大電流測量儀的課程設計

1、<p><b>　　目錄</b></p><p>　　1、課程設計目的…………………………………………………………2 </p><p>　　2、課程設計內容和要求………………………………………………22.1、設計內容……………………………………………………………………2 </p>

2、<p>　　2.2、設計要求……………………………………………………………………2</p><p>　　3、 設計方案……………………………………………………………2</p><p>　　3.1、設計思路……………………………………………………………………2</p><p>　　3.2、工作原理及硬件框圖………………………………………………………

3、3</p><p>　　3.3、硬件電路原理圖……………………………………………………………4</p><p>　　3.4、PCB版圖設計………………………………………………………………6</p><p>　　3.5 EWB仿真圖形…………………………………………………………………8</p><p>　　4、課程設計總結……………………………

4、…………………………9</p><p>　　5、參考文獻……………………………………………………………10</p><p><b>　　課程設計目的</b></p><p>　　1、掌握電子電路的一般設計方法和設計流程；</p><p>　　2、學習使用PROTEL軟件繪制電路原理圖及印刷板圖；</p>&

5、lt;p>　　3、掌握應用EWB對所設計的電路進行仿真，通過仿真結果驗證設計的正確性。</p><p><b>　　課程設計內容和要求</b></p><p><b>　　2.1 設計要求</b></p><p>　　設計一個大電流測量儀，具體要求如下：</p><p>　　1. 測量范圍為1

6、0A, 100A, 1000A</p><p><b>　　2．量程可自動切換</b></p><p>　　3. 課程設計說明書</p><p>　　4. 電路原理圖和印刷板圖</p><p>　　5. 仿真圖形和仿真結果</p><p><b>　　2.2 設計內容</b>

7、</p><p>　?。?）．通過圖書館互聯網獲取資料；</p><p>　?。?）．學習了單片機的基本知識，知道了單片機有四個并口，P0，P1，P2，P3，并且簡單了解了霍爾元件及其應用，復習模擬電子技術一些知識，如，集成運算放大電路的工作原理，通過自己所學知識將資料有效利用，獲得電路圖 ；</p><p>　?。? ）．學習EWB軟件，及protel軟件，將電路

8、圖進行仿真，得到波形圖，及PCB板。</p><p><b>　　三．設計方案</b></p><p><b>　　3.1設計思路</b></p><p>　　（1）在元件的控制電流端通以電流I，并在片子平面的法線方向上，施以感應強度為B的磁場，那么在垂直于電流和磁場的方向上（即霍爾輸出端之間）將產生一個電勢Vh（稱霍爾電

9、勢，也有稱霍爾電壓），其大小正比于電流強度I和磁感應強度B的乘積，這一現象就是常稱的霍爾效應，霍爾元件就是基于這一效應來工作的。</p><p>　　通電導線的周圍存在磁場，其磁場的強弱正比于導線中的電流，若將通以恒定控制電流的霍爾元件放在通電導線周圍的磁場中，則霍爾輸出電壓的大小就與導線中的、電流的大小成正比，通過控制磁場使大電流感應出小電流，便于我們測量。</p><p>　?。?）由

10、A/D轉換器將模擬信號轉換為數字信號，可以通過單片機的高低電平來控制量程的自動切換。由于顯示器只能顯示模擬信號，所以需要D/A轉換器將數字信號轉換為模擬信號！選取定量程后，進入下一個模塊，開始電流的測量。</p><p>　?。?）電流的測量電路功能說明參考圖二的原理圖說明！</p><p>　　3.2基本原理圖及設計框圖</p><p><b>　　圖1

11、</b></p><p><b>　　基本原理圖說明：</b></p><p>　　直流大電流測量電路原理如圖1所示，Ix為被測電流，R1為取樣電阻，將電流轉換成電壓，Ui=IxR1, </p><p>　　Uo=-R3Ui/R2=-R3R1Ix/R2,</p><p>　　I=Uo/[(Rp/2)+Rm

12、]=-R3R1Ix/{[(Rp/2)+Rm]R2}. I與Ix成正比，可實現線性電流測量.</p><p><b>　　圖2設計框圖</b></p><p>　　3.3電流測量的硬件原理圖</p><p><b>　　圖3</b></p><p><b>

