数控直流电流源课程设计与制作

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1、课 程 设 计 任 务 书一、设计题目:数控直流电流源的设计与制作二、主要内容及要求 1功能与主要技术指标 (1) 输出电流:01A步进可调,调整步距4mA;误差0.1mA (2) 输入电压:12V; (3) 显 示:输出电压值用LED数码管显示; (4) 电流调整:由“+”、“-”两按键分别控制输出电流的步进增减; (5) 输出电流预置:输出电流可预置在01A之间的任意一个值; (6) 其 它:自制电路工作所需的直流稳压电源,输入电压为12V,+5V;三、进度安排任务设计2012年3月12日 2012年3月16日练习制作2012年3月19日 2012年3月23日 数控直流电流源设计与制作一、

2、设计任务和技术要求1、设计一个数控直流电流源2、输出电流01A,手动步进4mA增、减可调,误差不大于0.1mA;3、负载供电电压12V,负载等效阻值10欧姆;4、电路应具有对负载驱动电流较好的线性控制特性;二、总体设计方案原理及结构框图数控直流电流源共有六部分组成,其中输出电流的调节是通过“+” 和“-”两个按键来操作的;步进电流精确到0.1A以手动控制可逆计数器分别作加,减计数;控制数字量为8位二进制码:0000000011111111增、减变化。可逆计数器的二进制数字输出分两路运行,一路用于驱动数字显示电路,精确显示当前输出电流值;另一路进入数模转换电路(D/A转换电路);数模转换电路将数

3、字量按比例,转换成模拟电流,然后经过射极跟随器的控制,调整输出级,使输出稳定直流电流。 输出电流精确度调节单元D/A转换单元数字量产生单元手动增、减数字量调节电压电流转换单元直流稳压电源电路图2-1电路结构原理框图三、部分模块原理及结构图1、74LS193芯片74LS193具有同步可逆计数功能、异步清零功能、异步并行置数和保持功能。与 是为74LS193级联时使用的。级联时只要把低位的 端、 端分别与高位的CPU、CPD连接起来,各芯片的CR端连接在一起, 端连接在一起,就可以了。图3-1 74LS193引脚排列图和逻辑功能示意图CR异步清零端,高电平有效;异步置数,低电平有效;CPU加法计数

4、脉冲输入端,上升沿触发;CPD减法计数脉冲输入端,上升沿触发;进位脉冲输出端;借位脉冲输出端。2、D/A转换控制单元电路工作原理:数模转换电路采用一个DAC0832集成块,它是一个8位数/模转换电路。由于DAC0832不包含运算放大器,所以需要外接一个运算放大器相配,才构成完整的D/A 转换器,低位DAC输出的模拟量经过9:1分流器分流后与高位DAC输出模拟量相加后送入运放,具体实现由900欧姆和100欧姆的电阻相并联分流实现。运放将其转换成与数字端输入的数值成正比的模拟输出电压,运放采用的是低噪声的NE5534芯片。DAC0832 芯片主要功能引脚的名称和作用如下:图3-2 D/A转换控制单

5、元DI7DI0:8 位二进制数据输入端;ILE:输入锁存允许,高电平有效CS:片选信号,低电平有效WR1,WR2:写选通信号,低电平有效XFER:转移控制信号,低电平有效Rf:内接反馈电阻,Rf=15K;IOUT1,IOUT2:输出端,其中 IOUT1 和运放反相输入相连,IOUT2 和运放同相输入端相连并接地端。Vcc:电源电压,Vcc 的范围为+5V+15V;Vref:参考电压,范围在-10V+10V;GND:接地端。当 ILE=1,CS=0,WR=0,输入数据 d7d0 存入 8 位输入寄存器中,当 WR2=0,XFER=0 时,输入寄存器中所存内容进入 8 位 DAC 寄存器并进行 D

6、/A 转换。当 DAC0832 外接运放 A 构成 D/A 转换电路时,电路输出量 V0 和输入 d7d0 的关系式为:3、电压-电流转换驱动单元工作原理:由D/A转换控制单元经过死去校正输出的电压,通过A6放大器、N沟道管、电容、电阻处理转换成稳定直流电流。图3-3 电压-电流转换驱动单元4、克服死去校正电压单元工作原理:D/A转换控制输出的电压进入克服死去校正单元,通过滑动变阻器和电阻从而进行控制模拟量,再经过放大器对这个模拟电压进行放大,以实现克服死去电压校正。图3-4 克服死去校正电压单元5、加减计数器工作原理:此部分电路主要用两个按钮开关作为输出电压增和减的调整键,与可逆计数器的加计

7、数CPU时钟输入端和减计数CPD时钟输入端相连,可逆计数器采用两片四位十进制同步加/减计数集成块74LS193芯片级联而成。图3-5 加减计数器四、电路系统参数计算公式U0=-(R13/RP2*Ui+R13/R11*URP1)U0=-(Vi1+Vi2)Id=Id0*(Ugs/Vgs(th)-1)2I=12/R9+RP1+R11U0=I*Ui/RP1+12/ R9+RP1+R11五、系统电路原理总图图5-1系统电路原理总图六、元器件清单元器件名称个数元器件名称个数74LS193芯片2N沟道管1DAC0832集成芯块1整流二极管1进位按键20.01uF电容1放大器110K滑动变阻器12K电阻420K滑动变阻器110电阻1导线若干0.25电阻10七、调试、测试用仪器设备清单仪器名称数量仪器名称数量万用表(MY65)1台示波器1台交流毫伏表1台导线若干滑动变阻器1个面包板1块直流稳压电压1台

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