直流稳压电源设计方案
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直流稳压电源设计方案范文第1篇
关键词 三端可调正稳压器LM317;单片机AT89S51;模数转换芯片
中图分类号TM91 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2010)20-0060-02
0 引言
随着电力电子技术的迅速发展,直流电源应用非常广泛,小至家用电器的供电电源,大至大型发电厂、水电厂、超高压变电站、无人值守变电站作为控制、信号、保护、自动重合闸操作、事故照明、直流油泵、,各种直流操作机构的分合闸,二次回路的仪表,自动化装置的控制交流不停电电源等用电装置的直流供电电源。与此同时直流电源的好坏直接影响着电气设备或控制系统的工作性能,目前,市场上各种直流电源的基本环节大致相同,都包括交流电源、交流变压器(有时可以不用)、整流电路、滤波稳压电路等。针对以上概述,我们设计了一套足够调压范围和带负载能力的直流稳压电源电路,要求是输出电压连续可调;所选器件和电路必须达到在较宽范围内输出电压可调;输出电压应通过AD转换电路以及单片机自动控制电路实现了输出电压动态实时显示能够适应所带负载的启动性能。
1 系统方案
1.1 设计方案
1)晶体管串联式直流稳压电路
电路框图如图1所示,输出电压UO经取样电路取样后得到取样电压,取样电压与基准电压进行比较得到误差电压,对调整管的工作状态进行调整,从而使输出电压发生变化,与由于供电电压UI发生变化引起的输出电压的变化正好相反,从而保证输出电压UO为恒定值(稳压值)。
2)采用三端集成稳压器电路
如图2所示,他采用输出电压可调且内部有过载保护的三端集成稳压器,输出电压调整范围较宽,设计一电压补偿电路可实现输出电压从0 V起连续可调,因要求电路具有很强的带负载能力,需设计一软启动电路以适应所带负载的启动性能。
3)用单片机制作的可调直流稳压电源
该电路可通过AT89CS51单片机控制继电器改变电阻网络的阻值,从而改变调压元件的参数,使用软启动电路,获得3~26 V,驱动能力可达1.5A。其硬件电路主要包括变压器、整流滤波电路、压差控制电路、稳压及输出电压控制电路、电压电流采样电路、掉电前重要数据存储电路、单片机、键盘显示等几部分。
4)整流电路的方案论证
桥式整流电路利用变压器的一个副边绕组和4个二极管,使得在交流电源的正、负半周内,整流电路的负载上都有方向不变的脉动直流电压和电流。
5)滤波电路的方案论证
利用电容两端电压不能突变的特性,实现滤波。电容滤波电路简单,负载直流电压较高,纹波也较小,但输出特性欠缺,适用于负载电压较高,负载变动不大的场合。
6)数显电路方案论证
利用单片机对ADC0809的接口技术可实现对输入模拟量的动态实时显示。
1.2 具体电路
说明:如图3原理图中包含了采样电路,基准电路,比较放大电路,调整电路以及过载电路;本基础电路的输出端(可看作C3两端)即可实现对电池等的充电功能,通过调节滑动变阻器R5的阻值,可实现对不同型号电池的充电功能;采用两个放大器,两放大器输出电压大小相等、符号相反;在两放大器输出端分别加一个电阻,保证最大输出电压;使用集成芯片DAC0832,ADC0809。
参考文献
[1]狄京等主编.电子工艺实习教程.中国矿业大学出版社.
[2]胡汉才编著.单片机原理及其接口技术.清华大学出版社.
直流稳压电源设计方案范文第2篇
所谓项目驱动教学法是一种建立在建构主义教学理论基础之上的教学法,学生综合素质和各种能力的提高都需要通过项目驱动教学模式来实现。该教学方法要求在教学过程中以项目为主线来展开,把相关的知识点融入到项目的各个环节中去,层层推进项目。通过对问题的深化或功能扩充,来拓宽知识的广度和深度,直至得到一个完整的项目解决方案,从而达到学习知识、培养能力的目的。项目驱动教学法属探究式教学法,老师根据学生已有的知识、水平、经验和兴趣,与学生共同拟定、实施一个项目来进行教学活动。在教学实施过程开始,教师引导学生选定“有意义”的项目,所谓“有意义”是指项目能够将课程中的理论知识融入到项目中并具有开放性;在项目实施过程中,老师在课堂教学中将融于项目的理论知识适当加以讲解,学生可以在项目实施过程中用理论指导实践,同时在实践过程中强化对理论知识的理解和掌握,两者有机结合,既能提高学生的兴趣,又可以在制定修改设计方案、分工协作中锻炼学生的自学能力、实践能力和创新能力,极大地发挥学生的主观能动性。在项目完成的基础上,可以引导学生对项目进行总结、交流和讨论,强化项目实施过程中学到的知识和技能,不但如此,可以引导学生在已实施项目上提出新问题、优化性能、扩充功能,进一步培养学生的钻研精神,挖掘学生的创造潜力。
二、项目驱动教学法在模拟电子技术课程中的应用
本文以直流稳压电源为例,介绍项目驱动法在模拟电子技术课程中的应用,该方法可以推广到该课程中的其它知识点,如功率放大电路、信号处理和信号产生电路等。
(一)项目的选择。项目的选择在项目驱动教学法中起着举足轻重的作用,项目选择要遵循以下原则:一是尽可能覆盖直流稳压电源涉及的所有知识点,如整流电路、滤波电路、稳压电路等,项目完成后学生能理解和掌握直流稳压电源所涉及所有理论知识,掌握运用这些理论知识的技能;二是项目要具有开放性,主要体现在项目的可拓展性,学生能够在已完成的项目上开展进一步的研究工作,包括性能的优化、功能的扩展等,如稳压电源转换效率的提高、稳压性能的提高等。在项目的实施过程中,学生可以充分发挥其主观能动性,增强团队协作能力,培养学生的钻研精神和协作精神。三是选择实际的工程项目,可以锻炼学生从事工程项目开发能力,毕业后无需岗前培训直接担任设计开发任务,从而拓宽学生毕业就业渠道。按照以上原则,选择直流稳压电源作为项目开展教学活动。在课程中的其它知识点,也可根据以上原则选择合适的项目,如在功率放大电路中选择扩音器作为项目、信号处理和信号产生中选择信号发生器作为项目等。
(二)项目的实施。项目驱动教学法中项目实施遵循层层推进的原则,按“搭积木”的方法,将项目分解成不同层次的小项目,每个小项目包含在不同知识点里,由不同的理论知识进行指导,由浅入深、由小到大,该章节课程结束时项目也就完成了。在整流滤波课程结束后,项目小组可以利用该章节所学的理论知识作为指导,讨论如何实现整流滤波环节,以整流电路为例,项目小组要确定选用单向半波、全波还是桥式整流或倍增整流,在确定了电路种类后要选择元件,确定元件必须具备的功能和性能,搭建电路后,要进行性能测试,测试的结果与理论计算值进行比较,分析产生差异的原因,寻找改进的措施。在整流电路设计完成后,进行滤波电路的选择和设计,讨论采用电容滤波还是电感滤波,各有什么优势,如果采用电容滤波,电容的取值应该多大、耐压性如何,纹波电压多大等,设计完成后进行测试,将测试结果与理论值比较并进行相应的处理。经过整流滤波后的电压值还不能够给精密度较高的电子设备供电,因此需要进一步稳压,这正是整流滤波后续课程内容,在这部分课程结束后,项目小组就可以讨论稳压电路方案,将所学的理论知识运用到实践中,确定采用串联反馈式稳压电路还是集成稳压器实现稳压,或设计两种方案并进行对比,方案确定后选择元器件搭建电路并进行测试,以此类推,在课程结束时完成项目。
