电流检测电路设计
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基于max4172的电流检测电路设计与实现
《基于MAX4172的电流检测电路设计与实现》
电流检测是电子设备中常见的功能之一,它能够实时监测电路中的电流变化并提供反馈,以便及时调整电路工作状态。
基于MAX4172的电流检测电路是一种常用的设计方案,本文将介绍如何设计并实现这样一种电路。
MAX4172是一款精密电流检测放大器,具有高精度和低功耗的特点,因此非常适合用于电流检测电路的设计。
在设计电流检测电路时,首先需要选择合适的电流检测范围,然后根据所选范围选择合适的电流检测放大器。
MAX4172可提供多种增益范围的选择,因此可以满足不同范围电流的检测需求。
设计电流检测电路时,需要考虑电路的精度、稳定性和抗干扰能力。
MAX4172具有高精度和低温漂特性,能够提供稳定的输出,并具有较强的抗干扰能力,能够满足电子设备在复杂环境下的工作要求。
此外,MAX4172还具有低功耗和小封装体积的特点,使得它在电子设备中的应用更加灵活方便。
在实现电流检测电路时,除了选择合适的电流检测放大器外,还需要考虑电路的稳定性和可靠性。
通过合理布局电路和选择优质的元器件,可以有效提高电路的稳定性和可靠性。
此外,对于需要远距离传输电流检测信号的应用场景,还可以添加适当的滤波电路和保护电路,以确保信号的完整性和安全性。
综上所述,基于MAX4172的电流检测电路设计与实现是一项关键的工作,通过选用合适的电流检测放大器、合理设计电路和加强稳定性与可靠性的控制,可以实现一个高精度、高稳定性的电流检测电路,满足不同电子设备的需求。
低边电流检测电路设计1.引言1.1 概述概述低边电流检测电路是一种用于测量电路中电流的重要组成部分。
在很多应用中,需要对电路中的电流进行精确测量和监控,以确保电路的正常运行和保护电子设备的安全。
本文将介绍一个设计低边电流检测电路的方法和原理。
首先,我们将对该电路的设计目的进行讨论,明确需要实现的功能和性能要求。
接着,我们将详细阐述该电路的设计原理,包括基本的电流测量原理和相关的电子元器件理论知识。
在电路组成部分,我们将介绍所需的元件和其相互连接的方式。
这将包括电压源,电阻器和运放等组件的选择和安装。
我们还将讨论一些常见的电路配置和调整方法,以提高电流检测电路的精确度和可靠性。
最后,我们将通过实验结果来验证设计的有效性,并通过对实验数据的分析和总结,对低边电流检测电路的性能进行评估。
同时,我们还将展望未来对该电路的改进和优化方向。
通过本文的阅读,读者将能够了解低边电流检测电路的设计方法和实现原理,以及如何正确选择和配置相关的元器件。
同时,读者还将了解到该电路的应用前景和未来的发展方向。
希望本文对读者在电路设计和电流测量方面能够提供一定的指导和帮助。
1.2文章结构1.2 文章结构本文将按照以下结构来介绍低边电流检测电路的设计原理、电路组成以及实验结果等内容。
第二部分为正文部分,将详细介绍低边电流检测电路的设计原理。
我们将首先阐述低边电流检测的概念及其在电子设备中的应用。
接着,我们将介绍低边电流检测电路的工作原理和基本原理,包括电流测量方法、电流放大技术等相关知识。
第三部分将重点讨论低边电流检测电路的电路组成。
我们将详细介绍电流检测元件的选择与设计,包括电流传感器、电流放大器、滤波器等。
此外,还将介绍电路的供电部分和输出部分的设计,以及对信号的处理和保护电路的设计。
第四部分为结论部分,将介绍实验结果的分析和总结。
我们将详细描述实验设计和实验结果,并对实验结果进行分析和讨论。
最后,我们将总结本文的研究内容,提出对未来研究方向的展望。
直流电机电流检测电路的设计作者:王振亚来源:《电子技术与软件工程》2017年第04期摘要本设计选用飞思卡尔的32位微控制器MK60DN512(简称K60)为核心控制模块,用IR2104和NMOS搭建H桥电机驱动电路,使用LTC6102直接监视和测量电机电流。
该电路可以准确测量电路电流并将电流转换成电压,可实现电压的放大,调节和测量。
经实验分析,该电路结构简单,易于实现,适合小功率电机驱动电路的电流检测。
【关键词】MK60DN512 H桥电机驱动电路 LTC6102 电流检测随着对直流电机控制精度的提高,直流电机的电流检测成为双闭环控制和检测电机工作状态的重要因素。
目前,比较流行的电流检测方法有功率管检测、并联电流镜检测和串联电阻检测这三种。
功率管检测受温度影响较大,并联电流镜检测电路复杂,响应时间较慢,串联电阻检测的精度高,电路简单。
本设计采用超精准的LTC6102电流检测放大器可把误差降低到毫安级,同时降低了检测电阻,减少了功耗。
1 设计原理本设计采用飞思卡尔的微控制器产生20Khz的PWM的脉冲来控制电机驱动电路驱动电机,调节PWM脉冲的占空比可实现电动机的调速。
回路中串联一个采样电阻,回路中电流和采样电阻两端的电压成正比,用LTC6102把采样电阻两端的电压比较放大,再使用K60的模数转换(ADC)模块把电压信号转换成数字信号进行数据处理。
直流电机在不同转速或负载的情况下电流不同,直流电机采样电流可与转速实现双闭环控制,提高电机的控制精度,可实时监测电机扭矩和功率等信息。
2 电路设计2.1 控制单元本电路采用飞思卡尔k60系列的32位单片机MK60DN512作为核心控制器,K60外设丰富,主频可达100Mhz,使用k60的FTM模块产生20KHZ的PWM脉冲,为提高精度使用K60的16位的ADC模块采集采样电阻放大的电压。
采集的电压再经过计算得到电流。
2.2 电机驱动电路电机驱动电路使用N沟道MOSFET和专用栅极驱动芯片设计,N沟道MOSFET选用IR 公司TO-252 封装的IRLR7843,IRLR7843具有极低的导通电阻RDS=3.3mΩ,耐压值可达30V,电流可达161A,使用四个IRLR7843可构成H桥驱动电路,实现电机正反转。
