设计并制作一个可控输出电流和频率的正弦交流电流源。

只看该作者 · 2019-5-31 09:07

设计并制作一个可控输出电流和频率的正弦交流电流源。

（1）输出端接5Ω电阻负载，输出不失真正弦波电流（有效值）在100mA～1A可调（调节步长ΔIomin=100mA，输出电流频率f=50Hz）；
（2）负载电阻为5Ω，当输出电流1A时，输出电流的频率25Hz～75Hz可任意设定，步长为1 Hz；
（3）当f=50Hz，负载电阻从5Ω变到2Ω，要求输出电流保持在1A±10%；而当负载电阻开路时，电路自动切断输出电流并报警；
（4）能显示输出电流值（有效值）和输出电压值（负载两端电压的有效值），且显示相对误差小于10%。

只看该作者 · 2019-5-31 10:49

本帖最后由 tianxj01 于 2019-5-31 10:54 编辑

按照载波16KHz，1Hz 建立一个0-90°的sin表格，分辨率定256应该足够，最大255代表sin的1，最小0代表sin的0。此表需要4K的存储量，这个一般的8位单片机完全可以满足。比如N76E003
其实，这个sin表，足够你发出1HZ-几千Hz的频率了。
用PWM中断函数读取sin表格，读取的位置，=中断计数*频率数，并刷新PWM数据，同时中断还必须处理四象限过程。这样就在时间上实现了1Hz步长的要求。
单片机输出的PWM驱动功率级PWM。
1A 5欧姆有效值，由于功率不大，所以电流采样电阻则选择5Ω的1/10，为0.5Ω，则实际输出必须是则峰峰值=1.414*5.5*2=15.56V ，输出级至少采用16V以上直流供电。
电流采样数据作为输出目标，对PWM进行PID运算，以实现恒流控制。
当然输出级还必须有半桥驱动、输出滤波电感电容这些都是必须的。
单片机同时完成电流、电压、频率等显示，并设置类似飞梭的控制端口进行数据配置。
鉴于显示信息比较多，建议用12864或同类型的液晶来做。
由于有电流采样值的ADC数据，和PID运算结果，所以很容量得到输出电压有效值，而不需要再进行输出电压采样。用1/10电阻采样，相对误差应该小于1%。
当电流采样低于最低量程的一半，这里应该是50mA，认为负载异常，停止PWM驱动，并警告，至于恢复输出，这里没有给出要求方法。
需要的知识点：熟练掌握单片机PWM、ADC、液晶屏总线驱动、旋转编码器接口知识（个人认为此类仪器最好的人机接口方式）。
掌握浮栅驱动半桥芯片和原理，理解并能实际应用半桥驱动的死区概念，掌握MOS管驱动原理。
掌握并可以实际应用单片机PID控制算法。
这些，应该足够支持你做出这么一个东西了。

只看该作者 · 2019-6-16 09:02

tianxj01 发表于 2019-5-31 10:49
按照载波16KHz，1Hz 建立一个0-90°的sin表格，分辨率定256应该足够，最大255代表sin的1，最小0代表sin的0 ...

为什么不需要建立被控制对象的传递函数？？？感觉PID口诀好坑啊。

设计并制作一个可控输出电流和频率的正弦交流电流源。

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