CW32电压电流表学习

发表于 2025-11-7 21:58

CW32电压电流表学习（一）

这是电压采样电路，作用是把输入的电压（比如 0 - 30V 或 0 - 3V）“调理” 到 ADC 能接收的范围，再让 ADC 把模拟电压转成数字信号。下面拆成几个部分

一、左边电路（处理 0 - 30V 输入）
1. 电阻分压：把高电压缩小
R8（220K）和 R7（10K）组成分压电路：
输入电压+V（0 - 30V）经过 R8 和 R7，会在 R7 上端产生一个 “分压后的电压”。
分压公式：V分压后=+V×R7/R8+R7。
比如+V = 30V时，分压后电压是 30V×10K/220K+10K≈1.3V，这样就把 30V 缩小到 ADC 能接收的范围（因为 ADC 内部参考电压是 1.5V，1.3V < 1.5V，不会超量程）。
2. 稳压二极管 D1（1N4148）：保护 ADC
当分压后的电压超过 5V时，D1 会 “导通”，把电压钳位在 5V 左右，防止过高的电压烧坏 ADC 的输入引脚（ADC_IN11）。
3. 电容 C3（10nF）：滤波 “让电压更平稳”
输入电压可能有 “毛刺”（比如瞬间波动），C3 像个 “小水库”，能把波动的电压变得平滑，让 ADC 采样更准确。
二、右边电路（处理 0 - 3V 输入）
1. 电阻分压：小电压也分压
R15（10K）和 R16（10K）分压：输入+V是 0 - 3V，分压后 V分压后=+V×10K/10K+10K=+V÷2。
比如+V = 3V时，分压后是 1.5V，刚好匹配 ADC 内部 1.5V 的参考电压，采样更精准。
2. 稳压二极管 D2（1N4148）：同样是保护
防止分压后电压超过 5V，烧坏 ADC_IN9 引脚。
3. 电容 C4（10nF）：和 C3 一样，滤波让电压平稳。
三、ADC 内部 1.5V 参考电压的作用
ADC 要把 “模拟电压” 转成 “数字码”，需要一个标准尺子（参考电压）。内部 1.5V 就是这个 “尺子”：
比如分压后得到 1.5V，ADC 会输出最大的数字码（比如 12 位 ADC 就是2的12次方 =4095）；
分压后是 0.75V，就输出一半的数字码（2048 左右）。
四、公式 “1.5 / 10 * (220 + 10) = 34.5V” 的意思
这是计算最大可采样电压：
因为 ADC 内部参考电压是 1.5V，而分压电路中 R7 是 10K，R8 是 220K。
当分压后电压达到 1.5V 时，对应的输入+V就是最大可采样电压。
代入分压公式反推：1.5V=+V最大×10K/220K+10K，所以 +V最大=1.5V÷10K/220K+10K=1.5/10×(220+10)=34.5V。
意思是：这个电路最多能准确采样 34.5V 的电压，超过的话 ADC 就 “测不准” 了。
总结（用比喻更形象）
把输入电压想象成 “大水桶的水”，分压电阻是 “缩小水管”，把大水变成小水流；
稳压二极管是 “安全阀”，水流太大就自动泄洪；
电容是 “缓冲池”，让水流平稳；
ADC 内部 1.5V 是 “量杯”，用这个量杯去量缩小后的水流，就能算出原来大水桶有多少水～
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CW32电压电流表学习（二）

这是低侧电流采样电路，核心是通过 “检流电阻（R0）把电流转换成电压”，再让 ADC（模数转换器）采集这个电压，从而间接知道电流大小。下面拆解成易理解的部分：

一、核心原理：电流→电压的转换
根据欧姆定律（U=I×R）：

检流电阻 R0 是 100mΩ（100毫欧即0.1Ω），被测电流 I 从 I+ 流入、I− 流出，会在 R0 两端产生电压 UR0。
比如电流 I=3A 时，UR0=3A×0.1Ω=0.3V（300mV），这就是 “把电流变成电压” 的过程。
二、各元件的作用
1. 检流电阻 R0（100mΩ，1W）
是 “电流转电压” 的核心：电流流过它，就会产生可测量的电压。
“1W” 是功率参数：确保大电流（比如 3A）流过时，电阻不会因发热烧坏
（P=×R=9×0.1=0.9W，接近 1W，安全）。
2. 电阻 R9（1KΩ）
起 “限流” 作用：防止后面电路的电流过大，保护 ADC 输入引脚。
3. 稳压二极管 D3（1N4148）
是 “安全阀”：如果 R0 两端的电压经过 R9 后，超过 5V（+5V 电源电压），D3 会导通，把电压钳位在 5V 左右，防止过高电压烧坏 ADC（ADC_IN12 引脚）。
4. 电容 C6（100pF）
是 “滤波器”：电流采样的电压可能有 “毛刺”（瞬间波动），C6 能让电压更平稳，让 ADC 采集到更准确的数值。
三、ADC 的作用（ADC_IN12）
ADC（模数转换器）会把 R0 两端转换来的电压（比如 0 - 300mV），转换成数字信号（比如 12 位 ADC 会输出 0 - 4095 的数字码,2的12次方=4096）。之后，单片机等控制器就能通过这个数字码，计算出实际的电流大小。

简单总结：这个电路是 “用电阻把电流变成电压，再保护、过滤电压，最后让 ADC 把电压转成数字”，从而实现 “测量电流” 的目的～
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CW32电压电流表学习（三）

一.标定功能理解
AD 采样值与真实电压的关系
AD 采样值（X）：相当于尺子上的刻度数，比如单片机读到的数字量（如 0~1023）。
真实电压（Y）：相当于实际长度，比如电池的 2.5V 电压。
AD 采样值和真实电压的关系可能不准，比如 AD 值为 1023 时，真实电压可能只有 4.8V（不是理想的 5V）
二.直线方程（中学知识回顾）
直线方程的核心要素：斜率与截距
1. 斜率（k）：直线的 “陡峭程度”

定义：斜率是直线倾斜角的正切值，反映直线上升或下降的快慢。若直线过两点(x1,y1)和(x2,y2)，则斜率：k=x2−x1y2−y1例如：过点(1,2)和(3,6)的直线，斜率k=3−16−2=2，表示 x 每增加 1，y 增加 2。

斜率的直观意义：

k>0：直线向右上方倾斜（如y=2x+1）；
k<0：直线向右下方倾斜（如y=−x+3）；
k=0：水平直线（如y=5）；
斜率不存在：垂直直线（如x=2）。
y 轴截距：直线与 y 轴交点的纵坐标，记作b。例如y=3x+2中，b=2，即直线过点(0,2)。
x 轴截距：直线与 x 轴交点的横坐标，即令y=0时的x值。例如y=2x−4的 x 轴截距为2（当y=0时，x=2）。
适用条件：已知斜率k和 y 轴截距b。
例子：斜率为 3，过 y 轴上点(0,−1)的直线方程为y=3x−1。
适用条件：已知斜率k和直线上一点(x1,y1)。
例子：过点(2,5)且斜率为 2 的直线方程为：y−5=2(x−2)⇒y=2x+1

所以图上点（Yad，Xad）的AD值对应的物理量Yad = k×（Xad- Xmin）+0
上面的算法只是在“零点”和“最大点”之间做了标定，如果使用中间的AD采样值会带来很大的对应物理量的误差，解决的办法是多插入一些标定点。

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