[发明专利]一种数字式双向恒流源

摘要

本发明的一种数字式双向恒流源属于电子设备技术领域，结构有输出控制模块(8)、功率输出模块(9)、反馈控制模块(10)和前面板(13)，其特征在于，结构还有单片机模块(1)、显示模块(2)、指示灯模块(3)、按键模块(4)、编码器模块(5)、RS232接口模块(6)、数模转换模块(7)、电流取样模块(11)和模数转换模块(12)。本发明基于单片机控制，具有功能丰富、升级方便、可程控等优点，且本发明具有模拟负反馈和数字负反馈双重反馈控制，稳定性高，使用场合广。

主权项

一种数字式双向恒流源，结构有单片机模块（1）、数模转换模块（7）、输出控制模块（8）、功率输出模块（9）、反馈控制模块（10）和前面板（13），其特征在于，结构还有显示模块（2）、指示灯模块（3）、按键模块（4）、编码器模块（5）、RS232接口模块（6）、电流取样模块（11）和模数转换模块（12）；所述的单片机模块（1）的结构为，单片机U1的电源端和接地端分别接+5V电源和数字地，电源端还通过电容C1接数字地，端口X1和端口X2之间接晶振Y1，端口X1和端口X2还分别通过电容C2和电容C3接数字地，端口P00~端口P07分别通过电阻R1~电阻R8接+5V电源，所述的单片机U1的型号是STC89C51；所述的显示模块（2）的结构为，显示屏U2的端口D0~端口D7分别接单片机U1的端口P00~端口P07，显示屏U2的端口EN、端口R/W和端口RS分别接单片机U1的端口P10、端口WR和端口RD，显示屏U2的端口VL和端口BL‑接数字地，端口BL+接滑动变阻器P1的滑线端，端口VDD和端口VSS分别接+5V电源和数字地，端口VDD和端口VSS之间还接有电容C4，滑动变阻器W1的一端接+5V电源，另一端接数字地，所述的显示屏U2的型号为LCD1602；所述的指示灯模块（3）的结构为，电阻R13~电阻R16的一端分别接单片机U1的端口P11~端口P14，电阻R13~电阻R16的另一端分别接场效应管Q1~场效应管Q4的栅极，场效应管Q1~场效应管Q4的源极均接模拟地，漏极分别通过电阻R9~电阻R12接发光二极管D1~发光二极管D4的阴极，发光二极管D1~发光二极管D4的阳极均接+12V电源；所述的按键模块（4）的结构为，开关S1、开关S2的一端与电容C5、电容C6的一端均接数字地，开关S1的另一端和电容C5的另一端相连，同时接电阻R17的一端和施密特触发器U3A的输入端，电阻R17的另一端接+5V电源，开关S2的另一端和电容C6的另一端相连，同时接电阻R18的一端和施密特触发器U3B的输入端，电阻R18的另一端接+5V电源，施密特触发器U3A、施密特触发器U3B的输出端分别接单片机U1的端口P15和端口P16；所述的编码器模块（5）的结构为，旋转编码器Encoder1的1脚接电阻R19的一端、电容C7的一端和施密特触发器U3C的输入端，2脚接电阻R20的一端、电容C8的一端和施密特触发器U3D的输入端，3脚接数字地，电阻R19和电阻R20的另一端均接+5V电源，电容C7和电容C8的另一端均接数字地，施密特触发器U3C和施密特触发器U3D的输出端分别接单片机U1的中断口INT0和中断口INT1；所述的RS232接口模块（6）的结构为，电平转换芯片U4的端口VCC和端口GND分别接+5V电源和数字地，端口V+通过电容C9接+5V电源，端口V‑通过电容C10接数字地，端口C1+和端口C1‑之间接电容C11，端口C2+和端口C2‑之间接电容C12，端口T1 IN和端口R1 OUT分别接单片机U1的端口TXD和端口RXD，端口R1 IN和端口T1 OUT分别接D形接口J1的3脚和2脚，D形接口J1的5脚接数字地，所述的电平转换芯片U4的型号是MAX232，D形接口J1是一个9针D形接口；所述的数模转换模块（7）的结构为，数模转换器U5的数字信号输入端口与单片机U1的端口P0相连，数模转换器U5的端口BYTE1/BYTE2与单片机U1的端口P17相连，数模转换器U5的端口CS与单片机U1的端口P20相连，数模转换器U5的端口WR1、端口WR2均与单片机U1的端口WR相连，端口XFER与单片机U1的端口RD相连，数模转换器U5的电源端接+5V电源，端口DGND接数字地，端口AGND和端口Iout2接模拟地，端口Rfb通过可调电阻W1接模拟地，端口Iout1接运放U6A的同相输入端，运放U6A的正负电源端分别接+12V电源和模拟地，反相输入端接电阻R21和电阻R22的一端，电阻R22的另一端接模拟地，电阻R21的另一端接可调电阻W2的一端，可调电阻W2的另一端接运放U6A的输出端并记为端口I_ctr，与输出控制模块（8）中的端口I_ctr_in相连，数模转换器U5的参考电压输入端Vref记为端口V_refer_in，接模数转换模块（12）中的端口V_refer，所述的数模转