[发明专利]一种数字式程控恒流源

摘要

本发明的一种数字式程控恒流源属于电子设备技术领域，结构有输出模块(9)和前面板(11)，其特征在于，结构还有单片机模块(1)、显示模块(2)、指示灯模块(3)、按键模块(4)、编码器模块(5)、PC程控模块(6)、软启动模块(7)、数模转换模块(8)和采样监测模块(10)。本发明基于单片机控制，具有功能丰富、升级方便、可程控等优点，且本发明还有过热报警、低压报警和软启动等功能，安全性高，使用场合广。

主权项

一种数字式程控恒流源，结构有输出模块(9)和前面板(11)，其特征在于，结构还有单片机模块(1)、显示模块(2)、指示灯模块(3)、按键模块(4)、编码器模块(5)、PC程控模块(6)、软启动模块(7)、数模转换模块(8)和采样监测模块(10)；所述的单片机模块(1)的结构为，单片机U1的电源端和接地端分别接+5V电源和数字地，电源端还通过电容C1接数字地，端口X1和端口X2之间接晶振Y1，端口X1和端口X2还分别通过电容C2和电容C3接数字地，端口P00～端口P07分别通过电阻R1～电阻R8接+5V电源，所述的单片机U1的型号是STC89C51；所述的显示模块(2)的结构为，显示屏U2的端口D0～端口D7分别接单片机U1的端口P00～端口P07，显示屏U2的端口EN、端口R/W和端口RS分别接单片机U1的端口P10、端口WR和端口RD，显示屏U2的端口VL和端口BL‑接数字地，端口BL+接滑动变阻器P1的滑线端，端口VDD和端口VSS分别接+5V电源和数字地，端口VDD和端口VSS之间还接有电容C4，滑动变阻器P1的一端接+5V电源，另一端接数字地，所述的显示屏U2的型号为LCD1602；所述的指示灯模块(3)的结构为，电阻R15～电阻R20的一端分别接单片机U1的端口P11～端口P16，电阻R15～电阻R20的另一端分别接场效应管Q1～场效应管Q6的栅极，场效应管Q1～场效应管Q6的源极均接模拟地，漏极分别通过电阻R9～电阻R14接发光二极管D1～发光二极管D6的阴极，发光二极管D1～发光二极管D6的阳极均接+12V电源；所述的按键模块(4)的结构为，开关S1、开关S2的一端与电容C5、电容C6的一端均接数字地，开关S1的另一端和电容C5的另一端相连，同时接电阻R21的一端和施密特触发器U3A的输入端，电阻R21的另一端接+5V电源，开关S2的另一端和电容C6的另一端相连，同时接电阻R22的一端和施密特触发器U3B的输入端，电阻R22的另一端接+5V电源，施密特触发器U3A、施密特触发器U3B的输出端分别接单片机U1的端口P17和端口P20；所述的编码器模块(5)的结构为，旋转编码器Encoder1的1脚接电阻R23的一端、电容C7的一端和施密特触发器U3C的输入端，2脚接电阻R24的一端、电容C8的一端和施密特触发器U3D的输入端，3脚接数字地，电阻R23和电阻 R24的另一端均接+5V电源，电容C7和电容C8的另一端均接数字地，施密特触发器U3C和施密特触发器U3D的输出端分别接单片机U1的中断口INT0和中断口INT1；所述的PC程控模块(6)的结构为，电平转换芯片U4的端口VCC和端口GND分别接+5V电源和数字地，端口V+通过电容C9接+5V电源，端口V‑通过电容C10接数字地，端口C1+和端口C1‑之间接电容C11，端口C2+和端口C2‑之间接电容C12，端口T1IN和端口R1OUT分别接单片机U1的端口TXD和端口RXD，端口R1IN和端口T1OUT分别接D形接口J1的3脚和2脚，D形接口J1的5脚接数字地，所述的电平转换芯片U4的型号是MAX232，D形接口J1是一个9针D形接口；所述的软启动模块(7)的结构为，电阻R25的一端接单片机U1的端口P21，另一端接三极管T1的基极，三极管T1的发射极接+5V电源，集电极接电阻R26的一端、电容C13的一端和场效应管Q7的栅极，电阻R26和电容C17的另一端均接模拟地，场效应管Q7的源极接模拟地，漏极记为端口SoftStart，与输出模块(9)的端口SoftStart_in相连；所述的数模转换模块(8)的结构为，数模转换器U5的数据输入端口与单片机U1的端口P0相连，数模转换器U5的端口BYTE1/BYTE2与单片机U1的端口P22相连，数模转换器U5的端口CS与单片机U1的端口P23相连，数模转换器U5的端口WR1、端口WR2均与单片机U1的端口WR相连，端口XFER与单片机U1的端口RD相连，数模转换器U5的电源端接+5V电源，端口DGND接数字地，端口AGND和端口Iout2接模拟地，端口Rfb通过可调电阻W1接模拟地，端口Iout1接运放U6A的同相输入端，运放U6A的正负电源端分别接+12V电源和模拟地，反相输入端和输出端之间接可调电阻W2，反相输入端还通过电阻R27接模拟地，数模转换器U5的参考电压输入端Vref记为端口V_refer_in，接采样监测模块(10)中的端口V_refer，运放U6A的输出端记为端口I_ctr，与输出模块(9)中的端口I_ctr_in相连；所述的数模转换器U5的型号是DAC1232LCJ；所述的输出模块(9)的结构为，电阻R30的一端接+12V电源，另一端接电容C14的一端、可调电阻W3的一端、运放U6B的反相输入端和运放U7A的输 