双通道微弱电流测量电路的设计摘要:针对微弱电流检测,设计了一种基于I-V 变换法的电流检测电路,系统采用STM32F767主控芯片和ADS1271数模转换芯片,并利用keithley2400为标准的恒流源进行了测试,结果表明在电流大于1nA相对误差小于1%。
关键词:微弱电流信号;I-V电路;恒流源1 前言微弱电流的测量是电子学技术中一项重要的技术分支,在光电探测、分析化学、高精度传感器和核电子学等学科都有广泛的应用。
微弱电流一般只幅度微安以下的电流,此类信号不仅本身信号微弱,而且在传输和测量过程中容易受到受到噪声及外部干扰,对其测量难度较大。
微弱电流测量原理主要有两种,一种是将微弱电流信号通过电路转换成频率信号,测量频率来转换成电流,即I-F变换法[1]。
另一种是将微弱电流信号通过电路转换成电压信号,测量电压转换成电流,即I-V变换法[2]。
本文设计了一种双通道微弱电流测量电路,实现两路信号同步采集。
2系统结构微弱电流测量系统由I-V变换电路、量程转换开关、模数转换电路、温度传感器、单片机微控制器及通信模块等部分组成,系统示意图见图 1 。
待测两路电流信号分别通过I-V变换电路转换为电压信号,单片机微控制器通过AD模数转换电路对电压信号进行采样并进行处理,同时系统根据采样电压的大小自动控制继电器,实现量程的切换。
系统配有温度传感器用于采集环境温度,对测量结果进行温度补偿。
通信模块配有RS232通信接口用于传送测量结果或对系统进行控制。
图 1 微弱电流测量系统示意图3硬件设计3.1 I-V 变换电路I-V变换电路是微弱电流信号I转换为电压信号,一般经过换后的电压信号也会被放大有利于后面的采样。
由于在转换过程中需要使用一个高阻值电阻作为反馈电阻,因此这种方法又称为“高阻法”[3]。
本文使用ADA4530-1低偏置电流的放大电路,最大偏置电流±20 fA,低失调电压最大值50μV,放大器默认配置为跨阻模式,采用100Ω-10 GΩ的电阻和高绝缘的继电器组成反馈网络,电路图见图2。
电流检测电路摘要:MAX471/MAX472是MAXIM公司生产的精密高端电流检测放大器,利用该器件可以实现以地为参考的电流/电压的转换,本文介绍了用MAX471/472高端双向电流检测技术来实现对电源电流的监测和保护的方法,并给出了直流电源监测与保护的实现电路1 电源电流检测长期以来,电源电流的检测都是利用串联的方法来完成的。
而对于磁电仪表,一般都必须外加分流电阻以实现对大电流的测量,在量程范围不统一时,分流电阻的选择也不标准,从而影响到测量精度。
对于互逆电源,由于测量必须利用转换开并来实现,因而不能随机地跟踪测量和自动识别.在教学和实验室使用的稳压电源中,为了能够进行电流/电压的适时测量,可用两种方法来实现。
一种方法是彩双表法显示,此法虽好,但成本较高,同时体积也较大;另一种方法是采用V/I复用转换结构,这种方法成本低,体积小,因而为大多数电源所采用,但它在测量中需要对电压/电流进行转换显示,也不方便。
那么,如何对电源进行自动监测呢?笔者在使用中发现,稳压电源的电压在初始调节状态时,往往显示出空载,而在接入负载后,则需要适时显示负载电流,因此,利用负载电流作为监测信号来完成I/V的测量转换,可实现一种电量用两种方法表示,并可完成自动监测转换功能。
为了实现I/V的转换,笔者利用MAX271/MAX472集成电路优良的I/V转换特性、完善的高端双向电流灵敏放大器和内置检流电阻来实现对稳压电流电流的检测。
2 MAX471/MAX472的特点、功能美国美信公司生产的精密高端电流检测放大器是一个系列化产品,有MAX471/MAX472、MAX4172/MAX4173等.它们均有一个电流输出端,可以用一个电阻来简单地实现以地为参考点的电流/电压的转换,并可工作在较宽的电压和较大的电流范围内。
MAX471/MAX472具有如下特点:●具有完美的高端电流检测功能;●内含精密的内部检测电阻(MAX471);●在工作温度范围内,其精度为2%;●具有双向检测指示,可监控充电和放电状态;●内部检测电阻和检测能力为3A,并联使用时还可扩大检测电流范围;●使用外部检测电阻可任意扩展检测电流范围(MAX472);●最大电源电流为100μA;●关闭方式时的电流仅为5μA;●电压范围为3~36V;●采用8脚DIP/SO/STO三种封装形式.MAX471/MAX472的引脚排列如图1所示,图2所示为其内部功能框图。
交流输入电压、电流监测电路设计引言电子设备只有在额定电压、电流下才能长期稳定工作,因此需要设计相应的监测、保护电路,防止外部输入电压或者负载出现异常时造成设备损毁。
工频交流电压、电流的大小,通常是利用它的有效值来度量的。
有效值的常用测量方法是先进行整流滤波,得出信号的平均值,然后再采用测量直流信号的方法来检测,最后折算成有效值。
但是由于供电主回路中存在大量的非线性电力、电子设备,如变压器、变频器、电机、UPS、开关电源等,这些设备工作时会产生谐波等干扰。
大型电动设备启动、负载突然变化、局部短路、雷电等异常情况出现时,供电主回路中会出现浪涌。
当这些情况发生时,供电线路上已不是理想的正弦波,采用平均值测量电路将会产生明显的测量误差。
利用真有效值数字测量电路,可以准确、实时地测量各种波形的电压、电流有效值。
下面介绍的监测电路安装于配电箱中,与外围保护电路一起实现对电子设备保护的功能。
真有效值数字测量的基本原理电流和电压的有效值采集电路原理基本相同,下面以电压真有效值为例进行原理分析。
所谓真有效值亦称真均方根值(TRMS)。
