北大普通物理综合实验课件4程控电路

1、程控电路一、实验内容1.A/D卡的使用2.步进电机的程控3.传感器的特性以及程控测量4.惠普公司HEWLEFT 34401A 多功能万用表的程控测量5.编写软件实现程控。（Not LabView ，Just Use VB6） 二、实验设计惠普公司HEWLEFT 34401A多功能万用表的程控1、连接方式：RS232方式连接到计算机的COM口，属于串行通讯。2、程控查询：对COM口发送控制字符串，由万用表将查询值存储在缓存区。例如：启 动：SYSTem:REMote直流电压：MEARsure:VOLTage:DC?交流电流：MEARsure:CURRent:AC?3、数据传输速度 由于HEWLE

2、FT 34401A采用的是串行通讯协议，各位逐次从源地送到目的地 ，因此它的传输速度不可能太快。 如果采用9600bps的传输速度，这样像发送“a”这样一个字符需要占用10位左右，如此像发送一条MEARsure:VOLTage:DC?这样的指令需要上百位。 惠普公司HEWLEFT 34401A多功能万用表的程控传输速度300/9600 s = 31ms实际上：万用表只能达到500ms左右的传输速度，也就是说每秒可以向万用表发送两次查询请求。这对于实时采集来说，速度是远远不够的。4、数据精度？6位半。START SHAPHONE公司17HS系列 步进电机SH-2H090M步进电机驱动器1、控制原

3、理通过AD卡的开关量输出来控制步进电机。如图所示：1）Pulse口的负脉冲使步进电机转动一格。 2）Direction端“1”,“0”两种状态分别表示步进电机步进的两 个方向。 3）Free端置“0”，使转轴自由。START SHAPHONE公司17HS系列 步进电机SH-2H090M步进电机驱动器2、工作原理略3、电器技术数据microstep settings Num.Angle20.90 50.36 100.18 200.09 400.045 START SHAPHONE公司17HS系列 步进电机SH-2H090M步进电机驱动器4、为什么要使用步进电机？ 由于实验中给线圈的加强电流的恒流

4、源需要手动操作，无法满足程控需要，因此使用步进电机带动电源的转轴，以使输出的电流发生变化，进而改变线圈的磁场。而步进电机在连接了驱动器后可以通过A/D卡的开关量输出来进行控制：P3503Ratiometric Linear Hall-Effect Sensors1、3503霍尔传感器的特性 UGN3503是用来测量磁场的传感器，它能把磁场信号转化为电压信号，具有以下特点：灵敏度高响应频带宽输出噪音低工作电压 4.56VMagnetically Optimized Package 3503Ratiometric Linear Hall-Effect SensorsUo2.666 V线形区内，斜率

5、为0.0218，即外界磁场每改变1mT,输出电压改变21.8mV。Bmax=250mT 3503Ratiometric Linear Hall-Effect Sensors 从上面的3503的特性曲线从可以看出，它是本试验理想的传感器件。我们将3503的输出电压接到A/D卡的模拟量输入端，通过计算机实时采集电压信号，就可以感知实时的磁场强度：PA/D卡的使用以及程控过程 上面我们把程控过程中的一些器件逐一罗列了一边，往下，将引出最重要的程控工具A/D卡。1. 本实验所使用A/D技术参数 本实验所使用的A/D卡是北京瑞博华控制技术有限公司生产的A/D7202PCI总线接口100kSps (Sam

6、ple Per Second)12位32通道A/D2通道D/A8通道数字输入/8通道数字输出A/D卡的使用以及程控过程2、程控布线以及流程： A/D卡开关量输出 脉冲信号 驱动步进电机 带动电源，产生输出电流的变化 引起线圈中磁场的变化 传感器UGN3503感知 通过A/D卡的模拟量输入，使计算机感知。 A/D卡的使用以及程控过程3、软件4300行：P大小：860KVisual Basic 6.0编译NT4.0/win2000调试通过 A/D卡的使用以及程控过程左图演示了分别用A/D卡和惠普HEWLEFT34401A采集同一信号。图中抖动的曲线为A/D卡所采集信号，另一为惠普万用表所采集的信号，可见惠普的万用表精度更加高（毕竟HEWLEFT34401A价值上万啊！） A/D卡的使用以及程控过程左图演示了分别为AD卡的通道1、通道2输入两频率差一倍的正弦信号，并且以通道1作X轴，通道2作Y轴作图后所得到的李萨如图形。A/D卡的使用以及程控过程左图演示了本程序操作IO开关量输出、磁场控制的界面A/D卡的使用以及程控过程每次采集数据后，程序都将自动把数据保存，以便于采用MatLab，Origin等软件处理。一些实验心得 个人觉得这个实验难度很大的，因为很多时候需要你有很强的动手能力和丰富的电子线路知识，计算机知识。其间经历了几次失