介紹舊熱敏電阻特性曲線測量系統(tǒng)采用水熱法、溫度計測溫和人工電橋法測量電阻，誤差大，同時存在一定的安全隱患和低效率。 近年來，許多研究者提出采用單片機方案，但多多少少保留了原有的設(shè)計方案，問題還沒有完全解決。 作者提出以單片機為控制核心，用數(shù)控DC電源加熱，用模數(shù)法測量電阻，用18B20法測量溫度，從而完成系統(tǒng)的智能化改造，解決上述問題。 該系統(tǒng)的關(guān)鍵是設(shè)計一種易于控制和輸出穩(wěn)定電流和電壓的可編程加熱電源，避免脈沖電壓和電流引起的溫度突變影響實驗精度。 同時，該數(shù)控電源精度高、穩(wěn)定性好、易于控制，可應(yīng)用于其他需要恒壓恒流DC電源的系統(tǒng)。 該系統(tǒng)方案采用AVRmega16L作為主控制器，通過內(nèi)置模數(shù)檢測可充電電池的電源電壓值，并通過繼電器選擇充電模式是恒流還是恒壓。 恒壓通過AMS1117實現(xiàn)穩(wěn)定輸出和小紋波電壓 在恒流狀態(tài)下，輸出電流由數(shù)模轉(zhuǎn)換器實時檢測，同時電流穩(wěn)定性由數(shù)模轉(zhuǎn)換器實時控制實現(xiàn)。 這種設(shè)計的難點在于紋波電流小于1mA。由于系統(tǒng)要求紋波較小，我們對市電進行濾波，采用熱噪聲和熱系數(shù)較小的云母電容和金屬薄膜電阻，并在電路中串聯(lián)電感和并聯(lián)電容，以減小紋波，達到更好的效果。 在接地模式下，數(shù)字接地和模擬接地分開，單點接地在zui后進行 在編程過程中，所有不工作的端口都被拉起，單片機的動作被盡可能地較小化。 圖1恒流電路的系統(tǒng)框圖調(diào)節(jié)控制方法主控芯片mega16通過16位數(shù)模芯片AD669向恒流電路輸出預(yù)設(shè)電流值，并通過轉(zhuǎn)換和顯示產(chǎn)生相應(yīng)的電流 電流反饋電路通過模數(shù)芯片AD1674將反饋值發(fā)送給mega16，并通過數(shù)字π調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)輸出電流值，實現(xiàn)高精度閉環(huán)反饋控制。 考慮到系統(tǒng)不需要高動態(tài)電流調(diào)節(jié)性能，在數(shù)字PID中的直流調(diào)節(jié)對系統(tǒng)影響很小。為了減少主控芯片的計算量，提高處理速度，采用增量式PI算法，計算公式如下:& DELTAPP(k)= KP & times；[東(k)-東(k-1)]&三角洲；PI(k)= Ki &次；E(k)和δ；p(k)= &δ；PP(k)+&δ；其中π(k)為δ；PP(k)是比例項的增加，&δ；π(K)是積分項的增量，E(K)為電流電壓測量值編譯π算法程序。pi算法能否達到設(shè)計的調(diào)整質(zhì)量取決于比例系數(shù)Kp和積分系數(shù)Ki的調(diào)整 每個參數(shù)的值對系統(tǒng)的性能有不同的影響。 增加比例系數(shù)Kp將加快系統(tǒng)的反應(yīng)速度，減少穩(wěn)態(tài)誤差。然而，Kp的增加會使系統(tǒng)趨于振蕩或加劇振蕩，調(diào)節(jié)時間會延長。當Kp太大時，系統(tǒng)往往不穩(wěn)定。Kp太小，這會使系統(tǒng)運行緩慢。 積分系數(shù)Ki可以消除穩(wěn)態(tài)誤差，提高系統(tǒng)的控制精度。當Ki很小時，系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降，積分函數(shù)下降。Ki太少會使系統(tǒng)不穩(wěn)定。 臨界靈敏度法可用于調(diào)節(jié)PI調(diào)節(jié)器的Kp和Ki參數(shù)。