众所周知,交流电压有效值是按下式定义的:分析式(1)可知,电路对输入电压u进行“平方→取平均值→开平方”运算,就能获得交流电压的有效值。
因这是由有效值定义式求出的,故称之为真有效值。
若将式(1)两边平方,且令,还可以得到真有效值另一表达式URMS=式(3)中,Avg表示取平均值。
这表明,对u依次进行“取绝对值→平方/除法→取平均值”运算,也能得到交流电压有效值。
式(3)比式(2)更具有实用价值。
由于同时完成两步计算,与分步运算相比,运算器的动态范围大为减小,既便于设计电路,又保证了准确度指标。
美国模拟器件公司(ADI)的AD536、AD637、AD737系列单片真有效值/直流转换器,即采用此原理设计而成。
而凌力尔特公司的单片真有效值/直流转换器LT1966、LT1967、LT1968在RMS-DC的转换过程中采用一个∆∑调制器作除法器,一个简单的极性开关作乘法器。
常用采样电路设计方案比较配电网静态同步补偿器(DSTATCOM)系统总体硬件结构框图如图2-1所示。
由图2-1可知DSTATCOM的系统硬件大致可以分成三部分,即主电路部分、控制电路部分、以及介于主电路和控制电路之间的检测与驱动电路。
其中采样电路包括3路交流电压、6路交流电流、2路直流电压和2路直流电流、电网电压同步信号。
3路交流电压采样电路即采样电网三相电压信号;6路交流电流采样电路分别为电网侧三相电流和补偿侧三相电流的电流采样信号;2路直流电压和2路直流电流的采样电路DSTATCOM的桥式换流电路的直流侧电压信号和电流信号;电网电压同步信号采样电路即电网电压同步信号。
信号调理TMS320 LF2407ADSP 键盘显示电路电压电流信号驱动电路保护电路控制电路检测与驱动电路主电路图2-1 DSTATCOM系统总体硬件结构框图1.1常用电网电压同步采样电路及其特点1.1.1 常用电网电压采样电路 1从D-STATCOM的工作原理可知,当逆变器的输出电压矢量与电网电压矢量幅值大小相等,方向相同时,连接电抗器内没有电流流动,而D-STATCOM 工作在感性或容性状态都可由调节以上两矢量的夹角来进行控制,因此,逆变器输出的电压矢量的幅值及方向的调节都是以电网电压的幅值和方向作为参考的,因此,系统电压与电网电压的同步问题就显得尤为重要。
图2-2 同步信号产生电路1从图2-2所示同步电路由三部分组成,第一部分是由电阻、电容组成的RC滤波环节,为减小系统与电网的相位误差,该滤波环节的时间常数应远小于系统的输出频率,即该误差可忽略不计。
其中R5=1K,C4=15pF,则时间常数错误!未找到引用源。
<<l ms,因此符合设计要求;第二部分由电压比较器LM311构成,实现过零比较;第三部分为上拉箝位电路,之后再经过两个非门,以增强驱动能力,满足TMS320LF2407的输入信号要求[1]。
1.1.2 常用电网电压采样电路2常用电网电压同步信号采样电路2如图2-3所示。
交流输入电压、电流监测电路设计
引言
电子设备只有在额定电压、电流下才能长期稳定工作,因此需要设计相应的监测、保护电路,防止外部输入电压或者负载出现异常时造成设备损毁。
工频交流电压、电流的大小,通常是利用它的有效值来度量的。
有效值的常用测量方法是先进行整流滤波,得出信号的平均值,然后再采用测量直流信号的方法来检测,最后折算成有效值。
但是由于供电主回路中存在大量的非线性电力、电子设备,如变压器、变频器、电机、UPS、开关电源等,这些设备工作时会产生谐波等干扰。
大型电动设备启动、负载突然变化、局部短路、雷电等异常情况出现时,供电主回路中会出现浪涌。
当这些情况发生时,供电线路上已不是理想的正弦波,采用平均值测量电路将会产生明显的测量误差。
利用真有效值数字测量电路,可以准确、实时地测量各种波形的电压、电流有效值。
下面介绍的监测电路安装于配电箱中,与外围保护电路一起实现对电子设备保护的功能。
真有效值数字测量的基本原理
电流和电压的有效值采集电路原理基本相同,下面以电压真有效值为例进行原理分析。
所谓真有效值亦称真均方根值(TRMS)。
众所周知,交流电压有效值是按下式定义的:
分析式(1)可知,电路对输入电压u 进行平方取平均值开平方运算,就能获得交流电压的有效值。
因这是由有效值定义式求出的,故称之为真有效值。
若将式(1)两边平方,且令,还可以得到真有效值另一表达式URMS=
式(3)中,Avg 表示取平均值。
这表明,对u 依次进行取绝对值平方/除法
取平均值运算,也能得到交流电压有效值。
式(3)比式(2)更具有实用价值。
由于。
用一个MOSFET和一个电阻将单向电流检测放大器变成双向LTC6101 是一个非常好的单向高压侧电流检测放大器。
但是“单向”有时也是个问题。
单向意味着两件事:不能检测负电流;不能一直准确地检测下去,直到电流为零。
本文介绍一种设计方法,可以用一个MOSFET 和一个电阻解决上述两个问题。
图1:LTC6101 单向电流检测放大器。
输出以地为基准,不能检测反向电流。
VOUT = ISENSE x RSENSE x R2/R1。
图 1 所示为LTC6101 的正常工作模式。
要检测的电流流经RSENSE,从而建立检测电压。
放大器将这个检测电压加到R1 上,强制电流流经其内部FET,这样R2 上就产生了输出电压。
从检测电压到输出电压的增益是R2/R1,而检测电流到输出电压的总跨阻抗增益为VOUT/ISENSE = RSENSE x R2/R1。
使用R3 是为了消除偏置电流的影响,以提高准确度。
直到输出在0V 时限幅,这个电路都能很好地工作。
这个电路不能检测反向电流,只能在达到自己的失调电压之前准确跟随所加输入检测电压的变化,失调电压可能为正,也可能为负。
图 2 是修改后的双向检测电路。
增加MOSFET Q1(栅极偏置在3V 至5V 之间)和电阻R4 形成一个输出偏置基准电压VBIAS(大小取决于Q1 的VGS)。