换器U5的型号是DAC1232LCJ；所述的输出控制模块（8）的结构为，运放U7A的正负电源端分别接+12V电源和模拟地，反相输入端和输出端之间接电容C13，反相输入端记为端口I_F_in，与反馈控制模块（10）中的端口I_F相连，同相输入端记为端口I_ctr_in，与数模转换模块（7）中的端口I_ctr相连，输出端通过电容C14接+5V电源，输出端还通过电阻R23接运放U6B的反相输入端，运放U6B的同相输入端接+5V电源，反相输入端和输出端之间接电阻R24，输出端通过电容C15接+5V电源，运放U7A和运放U6B的输出端分别记为端口Left_ctr和端口Right_ctr，并分别与功率输出模块（9）中的端口Left_ctr_in和端口Right_ctr_in相连；所述的功率输出模块（9）的结构为，达林顿管Tn1和达林顿管Tn2的集电极分别接+12V电源和模拟地，发射极接在一起与电阻Rs1的一端相连，并记为端口Rs_left，基极接在一起与电阻R25的一端相连，电阻R25的另一端记为端口Left_ctr_in，与输出控制模块（8）中的端口Left_ctr相连，电阻Rs1的另一端记为端口Out1，达林顿管Tn2和达林顿管Tn4的集电极分别接+12V电源和模拟地，发射极接在一起并记为端口Out2，基极接在一起与电阻R26的一端相连，电阻R26的另一端记为端口Right_ctr_in，与输出控制模拟8中的端口Right_ctr相连；所述的反馈控制模块（10）的结构为，运放U7B的反相输入端和输出端之间接电阻R29，输出端记为端口I_F，与输出控制模块（8）中的端口I_F_in相连，反相输入端还接电阻R27的一端，同相输入端接电阻R28的一端和电阻R30的一端，电阻R30的另一端接+5V电源，电阻R28和电阻R27的另一端分别记为端口F_in1和端口F_in2，并分别与功率输出模块（9）中的端口Rs_left和端口Out1相连；所述的电流取样模块（11）的结构为运放U8A的正负电源端分别接+12V电源和模拟地，反相输入端和输出端相连，同相输入端通过电阻R31接+5V电源，同相输入端还通过可调电阻W3接模拟地，输出端通过电阻R35接运放U9A的反相输入端，运放U9A的正负电源端分别接+12V电源和模拟地，反相输入端和输出端之间接电阻R33，反相输入端还接可调电阻W4的一端，可调电阻W4的另一端接电阻R36的一端，电阻R36的另一端接运放U8B的反相输入端，运放U9A的输出端通过电阻R32接运放U8B的反相输入端运放U8B的反相输入端和输出端之间接电阻R34，运放U8B和运放U9A的同相输入端分别记为端口Sample_in1和端口Sample_in2，并分别与功率输出模块（9）中的端口Rs_left和端口Out1相连，运放U8B的输出端记为端口I_sample，与模数转换模块（12）中的端口I_sample_in相连；所述的模数转换模块（12）的结构为，模数转换器U10的端口CLK通过电容C16接数字地，端口CS接单片机U1的端口P21，端口RD、端口WR分别接单片机U1的端口RD、端口WR，端口HBEN接单片机U1的端口P22，端口SHDN接+5V电源，模数转换器U10的数据输出端和单片机U1的P0端口相连，模数转换器U10的端口Vdd接+5V电源，端口DGND接数字地，端口AGND接模拟地，端口INT接单片机U1的端口P23，端口CH1~端口CH7均接模拟地，端口CH0通过电容C17接模拟地，端口CH0作为采样输入端，记为端口I_sample_in，与电流取样模块（11）中的端口I_sample相连，模数转换器U10的端口REF和端口REFADJ分别通过电容C19和电容C18接模拟地，端口REF还接运放U9B的同相输入端，运放U9B的反相输入端和输出端相连，并作为参考电压端，记为端口V_refer，接模数转换模块（7）的端口V_refer_in，所述的模数转换器U10的型号为MAX197；所述的前面板（13）的结构有，显示屏1301、电源开关1302、显示模式选择按键1303、上限电流指示灯1304、下限电流指示灯1305、输出电流指示灯1306、参数调节旋钮1307、输出控制按键1308、电流输出指示灯1309和电流输出端口1310；其中，显示屏1301是显示模块（2）中所述的显示屏U2，型号为LCD1602，电源开关1302是整个装置的总开关，显示模式选择按键1303和输出控制按键1308分别是按键模块（4）中所述的开关S1和开关S2，上限电流指示灯1304、下限电流指示灯1305、输出电流指示灯1306、电流输出指示灯1309这4个指示灯分别是指示灯模块（3）中所述的发光二极管D1~发光二极管D4，参数调节旋钮1307是编码器模块（5）中所述的旋转编码器Encoder1，电流输出端口1310的两极分别与功率输出模块（9）的端口Out1、端口Out2相连。