(三)讨论和总结。项目完成后,各项目小组将项目过程中形成的设计方案、图纸、电路系统整理后,结合项目的心得体会撰写项目报告,在班级进行成果展示并汇报,其他小组成员可以对该组的项目展开讨论,/，！/如设计方案是否得当,元器件的选择是否合理,是否考虑了功能、性能和经济性要求等,项目小组可根据其他同学的建议对项目进行改进和优化。
(四)项目的拓展。项目的基本功能实现后,学生能够较好地掌握了直流稳压电源的基本知识,利用基本知识开展直流稳压电源设计的基本技能,该章节的教学任务也就基本完成,取得较好的教学效果,在此基础上可以鼓励学生进一步对已完成项目进行功能和性能的拓展。老师可引导学生对项目提出新要求,如功能上的扩展:不可调单向电压输出扩展为可调双向电压输出;性能上的扩展:电压稳定性的提高、电源转换效率的提高等,通过功能和性能的拓展,可进一步开发学生的创新思维,挖掘他们的创造潜力。
三、项目驱动法在模拟电子技术教学中取得的成效和存在的问题及对策
(一)取得的成效。将项目驱动法应用于模拟电子技术课程教学中,取得了以下成效:
1.学生对模拟电子技术课程产生浓厚的兴趣,学习效率得到明显的改善。一方面一改以往课堂上无精打采的状态,课堂气氛变得活跃,与老师的互动明显增加,因此学生的学习效率提高了,老师的积极性和效率也得到提高,形成了良性循环,使课堂教学效果得到明显改善;另一方面一改课后作业敷衍了事的状态,项目组成员分工查阅资料,讨论项目方案,加强与老师的交流,课后学习的目的性很强,有效地提高了课后学习的效率。
2.学生的理论知识和实践技能得到系统训练。因项目选择有针对性,涵盖了模拟电子技术的所有知识点,学生全程参与项目实施的每个环节,所以学生的理论知识和实践技能能够得到系统训练。另外,项目的实施如方案的确定、元器件的选型、电路的设计、制作和调试是在理论指导下完成的,
使得学生所学的理论能够得到实际应用,而在项目实施过程中通过查阅资料、讨论、老师的指导,使得学生能够在实践中强化对理论知识的理解、掌握和拓展。 3.学生的工程应用和创新能力得到很大提高。因为选择的项目都是实际工程项目,所以项目的实施完成对于提高学生的工程应用能力起着很大的作用,同时因为项目的开放性特点,可以锻炼和提高学生的创新能力,学生毕业后无需进行岗前培训即可直接上岗完成开发任务。另外,通过项目的实施,学生的团队协作精神、综合运用知识的能力等都会得到培养。
(二)存在的问题及对策。尽管在模拟电子技术中进行了项目驱动教学法的尝试,并取得了较好的效果。但是要将项目驱动教学法全面推广,最大限度地发挥其功效,还存在一些问题需要解决。
1.项目驱动教学要求老师有丰富的工程实践经验,而教师队伍中具备这种能力人的比例还不高。针对这个状况,可以从两方面开展工作,其一是较强校企科研和项目合作,可以派遣在职教师到企业挂职,为企业解决实际问题的同时锻炼自己的工程经验;其二是可以聘请企业中的资深工程师到学校担任兼职教师。
2.项目选择的问题。任课教师参与开发过的项目数量是有限的,不一定是“有意义”的项目,而且不一定适合教学。针对这个问题,除了要加强校企合作,多培养双师型人才,还要按项目选择的原则认真筛选、规范定题,不断积累,提高项目的数量和质量。
3.组织能力和协作精神的培养问题。项目的实施可以锻炼项目小组组长的组织能力,培养组员的协作精神,但如果组长在项目实施过程中只由一个人承担,其他组员的组织能力就得不到锻炼,有可能引发矛盾,更谈不上相互协作了。针对这个问题,可以采用组员轮流值班的方法解决,即在每个模块的设计和实施过程中由不同组员担任组长,可有效地解决组织能力和协作精神的培养问题。
直流稳压电源设计方案范文第3篇
关键词：电子设备；电压；变化
1 技术与指标
电压的不稳定有时会造成许多不良影响，如电压不稳定产生的测量和计算误差，引起控制装置的工作不稳定，甚至根本无法正常工作。因此，为了减小或者避免上述影响，合理的设计出稳压电路是很有必要的。主要技术指标和要求：
（1）输出直流电压UO的调节范围为3-12V，且连续可调；
（2）最大输出电流小于200mA；
（3）稳压系数Sr
（4）能起到过流保护的作用。
大多数直流稳压电源包括变压、整流、滤波和稳压这四个部分。本方案也从这四个部分着手，其中，整流电路选用了单相桥式整流电路，滤波部分选用电容滤波器，稳压环节则采用三端可调集成稳压器W117。
2 总体设计方案论证及选择
2.1 降压电路
电源变压器的是变换交流电的静止电气设备，用来改变交流电压到所需电压值。实际上，理想变压器有P1=P2=U1I1=U2I2。
根据U2/U1=N2/N1，变压器通过改变次级线圈的匝数改变次级电压，由于变压器材料存在着铁损与铜损，所以它的输出功率略小于输入功率。但可以方便的实现所需电压的获得。另外，电源变压器用途广泛，变压稳定，市场购买方便。综上分析，我们选用电源变压器来实现降压功能。将220V的电网电压转换成我们所需要的电压以起到降压的作用。由变压器效率？浊=P2/P1，再根据性能指标要求：UOmin=3V，U0max=12V，选用功率为10W的变压器。
2.2 整流电路
整流电路采用互接成桥式结构的四个单向导通二极管组成。利用二极管的单向导通作用，在交流输入电压U2的正半周内，两个正向二极管导通，反向二极管截止，在负载RL上得到上正下负的输出电压；在负半周内，正好相反，正向二极管截止，反向二极管导通，流过负载RL的电流方向与正半周一致。因此，无论在正半周还是在负半周内，整流电路都能是负载上产生变相不变的脉动直流电压。
单向桥式整流电路中的二极管安全工作条件为：
（1）二极管的最大整流电流必须大于实际流过二极管的平均电流。
2.3 滤波电路
电路工作原理：设变压器次级电压U2的波形为正弦波形，由于采用全波整流的方式，因此在波形的正半周期和负半周期，电源电压U2均能既对RL供电又对电容C进行充电。
现U2按正弦规律上升，当次级电压U2高于UC时，二极管导通，在给负载供电的同时也给电容器C进行充电。随后，U2按正弦规律下降，当U2低于UC时，二极管截止，电容C又经RL放电。另外，当U2先按正弦规律下降再按正弦规律上升即在负半周期时会得到与正半周期相同的充放电情况。因此，在正弦波电压U2的作用下，电容不断进行充放电，从而得到一近似于锯齿波的电压UL=UC，是负载电压逐步趋于稳定。
通过以上的分析，我们得到有关电容滤波电路的如下结论：
（1）电容放电速度的快慢取决于RLC，RLC大则放电速度慢，负载电压产生的电压波动小，负载电压趋于平稳。
2.4 稳压电路
单片集成稳压电源不但克服了稳压二极管的缺点，而且具有较小体积、较高的可靠性、价格低廉等优点。
本课题选用三端可调集成稳压器W117来调节输出电压。
其中Ci用来与电感效应相互抵消，消除自激振荡以保护电路稳定电压，这里取0.3。
C0用来消除输出电压“毛刺”，进一步完善并调整输出电压，这里取1。
3 方案的原理框图
4 总体电路图
通过上述总体方案的论证，我们选用电源变压器来实现降压功能，整流电路选用单相桥式整流电路，滤波部分选用电容滤波器，稳压环节则采用三端可调集成稳压器W117。
参考文献
[1]刘全忠.电子技术[M].2版.北京：高等教育出版社，2004.