这个电路还会强制一个匹配电流(VBIAS/R4)流入漏极,给R3(与图 1 相比,准确度已提高到1%)加上准确的输入电压。
这个输入电压现在是新的零点。
也就是说,VSENSE = 0mV 时,流经左右两个支路的电流相同,相对于VBIAS的输出电压是0V。
所加的任何检测电压(由流经RSENSE 的电流产生)都会以与以前一样的增益产生输出电压。
但是相对于VBIAS,输出电压可能为正也可能为负,可支持任一方向的电流。
这就是一个MOSFET 和一个电阻带来的新功能!不过请注意,实际的输入失调电压现在取决于准确度为1% 的电阻,而且一般情况下会比未修改的LTC6101 单向检测电路的失调大。
电流检测电路引言电流检测电路是电子设备中常见的一种电路,用于测量电路中的电流大小。
电流作为一种基本的电学量,对于许多电子设备的工作和保护至关重要。
因此,电流检测电路的设计和实现非常重要。
本文将介绍电流检测电路的基本原理、常见的电流检测方法以及一些电流检测电路的实例。
电流检测基本原理电流检测电路的基本原理是利用电流通过导体时产生的电压降来进行电流的测量。
根据欧姆定律,电流通过一个电阻时会在电阻两端产生电压降,而这个电压降正比于电流大小。
因此,通过测量电压降的大小,我们可以间接地得知电流的大小。
电流检测方法电压放大器检测法电压放大器检测法是一种常见的电流检测方法。
它基于电流通过电阻产生的电压降,通过放大这个电压信号来得到较大的电压输出。
常见的电流放大器电路包括差动放大器、仪表放大器等。
零漂补偿法由于电阻的温度、工艺等因素可能导致电阻值产生变化和偏差,进而影响电流检测的准确性。
为了解决这个问题,可以采用零漂补偿法。
零漂补偿法利用运算放大器的反馈功能,将电流检测电路的误差信号与补偿信号相抵消,实现零漂的补偿。
开环检测法开环检测法是一种简单直接的电流检测方法。
它通过在电路中引入感知电阻,然后测量该电阻上的电压降,进而获得电流的大小。
这种方法不需要放大器或者反馈电路,简化了电路的复杂度。
电流检测电路实例可调增益电流检测电路这是一种可调增益的电流检测电路。
它通过调节电阻的大小,可以实现对电流的不同范围的检测。
同时,它还具有高输入阻抗和低漂移的特点,能够提高电流检测的精度和稳定性。
![可调增益电流检测电路](adjustable_gain_current_ sensor.png)电路中的运算放大器实现了电压放大器的作用,从而得到较大的输出电压。
通过调节电阻R1和R2的比例,可以实现对电流范围的调节。
同时,电路中的反馈电阻也可以用于进行零漂的补偿。
开环电流检测电路这是一种简单的开环电流检测电路。
它由一个感知电阻和一个测量电压的电压表组成。
电流采样电路设计的详细解析!
电流采样电路的设计
文中研制了一套模拟并网发电系统,实现了频率跟踪、最大功率跟踪、相位跟踪、输入欠压保护、输出过流保护、反孤岛效应等功能;采用Atmega16高速单片机,实现了内部集成定时、计数器功能;利用定时器T/C2的快速PWM功能,实现SPWM信号的产生;采用T/C1的输入捕获功能,实现了频率相位监测和跟踪以及对失真度、输入电压、输出电流等物理量的检测与控制。
1. 整体方案设计
设计采用Atmega16单片机为主体控制电路,工作过程为:与基准信号同频率、同相位正弦波经过SPWM调制后,输出正弦波脉宽调制信号,经驱动电胳放大,驱动H桥功率管工作,经过滤波器和工频变压器产生于基准信号通频率、同相位的正弦波电流。
其中,过流、欠压保护由硬件实现,同步信号采集、频率的采集、控制信号的输出等功能,均由Atmega16完成。
系统总体设计框图如图1所示。
图一:系统枢图
2. 硬件电路设计
硬件电路设计分为DC/AC驱动电路、DC/AC电路和滤波电路3部分和平滑电容C1,电路原理如图2所示。
图二:ACDC转换电路
是由R1、R2、R3、R4、R5、R6、Q3、Q4、P3和P4组成,其中P3和P4。
电流检测功能电路的设计实现为了满足对直流举行检测的同时实现对电流信号缩小的需要,设计了一款电流检测,采纳CSMC 0.5 μm 120 V BCD工艺。
不同于传统电流检测电路,该电路挺直对电流信号举行处理,输出具有较好的线性度,同时对输入信号基本无影响,并且电路结构较为容易,能够较好地满足IP核应用的需要。
通过验证以及流片、测试,证实该电路具有良好的功能性。
文中同时给出该电路IP数据提取过程以及后续电路。
1 引言通常所说的电流检测是用来检测某部件、或者导线通过的电流,普通用互感器、分流器等将电流信号转化成信号,然后再对其举行处理放大,作为后面电路庇护、检测用法。
目前,已经有无数不同的电流检测技术已被公布或实施。
其中常用的直流电流检测办法主要是通过串联或者基于原理举行,在通常状况下被测电流信号较大,串联电阻对输入电流信号的影响可以忽视不计,但随着科技进展的需要,被检测信号日渐减小,在系统电路中假如挺直串联电阻,会影响前级电路工作,导致被测电流信号的大小发生转变,此时这一影响已经不能再被忽视。
为了检测小电流信号,同时实现将输入的电流信号缩小的功能,以便满足后续处理电路的要求,本文给出了一种不同于传统电流检测电路中常用的两类实现办法——电阻检测和电流互感器检测的检测电路,区分于采纳电阻、以及等无源器件作为主要结构的电路,设计了一款由MOS管为主要结构组成的电流检测电路。
它能够在实现电流缩放的同时,克服因对源电流产生较大影响而使得输入电流信号有较大转变的问题。
2 电流检测电路原理及设计优化2.1 设计要求本文的设计依托于国家项目服务设计平台,项目中要求的电流检测电路主要要求实现将大电流信号缩小,终于得到较小的电流信号输出,第1页共6页。
