數(shù)控直流電流源課程設(shè)計與制作

1、一、設(shè)計題目：數(shù)控直流電流源的設(shè)計與制作二、主要內(nèi)容及要求 1功能與主要技術(shù)指標 （1） 輸出電流：01A步進可調(diào)，調(diào)整步距4mA；誤差0.1mA （2） 輸入電壓：12V； （3） 顯 示：輸出電壓值用LED數(shù)碼管顯示； （4） 電流調(diào)整：由“+”、“-”兩按鍵分別控制輸出電流的步進增減； （5） 輸出電流預(yù)置：輸出電流可預(yù)置在01A之間的任意一個值； （6） 其 它：自制電路工作所需的直流穩(wěn)壓電源，輸入電壓為12V，+5V；三、進度安排任務(wù)設(shè)計2012年3月12日 2012年3月16日練習(xí)制作2012年3月19日 2012年3月23日 數(shù)控直流電流源設(shè)計與制作一、設(shè)計任務(wù)和技術(shù)要求1、設(shè)計

2、一個數(shù)控直流電流源2、輸出電流01A，手動步進4mA增、減可調(diào)，誤差不大于0.1mA；3、負載供電電壓12V，負載等效阻值10歐姆；4、電路應(yīng)具有對負載驅(qū)動電流較好的線性控制特性；二、總體設(shè)計方案原理及結(jié)構(gòu)框圖數(shù)控直流電流源共有六部分組成，其中輸出電流的調(diào)節(jié)是通過“+” 和“-”兩個按鍵來操作的；步進電流精確到0.1A以手動控制可逆計數(shù)器分別作加，減計數(shù)；控制數(shù)字量為8位二進制碼：0000000011111111增、減變化?？赡嬗嫈?shù)器的二進制數(shù)字輸出分兩路運行，一路用于驅(qū)動數(shù)字顯示電路，精確顯示當前輸出電流值；另一路進入數(shù)模轉(zhuǎn)換電路（D/A轉(zhuǎn)換電路）；數(shù)模轉(zhuǎn)換電路將數(shù)字量按比例，轉(zhuǎn)換成模擬電流

3、，然后經(jīng)過射極跟隨器的控制,調(diào)整輸出級，使輸出穩(wěn)定直流電流。 輸出電流精確度調(diào)節(jié)單元D/A轉(zhuǎn)換單元數(shù)字量產(chǎn)生單元手動增、減數(shù)字量調(diào)節(jié)電壓電流轉(zhuǎn)換單元輸出電流精確度調(diào)節(jié)單元D/A轉(zhuǎn)換單元數(shù)字量產(chǎn)生單元手動增、減數(shù)字量調(diào)節(jié)電壓電流轉(zhuǎn)換單元直流穩(wěn)壓直流穩(wěn)壓電源電路圖2-1電路結(jié)構(gòu)原理框圖三、部分模塊原理及結(jié)構(gòu)圖1、74LS193芯片74LS193具有同步可逆計數(shù)功能、異步清零功能、異步并行置數(shù)和保持功能。與 是為74LS193級聯(lián)時使用的。級聯(lián)時只要把低位的 端、 端分別與高位的CPU、CPD連接起來，各芯片的CR端連接在一起, 端連接在一起，就可以了。圖3-1 74LS193引腳排列圖和邏輯功能示

4、意圖CR異步清零端，高電平有效；異步置數(shù)，低電平有效；CPU加法計數(shù)脈沖輸入端，上升沿觸發(fā)；CPD減法計數(shù)脈沖輸入端，上升沿觸發(fā)；進位脈沖輸出端；借位脈沖輸出端。2、D/A轉(zhuǎn)換控制單元電路工作原理：數(shù)模轉(zhuǎn)換電路采用一個DAC0832集成塊，它是一個8位數(shù)/模轉(zhuǎn)換電路。由于DAC0832不包含運算放大器，所以需要外接一個運算放大器相配，才構(gòu)成完整的D/A 轉(zhuǎn)換器，低位DAC輸出的模擬量經(jīng)過9：1分流器分流后與高位DAC輸出模擬量相加后送入運放，具體實現(xiàn)由900歐姆和100歐姆的電阻相并聯(lián)分流實現(xiàn)。運放將其轉(zhuǎn)換成與數(shù)字端輸入的數(shù)值成正比的模擬輸出電壓，運放采用的是低噪聲的NE5534芯片。DAC0