[2]秀，张伯尧.电工电子学[M].2版.北京：高等教育出版社，2004.
[3]孙骆生.电工学基本教程[M].4版.北京：高等教育出版社，2008.
直流稳压电源设计方案范文第4篇
单片机通过串口模块将实时的土壤水分信息经ZigBee无线模块发至上位机进行显示，以便上位机进行实时监控。上位机一方面实时显示下位机传送来的实时数据，另一方面将实际测得的土壤水分含量与上位机设定的土壤下限值进行比较:当土壤水分含量低于设定值时，经ZigBee无线传输模块发送启动灌溉命令给下位机，下位机单片机系统通过驱动电路驱动水泵给田地灌溉，同时启动蜂鸣器进行报警提示。
2系统硬件设计
系统硬件设计主要分为下位机现场控制模块以及无线数传模块两部分。根据系统总体设计方案，设计思路如下:1)集中设计直流稳压电路，为整个电路中的其它部分工作提供稳定的直流电源。电路输入为市电(220V，50Hz)，输出为稳定的直流5V电压。2)使用单片机最小系统设计主要控制模块，配合其它电路以满足对象控制的需要。3)湿度传感器获取田间土壤水分含量的相关数据，并经单片机实时采集显示。4)对串口通信部分进行设计，从而保证下位机现场测控模块可以与上位机(中心计算机)进行可靠的无线通信。5)设计用于测控的上位机系统，用以实时监测现场数据和控制下位机。下位机现场测控模块总体原理图，如图2所示。2．1单片机介绍AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器(FPEROM－FlashProgrammableandErasableReadOnlyMemory)的低电压、高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。单片机可擦除只读存储器可反复擦除1000次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS－51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。AT89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。2．2直流稳压电源模块直流稳压电源模块主要由电源变压器、桥式整流电路、滤波电路及集成稳压电路等构成。桥式整流电路选用的是集成模块3N250，并引入集成稳压电路模块LM7805。为了表明整体电路的工作状况，在电路内接入了一个LED，如果LED亮说明电路正常工作，如果不亮则说明电路未工作。2．3土壤水分测量模块HM1500是线性电压输出式集成湿度传感器主要特点是采用恒压供电，内置放大电路，能输出与相对湿度呈比例关系的伏特级电压信号，响应速度快、重复性好、抗污染能力强。特点:尺寸小、浸水无影响、互换性好、可靠性高、漂移小;在5VDC供电时，0～100%RH型输出1～4VDC;极低的温度依赖性、比例输出、电源电压、适合3～7V供电;在长时间处于饱和状态后快速脱湿、专利固态聚合物结构、对化学品的高抵抗性、响应时间短。本设计中HM1500接法如图2所示。其1引脚接电源，3引脚接地，2引脚接单片机，25引脚用于把采集到的数据传递给单片机。2．4灌溉驱动电路固态继电器(SolidStateRelay，缩写SSR)，是由微电子电路、分立电子器件及电力电子功率器件组成的无触点开关。隔离器件实现了控制端与负载端的隔离。固态继电器的输入端用微小的控制信号，可以直接驱动大电流负载。固态继电器是具有隔离功能的无触电开关，因此除具有与电磁继电器一样的功能外，还具有逻辑电路兼容、耐振耐机械冲击、安装位置无限制等特点，具有良好的防潮防霉防腐蚀性能，在防爆和防止臭氧污染方面的性能极佳。其具有输入功率小、灵敏度高、控制功率小、电磁兼容性好、噪声低和工作频率高等特点。专用的固态继电器可以具有短路保护、过载保护和过热保护功能，与组合逻辑固化封装就可以实现用户需要的智能模块，直接用于控制系统中。本系统中单片机28引脚输出高电平时，三极管Q2导通，驱动继电器导通，带动水泵灌溉。2．5显示电路LED数码管(LEDSegmentDisplays)由多个发光二极管封装在一起组成“8”字型的器件，引线已在内部连接完成，只需引出它们的各个笔划，公共电极。LED数码管常用段数一般为7段，有的另加一个小数点。LED数码管根据接法不同分为共阴和共阳两类。了解LED的这些特性，对编程是很重要的，因为不同类型的数码管，除了硬件电路有差异外，编程方法也是不同的。本设计采用共阴极LED数码管，采用动态显示原理。数码管动态显示是单片机中应用最为广泛的显示方式之一。每个数码管的公共极COM增加位元选通控制电路，位元选通由各自独立的I/O线控制，单片机对位元选通COM端电路控制，所以只要将需要显示的数码管的选通控制打开，该位元就显示出字形，没有选通的数码管就不会亮。在高速选通断开每个数码管的情况下，由于人眼的视觉暂留感觉，每个数码管都是静态显示。2．6通讯接口模块本设计采用串行通信，为实现远距离传输使用ZigBee无线模块。串口叫做串行接口，现在的PC机一般有两个串行口COM1和COM2。串行口不同于并行口之处在于它的数据和控制信息是一位接一位地传送出去的。虽然这样速度会慢一些，但传送距离较并行口更长，因此若要进行较长距离的通信时，应使用串行口。通常COM1使用的是9针D形连接器，也称之为RS－232接口。ZigBee是一种经济、高效、低数据速率(＜250kbps)、工作在2．4GHz和868/928MHz的无线技术，用于个人区域网和对等网络［9］。由于ZigBee价廉以及低功耗的无线通信特点，一直占据着无线通讯市场。特别在无限传感器网络方面，ZigBee有着十分广泛的应用。无线数传模块采用了德州仪器(TI)公司推出的高度整合的SOC芯片CC2530方案进行模块设计。CC2530具有成本低、体积小，设备丰富且电路简单、扩展性强、而且能够胜任WSN节点的功能和作用［10］。CC2530具有一个IEEE802．15．4兼容无线收发器，RF内核控制模拟无线模块。32kHz时钟驱动睡眠定时器和看门狗定时器，并当计算睡眠时期时间时，作为MAC定时器的闸门。应用RF收发器时，必须选择32MHz晶振，确保其稳定。因此，在电路中设计了32MHz和32kHz两个晶振电路，32kHz晶振设计运行在32．768kHz，需要时间精度时，为系统提供一个稳定的时钟信号。CC2530的基本射频电路如图3所示。
