数控直流电流源是一种先进的电流源设备,它通过数字技术来精确控制电流输出,广泛应用于科学仪器和其他需要精确电流控制的领域。在本研究中,陈健、朱梦林等研究者基于凌阳单片机SPCE061A研制了高性能的数控直流电流源,这一研究对于促进科学仪器的发展具有重要意义。
凌阳单片机SPCE061A是一种集成度较高、功能强大的微控制器,它拥有内置的数模转换器(DAC)和模数转换器(ADC),能够实现复杂的控制算法。在本研究的数控直流电流源中,SPCE061A作为控制核心,实现了对输出电流的精确控制。
本电流源具有两个电流输出量程:20mA~200mA和200mA~2000mA,采用压控电流技术,实现稳流输出。通过单片机内置的DAC控制电压值步进,调整电流输出。同时,10位ADC用于采样电压值,并通过软件计算得出实际的电流测量值。
系统的用户界面包括外扩的4×4键盘和1602液晶显示模块。用户可以通过键盘输入设定输出电流值,并且系统能够自动进行量程切换。此外,液晶显示模块不仅能够显示电流的设置值和实测值,还能够显示预置值超出范围的错误提醒以及电流值超出范围的溢出提醒。
在硬件方面,电流源包括稳压电源模块和稳流电源模块。稳压电源模块负责提供稳定的电源,它通过变压器、整流器、滤波器和稳压器构成一个线性稳压电源。稳流电源模块则利用运算放大器构成串联电流负反馈,实现压控电流。为了减小采样电阻的误差,设计了两路控制电路和采样电路。
在软件方面,系统包括主程序和若干子程序。主程序负责整体控制,能够响应按键复位,并显示错误信息。子程序则实现键盘扫描、液晶显示、DA控制和AD采样的功能。
整个系统的设计目的是提高科学仪器的性能指标,并缩短研发周期,从而满足科学研究和社会生产的需求。电流源的性能指标很高,纹波≤0.2mA,负载调整率为0.15%。
研究中提到的“量程切换”是指系统能够根据设定的电流值自动在不同的输出范围内切换,以保证输出的稳定性和精确性。量程切换通过单片机控制继电器来实现。
关键词中提到的“凌阳”指的是使用的单片机品牌,“压控电流”是指通过控制电压来实现电流输出的稳定,“量程切换”则是指输出电流范围的自动调整。这些技术点和关键词为数控直流电流源的设计和应用提供了关键性的技术支撑。
本研究论文详细说明了数控直流电流源的设计过程、电路设计、软件实现以及性能指标,并通过实测数据证明了该电流源的实用价值和高性能水平。通过这些技术细节的阐述,研究为相关领域的科学家和工程师提供了一个研制高性能数控直流电流源的参考模板,也为进一步的技术研究和应用提供了基础。