出端，电容C14的另一端接运放U6B的输出端、电容C15的一端和电阻R31的一端，电容C15的另一端接模拟地，电阻R31的另一端接达林顿管TN1的基极，运放U6B的同相输入端接电阻R28的一端，并作为软启动输入端，记为端口SoftStart_in，接软启动模块(7)的端口SoftStart，电阻R28的另一端作为电流控制输入端，记为端口I_ctr_in，接数模转换模块(8)的端口I_ctr，可调电阻W3的另一端接电阻R32的一端，电阻R32的另一端接电阻R29的一端和运放U7A的反相输入端，电阻R29的另一端接模拟地，运放U7A的正负电源端分别接+12V电源和模拟地，达林顿管TN1的集电极接+12V电源，发射极作为输出端正极，记为端口Out+，运放U7A的同相输入端接电阻Rs1的一端，并作为输出端负极，记为端口Out‑，电阻Rs1的另一端接模拟地；所述的采样监测模块(10)的结构为，模数转换器U11的端口CLK通过电容C16接数字地，端口CS接单片机U1的端口P24，端口RD、WR分别接单片机U1的端口RD、WR，端口HBEN接单片机U1的端口P25，端口SHDN接+5V电源，模数转换器U11的数据输出端和单片机U1的端口P0相连，模数转换器U11的端口Vdd接+5V电源，端口DGND接数字地，端口AGND接模拟地，端口INT接单片机U1的端口P26，端口CH3～端口CH7均接模拟地，端口REF和端口REFADJ分别通过电容C18和电容C17接模拟地，端口REF还接运放U7B的同相输入端，运放U7B的反相输入端和输出端相连，并作为参考电压端，记为端口V_refer，接模数转换模块(8)的端口V_refer_in，模数转换器U11的端口CH2接滑动变阻器P2的滑线端，滑动变阻器P2的一端接模拟地，另一端接运放U8B的输出端，运放U8B的输出端和反相输入端之间接电阻R33，反相输入端还接电阻R34的一端和可调电阻W4的一端，电阻R34的另一端接电阻R35的一端和运放U8A的输出端，可调电阻W4的另一端接电阻R37的一端，电阻R35和电阻R37的另一端均接电阻R36的一端和运放U8A的反相输入端，电阻R36的另一端接模拟地，运放U8A的正负电源端分别接+12V电源和模拟地，运放U8B和运放U8A的同相输入端分别作为电压采样输入的正、负极，记为端口V_sample+和端口V_sample‑，分别接输出模块(9)的端口Out+和端口Out‑，运放U9A的正负电源端分别接+12V电源和模拟地，同相输入端作为电流采样端，记为端口I_sample，接输出模块(9)的端口Out‑，运放U9A的反相输 入端接电阻R44的一端和电阻R45的一端，电阻R45的另一端接模拟地，电阻R44的另一端接可调电阻W5的一端，可调电阻W5的另一端接运放U9A的输出端和模数转换器U11的端口CH1，稳压二极管D7的阴极接+5V电源，阳极接电阻R42的一端和运放U10A的同相输入端，电阻R42的另一端接模拟地，运放U10A的正负电源端分别接+12V电源和模拟地，反相输入端和输出端之间接电容C19，输出端还通过电阻R41接三极管T2的基极，反相输入端还接电阻R43的一端和三极管T2的发射极，电阻R43的另一端接+5V电源，三极管T2的集电极接电阻R38的一端和热敏电阻Rt1的一端，热敏电阻Rt1的另一端接模拟地，电阻R38的另一端接运放U9B的同相输入端，运放U9B的反相输入端接电阻R39的一端和电阻R40的一端，电阻R40的另一端接模拟地，电阻R39的另一端接可调电阻W6，可调电阻W6的另一端接运放U9B的输出端和模数转换器U11的端口CH0；热敏电阻Rt1、达林顿管TN1和电阻Rs1均贴在同一块散热片上，所述的模数转换器U11的型号是MAX197；所述的前面板(11)的结构有，显示屏(1101)、电源开关(1102)、显示模式选择按键(1103)、限制电流指示灯(1104)、输出电流指示灯(1105)、输出电压指示灯(1106)、参数调节旋钮(1107)、低压报警指示灯(1108)、过热报警指示灯(1109)、软启动按键(1110)、电流输出指示灯(1111)和电流输出端口(1112)；其中，显示屏(1101)是显示模块(2)中所述的显示屏U2，型号为LCD1602，电源开关(1102)是整个装置的总开关，显示模式选择按键(1103)和软启动按键(1110)分别是按键模块(4)中所述的开关S1和开关S2，限制指示灯(1104)、输出指示灯(1105)、输出电压指示灯(1106)、低压报警指示灯(1108)、过热报警指示灯(1109)和电流输出指示灯(1111)这6个指示灯分别是指示灯模块(3)中所述的发光二极管D1～发光二极管D6，参数调节旋钮(1107)是编码器模块(5)中所述的旋转编码器Encoder1，电流输出端口(1112)的正负极分别与输出模块(9)的端口Out+、端口Out‑相连。