pwm电流检测电路设计方法PWM(Pulse Width Modulation)电流检测电路设计方法导言:PWM(Pulse Width Modulation)电流检测电路是一种用于测量电流的电路,允许以数字电压表示电流大小。
这种设计方法在工业、自动化控制以及电子设备中被广泛应用。
本文将一步一步介绍PWM电流检测电路的设计方法。
第一步:了解PWM电流检测原理PWM电流检测原理是基于电流的平均值与占空比的关系。
PWM是一种电压波形,通过改变占空比可以控制信号的平均电平。
根据电流与平均电平的关系,可以间接测量电流大小。
第二步:确定电流检测电路的要求在设计PWM电流检测电路之前,首先需要确定电路的要求。
常见的要求包括电流测量范围、精度要求、电源电压等。
基于这些要求,可以选择合适的元件和电路拓扑。
第三步:选择合适的电感元件电感元件在PWM电流检测电路中起到了关键作用,它能通过电流的变化产生电压信号。
根据电流范围选择合适的电感,常见的有芯片电感、铁氧体电感等。
第四步:设计输出滤波电路为了提高电流检测电路的精度,需要设计输出滤波电路,去除噪声和高频干扰。
常见的滤波电路包括低通滤波器,选择合适的电阻和电容来设计滤波电路。
第五步:选择合适的运算放大器运算放大器(Op-Amp)是PWM电流检测电路中的另一个重要组成部分,用于放大电流信号。
选择合适的运算放大器可以提高电路的增益和稳定性。
第六步:设计反馈电路反馈电路用于根据电流大小调整占空比,以实现精确测量。
通过反馈电路的设计,可以将电流测量结果准确地反馈给系统,实现闭环控制。
第七步:计算电流测量精度根据选取的元件和电路拓扑,可以进行电流测量精度的计算。
考虑元件的容差、非线性、温度漂移等因素,计算电流测量误差,并与要求进行比较。
第八步:进行仿真和验证在进行实际制作之前,可以利用仿真软件对电流检测电路进行仿真和验证。
通过调整参数和拓扑,观察仿真结果是否符合设计要求。
第九步:制作和调试电路原型在完成仿真验证后,可以进行电路原型的制作和调试。
单片机ADC检测4-20mA电路,以及计算方法随着科技的不断进步,单片机在工业领域的应用越来越广泛。
在工业现场,经常需要监测各种参数,如温度、压力、流量等,而这些参数通常是以电流的形式进行传输的。
其中,4-20mA电流信号是工业领域中最常用的一种信号,因为它具有很好的抗干扰性能和远距离传输能力,因此被广泛应用于工业自动化控制系统中。
要对4-20mA电流进行监测和检测,通常会使用单片机的ADC(模数转换器)来进行采集。
本文将介绍如何设计一个简单的单片机ADC检测4-20mA电路,并探讨计算方法。
1. 单片机ADC检测4-20mA电路的设计在设计单片机ADC检测4-20mA电路时,需要考虑以下几点:1)信号隔离:由于工业现场常常存在噪声干扰和接地电位差,因此需要对电流信号进行隔离,以保证采集的准确性和稳定性。
2)电流-电压转换:由于单片机的ADC一般是以电压形式进行采集的,因此需要将4-20mA电流信号转换为相应的电压信号。
3)电压采集:设计一个合适的电压采集电路,将转换后的电压信号输入到单片机的ADC引脚进行采集。
基于以上考虑,可以设计如下的单片机ADC检测4-20mA电路:电流信号输入端 -> 隔离电阻 -> 电流-电压转换电阻 -> 电压采集电路-> 单片机ADC引脚2. 单片机ADC检测4-20mA电路的计算方法在实际的工程应用中,需要将采集到的电压信号转换为对应的电流数值,以便进行后续的控制和监测。
下面将介绍单片机ADC检测4-20mA电路的计算方法。
假设电流-电压转换电阻的阻值为R,输入的4-20mA电流信号经过该电阻转换后得到对应的电压信号V,单片机的ADC采集到的电压值为V_ADC。
则根据欧姆定律和ADC的工作原理,可以得到电流与ADC采集值的关系:I = V / R = (V_ADC / 1024 * Vref) / R其中,I为实际电流值,V为电压值,R为电流-电压转换电阻的阻值,V_ADC为单片机ADC采集到的电压值,1024为ADC的分辨率,Vref为ADC的参考电压(一般为5V)。
h桥电压电流检测电路的设计H桥电压电流检测电路的设计概述H桥电压电流检测电路是一种用于检测H桥电路中电压和电流的重要电路,通过对电压和电流进行精确检测,可以实现对H桥电路的有效控制和保护。
本文将详细介绍H桥电压电流检测电路的设计原理和步骤。
一、H桥电路简介H桥电路是一种常用于直流电机驱动的电路,由四个开关元件组成,可以实现正反转和制动控制。
其中两个开关元件分别与电源正负极相连,另外两个开关元件则与电机的两个端子相连。
通过控制这四个开关元件的开关状态,可以实现电机的正转、反转和制动操作。
二、H桥电压电流检测电路的作用H桥电压电流检测电路主要用于对H桥电路中的电压和电流进行检测,以实现对H桥电路的控制和保护。
通过对电压和电流进行精确检测,可以实时获得H桥电路的工作状态,避免因电压或电流异常而引起的损坏或故障。
三、H桥电压电流检测电路的设计原理H桥电压电流检测电路的设计原理主要包括电压检测和电流检测两个部分。
1. 电压检测电压检测部分主要通过电压分压原理实现。
在H桥电路中,选取合适的分压比例,将待检测的电压通过电阻分压网络分压至适合的范围内,然后将分压后的电压输入到比较器中进行比较。
通过比较器的输出信号,可以判断待检测电压是否超过了设定的阈值。
2. 电流检测电流检测部分主要通过电流传感器实现。
在H桥电路中,通过电流传感器测量电流的大小,并将电流信号转换为电压信号。
这样,就可以将电流检测问题转化为电压检测问题,然后使用类似于电压检测的方法进行处理。
四、H桥电压电流检测电路的设计步骤H桥电压电流检测电路的设计步骤如下:1. 确定电压和电流检测的范围和精度要求。
根据具体的应用需求,确定电压和电流的检测范围和精度要求,以此为基础进行后续的电路设计。
2. 选择合适的电压和电流检测器件。
