大电流测量仪的课程设计.docx
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大电流测量仪的课程设计
大电流测量仪的课程设计
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1、课程设计目的…………………………………………………………2
2、课程设计内容和要求………………………………………………2
2。
1、设计内容……………………………………………………………………2
2.2、设计要求……………………………………………………………………2
3、 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。
5EWB仿真图形…………………………………………………………………8
4、课程设计总结………………………………………………………9
5、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，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
（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）+Rm］R2｝.I与Ix成正比,可实现线性电流测量.
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。
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R1.1~R1。
3，R2。
1～R2。
3,R3.1～R3。
3
10A档
令Ui=0。
3V,则R1。
1=Ui/Ix=0.3/10=0。
03
R3.1=｜Uo/Ui|R2.1=（0。
3/0。
3）*R2.1=R2.1,
令R2.1=R3.1=30k
其余算法同上
3.4PCB版图设计
1、元器件清单：
：
图4
2、网络表
图5
3。
ＰＣＢ板图:
图6
3.5EWB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，2002
2张建华．数字电子技术．北京:
机械工业出版社，2004
3陈汝全．电子技术常用器件应用手册．北京：
机械工业出版社,2005
4毕满清．电子技术实验与课程设计．北京：
机械工业出版社,2005
5潘永雄．电子线路CAD实用教程．西安：
西安电子科技大学出版社，2002
6张亚华．电子电路计算机辅助分析和辅助设计．北京:
航空工业出版社，2004
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