大电流测量仪的课程设计

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1、 目录目录 1 1、 课程设计目的、 课程设计目的2 2 2、课程课程设计内容设计内容和和要求要求2 2.1、设计内容2 2.2、设计要求2 3 3、 设计方案设计方案2 3.1、设计思路2 3.2、工作原理及硬件框图3 3.3、硬件电路原理图4 3.4、PCB 版图设计6 3.5 EWB 仿真图形8 4 4、课程设计总结课程设计总结9 5 5、参考文献、参考文献10 1 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

2、求 2.1 2.1 设计要求设计要求 设计一个大电流测量仪，具体要求如下： 1. 测量范围为 10A, 100A, 1000A 2量程可自动切换 3. 课程设计说明书 4. 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

3、 板。 三三设计方案 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。 2 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/

4、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. 3 图

5、 2 设计框图 3.3 电流测量的硬件原理图 图 3 输入电流 霍尔元件将大电 流转换为小电流 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 4 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。6V 或-0。6V。该运放具有 外偏电路。 PA 选用不 100uA 表头，内阻约为 1K R4 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