表测量采样电阻时发现，采样电阻并非是阻值为标定的1欧姆，而是1.5欧姆每个。故我又并联了两个电阻。发现电流提高幅度很大，大约为2v输入，2.03A输出.

分析原因：是由于电阻的规格耐热有问题在发热时不能够保持热稳定性，阻值会有变化进而是电流并不是很呈线性。

结局策略：通过单片机的调节进一步使电流改变到呈线性。

解决后测量值：

0 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2.0

0 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.34 1.45 1.56 1.65 1.78 1.85 1.97 2.03 六．程序

void Disp1Char(unsigned char x,unsigned char y,unsigned char data);

void delay(int z);

void write_com(char com);

void write_data(char data);

void init();

#include

#include"lcd1602.h"

typedef unsigned char uchar;

typedef unsigned int uint;

uint n=0;

uchar temp[16];

const int iDelay = 200;

uchar xianshi[]={'K','e','y','c','o','d','e',':'};

void init();

uchar keycode(void);

void main (void)

{ int j;

WDTCTL = WDTHOLD + WDTPW ;

init();

for(j=0;j<=7;j++)

Disp1Char(j,0, xianshi[j]);

P1DIR=0XF0;

uchar key;

for(;;)

{

key = keycode();

if (key == 20)

continue;

if (key != 13) //13作为确定按钮

{ if(key ==12)

delay(150);

//write_com(0x01);

if(key!=15)

temp[n] = key+0x30;

else temp[n]=0x2e;

n++;

if(key==14) write_com(0x01);

}

else

{

int i;

for(i = 0; i < n; i++)

Disp1Char(i,1, temp[i]);

delay(150);

//delay(150);

//write_com(0x01); //清屏命令

n = 0;

}

}

}

uchar keycode(void)

{

uchar i;

uchar KEY = 20;

P1OUT=0X7f; //第一行

switch(P1IN&0X0f)

{

case 0X0e: // p1.0 low,di 1 lie

for(i=0;i

while((P1IN&0X0F)==0X0E);

KEY=1;

break;

case 0X0d:

for(i=0;i

while((P1IN&0X0F)==0X0D);

KEY=2;

break;

case 0X0b:

for(i=0;i

while((P1IN&0X0F)==0X0B);

KEY=3;

break;

case 0X07:

for(i=0;i

while((P1IN&0X0F)==0X07);

KEY=10;

break;

}

P1OUT=0XBF; //选择第二行。switch(P1IN&0X0F)

{

case 0X0E:

for(i=0;i

while((P1IN&0X0F)==0X0E);

KEY=4;

break;

case 0X0D:

for(i=0;i

while((P1IN&0X0F)==0X0D);

KEY=5;

break;

case 0X0B:

for(i=0;i

while((P1IN&0X0F)==0X0B);

KEY=6;

break;

case 0X07:

for(i=0;i

while((P1IN&0X0F)==0X07);

KEY=11;

break;

}

P1OUT=0XDF; //选择第三行

switch(P1IN&0X0F)

{

case 0X0E:

for(i=0;i

while((P1IN&0X0F)==0X0E);

KEY=7;

break;

case 0X0D:

for(i=0;i

while((P1IN&0X0F)==0X0D);

KEY=8;

break;

case 0X0B:

for(i=0;i

while((P1IN&0X0F)==0X0B);

KEY=9;

break;

case 0X07:

for(i=0;i

while((P1IN&0X0F)==0X07);

KEY=12;

break;

}

P1OUT=0XeF; //选择第四行

switch(P1IN&0X0F)

{

case 0X0E:

for(i=0;i

while((P1IN&0X0F)==0X0E);

KEY=0;

break;

case 0X0D:

for(i=0;i

while((P1IN&0X0F)==0X0D);

KEY=15;

break;

case 0X0B:

for(i=0;i

while((P1IN&0X0F)==0X0B);

KEY=14;

break;

case 0X07:

for(i=0;i

while((P1IN&0X0F)==0X07);

KEY=13;

break;

}

return KEY;

}

#include "msp430x14x.h"

#include"lcd1602.h"

void Disp1Char(unsigned char x,unsigned char y,unsigned char data) {

if(y==1)

{

x +=0x40;

}

write_com(0x80+x);

write_data(data);

}

//读写数据延时

void delay(int z)

{

int x,y;

for(x=z;x>0;x--)

for(y=510;y>0;y--);

}

//写命令

void write_com(char com)

{

P3OUT&=~BIT0; //控制LCD的R/S口此时为命令为-0

P3OUT&=~BIT1; // 控制lcd的r/w此时为写状态

P4OUT=com;

delay(5);

P3OUT|=BIT2; //控制LCD的EN口-1

delay(5);

P3OUT&=~BIT2; //控制LCD的EN口-0

}

//**********************写数据*************************

void write_data(char data)

{ P3OUT|=BIT0; // R/S口此时为数据为-1 P3OUT&=~BIT1; //xianshuju

P4OUT=data;

delay(5);

P3OUT|=BIT2; //EN口为-1

delay(5);

P3OUT&=~BIT2; //EN口为-0

}

//液晶显初始化

void init()

{

BCSCTL1 =DIV A1+DIV A0; //设定DCO为1MHZ

DCOCTL =DCO2+DCO1+DCO0;

TACTL=TASSEL1+TACLR+ID_3; //定时器A时钟源为MCLK,\式P3DIR = 0XFF;

P4DIR = 0XFF;

write_com(0x38); //设置功能

write_com(0x0c); //显示开及光标设置

write_com(0x04);

}

七、测试结果

八、结论

完成总结：1.电流输出值与设置值误差基本保持在10mA以内。

2.电路带载比较稳定，不会出现大幅度变化。

3.通过实习进一步了解了msp编程及应用。

4.进一步学会了c语言的使用。