3系统软件设计
系统软件设计框图，如图4所示。下位机单片机采集系统首先采集湿度传感器的现场数据，并经过无线数据传输模块ZigBee传送至上位机测控系统;上位机一方面实时显示下位机传送来的现场数据，另一方面通过与设定的土壤水分下限值进行比较，当判断得到土壤水分实时含量低于土壤水分下限时，通过Zig-Bee无线收发模块发送启动灌溉命令给下位机，下位机接收到命令后启动水泵进行灌溉，同时启动蜂鸣器进行报警提示。
4下位机与上位机通信
ZigBee无线通信是在ZigBee2007协议栈的基础上进行的。ZigBee无线网络具有自组网的功能，本系统将上位机设置为协调器，将所有的下位机设置为路由器或终端节点。在进行组网时步骤为:①由协调器建立网络;②所有终端节点或路由器发送申请加入网络的信标(Beacon)请求;③所有终端节点或路由器发送加入网络请求(AssociationRequest);④协调器对所有终端节点或路由器的加入网络的请求作出应答;⑤所有终端节点或路由器收到协调器的应答后发送数据请求(DataRequest)，请求协调器分配网络地址;⑥协调器对所有终端节点或路由器的数据请求作出应答;⑦协调器将分配的网络地址发送给所有终端节点或路由器。至此，所有终端节点或路由器就已经自动加入ZigBee无线网络之中。当进行无线数据传输时，要对ZigBee设备节点进行初始化，在ZigBee2007协议栈中用结构体Simple-DescriptionFormat_t对设备节点进行初始化。在对设备节点进行初始化的时候，要对ZigBee无线通信网络的信道进行设置，设置信道就是设置经CC2530发射的无线电波的频率。由于在如今的空气中有许许多多的无线电波，包括手机、电视、收音机等，它们的频谱从几十兆赫兹到几千兆赫兹不等，这些无线电波都是以空气作为传播介质，而在我国ZigBee无线网络又使用国际通用的ISM(Industrial、ScientificandMedi-cal—工业、科学和医疗)频带。因此，ZigBee无线网络的信号有时候会被其它的无线电波干扰，在实际应用中常常会将ZigBee无线通信的信道设置为比较安静的25、26信道。当下位机采集到通过湿度传感器HM1500测量的土壤水分的数据时，调用数据发送函数AF_DataRequest()将数据发送给上位机。当数据发送给上位机后，上位机首先使用osal_msg_receive()函数从消息队列接收一个消息，然后使用switch－case语句对消息类型进行判断。之后，如果消息是数据类型，就让接收的数据与设置的土壤下限值进行比较:当土壤水分含量低于设定值时，经Zig-Bee无线传输模块发送启动灌溉命令给下位机，下位机单片机系统通过驱动电路驱动水泵给田地灌溉，同时启动蜂鸣器进行报警提示。ZigBee2007协议栈还支持定时睡眠功能，下位机节点即终端节点可以设定为每隔1h或30min测量1次土壤的含水量。这样既可以发挥ZigBee无线通信低功耗的突出优点，同时也可以延长终端节点的使用寿命。
5结论
直流稳压电源设计方案范文第5篇
任务驱动法的教学思想理念就是将学习融入到实践的过程中，在实践的过程中学习，也即是创建以学习为目的的任务让学生或是师生来共同完成，在激发学生去完成任务的过程中，也是学生学习的过程，最终以任务的完成情况来衡量教学效果。这种教学方法不同于传统的教学方法，它不再仅仅只是强调理论知识的讲授和积累，而是在解决实践问题过程中学习知识，以完成任务为主的互动式教学方式。在电子技术教学中应用任务驱动教学，将学生置于真实的情景中去探索、去协作、讨论完成任务的方法，重在培养学生的创新能力、分析问题能力和解决问题的能力。
二、电子技术教学中应用任务驱动法的理论前提
任务驱动教学理念在电子技术教学中提出之后，关键还在于教学流程的设计。教学流程设计关系到教学理念能否实现教学的目标。电子技术教学中应用任务驱动教学，需要根据学习的内容和学生自身的知识和能力而定。其中包括：课前准备、创设任务情境、设计任务目标、布置任务、明确目标，学生分组、制定计划，学生自主学习、讨论、发现问题、解决问题，任务的实施，最后是任务完成、评价。其特征表现为以情景任务为明线，以帮助学生掌握知识和技能为暗线，以老师为主导、学生为主体。首先是情景任务，任务是电子技术教学知识和技能的载体，对学生需要学习的知识和技能融入到任务中，任务的设计要以教学内容和目标为导向。其次是帮助学生获取电子技术教学的知识和掌握技能，这是任务驱动教学法的目标，即是要求学生通过在完成任务的过程中要达到什么样的目的，掌握到哪些知识和技能。最后，是老师主导、学生为主体。在任务驱动教学活动中，发挥主体作用的是学生，老师在这个过程主要起引导的作用。学生在完成任务过程中自主学习、自主探索、与其他学生协作配合，老师对一些疑难杂症提供顾问帮助，但不提供直接参与完成任务的帮助，并评价学生任务最终完成的效果。
三、电子技术教学中应用任务驱动法的实践思路
基于任务驱动法在电子技术教学中的应用理论前提，在教学实践当中，考虑到电子技术的知识点具有多且零散的特点，采用任务驱动教学法可以将若干知识点融入到设计的任务中，让学生在任务目标的驱动下主动去学习相关的知识点，并将零散的知识有机串联起来。具体的实践举措可归纳为以下几点：
第一，创设具有情境的任务。通过创设现实生活中的实际情境，一来可以增加趣味性，吸引学生参与的兴趣，二来可以让学生更直观形象的理解情境的内容，从而有利于激发学生的联想能力，促使学生去搜索自己原有认知结构中的知识。也就是说，在采用任务驱动教学法进行电子技术教学的时候，所创设的情境要跟学习的知识、主题具有相关性，用生活中学生经历过的真实情境来引导进入学习情景。案例分析：在现实生活中，其实有很多情境都包含着电子技术知识，比如在学习“半导体二极管及其应用电路”、“稳压电源”知识时，可以创设这样的任务情境：充电宝蓄电池充电电路、电动车充电器电路等，然后布置给学生任务：装接一个集成直流稳压电源任务。综合上面的分析结果，可看出在采用任务驱动法进行教学时，任务的设计是相当重要的，所以要根据不同的学习目的来设计不同类型的任务，确保教学内容和教学目标的紧密结合。任务类型根据大小可以分为系统任务和独立任务。笔者认为系统任务是对整个学习阶段内所要掌握的知识和技能来进行设计的，他需要通过多个课节的实现才能完成，也即是可以分解为多级子任务来完成。
