一种新型直流检流计设计

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1、《南平师专学报)2001午第20卷第2期JournalofNanpingTeachersCollegeVol20No．2200143一种新型直流检流计的设计崔夏荣李土明(福建南平师范高等专科学校袖理丰南平353000)(福建南平电大南平353000)摘要本文介绍j应用单片机设计新型数字式直流检流计的一种方法，并对误差进行分析。关键词检流计单片机设计中图分类号：TM933．12文献标识码：A文章编号：1008—5963(2001)02—0043一O2直流检流计广泛地用于科研、学校及电工试验中，可供电桥、电位差计及其他仪器作为指零仪或测量微小

2、电流之用。传统的检流计都是机械指针式或光标式的，这种检流计的最大缺点是笨重，寿命短，可恢复性差。随着单片机应用技术的不断发展，测量仪器的数字化和智能化是一种必然的发展趋势，它具有成本低、携带方便、功能全、精度高、操作方便、寿命长、可恢复性好、可用软件校准等优点。本文介绍一种应用单片机来设计智能数字式直流检流计的方法。1设计思想直流检流计检测的是微弱的直流电流信号，因此应选用具有很强抑制共模信号能力的运算放大器作为放大电路，且应将被测电流信号转换为电压信号；为了提高测量精度和便于调试，本设计选用高精度、低漂移型的集成运放作为放大电路。由于被

3、涮电路两点间(如电桥的两点间)电位差正负的不确定性，造成集成运放输出电压可能是正值也可能是负值，因此电路中应设有正负识别及正转换电路，以保证传送到A／D转换器的电压始终为正值。为了简化电路．缩小产品的体积，单片机选用8798，其片内不仅有EPROM，还有1O位的A／D转换器。本设计产品的电流测量范围是1uA～lmA，最小分辩率是1uA，其测量精度优于0．5％，并且有“一”号指示和过量程告警的智能功能。2工作原理本设计的电路原理框图如图(1)所示，其高精度数据放大器原理框图如图(2)．两闰中所有电阻都选用精密的金属膜电阻，各电阻的精度不低于

4、±0．01％，并且使R2=R2’，R3=，P,4=R4；由图(1)和图{2)可知：v2一Vl=IRs(1)V0=是(1+)(V2-V1)(2)由(1)和(2)两式可得：I：—：(3)R4R(1+)R收稿日期；2001—05—17《南平师专学报}2001年第2期这样对电流I的测量就转换为对电压差(△v=v2一V。)的测量。正负识别电路由一个过零比较器～和一个反相器O组成。当为正时开关K1导通，而K和K3断开；当为负时K2和K3导通，而KI断开，同时正负识别电路输出一电压到显示电路，使之显示“一”号；K，、K、K都选用导通电阻小，线性良好的传

5、输门。A的作用是将负电压转换为正电压，并可补偿负通道多了一个电子开关的衰减，使正负通道具有良好的平衡特性。这样就使传送到单片机8798的ACH．4引脚的电压始终为正值，经A／D转换后，由单片机8798处理再送给显示电路显示被测电流I的大小V，V2圈(1)电路原理框图VV0圈(2)高精度数据放大器原理框图3误差分析由于本设计选用了高精度、低漂移型的集成运算放大器，其输入失调电压及温漂、输入失调电流及温漂、及噪声电压都极小，而开环增益和共模抑制比极高，且整个电路具有良好的线性和匹配性，故本设计的误差来源主要是：①数据放大器的输出漂移；②电子开

6、关的导通电阻；③电源电压的波动。由于数据放大器的第一级是具有深度电压串联负反馈的电路，加之运算放大器自身的输入电阻t很大，因而其输入电阻R极大，Rl对被测电流几乎没有分流作用；其次，由于(下转第53rX)余国联：机械专业计算机绘图教学探讨53用编辑命令来完成。3．3练习绘制装配图装配图的内容包括：一组视图、必要的尺寸、技术要求、零件的序号和明细表及标题栏。绘制装配图并不需要进一步的CAD知识，只是由于装配图一般比较复杂，因此常要用到一些复杂图形的作图技巧，这些已在前面教学过。针对机械制图装配图的实际情况，装配图的教学主要是进行作图实践，应

7、该以一二个机械制图中常见的又较简单并有代表性的装配图形作为练习对象，如：螺栓联接图和轴系结构图等。近年来，我们采用这样的教学方法以自编教材进行教学，结果成效显著，同学们通过不到40学时的理论学习和上机操作就能掌握用计算机绘制机械零件图和装配图的基本技能。更重要的是，通过学习。同学们掌握了如何学习CAD的方法与思路，不论今后应用哪种CAD软件，都能很快进一步学习掌握。为以后的工作实践打下良好的基础。推而广之，建筑、电子等各种行业的计算机绘图教学也可以采取这样的教学方法。(上接第44页)数据放大器的特殊电路构成形式，使A】和A2的失调电压及温

8、漂可以在差分式减法电路A。中相互抵消，因而高精度数据放大器所产生的误差非常小。电子开关的导通电阻仅为几十欧姆，与A／D转换器的输入电阻相比非常小，故其产生的误差也非常小。为了有效地抑1白I电源