5、832 芯片主要功能引腳的名稱和作用如下：圖3-2 D/A轉(zhuǎn)換控制單元DI7DI EQ 0：8 位二進制數(shù)據(jù)輸入端；ILE：輸入鎖存允許，高電平有效CS：片選信號，低電平有效WR1，WR2：寫選通信號，低電平有效XFER：轉(zhuǎn)移控制信號，低電平有效Rf：內(nèi)接反饋電阻，Rf=15K；IOUT1，IOUT2：輸出端，其中 IOUT1 和運放反相輸入相連，IOUT2 和運放同相輸入端相連并接地端。Vcc：電源電壓，Vcc 的范圍為+5V+15V；Vref：參考電壓，范圍在-10V+10V;GND：接地端。當 ILE=1,CS=0,WR=0，輸入數(shù)據(jù) d7d0 存入 8 位輸入寄存器中，當 WR2=0，

6、XFER=0 時，輸入寄存器中所存內(nèi)容進入 8 位 DAC 寄存器并進行 D/A 轉(zhuǎn)換。當 DAC0832 外接運放 A 構(gòu)成 D/A 轉(zhuǎn)換電路時，電路輸出量 V0 和輸入 d7d0 的關(guān)系式為：3、電壓-電流轉(zhuǎn)換驅(qū)動單元工作原理：由D/A轉(zhuǎn)換控制單元經(jīng)過死去校正輸出的電壓，通過A6放大器、N溝道管、電容、電阻處理轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定直流電流。圖3-3 電壓-電流轉(zhuǎn)換驅(qū)動單元4、克服死去校正電壓單元工作原理：D/A轉(zhuǎn)換控制輸出的電壓進入克服死去校正單元，通過滑動變阻器和電阻從而進行控制模擬量，再經(jīng)過放大器對這個模擬電壓進行放大，以實現(xiàn)克服死去電壓校正。圖3-4 克服死去校正電壓單元5、加減計數(shù)器工作原理

7、：此部分電路主要用兩個按鈕開關(guān)作為輸出電壓增和減的調(diào)整鍵，與可逆計數(shù)器的加計數(shù)CPU時鐘輸入端和減計數(shù)CPD時鐘輸入端相連，可逆計數(shù)器采用兩片四位十進制同步加/減計數(shù)集成塊74LS193芯片級聯(lián)而成。圖3-5 加減計數(shù)器四、電路系統(tǒng)參數(shù)計算公式U0=-(R13/RP2*Ui+R13/R11*URP1)U0=-(Vi1+Vi2)Id=Id0*(Ugs/Vgs(th)-1)2I=12/R9+RP1+R11U0=I*Ui/RP1+12/ R9+RP1+R11五、系統(tǒng)電路原理總圖圖5-1系統(tǒng)電路原理總圖六、元器件清單元器件名稱個數(shù)元器件名稱個數(shù)74LS193芯片2N溝道管1DAC0832集成芯塊1整流

8、二極管1進位按鍵20.01uF電容1放大器110K滑動變阻器12K電阻420K滑動變阻器110電阻1導(dǎo)線若干0.25電阻10七、調(diào)試、測試用儀器設(shè)備清單儀器名稱數(shù)量儀器名稱數(shù)量萬用表（MY65）1臺示波器1臺交流毫伏表1臺導(dǎo)線若干滑動變阻器1個面包板1塊直流穩(wěn)壓電壓1臺 附錄資料：不需要的可以自行刪除 流體機械原理課后解答p41習(xí)題一：一、為了滿足一個規(guī)劃中的企業(yè)用電高峰的需要，擬在有利地形處建一座具有一臺泵及一臺水輪機的抽水蓄能電站，該企業(yè)每天對電能的需要為：14h為P1=8MW；10h為P2=40MW。假定該企業(yè)可以從電網(wǎng)中獲得的電功率Pv是常數(shù)，已知：水輪機的總效率，泵的總效率，壓力管道