第二，分析驱动教学任务的目标。分析任务需要在老师指引下，调动起学生的积极主动性，共同讨论、分析任务，然后把任务再进一步细分成“阶段任务”，通过这种任务细分的过程，培养学生思考问题、解决问题的思路，在总任务目标的指引下，将任务切分成多个小目标来分阶段完成。案例分析，承接上述的装接集成直流稳压电源的任务，可将其再次划分为三个阶段性任务：首先，半导体二极管的识别及极性检测；其次，半导体二极管应用电路的测试与分析；再次。稳压电路的测试与分析。通过三个阶段性任务，可以让学生来达到熟悉二极管外形和特性、掌握整流电路基本组成、工作原理、简单工程计算、掌握电容滤波基本形式、掌握集成稳压器使用常识等学习目标。在此值得一提的是：独立任务是在每个课时内完成的任务。其中开放性任务一般都是小的任务，一般在学量的新知识和新技能，而学生这方面的背景知识又不够时所使用的任务类型，这类任务一般先由老师设计完成，学生在老师的指导下以小组合作或个人独立完成的任务，这种任务的特点就是学生自主性比较低。
第三，分组讨论和自主学习。任务驱动教学方法还需要让学生养成协作、配合的能力。期间要求对学生进行分组，分组要考虑到实践器材的分配情况、以及学生能力强弱相互交叉配合的实际情况。案例分析：根据以上的驱动教学任务，可将学生配成一组5~8人，让能力较强者作为组长，由组长协调分派任务并对任务的完成过程实施监督。分组后，组长分派任务要保证人人有份，比如有些负责查阅教材、有些负责翻阅课外资料、有些负责实验操作、有些负责记录、整理、有人负责发言解说等等。通过这样的任务分配，可以让学生积极主动发挥自身的能动性，培养他们的集体荣誉感和使命感，以及在协作配合中自主学习的习惯。分组讨论和自主学习，是在学生具有一定技能和知识的情况进行，老师用案例展示、限定主题和条件的方式，由学生根据主题规划任务，这种任务类型有利于培养学生的创造能力。
第四，确定方案和实施任务。确定方案和实施任务，是在学生知识和技能都比较丰富的情况下进行，此时学生掌握了电子技术教学相关知识和技能，但还没形成系统认知，所以教师可以设定较少限制条件，给学生更广的发挥空间。案例分析：根据以上假设的装接一个集成直流稳压电源的任务，不同的组，其画出来的电路图肯定是五花八门、不尽一致的，有的画对了，有的也会画错，但错与对，暂时不关紧要，重要的是要先让学生们各自来陈述自己所设计的电路图的原理，以了解他们的设计思路，从而掌握他们对知识的掌握情况。然后在老师的综合评价下，引导学生重新讨论并修改设计方案。最后各分组根据自己设计的方案进入到实施任务阶段，来进行电路的焊接、检测及技术指标的测试。任务实施是任务驱动教学方法的核心环节，在这个过程中，教师要发挥引导和技术顾问作用，引导学生正确使用知识、发现新知识、综合应用知识。
第五，评价任务完成效果。任务完成后，并不意味着学习就完成了，最后的评价、总结也是非常重要的。评价，就是评价各分组对任务的完成结果的情况、完成过程中的情况，在这个过程中可以总结和反思做的不足的地方，同时还要分享做的比较好的地方，最大化的把任务完成效果反馈出来。就以上的驱动任务教学，采用学生自评、学生间互评以及教师评价相结合的方式，力求评价结果的客观、公正。评价结果显示：学生参与驱动任务教学过程中，学生的学习态度良好，具备团结的团队协作精神，基本能够分析问题和解决问题，并获取相应的知识。另外学生的学习方向和目的明确，学习动力得以有效发挥，不断完善自身知识结构，提高自身综合素质能力。
四、电子技术教学中应用任务驱动法的经验总结
电子技术教学应用任务驱动教学方法，以上实践教学中，笔者归纳出若干点经验。第一，任务要联系知识点，能够将大部分的教学内容的知识点融入到任务中来，而且还要求这些知识点在任务中形成一个有机整体，可以让学生通过完成任务来获取到系统的知识和技能。第二，任务设计的素材要源自实际的生活，才能让学生深刻认识到知识源自于生活，又要回归到解决生活中的问题去，从而认识到学习知识的意义。第三，任务的设计要难易适中，太难会打击学生学习的兴趣，太容易又不能充分激发学生创造性和主观能动性的发挥。因此任务设计要有具备可实现性和可操作性。
五、结束语
直流稳压电源设计方案范文第6篇
【关键词】 PLC 地铁人防 控制
1引言
目前，使用中的北京地铁人防控制设备如：车站人防集中控制台、电动液压人防区间隔断门原地控制台、车站及区间通风道电动人防门控制柜等所采用的元件都是传统的常规开关、中间继电器、时间继电器、闪烁继电器、报警器、直流稳压电源等。其突出的缺点是：技术落后、元件体积大、易损坏、接线复杂、工作不稳定、故障率高、检修不便，而且，由其组成的设备体积较大，需为其准备空间较大的地下控制室，从而使得土建成本较高。
而目前北京地铁车站的新建速度非常快，已有地铁四号线、五号线等几十个地铁站的土建工程开始动工。而且，随着我国新一轮城市基础设施大规凝设的到来，全国城市地下铁道建设呈高速增长之势。其地下铁道中的新人防设备的安装与已有人防设备的改造量都比较大。因此，本文探讨PLC在地铁人防领域中的应用，拟以技术先进的PLC代替原地铁人防控制设备中使用的传统的继电接触器控制系统，克服其存在的缺点，提高我国地铁人防控制设备的技术含量。
2 PLC简介
1969年，美国数字设备公司(DEC)研制出世界上第一台可编程序控制器，简称PLC，并成功地应用于汽车生产线上，实现了生产的自动控制。之后，PLC作为控制领域的新技术发展迅速，产品体积越来越小，功能越来越完善，产品更新换代频繁，新产品不断出现。并成为控制领域中最常见、最重要的核心装置之一，砌叻地应用到了工业控制的各个领域。
PLC的主要特点：PLC的软件简单易学。它采用易学易懂的以继电器梯形图为基础的编程语言，而梯形图控制符号的定义与常规继电器的展开图完全一致，电气操作人员使用起来得心应手，不存在计算机技术与传统电气控制技术之间的专业鸿沟。PLC使用简便。在PLC构成的控制系统中，PLC的输入接口可与触点式开关直接相接，输出接口与执行元件相接，即只需在PLC的端子上接人相应的输入、输出信号线即可，使用非常方便；当控制要求改变，需要变更控制系统的功能时，可以通过编制修改程序实现；PLC的输入、输出可直接与交流220v、直流24v等强电相接，并有较强的带负载能力(负载电流一般可达2A)。PLC抗干扰能力强、运行稳定可靠。PLC是专为工业控制设计的，在设计和制造过程中，采取了多层次的屏蔽、隔离、滤波、电源调整与保护等抗干扰措施，可在恶劣的工业环境下与强电设备一起工作，运行的稳定性和可靠性较高。继电接触器控制虽然有较好的抗干扰能力，但继电器触点在开闭时会受到电弧的损坏，寿命短。而且，在较恶劣的环境下，灰尘等落人继电器内，将影响继电器铁芯的闭合，严重时．将烧毁继电器；而PLC是以集成电路为基本元件的电子设备，其内部继电g-lg无触点型。元件的寿命几乎不用考虑，目前，PLC整机平均无故障工作时间一般可达2—5万h。PLC体积小，接线少，维护方便。