13、　　原理圖說明：</b></p><p>　　選擇IC，PA，R4。</p><p>　　IC選擇F4250型集成運放，它能在較低的電源電壓下工作，取電源電壓為+1.5V或-1.5V，飽合輸出電壓為+0。6V或-0。6V。該運放具有外偏電路。</p><p>　　PA選用不100uA表頭，內阻約為1K</p><p>　　R4為偏

14、置電阻，改變R4可以改變Ibi，同時器件參數也變化。因被測電流較大</p><p>　　R4=（Ucc-0.5）/Ibi,取Ibi等于0.1uA</p><p>　　則R4=(1.5-0.5)/(0.1*10e-6)=10M</p><p>　　（2）選擇RP1,RP2,RP3</p><p>　　(Rp/2)+Rm=|Uo|/I=0.3/(

15、100*10e-6)=3k</p><p>　　設Rm=1k, 則Rp=4k</p><p>　　取系列阻值為3.9k</p><p>　　即Rp1=Rp2=Rp3=3.9K</p><p>　　(3)選擇R1.1~R1.3,R2.1~R2.3,R3.1~R3.3</p><p><b>　　10A檔<

16、;/b></p><p>　　令Ui=0.3V, 則R1.1=Ui/Ix=0.3/10=0.03</p><p>　　R3.1=|Uo/Ui|R2.1=(0.3/0.3)*R2.1=R2.1,</p><p>　　令 R2.1=R3.1=30k</p><p><b>　　其余算法同上</b></p>

17、<p>　　3.4 PCB版圖設計</p><p><b>　　1、元器件清單：</b></p><p><b>　　:圖4</b></p><p><b>　　2、網絡表</b></p><p><b>　　圖5</b></p>

18、;<p><b>　　3.ＰＣＢ板圖：</b></p><p><b>　　圖6</b></p><p>　　3.5 EWB仿真圖形</p><p><b>　　圖7</b></p><p><b>　　四、設計心得體會</b></p&

19、gt;<p>　　通過此次課程設計基于霍爾元件，單片機原理，A/D轉換器，以及模擬電子技術等知識，通過EWB軟件及protel軟件，選取741芯片，和其它必要元器件實現了對大電流的測量。 部分符合課題要求。</p><p>　　電子技術課程設計的主要任務是通過解決一兩個實際問題，鞏固和加深“模擬電子技術基礎”和“數字電子技術基礎”課程中所學的理論知識和試驗技能，基本掌握常用電子電路的一般設計方法，提

20、高電子電路的設計和試驗能力，為以后從事生產和科研工作打下一定的基礎。</p><p>　　其主要內容包括理論設計、安裝與調試及寫出設計總結報告等。其中理論設計又包括選擇總體方案、設計單元電路、選擇元器件及計算參數等步驟，是課程設計的關鍵環(huán)節(jié)。安裝與調試是把理論付諸實踐的過程，通過安裝與調試，進一步完善電路，使之達到課題所要求的性能指標，使理論設計可以轉變?yōu)閷嶋H產品。課程設計的最后要求寫出設計總結報告，把理論設計的

21、內容、組裝調試的過程及性能指標的測試結果進行全面的總結，把實踐內容上升到理論的高度。</p><p>　　通過這次設計我還學會了使用Protel軟件以及EWB軟件。 對EWB仿真軟件有了一定的了解和掌握。其次，對硬件電路的設計，調試和分析有了一定的了解和能力。同時也認識到設計者必須有廣泛的知識基礎，縝密的思路以及認真地工作態(tài)度，這對我今后的學習和工作都將起到不可忽視的作用。</p><p>

22、;　　把理論和實踐相結合，通過理論指導實踐，在實踐中理解理論，這是我們每個大學生都應該做到的一點。</p><p><b>　　五、主要參考文獻</b></p><p>　　1 童詩白．模擬電子技術基礎．北京：高等教育出版社，2002</p><p>　　2 張建華．數字電子技術．北京：機械工業(yè)出版社，2004</p><p

23、>　　3 陳汝全．電子技術常用器件應用手冊．北京：機械工業(yè)出版社，2005</p><p>　　4 畢滿清．電子技術實驗與課程設計．北京：機械工業(yè)出版社，2005</p><p>　　5 潘永雄．電子線路CAD實用教程．西安：西安電子科技大學出版社，2002</p><p>　　6 張亞華．電子電路計算機輔助分析和輔助設計．北京：航空工業(yè)出版社，2004<