数控直流恒流电源2010.09.22——.doc

数控直流恒流电源
参赛学校:白城师范学院
参赛作者:孙立江李四晶薛天贺
指导教师:王海洋钟利军
数控直流恒流电源
孙立江李四晶薛天贺
(白城师范学院吉林白城 137000)
摘要:本系统以ADUC812BS单片机为主控制器,通过D/A转换后输出直流可调电压,控制PWM电路的波形占空比,从而实现恒流输出控制。本设计采用了PID控制技术实现了实时快速调节,同时使用了LCD显示使人机界面更加友好,通过实际测量表明本设计输出电流调节范围宽、步进精确、误差小仅为1mA。本设计具有工作稳定,成本低廉,具有很好的推广前景。
关键字:恒流源、PWM、D/A转换、A/D转换、PID
1 方案论证
方案一:采用目前比较通用的51系列单片机。此单片机的运算能力强,软件编程灵活,自由度大。虽然该系统采用单片机为核心,能够实现对外围电路的智能控制,但核心控制部件使用89C51时,为达到设计精度的要求,外围电路必须加上12位的A/D和D/A,这就使得整个系统硬件电路变得复杂,而且12位的A/D和D/A器件价格较高,使得系统的性价比偏低。如图1所示。
图1 采用89C51实现系统框图
方案二: 以SG3525产生高频脉冲实现PWM控制,ADUC812BS单片机可实现显示、A/D和D/A转换、过流保护、处理电压反馈信号、对ADUC812BS进行控制、显示和人机交换等功能。此单片机功能较强、兼容性好、性价比高;具有体积小、集成度高、易扩展、可靠性高、功耗小以及具有较高的数据处理和运算能力,系统时钟频率高,运行速度快;而且由于采用的单片机ADUC812BS内部集成了8个A/D、2个D/A转换器,不需外加A/D、D/A器件。通过采样取样,结合内部A/D、D/A,构成闭环反馈调整控制。此种方案既能实现智能化的特点、简化硬件电路、提高测量精度,同时也能利用软件对测量误差进行补偿,这给调试、维护和功能的扩展、性能的提高,带来了极大的方便。
由SG3525组成的PWM控制电路具有频率高、效率高、功率密度高、可靠性高
等优点;液晶显示具有显示位数多、显示质量高、可视面积大、画面效果好、外观小巧等优点,如图2所示。
鉴于上述考虑,我们采用方案二。
硬件设计
根据题目要求和设计构想,确定本系统的结构框图,如图2所示。
A/D
A/D
键盘
A/D
主电路
D/A
显示
检测电路
24V直流电源
PWM电路
ADUC812BS


图2  采用ADUC812BS实现系统框图及总电路图
该系统工作原理为:通过键盘来设置直流电源的输出电流,并由液晶(LCD)显示出实际输出电流值、设定电流值、供给电源电压值和负载两端输出电压值。本系统在设计中选用了单片机ADUC812BS做为控制单元,根据给定的标准电流值以及采集到的信号电流值经过内部计算输出数字信号,经过D/A转换器,输出模拟量电压来控制由SG3525组成的PWM电路,改变占空比,从而改变主电路的开关工作状态进而调节输出电流,使输出电流正确的跟随给定值。
本系统在硬件上主要分为控制单元、电流调整单元、PWM信号产生单元、键盘及显示单元、检测报警等四个单元。

控制单元是以ADUC812BS为核心及其附加组成如图(3)所示。ADUC812BS是以89C51为内核,内部