3 用PLC替代传统的地铁人防控制系统设备分析
PLC内部有足够多的电子式继电器、定时器、计数器．通过程序控制．完全可以取代原控制系统中的中间继电器、时间继电器、闪烁继电器等元件；而其24V直流电源输出端子可代替原直流稳压电源向系统提供直流电压。PLC的输出端子可直接控制系统中的交直接触器线圈、电磁阀、报警器、停车信号灯等，进而控制系统的工作。由于PLC体积小、重量轻、接线少．用其取代原继电接触器控制系统中的元件后，可节省较大的元器件安装空间，使控制台体积大大缩小．从而减小地下控制室的空间，节省昂贵的土建开支。使用PLC后，还可减少大量的接线工作．并使系统调试工作简单化。还可以较大地提高系统工作的稳定性及设备的使用寿命。地铁人防控制系统中的各种指令控制信号和反馈信号都是开关型信号，而且数量不多。可选用开关量的小型PLC产品：目前．开关量的小型PLC产品价格非常便宜，使用PLC产品还可以降低设备的制造成本。
4 结束语
综上所述．可编程序控制器无论在技术性能方面、经济效益方面，还是设备的工作可靠性、稳定性及使用寿命等多方面均优越于继电器逻辑控制。采用PLC取代原地铁人防控制系统中的继电接触器控制．必将大大改善地铁人防控制设备的质量和自动化的程度，使我国地铁人防控制设备的技术含量大大提高；并能节省建设投资．创造可观的经济效益。
参考文献
【1】常斗南，刘立夫．小型可编程控制器原理与实践沈阳：辽宁科学技术出版社 1993
直流稳压电源设计方案范文第7篇
关键词：计数 数码管 显示 振荡
中图分类号：TN491 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）03-0184-02
1 引言
在企事业单位活动中有时需要进行限时，在规定的时间内完成问题的回答，如江苏卫视的一站到底节目，选手回答每个问题都有时间限制的。学校演讲活动中也需要限时器，利用数字电子技术和数字元件，单片机结合电子元件均可实现限时器的设计，采用数字元件设计结构简单，造价低廉。为此文本采用数字元件设计了一个60秒动态限时声光数码显示装置，实现了计时与报警显示功能，且装置可靠性强。除了实用性外，也可作为高等学校数字课程设计的训练题目。
2 设计方案
电路由构成振荡电路、计数电路、译码锁存和数码管显示电路等组成。由555脉冲振荡器产生1Hz的振荡频率作为电路的输入脉冲，驱动电路计数和译码。再由2片CD4017完成60次计数，同时由CD4518、MC4511及数码管经过译码驱动将计数显示再数码管上，实现数显电路。蜂鸣器完成音乐指示电路，此部分电路与前面电路用连接即可。
3 工作原理
电路由直流稳压电源电路、脉冲发生器、计数电路部分、驱动电路部分和显示部分构成[1-3]，具体见如1所示。
图1中IC1为555脉冲振荡电路由NE555实现，具体见如2所示。
555产生的脉冲作为IC2-CD4017的脉冲输入，在此脉冲的作用下，它的输出端Q0～Q9将依次输出阶越高电平脉冲，再将Q0～Q9端分别与一个发光二极管相连接，作为输出指示。当某个输出端为高电平时，它所对应的发光二极管将发光。再将此计数器的输出端QCD作为IC3-CD4017的CP输入，此时当IC2的Q9输出电平由高到低（即IC2计数由0～9完毕）的同时Qco产生一上升沿脉冲，IC3的Q1输出阶跃高电平脉冲，它所对应的发光二极管亮。IC2再次计数，当计数完毕后又向IC3有一进位，IC3中的Q2所对应的发光二极管亮。如此反复计数。再将IC3的Q6端经电阻、三极管及二极管IN4148与两计数器的使能端相连，由于使能端低电平有效，所以当IC3的Q6输出为高电平，既使能端置高电平时计数器停止计数。此时IC2完成60次计数，IC3完成6次计数，即计时60秒。将两片CD4017的复位端R与一按钮开关SA链接，当计数完毕时按一下开关，计数器复位端置高电平，计数器复位，将重新开始计数。
555的3脚输出脉冲作为一个CD4518的脉冲输入，使这个双BCD同步加计数器作为个位计数，而另一个CD4518的CP脉冲来自IC2的Qco输出，此时它可作为十位计数器。由于CD4518的使能端EN高电平时，复位端R是低电平时进行加计数，所以将它的EN与电源相连接，而它的R与CD4017的R相连接，与CD4017同步复位并计数。再将CD4518的Q0～Q3端的输出作为MC4511输入，分别与MC4511的输入端ABCD相连，进行译码锁存。再将两个MC4511的a～g端与对应数码管的a～g相连接，用以驱动数码管，使数码管显示出计数个数。
当计数60秒完毕时，蜂鸣器发出声响，表示计数完毕。具体电路如图3所示。
4 电路的安装与调试
（1）检查555是否振荡：用指针万用表测试，将万用表置电压档，将它的红表笔接触555的3脚，黑表笔接地，若指针来回摆动，说明555正常工作，此时调节电位器RP1，使其振荡频率达到1Hz即可。
（2）检查CD4017是否正常工作：观察到IC2的发光二极管依次点亮，当第10个发光二极管灭的同时IC3的第二个发光二极管点亮，如此循环，直至IC3的第7个发光二极管正常点亮即可。
（3）检查译码驱动数码管显示电路是否正常工作：只要个位计数数码管从0到9循环计数，每次计到9时，向十位计数数码管进一位，直到60为止即可。
（4）调试声音指示电路：计数到60秒时，蜂鸣器正常发声即可。
（5）安装上电源电路，再次检查电路正常工作。调试完毕。
5 结语
本文介绍了采用数字元件设计的竞猜60秒动态限时声光数码显示电路，实现了1分钟的计时、显示、声光提示功能，设计简单合理。
参考文献
[1]康光华，陈大钦.《电子技术基础》[M].高等教育出版社，数字部分（第四版）2000年6月.
[2]康光华，陈大钦.《电子技术基础》[M]. 高等教育出版社，模拟部分（第四版）2000年6月.
