【摘 要】本系統(tǒng)是設(shè)計和制作一臺恒流（CC）工作模式的簡易直流電子負(fù)載。作品以MSP430單片機(jī)為核心，采用TI提供的ADS1115、INA282AIDR等進(jìn)行電流電壓檢測，CPU根據(jù)采集的AD值，控制DAC7611輸出電壓信號，進(jìn)而通過由運(yùn)放組成的閉環(huán)回路控制MOS管的導(dǎo)通程度，最終達(dá)到恒流工作模式的目的。系統(tǒng)還帶有鍵盤、語音播報與LCD顯示模塊，提供了一個良好的人機(jī)交互界面。

【關(guān)鍵詞】MSP430 電子負(fù)載 恒流 A/D轉(zhuǎn)換

一、作品簡介

（一）設(shè)計目標(biāo)

設(shè)計和制作一臺恒流（CC）工作模式的簡易直流電子負(fù)載。其原理示意圖如圖1所示。

（二）詳細(xì)指標(biāo)要求

1.恒流（CC）工作模式的電流設(shè)置范圍為100mA～1000mA ，設(shè)置分辨力為10mA，設(shè)置精度為±1%。還要求CC工作模式具有開路設(shè)置，相當(dāng)于設(shè)置的電流值為零。

2.在恒流（CC）工作模式下，當(dāng)電子負(fù)載兩端電壓變化10V時，要求輸出電流變化的絕對值小于變化前電流值的1%。

3.具有過壓保護(hù)功能（如將電子負(fù)載置于開路狀態(tài)），過壓閾值電壓為18V±0.2V。

4.能實(shí)時測量并數(shù)字顯示電子負(fù)載兩端的電壓，電壓測量精度為±0.02%，分辨力為1mV。

5.能實(shí)時測量并數(shù)字顯示流過電子負(fù)載的電流，電流測量精度為±0.2%，分辨力為1mA。

6.具有直流穩(wěn)壓電源負(fù)載調(diào)整率自動測量功能，測量范圍為0.1%～19.9%，測量精度為±1%。

二、系統(tǒng)設(shè)計具體選擇主要體現(xiàn)在

（一）控制器選擇

（二）電壓電流檢測選擇

（三）恒流電路選擇

（四）顯示模塊選擇

三、理論分析與計算

在對系統(tǒng)的理論分析以及計算中，主要考慮到以下幾個方面：對電子負(fù)載及恒流電路的分析、對電壓、電流的測量及精度分析以及清楚認(rèn)識到電源負(fù)載調(diào)整率的測試原理。

四、電路的設(shè)計

電路的程序與設(shè)計是關(guān)系到整個系統(tǒng)運(yùn)作的安全性，所以在具體設(shè)計的時候要根據(jù)系統(tǒng)自身的情況有選擇性、有目的、有針對性的進(jìn)行，一般體現(xiàn)的在對恒流電路設(shè)計、電壓檢測電路、 電流檢測電路、電源電路設(shè)計、系統(tǒng)主模塊——MSP430F149控制電路以及語音模塊設(shè)計電路。

五、測試方案與測試結(jié)果

（一）測試方案及測試條件

電壓的測試方案是直接在AD采集前端用毫伏表或者高精度萬用表測量，電流檢測的測試方案是測量采樣電阻兩端的電壓值，將電壓值除以采樣電阻阻值即為電流，也是通過毫伏表在AD采集信號前端測量。測試環(huán)境是在室內(nèi)溫度為25～30℃范圍內(nèi)采用C41-mV型直流毫伏表測量的。

（二）測試結(jié)果完整性

測試過程中，對過壓保護(hù)功能進(jìn)行了測試，當(dāng)被測電源電壓值達(dá)到過壓閾值電壓時，系統(tǒng)自動斷開。根據(jù)系統(tǒng)指標(biāo)參數(shù)，得出負(fù)載調(diào)整率測量數(shù)據(jù)如表1所示。

（三）測試結(jié)果分析

系統(tǒng)能夠滿足題目所有要求，并有一定提高。其中誤差主要來源于D/A的量化誤差以及ADS1115控制電壓與增益存在一定程度的非線性度。采樣電阻與分壓電阻的誤差范圍以及溫漂也會對電壓電流檢測的結(jié)果帶來誤差。但經(jīng)過計算分析與實(shí)際測試，這些誤差都是可以接受的，不會對最終測量結(jié)果的精度產(chǎn)生影響。

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