根据电压和电流的检测范围和精度要求,选择合适的电压和电流检测器件,如电阻、电容、电感等。
3. 设计电压分压电路。
根据电压检测的范围和精度要求,设计合适的电压分压电路,确保待检测电压能够在适当的范围内进行检测。
美的家用空调国内事业部设计规范规范编号:QMN-J33.228-2009电流检测电路设计指引(发布日期:2009-04-02)1范围本设计指引对电流检测电路的电路原理,各器件的参数计算选择,相关技术要求和实际使用中的有关问题进行了阐述。
本设计指引适用于美的家用空调国内事业部的电流检测电路的设计。
2规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。
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QMN-J52.053 电流互感器(原标准号05.132)3定义无4总述在空调整机上,常用到电流互感器检测压缩机工作电流,下面根据常用电流检测电路介绍其工作原理及注意事项。
1美的家用空调国内事业部设计规范规范编号:QMN-J33.228-2009 5电路原理5.1电路原理图5.2工作原理简介在了解电路工作原理之前,首先简单介绍电流互感器CT1的工作原理。
电流互感器实际是一个线性变压器。
其输入电流(被检测电流)与输出电流跟它的内部线圈匝数成正比关系(均为交流电流量)。
这样我们开始叙述电路的工作原理:假如检测压缩机电流值为Ii,根据电流互感器固定的初级/次级线圈匝数比(常量)C,可确定输出电流(为交流)Io=Ii/C;在选取负载电阻R6(通常为1KΩ、1%)时,其阻值远远小于两分压电阻值。
这样,R6的阻值约等于实际的负载电阻值。
于是,R6两端的电压Uo=R6*Io=R6*Ii/C;(注:此为交流电压值)。
在经过整流二极管D10半波整流后(由于MCU 的A/D口所需输入电流很小,此处按严格的计算关系),二极管D10的负极与地之间的直流电压V1=1.414/2*Uo=0.707*R6*Ii/C;要减掉二极管上的压降约0.5V。
直流电压V1在分压电阻R14和R13上分压,得出该点的电压值V2=R13/(R13+R14)*V1=R13/(R13+R14)*(0.707*R6*Ii/C-0.5),这就是最终输入到芯片检测口的压缩机电流参数模拟量(该值仍需通过实验最终确定。
单片机课程设计题目基于电流检测电路的设计英文题目Infrared Electric current examination electric circuit ofthe design院系电子工程学院专业自动化姓名同组人员年级大三指导教师2010年06月摘要在单片机检测电流的过程中,因为电流量是模拟量,并且对于电流量不能直接进行读取,所以需要将电流量转化为电压量,再通过A/ D转换器进行读取和处理。
单片机对模拟信号的读取是通过A/D转换器来实现的,使用了ADC0809芯片,关于芯片的介绍参考后面的内容,从电流量到电压量的转换时通过电流传感器来实现的,这是检测电流的关键。
下面先介绍电流传感器的基础知识,接着介绍实现单片机电流传感器所必须的器件和软件,然后逐步分析程序的各个只要模块以及程序的全貌。
【关键词】:ADC0809,电流检测,8051单片机Infrared electric current exanination electric circuit of the designAbstractIn the course of the current SCM test, Because the electric current is the analog, And the electric current can not be read directly Therefore needs to transform the amperage as the voltage quantity, Switch carries on the read and processing again through A/the D.Microcontroller reads the analog signal through A / D converter to achieve, Use the ADC0809 chip, Reference on the chip behind the introduction content, From the amount of electric current to voltage conversion is achieved through the current sensor, This is examines the electric current the key.The following will introduce the basics of current sensor, Then the introduction realizes the monolithic integrated circuit electric current sensor to component and software , Then gradually the various analytical procedures, and procedures of the picture as long as the module.【关键词】:ADC0809,electric current examination, Microcontroller8051目录错误!未定义书签。
