自平衡式数控直流电桥的设计与实现

发布时间：2024-01-31 03:48

　　由于电桥法具有测量精度高、稳定性好、成本低等优点,仍被广泛运用于精密电阻测量领域。随着科技的发展与进步,数字化直流电桥开始取代传统的手动平衡电桥。目前,国内的数字直流电桥产品存在稳定性差的缺点,在实际电阻精密测量中的应用比较少。虽然国外的数字直流电桥产品测量精度比较高,但价格极其昂贵,而且不适用于一般的电阻测量场合。因此,为了弥补国产数字直流电桥产品的不足,研究一款完全自动平衡、测量精度高、稳定性好的的数字直流电桥具有一定的实用价值。本文对几种平衡电桥结构的原理经过分析比较,提出了一种改进型数控直流电桥结构。围绕此结构,完成了以STM32F103C8T6主控芯片为核心的控制电路的设计,设计分为四个模块:主控制器模块、人机交互接口模块、改进型电桥模块和电压采集模块。此外,为嵌入式电路设计了独立的稳定供电电源。采用反激式开关电源方案,为模拟器件和数字器件设计了独立的供电电源,避免了数字信号与模拟信号之间的互相干扰。为了实现改进型电桥的自动平衡,分析了电桥的平衡调节过程,同时为了获得较高的控制精度,选择了连续论域的模糊控制器C-FC作为电桥的平衡控制器。在MATLAB/Simulink中建立...

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图２．５改进型数控直流电桥原理??

?第２章系统总体方案设计????Ｒ２??ｒ－ＺＺｃｚ５＾＂］??！?／?—Ｉ?１?Ｉ?Ｍ?ｒ－＾－，??ｒｒ?—ｃｚｚ］?￣？?１?１??＇?－－ｆｅｒｒ??程控调压模块???〇???ｕ??图２．５改进型数控直流电桥原理??使用数字集成电路来调节电桥的平衡时，若仍采用调节可调电阻....

图２．６控制器与电桥模块功能框图??根据２．２小节所述，桥臂比例电阻需要根据待测电阻的大小进行选择切换

＇?２ｋ?－?ｄｖａｌ??２＾??上式为改进型电桥平衡时，待测电阻＇的计算式。其中，戽和／？２为己知桥??臂电阻，／＾ｉ为电桥平衡时Ｄ／Ａ的输入数字量，Ｋ为数模转换器Ｄ／Ａ的位数，??Ｒ为己知可调电压源内阻。由式（２．１１）可知，本文所提出的改进型数控直流电??桥融合了传统手动电....

图３．１主控芯片外围硬件电路图??（１）芯片供电电路将在电源供电模块中说明；（２）复位电路采用了最常用??的ＲＣ复位电路，系统完成上电后，在电容的作用下，复位引脚电平由低到高，??

??＊支持ＳＷＤ和ＪＴＡＧ两种调试模式，配合Ｋｅｉｌ软件实现在线调试功能??＊低功耗，支持睡眠，停止和待机三种模式??综上所述，ＳＴＭ３２Ｆ１０３Ｃ８Ｔ６满足本设计对于主控芯片的要求。同时，本实??验室在ＳＴＭ３２系列芯片开发上有一定的技术积累，在开发过程中可以减少一些??不必要....

图３．２输出端口扩展电路??选用的输出端口扩展芯片为ＴＰＩＣ６Ｂ５９５，此芯片是一款８位逻辑移位寄存??

?第３章硬件电路设计???帽Ｐ７的连接方式进行切换。（５）下载调试电路采用了性能稳定的２０针ＪＴＡＧ下??载电路，配合Ｊ－Ｌｉｎｋ下载器可以完成程序的在线调试。??３．１．３输出端口扩展电路??考虑到模拟开关器件的导通内阻较大，本设计使用继电器来完成量程与档??位的切换。由于使用....

本文编号：3890910