9、的損失，電站的靜水頭。為簡單計，假定和為常數(shù)，其它損失忽略不計。假定該裝置中水的總量為常數(shù)（上游無來水，下游不放水，并忽略蒸發(fā)泄漏），試求：必需的值。泵與水輪機的工作參數(shù)，。上游及下游水池的最小容積V。解：從電網(wǎng)中獲得的電能不足時，用水輪機發(fā)電補充；從電網(wǎng)中獲得的電能有多余時，用于泵去抽水蓄能。MWm3/s， m3/s對水輪機：m3/s；， MW，MW，對于泵：m3/s；，MW，MWVm3二、水輪機效率實驗時在某一導(dǎo)葉開度下測得下列數(shù)據(jù)：蝸殼進口處壓力表讀數(shù)Pa，壓力表中心高程m，壓力表所在鋼管直徑m，電站下游水位m，流量m/s，發(fā)電機功率kW，發(fā)電機效率，試求水輪機效率及機組效率。解：，；而

10、，=0，=0m水輪機的效率機組效率三、某泵裝置中，進口管直徑mm，其上真空表讀數(shù)Pa（500mmHg），出口管路直徑mm，其上壓力表讀數(shù)MPa，壓力表位置比真空表高1m，輸送介質(zhì)為礦物油，其密度kg/m3，泵的流量為m3/s，試求泵的揚程。解：泵的揚程某泵裝置中，進出口管直徑相同cm，進口真空表讀數(shù)mmHg，出口管路上壓力表讀數(shù)kgf/cm2，壓力表位置比真空表高1m，輸送介質(zhì)為礦物油，其密度kg/m3，泵的流量為 L/s，試求泵的揚程。答案：四、一臺送風(fēng)機的全壓為1.96kPa，風(fēng)量為40m3/min，效率為50，試求其軸功率。Wp103習(xí)題二四、軸流轉(zhuǎn)漿式水輪機某一圓柱流面=2m，n=15

11、0r/min，在某一流量下=4m/s。試求：a)當葉片轉(zhuǎn)到使=10時，作出口速度三角形。此時轉(zhuǎn)輪出口水流的動能是多少？其中相對于的部分又是多少？b)為了獲得法向出口，應(yīng)轉(zhuǎn)動葉片使為多少？此時出口動能又為多少？c)設(shè)尾水管回能系數(shù)=0.85，且假定尾水管只能回收相應(yīng)于的動能，則上面兩種情況下出口動能損失各為多少？a)m/sm/sm/smmb)mc)回收的能量：損失的能量： 或五、在進行一臺離心泵的能量平衡實驗時，測得下列數(shù)據(jù)：軸功率P=15kW；流量=0.013m3/s；揚程H=80m；轉(zhuǎn)速n=2900r/min；葉輪密封環(huán)泄漏量=0.0007m3/s；圓盤摩擦功率=1.9kW；軸承與填料摩擦功

12、率=0.2kW；另外給定了泵的幾何尺寸：輪直徑=0.25m；出口寬度=6mm；葉片出口角=23。試求：a)泵的總效率及水力、容積和機械效率。b)葉輪出口速度三角形。（不計葉片厚度，=0）c)滑移系數(shù)、反作用度a)b) m/sm/sc)或p103習(xí)題四四、一臺泵的吸入口徑為200mm，流量為=77.8L/s，樣本給定=5.6m，吸入管路損失=0.5m。試求：1）在標準狀態(tài)下抽送常溫清水時的值。2）如此泵在拉薩（=64922.34Pa）使用，從開敞的容器中抽吸80溫水，其值又為多少？（注：80清水的=47367.81Pa，=9530.44N/m3）1）列進水池面與泵進口斷面2）由汽蝕余量和真空度的定義：，m五、雙吸離心泵的轉(zhuǎn)速為1450r/min，最優(yōu)工況的揚程為43m，流