大电流测量仪的课程设计

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1、目录1、课程设计目的…………………………………………………………22、课程设计内容和要求………………………………………………22.1、设计内容……………………………………………………………………22.2、设计要求……………………………………………………………………23、 设计方案……………………………………………………………23.1、设计思路……………………………………………………………………23.2、工作原理及硬件框图………………………………………………………33.3、硬件电路原理图………………………

2、……………………………………43.4、PCB版图设计………………………………………………………………63.5EWB仿真图形…………………………………………………………………84、课程设计总结………………………………………………………95、参考文献……………………………………………………………109一、课程设计目的1、掌握电子电路的一般设计方法和设计流程；2、学习使用PROTEL软件绘制电路原理图及印刷板图；3、掌握应用EWB对所设计的电路进行仿真，通过仿真结果验证设计的正确性。二、课程设计内容和要求2.

3、1设计要求设计一个大电流测量仪，具体要求如下：1.测量范围为10A,100A,1000A2．量程可自动切换3.课程设计说明书4.电路原理图和印刷板图5.仿真图形和仿真结果2.2设计内容（1）．通过图书馆互联网获取资料；（2）．学习了单片机的基本知识，知道了单片机有四个并口，P0，P1，P2，P3，并且简单了解了霍尔元件及其应用，复习模拟电子技术一些知识，如，集成运算放大电路的工作原理，通过自己所学知识将资料有效利用，获得电路图；（3）．学习EWB软件，及protel软件，将电路图进行仿真，得到波形图，及

4、PCB板。三．设计方案3.1设计思路（1）在元件的控制电流端通以电流I，并在片子平面的法线方向上，施以感应强度为B的磁场，那么在垂直于电流和磁场的方向上（即霍尔输出端之间）将产生一个电势Vh（称霍尔电势，也有称霍尔电压），其大小正比于电流强度I和磁感应强度B的乘积，这一现象就是常称的霍尔效应，霍尔元件就是基于这一效应来工作的。9通电导线的周围存在磁场，其磁场的强弱正比于导线中的电流，若将通以恒定控制电流的霍尔元件放在通电导线周围的磁场中，则霍尔输出电压的大小就与导线中的、电流的大小成正比，通过控制磁场使

5、大电流感应出小电流，便于我们测量。（2）由A/D转换器将模拟信号转换为数字信号，可以通过单片机的高低电平来控制量程的自动切换。由于显示器只能显示模拟信号，所以需要D/A转换器将数字信号转换为模拟信号！选取定量程后，进入下一个模块，开始电流的测量。（3）电流的测量电路功能说明参考图二的原理图说明！3.2基本原理图及设计框图图1基本原理图说明：直流大电流测量电路原理如图1所示，Ix为被测电流，R1为取样电阻，将电流转换成电压，Ui=IxR1,Uo=-R3Ui/R2=-R3R1Ix/R2,I=Uo/[(Rp/

6、2)+Rm]=-R3R1Ix/{[(Rp/2)+Rm]R2}.I与Ix成正比，可实现线性电流测量.9输入电流霍尔元件将大电流转换为小电流转换成小电流A/D转换集成电路D/A转换单片机控制量程电路显示电流图2设计框图3.3电流测量的硬件原理图图39原理图说明：（1）选择IC，PA，R4。IC选择F4250型集成运放，它能在较低的电源电压下工作，取电源电压为+1.5V或-1.5V，饱合输出电压为+0。6V或-0。6V。该运放具有外偏电路。PA选用不100uA表头，内阻约为1KR4为偏置电阻，改变R4可以改变

7、Ibi，同时器件参数也变化。因被测电流较大R4=（Ucc-0.5）/Ibi,取Ibi等于0.1uA则R4=(1.5-0.5)/(0.1*10e-6)=10M（2）选择RP1,RP2,RP3(Rp/2)+Rm=

8、Uo

9、/I=0.3/(100*10e-6)=3k设Rm=1k,则Rp=4k取系列阻值为3.9k即Rp1=Rp2=Rp3=3.9K(3)选择R1.1~R1.3,R2.1~R2.3,R3.1~R3.310A档令Ui=0.3V,则R1.1=Ui/Ix=0.3/10=0.03R3.1=

10、Uo/Ui

11、R2.

12、1=(0.3/0.3)*R2.1=R2.1,令R2.1=R3.1=30k其余算法同上93.4PCB版图设计1、元器件清单：:图492、网络表图593.ＰＣＢ板图：图63.5EWB仿真图形图79四、设计心得体会通过此次课程设计基于霍尔元件，单片机原理，A/D转换器，以及模拟电子技术等知识，通过EWB软件及protel软件，选取741芯片，和其它必要元器件实现了对大电流的测量。部分符合课题要求。电子技术课程设计的主要任务是通过解决一两个实际问题