课程设计报告题目:电流检测电路设计课程名称:电子信息工程课程设计学生姓名:焦道楠学生学号:1314020114年级:2013级专业:电子信息工程班级:(1)班指导教师:王留留电子工程学院制2016年3月目录1 绪论 (1)2 设计的任务与要求 (1)2.1 课程设计的任务 (1)2.2 课程设计的要求 (1)3 设计方案制定 (1)3.1 设计的原理 (1)3.2 设计的技术方案 (2)4 设计方案实施 (3)4.1 单片机模块 (3)4.2 传感器模块 (4)4.3 A/D转换模块 (5)4.4 LCD12864点阵液晶显示模块 (6)5 各模块PCB图 (7)5.1 单片机模块 (7)5.2 传感器模块 (7)6 系统的程序设计 (9)7 心得体会 (10)参考文献 (10)电流检测电路设计学生:焦道楠指导教师:王留留电子工程学院电子信息工程专业1 绪论在电学中的测量技术涉及的范围非常广,广泛应用于学校、工业、工厂、科研等各种领域,供实验室和工业现场测量使用。
随着电子技术的不断发展,在数字化和智能化不断成为主体的今天,电压、电流测量系统中占有非常重要的位置。
我们在分析和总结了单片机技术的发展历史及发展趋势的基础上,以实用、可靠、经济的设计原则为目标,设计出全数字化测量电压电流装置。
系统主要以AT89C51单片机为控制核心,整个系统由中央控制模块、A/D转换模块、LED显示模块组成。
可实现对待测电压、电流的测量,在数码管上显示。
本次课程设计我所做的项目是基于单片机的电流检测系统,主要用到A/D转换和数码管显示。
近几年来,单片机已逐步深入应用到工农业生产各部门以及人们生活的各个方面。
各种类型的单片机也根据社会的需求而相继开发出来。
单片机是一个器件级的计算机系统,实际上它是一个微控制器或微处理器。
由于它功能齐全,体积小,成本低,因此它可以应用到所有的电子系统中。
AT89C51是一种带4K字节闪存的可编程可插除只读存储器的单片机。
单片机的可擦除只读存储器可以反复的擦除多次,该器件采用ATMEL高密度非易失性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。
由于将多功能的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。
2设计的任务与要求2.1 课程设计的任务利用单片机及其相关知识,设计一个电流检测电路。
2.2 课程设计的要求(1)画出相应电流检测电路的原理图,并进行检测,生成PCB板;(2)编写程序,实现电流检测功能;(3)情况允许的情况下,做出实物,并估算其成本。
3设计方案制定3.1 设计的原理本设计采用AT89C51单片机芯片配合ADC0804模/数转换芯片构成一个简易的电流检测电路。
电路通过ADC0804芯片调理电路输入口IN0输入的0~5 V的模拟量电压,经过模/数转换后,产生相应的数字量经过其输出通道D0~D7传送给AT89C51芯片的P3口。
AT89C51负责把接收到的数字量经过数据处理,产生正确的7段数码管的显示段码,并通过其P0口传送给数码管。
同时它还通过I/O口P2.0、P2.1、P2.2、P2.3产生位选信号,控制数码管的亮灭。
另外AT89C51还控制ADC0804的工作;P2.4和P1.1共同控制ADC0804的地址锁存端(ALE)和启动端(START);P1.2控制ADC0804的转换结束信号(EOC)。
因为需要采集的数据是直流电流,由于ADC0804是逐次比较型8位串行A/D转换器,只能输入电压信号,故在数据采集之前先要把直流电流信号转化为直流电压信号。
通过适当的外围电路就可以实现了。
输入电压经过ADC0804进行数据转换和数据采集,采集结果为8位二进制数,为了方便分析,也可以看成是16进制数。
最后应用程序把相应字符传输给AT89C51管理芯片并通过数码管显示数据。
其中ADC0804的数据采集和AT89C51管理都需要在51单片机中编程实现数据传输和控制。
3.2 设计的技术方案图1电流检测电路工作流程图由于AT89C51片内没有A/D转换,根据系统的设计要求,需要在片外扩展A/D转换接口。
系统选用ADC0804,ADC0804的DB0~DB7分别接单片机的P0.0~P0.7,AGND、DGND、CS、VIN-接地,RD、WR分别接单片机的RD、WR端,中断请求INTR接单片机的P2.0口,VIN+接采集信号输入。
调整变阻器HAUBLAN20K,使辅助参考端VREF 脚得到2.56V标准电压。
在CLKIN、CLKOUT端设计RC振荡电路,由于ADC0804频率限制在100Hz~1460kHz,通过对频率公式F=1/(1.1RC)的计算,选择电阻R=20k,电容C=200pF,即可得到符合设计要求的频率。
系统由一个主控系统和一个检测模块组成。
被测电流通过ACS712芯片时,该芯片利用霍尔效应,将被测电流转换成0~5V的DC模拟信号,该模拟量经过A/D装置变成数字量。
A/D采样处理模块主要是对从ADC0804采集来的数据进行处理,完成对二进制数据BCD码的转换,并且通过P1口输出显示,P1口德低四位输出BCD码,高四位为数码管的片选信号。
ADC0804与AT89C51的连接采用循环扫描方式。
当A/D转换结束后,ADC0804向CPU发出一个信号,CPU对转换后的数字量进行处理,使数码管显示当前的电流值。
4设计方案实施4.1 单片机模块4.1.1 模块介绍AT89C51单片机是美国Atmel公司生产低电压,高性能CMOS 8位单片机,片内含4k bytes的可反复擦写的只读程序存储器(EPROM)和128 bytes的随机存取数据存储器(RAM),器件采用Atmel公司的高密度、非易失性存取技术生产,兼容标准MCS-51指令系统,片内置通用8位中央处理器(CPU)和Flash 存储单元,功能强大。
AT89C51单片机可提供许多高性价比的应用场合,可灵活应用于各种控制领域。
