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数控潍坊干式变压器专业基础实验的开发案例

作者:潍坊润生干式变压器厂  来源:http://weifang.zgqxmxh.com/  发布时间:2019-01-14
数控潍坊干式变压器专业基础实验的开发案例

0 引言

专业基础课是高等教育中的三大教育(通识教育、专业基础教育、专业教育)重要组成部分,而与之配套的专业基础实验课的作为工程教育的载体,首当其冲地充当工程教育的引导者、先行者。专业基础实验课的拓展,必须与工程教育、创新教育的教学体系相符合。强化工程实践,案例启发,将成为实验教学的一种方式。下面就模拟和数字电路实验课程中的综合性实验的开发进行举例。

1 实验任务

设计一个数控潍坊干式变压器电路,要求:

(1)输出电压:0~+9。9V,步进,调整步距0。1V;

(2)输出电流:≤200mA;

(3)精度:静态误差≤2%,纹波≤50mV;

(4)显示:输出电压值由两片数码管显示;

(5)电压调整:由实验箱两个按键步进增减;

(6)系统所需要潍坊干式变压器(电压±15V,±5V)由实验箱提供。同时提供通用版一块、数模转换DAC0832两片、三极管一个、相关芯片及焊锡丝若干。

2 设计原理

用模拟和数字电路的知识设计数控潍坊干式变压器原理框图如图1所示。

2.1 计数译码显示电路

由两片可逆计数器74LS192计数器或161计数器,通过带防抖电路的按键按下次数的统计,分别实现个位、十位的9进制加减。并通过两片CD4511译码器和两片七段数码管(其中十位带DP),实现0~9。9V显示。

2.2 D/A数模转换电压调整电路

由两片DAC0832转换器实现数字信号转换为模拟电流信号,再通过运放转换为电压信号UO3。

通过运放加法器实现对输出电压UO5的调节。当数码管显示9时,电路满足:

式中,IOUT1、UREF分别为DAC0832电流输出端和基准电压,RFB为内部反馈电阻。通过调节R1电位器即调节UREF电压或调节Rf电位器实现调整输出电压UO5。电路如图2所示。

2. 3 扩流输出

UO5电压经过电压跟随器隔离,输出到三极管基极,经扩流后实现输出电流≤200mA,同时可以避免带负载RL(50Ω)电阻时,而引起输出电压UO的下降。

3 实验现象地分析和解决办法

实验中当按压按键时,由于机械的接触抖动,往往在几十毫秒内电压会出现多次抖动,相当于连续出现几个脉冲信号,使得数码管显示“跳数”,这里可通过RS触发器或施密特触发器的运用,作为防抖电路避免了“跳数”现象。

当UO5电压直接输出到三极管基极时,在接入负载50 Ω电阻时,输出电压会下降。改进方法就是接入电压跟随器进行隔离。

对于由零漂引起的失调误差,可对运放加调零电路进行改善。

图3所示是有专用调零端子的运放的调零电路。图4是无调零端子的反相输入运放调零电路。如果同相端和反相端输入偏置电流,I1B+=I1B-,则图中RP=R5//R6;如果I1B+≠I1B-,则图中RP≤50Ω。

4 测试分析

由上图表可知,数模转换后,个位和十位的测试数据对比理论计算值是比较精确的,而且数字越大越精确。在最终输出时,测试值5.5V的时候最精确。所以可以通过调节电位器,改善输出精度,满足题目要求。

5 结语

通过数控潍坊干式变压器综合性实验的开发和实践,使学生在学习模拟和数字电路的基础知识的同时,掌握知识的综合运用和实践,加强对教学内容的拓展与工程应用的对接,培养学生参与干式变压器工程的积极性,加大创新实验的建设力度将是我们的努力方向。

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