直流稳压电源设计方案范文第8篇
关键词：自旋阀；巨磁阻；电流传感器；霍尔；智能
中图分类号：TP212 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2017）05-00-04
0 引 言
电流传感器[1]在电力电子应用方面主要起测量、保护和监控的作用，根据其测量原理分为直接式和间接式两类。直接式测量根据电流通过电阻时在电阻两端产生的压降来确定被测电流的大小，如分流器就采用这种原理来测量直流。分流器的主要优点是结构简单、不受外磁场干扰、性能稳定可靠，但缺点是需要接入电路中，且由于分流的材料一般是合金，因此在测量大电流时会产生大量热量；间接式测量则通过测量被测电流产生的磁场，间接测量被测电流的大小。属于间接式测量的主要有电流互感器[2]、罗氏线圈电流传感器[3]、霍尔电流传器[4]、光纤电流传感器[5，6]、巨磁阻电流传感器等[7]。罗氏线圈通过测量磁通势砣范ū徊獾缌鞯拇笮。由于线圈不含磁性材料，没有磁滞效应和磁饱和现象，但存在灵敏度低、频带较窄等问题[8]。霍尔电流传感器主要根据载流半导体在磁场中产生的霍尔电势间接测量，但温度对其影响较大，导致精度较低。光纤电流传感器通过测量偏振光在磁场中偏转的角度来检测电流大小，因采用光纤作为传感介质，故在绝缘性、抗电磁干扰、可靠性等方面优势明显，但易受振动干扰[9]。间接式测量相比直接式测量具有精度更高、线性度更好的特点，是目前电流传感器研究的主要方向。
物联网的兴起，表明智能传感器是当今传感器技术发展的主要方向，传统的电流传感器已无法完全满足市场的需要。在电流检测方面，巨磁阻传感器[10]与其他类型的传感器相比，具有能够测量直流高频（MHz量级）电流信号、测量范围宽、灵敏度高和体积小等优点，尤其是巨磁阻传感器能够测量直流电流，对于直流输电系统中直流的检测极为有利[11，12]。本文基于巨磁阻传感器灵敏度高、温漂小和ZigBee在组网、无线传输等方面的优势提出了一种智能直流电流传感器设计方案，弥补了传统电流传感器在灵敏度、温度稳定性、远程监测等方面的不足。
1 智能电流传感器设计框架
智能电流传感器分为巨磁阻电流传感器和ZigBee智能传输模块，其工作原理图如图1所示。巨磁阻电流传感器负责将被测电流转换为电压信号，其反馈电阻与智能无线传输模块的监测节点相连；监测节点主要采集巨磁阻电流传感器的反馈电阻两端电压，将模拟电压信号转化为数字信号，待转化完成后，通过无线传输的方式发送给协调器；协调器与计算机通过串口连接，将收到的信息转发给计算机，并在计算机上显示出来。整个系统实现了电流的非接触测量和远程监控功能。
2 智能电流传感器电路设计
智能无线传输模块采用的ZigBee芯片是CC2530[13，14]，其电路主要由晶振电路、电源电路、RF电路等构成，电路结构较为常见。巨磁阻电流传感器分为如下四部分：
（1）巨磁阻传感器及磁芯将传感器感应的磁场转换为电压信号；
（2）放大电路将微弱的传感器输出电压信号进行放大；
（3）功率放大电路将放大后的电压信号进一步放大并提供反馈电流；
（4）反馈电路利用磁平衡原理，被测电流产生的磁场通过反馈电流进行补偿，使磁芯始终处于零磁通工作状态。巨磁阻电流传感器结构图如图2所示。
图2 巨磁阻电流传感器结构图
电流传感器的工作电压为±12 V，由稳压电源提供。VA100F3[15，16]是一款自旋阀材料的巨磁阻芯片，将VA100F3放在开有气隙的磁环的气隙里，并用胶水加以固定（巨磁阻传感器与磁环的相对位置不能改变，否则会影响传感器输出电压的大小）。巨磁阻传感器的差分输出信号接到仪表放大器AD620的差分输入引脚。放大器的增益可以通过1脚和8脚之间的电位器进行控制。仪表放大器的输出信号接至功率放大器LM3886TF，功率放大器的输出接反馈线圈，该反馈线圈绕在磁环上，在反馈线圈的末端接一个10 Ω的反馈电阻并接地，通过测量反馈电阻两端的电压，计算反馈线圈中的电流，进而推算出穿过磁环的被测电流的大小。电流传感器电路图如图3所示。
2.1 巨磁阻传感器
设计中选择VA100F3型巨磁阻传感器，采用惠斯通电桥结构[17]，具有测量范围宽、灵敏度高、磁滞小、温漂低和线性度好等特点。巨磁阻芯片特性曲线如图4所示，输出电压范围为-60～60 mV，封装为TO94，该封装放入磁环气隙中占位置比较小。VA100F3采用电压供电，工作电压为±5V，±5 V的电压由±12 V的电压经LM7805和LM7905电源芯片得到。VA100F3的1脚和3脚是控制输入端，2脚和4脚为电压输出端。巨磁阻传感器可将磁场信号转换为电压信号。传感器输出电压为：
VH=KHB （1）
式中，KH为巨磁阻传感器的灵敏度，单位为mV/mT；B为磁感应强度，单位为mT。从图4中可以得到KH的取值范围。
图4 巨磁阻芯片特性曲线
在本设计中，将巨磁阻传感器放进开有气隙的磁环的气隙里，并将传感器和磁环固定，以获得稳定的输出电压信号。磁场B的大小根据安培环路定律得：
（2）
其中，l为路径长度；N为路径包围的通电导线的匝数；μ0为真空磁导率；I为通过的电流。
根据安培回路定律，被测导线和磁场的关系为：
（3）
式中，H1表示磁环内的磁场强度；H2表示气隙的磁场强度；r0为平均半径，r0=（r+R）/2；I0为被测电流；磁环气隙宽度为d。由式（3）得：
（4）
由于磁环磁导率μ远大于真空磁导率μ0，上式可以简化为：
（5）
设N=1，代入式（1）可得：
（6）
由式（6）可知，输出电压与被测导线的电流成正比，而且磁环气隙越小，巨磁阻传感器输出电压越大，因此在设计时磁环气隙应以卡住传感器为宜。
2.2 放大电路
由巨磁阻传感器将磁环收集到的磁场转化为弱电压信号，输出一般为几十毫伏，需对其进行放大。文中采用AD620仪表放大器，通过改变电阻来改变放大倍数（1～1000）。AD620的1脚和8脚跨接1个10 kΩ电位器S1和1个75Ω的电阻R1来调整放大倍数。如果需要改变放大倍数，则可以调节S1。AD620的引脚4和7分别接-5 V和+5 V的工作电压，并各自接有0.01 μF的旁路电容至地，用来过滤交流成分，使输出更平滑；输入引脚3和2分别接巨磁阻传感器的引脚4和2；引脚6输出放大后的电压值；引脚5为参考电压，一般接地，在设计中接了一个可调电压，可通过调整电位器S2的电压来改变参考电压。由于巨磁阻传感器灵敏度较高，环境中的磁场干扰对其影响比较严重，在被测电流为零时，巨磁阻传感器会有一个输出，该输出可通过调节S2来改善。AD620的输出电压V0与输入电压V1、V2的关系如式（7）所示：
（7）
具体改善零点漂移的方法是：在测试开始之前，如果V0不等于零，则通过调节S2改变VREF的大小使得V0为零。该方式理论上可以完全消除零点漂移，但实际操作时受电位器的精度影响，能明显改善零点漂移状况。
2.3 功率放大电路
巨磁阻传感器的输出电压信号经仪表放大器之后的输出不足以驱动次级线圈的负载，此时需加一个功率放大器进行放大，使反馈电路能够正常工作。设计中采用的功率放大器为LM3886TF，LM886TF的引脚10和引脚9是信号输入引脚，引脚10与AD620的输出信号相连，引脚9接地，9脚和10脚接一个电容，与R9形成低通滤波，消除输入的残余高频，使输入信号更加光滑，减小功率放大器的不必要功耗，同时还可以消除电路自激；引脚1和引脚5分别接+24 V和-24 V工作电压。引脚8为mute脚，接低电平表示为静音状态。引脚3为功率放大器的输出引脚，最大输出电流为400 mA，与反馈电阻相连。