4.1.2 单片机电路图图2 单片机模块电路图4.2传感器模块4.2.1 电流传感器的工作原理磁补偿式的工作原理是磁场平衡,即主回路电流IP在聚磁环所产生的磁场,通过一个次级线圈的电流产生的磁场进行补偿,使霍尔器件处于检测零磁通的工作状态,具体工作过程为:当主回路有一电流通过时,在导线产生的磁场被聚磁环聚集,感应霍尔器件使之有一个信号输出,这一信号驱动相应的功率管导通,从而获得一补偿电流IS。
这一电流通过多匝绕组产生的磁场与被测电流产生的磁场正好相反,因而补偿了原来的磁场,使霍尔器件的输出逐渐减小,当IP与匝数相乘所产生的磁场与IS与匝数相乘所产生的磁场相等时,IS不再增加,霍尔器件起到指示零磁通的作用。
此时可以通过IS 来测IP,当有变化时,平衡受到破坏,霍尔器件就有信号输出,即重复过程重新达到平衡。
被测电流的任何变化都会破坏这一平衡,一旦磁场失去平衡,霍尔器件就有信号输出,经放大后,立即有相应的电流流过次级绕组,对失衡的磁场进行补偿。
4.2.2 ACS712简述ACS712器件主要由靠近芯片表面的铜制电流通路和精确的低置线性霍尔传感器电路组成。
被测电流流经的通路(引脚1和2,3和4之间的电路)的内电阻通常是1.2mΩ,具有较低的功耗。
流经铜制电流通路的电流所产生的磁场,能够被片内的霍尔IC感应并将其转化为比例的电压。
通过将磁性信号尽量靠近霍尔可以消除芯片由于温度传感器来实现器件精确度的最优化。
精确的成比例的输出电压由稳定斩波型低偏置BiCMOS 霍尔集成电路提供,该集成电路在出厂时已经进行了精确的编程。
稳定斩波技术是一种新技术,它给片内霍尔器件和放大器提供最小的偏置电压,该技术几乎可以消除由温度所产生的误差。
表1ACS712器件的引脚及功能4.2.3 传感器电路图图3传感器模块电路图4.3A/D转换模块4.3.1 ADC0804简述ADC0804是一个早期的A/D转换器,因其价格低廉而在要求不高的场合得到广泛应用。
ADC0804是一个8位、单通道、低价格的A/D转换器。
主要特点是:(1)模数转换时间大约100us;(2)方便的TTL或CMOS标准接口;(3)可以满足差分电压输入;(4)具有参考电压输入端;(5)内含时钟发生器;(6)单电源工作时输入信号范围是0V~5V;(7)不需要调零等。
4.3.2ADC0804引脚结构ADC0804采用的是双列直插封装,各脚功能如下:(1)D7-D0:8位数字量输出引脚;(2)IN0-IN7:8位模拟量输入引脚;(3)VCC:+5V工作电压;(4)GND:地;(5)REF(+):参考电压正端;(6)REF(-):参考电压负端;(7)START:A/D转换启动信号输入端;(8)ALE:地址锁存允许信号输入端(以上两种信号用于启动A/D转换);(9)EOC:转换结束信号输出引脚,开始转换时为低电平,当转换结束时为高电平;(10)OE:输出允许控制端,用以打开三态数据输出锁存器;(11)CLK:时钟信号输入端(一般为500KHz);(12)A、B、C:地址输入线。
4.4LCD12864点阵液晶显示模块4.4.1 接口定义说明(1)接口J901的PIN01~PIN08引脚,输入输出8位数据,连接液晶的8位数据口;(2)接口J902的PIN01引脚,连接液晶的CS2片选引脚;(3)接口J902的PIN02引脚,连接液晶的CS1片选引脚;(4)接口J902的PIN03引脚,连接液晶的CE片选引脚;(5)接口J902的PIN04引脚,连接液晶的写引脚;(6)接口J902的PIN05引脚,连接液晶的读引脚;(7)电位器W901可调节液晶显示对比度。
4.4.2 功能描述本模块中选用的液晶为12X64像素无字库液晶,控制器为KS108B或兼容芯片。
液晶行向为128个像素,列向为64个像素;行向分成两个完全相同的左右分页屏,两个分页屏的显示通过CS1和CS2来选择。
表2 液晶接口定义4.4.3 液晶显示电路图图4LCD12864点阵液晶显示电路图5各模块PCB图5.1 单片机模块图5单片机模块PCB图5.2 传感器模块图6传感器模块PCB图5.3 元件列表表3 元器件价格清单6系统的程序设计主程序主程序用来调用上述子程序,包括初始化单片机、初始化ADC0804等。
#include”public.h”u8ADCResultfloat Currentu16CurIntvoidPowerOnInirial(void){ ADC0804Initial() //初始化ADC0804 }void main(void){ MCUInitial() //初始化MCUPowerOnInitial() //初始化上电默认状态while(1){ Current = ACS712ReadCurrent(ADCResult)CurInt = Current*100 //电流值乘以100以便显示DisplaySevenSegment(CurInt) //显示电流值} }ADC0804的启动、读取程序如下:#include”public.h”void ADC0804Start(void){ iADC0804WR = 0iADC0804WR = 1 //上升沿启动ADC0804转换}void ADC0804Initial(void){ iADC0804WR = 1iADC0804RD = 1 //初始化状态为WR,RD均为高电平}u8 ADC0804ReadADResult(void){ u8ADTempiADC0804RD = 0 //低电平为度数状态ADTemp = iADC0804DATA //读取数据口iADC0804RD = 1return ADTemp//返回ADC转换结果}7心得体会通过这一阶段的不断的学习,查找相关资料,最后终于完成了本次设计,本次课程设计终于告一段落,我体会很多。