大电流测量仪课程设计

1、目录1、课程设计目的2 2、课程设计内容和要求22.1、设计内容2 2.2、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43.4、pcb版图设计63.5 ewb仿真图形84、课程设计总结95、参考文献10一、 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2.1 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

2、. 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

3、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。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

4、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/2)+rm=-r3r1ix/(rp/2)+rmr2. i与ix成正比，可实现线性电流测量.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3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。6

5、v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=|uo|/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r1.1r1.3,r2.1r2.3,r3.1r3.3 10a档 令ui=0.3v, 则r1.1=ui/ix=0.3/10=0.03 r3.1

6、=|uo/ui|r2.1=(0.3/0.3)*r2.1=r2.1, 令 r2.1=r3.1=30k 其余算法同上3.4 pcb版图设计1、元器件清单： :图42、网络表图53.板图：图63.5 ewb仿真图形图7四、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，巩固和加深“模拟电子技术基础”和“数字电子技术基础”课程中所学的理论知识和试验技能，基本掌握常用电子电路的一般设计方法，提高电子电路

7、的设计和试验能力，为以后从事生产和科研工作打下一定的基础。其主要内容包括理论设计、安装与调试及写出设计总结报告等。其中理论设计又包括选择总体方案、设计单元电路、选择元器件及计算参数等步骤，是课程设计的关键环节。安装与调试是把理论付诸实践的过程，通过安装与调试，进一步完善电路，使之达到课题所要求的性能指标，使理论设计可以转变为实际产品。课程设计的最后要求写出设计总结报告，把理论设计的内容、组装调试的过程及性能指标的测试结果进行全面的总结，把实践内容上升到理论的高度。通过这次设计我还学会了使用protel软件以及ewb软件。 对ewb仿真软件有了一定的了解和掌握。其次，对硬件电路的设计，调试和分析有了一定的了解和能力。同时也认识到设计者必须有广泛的知识基础，缜密的思路以及认真地工作态度，这对我今后的学习和工作都将起到不可忽视的作用。把理论和实践相结合，通过理论指导实践，在实践中理解理论，这是我们每个大学生都应该做到的一点。五、主要参考文献1 童诗白模拟电子技术基础北京：高等教育出版社，20022 张建华数字电子技术北京：机械工业出版社，20043 陈汝全电子技术常用器件应用