2.4 反馈电路
反馈电路主要由反馈线圈和反馈电阻构成，以平衡被测电流产生的磁场。平衡磁场的原理为：被测电流通过磁环所产生的磁场，由反馈线圈的电流进行补偿，使磁环始终处于零磁通工作状态。当被测电流通过磁环，反馈电流尚未形成时，巨磁阻传感器感应到磁场产生的电压信号，经放大级放大后，推动驱动级产生反馈电流，由于反馈线圈的存在，反馈电流不会发生突变，而是逐渐上升，反馈电流产生的磁场补偿了部分被测电流产生的磁场。因此，巨磁阻传感器输出降低，反馈电流上升减慢。当反馈电流产生的磁场完全补偿了被测电流产生的磁场时，磁环磁场为零，巨磁阻传感器输出为零。 但由于线圈的缘故，反馈电流还会上升，补偿过冲，巨磁阻传感器输出发生变化，反馈电流减小，如此反复在平衡点附近振荡。可以通过测量反馈电阻两端的电压，间接计算出被测电流。
3 智能电流传感器稳态误差
智能电流传感器是基于负反馈的一种运用，从负反馈的角度分析，可以更好地改善其性能，电流传感器的系统反馈框图如图5所示。BP是被测电流在磁芯中产生的磁感应强度，BS是次级电流IS在磁芯中产生的磁感应强度，BH是被测电流与反馈电流在磁芯中产生的磁感应强度差，KH是巨磁阻传感器的灵敏度系数，G（s）是巨磁阻传感器输出电压VH进一步处理的放大电路及功率放大电路的传递函数。RM、RS、SLS分别是串联次级线圈的测量电阻、次级线圈的电阻以及次级线圈电感的阻抗，三者共同构成了功率放大器的负载。BS与IS的比值定义为KS[18]。
该反馈系统的理论误差为：
（8）
由式（7）可知，该稳态误差只能减小而不能消除，这也说明了巨磁阻电流传感器并非真正工作在零磁通状态，正是由于稳态误差的存在，使得巨磁阻传感器能够不断感应到磁场使后续部分工作。该误差产生的原因是磁芯和线圈的消耗。巨磁阻传感器的灵敏度高，KH大可以有效减小系统的稳态误差；选用磁导率高，直径小的磁环或减小负载均能改善传感器的性能，提高传感器的精度[19]。
忽略系统的稳态误差可得到式 （9）， NP为被测电流的匝数，NS为次级线圈的匝数。
（9）
进一步化简可得式（10），通过测量RM的电压Vout即可求出被测电流IP。
（10）
4 测试结果分析
在25℃的温度下，使用稳压电源以及安捷伦电流源进行测试，用直流稳压电源为电流传感器提供12 V的工作电压；用安捷伦E3631A型直流电源提供0～5 A的被测电流。步长为50 mA，从0 A逐渐增加到5 A。用ZigBee智能无线传输模块测量反馈电阻的电压并⑵浞⑺透计算机，从计算机上得到测量数据。部分数据如表1所列。
25℃直流数据测试结果如图6所示。三角表示理论输出值，方块表示实际测量值。在零输入情况的输出是由外界磁场干扰产生的，外界磁场主要包括地磁场和实验室各种器件产生的磁场。在实验中可以通过调节AD620的参考电压来抵消外界磁场干扰产生的输出电压，实际运用时可对巨磁阻电流传感器进行屏蔽处理，否则会因环境的不同而产生不同的输出，影响测量结果。25℃校正后的直流数据测试结果如图7所示，相比图6传感器的零点漂移有了明显改善。从图7中可以看出两条线基本处于平行状态，因此巨磁阻电流传感器的线性度较好，计算表明线性度优于0.05%。
通过增长率的变化可判断电流传感器性能的稳定性。理论增长率取决于反馈线圈匝数和反馈电阻的比值，K=N/R。对1 A的测试电流进行50次测试，根据I=KV得到测试增长率K，图8所示为实际测量与理论增长率的对比图，从图中可以看出测试增长率变化较小，稳定性较好。由于计算过程中忽略了稳态误差，以此测试的K值比理论的K值大。测试电阻随温度的升高而变大，使得测试增长率呈现变小的趋势。选择温度稳定性较好的电阻元件可以进一步提高电流传感器的性能。
5 结 语
设计表明，基于巨磁阻传感器的智能电流传感器测量直流的方案是可行的，该传感器具有较好的灵敏度和线性度，解决了磁饱和、零点漂移、温度稳定性差等问题，实现对直流电的非接触测量和远程监控功能。测试结果表明，该智能电流传感器可测量几十毫安至几安的直流电流，其灵敏度为103.5 mV/A，线性度优于0.05%。可进一步通过软件补偿的方法提高传感器的精度。
参考文献
[1]何金良，嵇士杰，刘俊，等.基于巨磁电阻效应的电流传感器技术及在智能电网中的应用前景[J].电网技术，2011，35（5）：8-14.
[2]舒均.浅论电子式互感器及其应用[J].机电工程技术，2013，42（2）：65-67.
[3]周文中，赵国生，李海洋.Rogowski线圈测量误差分析及改进措施[J].电力系统保护与控制，2009，37（20）：99-103.
[4]李富安.闭环霍尔电流传感器的设计与测试[D].武汉：华中科技大学，2012.
[5]张昊.环形结构全光纤电流传感器研究[D].福州：福建师范大学，2014.
[6]邓隐北，彭晓华.光纤电流传感器的工作原理及应用[J].上海电力，2008（6）：550-552.
[7] Reig C.Magnetic field sensors based on giantmagnetresistance（GMR）technology：applicationsin electrical current sensing[J].Sensors and Actuators A，2004，115（2-3）：259-266.
[8]李伟，杨峰.基于自旋阀巨磁电阻传感器的直流电流测量[J].电子测量技术，2014，37（6）：104-107.
[9]王天祺.光纤电流传感器关键技术研究[D].长春：长春理工大学，2013.
[10]赖武彦.巨磁电阻引发硬盘的高速发展――2007年诺贝尔物理学奖简介[J].自然杂志，2007，29（6）：348-352.
[11]曹成涛.基于磁阻传感器的无线交通信息采集系统设计与实现[J].测控技术，2016，35（1）：21-25.
[12]王婧怡，钱政，王现伟.巨磁阻传感器动态特性测量方法的研究[J].电测与仪表，2016，53（1）：38-42.
[13]凌志浩，周怡F，郑丽丽.ZigBee无线通信技术及其应用探讨[J].华东理工大学学报（自然科学版），2006，32（7）：801-805.
[14]钊波，梁明，马芳.基于Zigbee智能抄表技术与运用[J].日用电器，2012（10） ：34-38.
[15] Qian Z H，Wang D X，Daughton J M，et al.Linear spin-valve bridge sensing devices[J].IEEE Trans on Magnetics，2004，40（4）：2643-2645.
[16]朱华辰，钱正洪，胡亮，等.基于自旋阀材料的可编程灵敏度磁敏传感器[J].材料保护，2013（S2）：164-166.
[17]钱正洪，白茹，黄春奎，等.先进磁电子材料和器件[J].仪表技术与传感器，2009（B11）：96-101.