用Multisim和APSYS軟件模擬恒流電路中展流三極管的選擇，并將DC-MDASH應(yīng)用于不同的三極管。掃描，測試不同三極管的特性，得到Eli電壓 對于恒流源使用的電路，厄立特里亞電壓值越大，三極管的恒流特性越好，負載電阻的變化不會影響電源的恒流特性。 集電極電流值僅由基極電流Ib控制的特性越好 圖2橫流電路電流擴展三極管仿真測試結(jié)果電路設(shè)計的主處理器采用單片機Mega16作為主控芯片。Atmaga16L是一款低功耗、高性能的8位單片機。該芯片包含一個可在16k空間內(nèi)重寫100，000次的閃存、32個io端口、8個10位模數(shù)轉(zhuǎn)換器通道和一個可編程看門狗電路。抗干擾能力強，能在電磁干擾環(huán)境下工作。 此外，兆系列單片機可以在線編程調(diào)試，方便了程序下載和整機調(diào)試。 顯示模塊使用液晶顯示屏顯示 液晶顯示器具有明顯的優(yōu)點:功耗低；尺寸小，厚度約為發(fā)光二極管的1/3。字跡清晰美觀，同時可以顯示大量的文字信息和圖形，形成人性化的交互界面。 電源端口電壓10V檢測通過將比較器與標準電壓進行比較來檢測電源端口電壓(見圖3) 當外部電壓為10V時，通過跟隨初級電壓并用電阻分壓，調(diào)節(jié)電壓至輸出5V，制成5V參考源；電壓比較器通過電壓比較器連接單片機中的端口進行檢測 圖3電源端口電壓檢測電路圖410伏恒壓輸出電路10伏恒壓輸出電路采用AMS1117精密穩(wěn)壓芯片實現(xiàn)較小紋波和可調(diào)電壓，通過調(diào)節(jié)電阻比獲得所需電壓 由于輸出電壓的波動與輸入和輸出電壓之間的差有關(guān)，所以差越大，紋波越大。 因此，采用兩級電壓穩(wěn)定(見圖4) 這樣，穩(wěn)壓后的輸出電壓紋波基本上是電容電阻的熱噪聲。 此外，因為AMS1117的參考電流相對于輸入和輸出電流較小，所以可以忽略。 通過在兩極之間連接一個電阻，并通過儀表放大器AD620放大壓差，并將電流值轉(zhuǎn)換為模數(shù)測試電壓輸出，具有精密測量和取出共模紋波電流的功能。 100 ma和200mA恒流源對電流值采用負反饋，并進行實時調(diào)整(見圖5)設(shè)計恒流源。 16位數(shù)模芯片AD669用于調(diào)整施加到精密電阻的電壓值。同時，12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片AD1674用于實時檢測電壓值。通過具有高共模抑制比的儀表專用放大器AD620后 電壓值反饋給單片機，通過過校正微調(diào)電壓，穩(wěn)定電流，實現(xiàn)恒流。 恒流充電和恒壓充電之間的切換采用電磁繼電器選擇路徑。 電磁繼電器具有通過電流大的優(yōu)點，但開關(guān)速度慢。 在本主題的要求中，不需要快速切換速度，但需要傳導(dǎo)大電流。 因此，我們選擇電磁繼電器 圖5無反饋100毫安和200毫安恒流源電路圖6負反饋100毫安和200毫安恒流源電路過熱保護使用18b20實時檢測加熱電阻的溫度，當溫度高于120攝氏度時控制繼電器斷開電路 由于不同類型的熱敏電阻對保護溫度有不同的要求，可以通過軟件設(shè)定保護溫度來完成加熱任務(wù)。 測試結(jié)果通過大功率可調(diào)電位器模擬熱敏電阻的加熱過程，調(diào)節(jié)電阻從小電流充電模式增加到恒流充電模式，達到10V時自動轉(zhuǎn)換到恒壓模式 在調(diào)節(jié)過程中檢測充電端的電壓波動、充電電流波動和電壓電流波動 在調(diào)整過程中，觀察液晶顯示器上的電壓和電流誤差，同時使用專用的測試儀器 測試結(jié)果如表1和表2所示。 通過對系統(tǒng)的實際測量，可以看出該系統(tǒng)很好地滿足了測試要求，能夠長時間穩(wěn)定工作。 能夠準確測量和顯示測量結(jié)果，并進行超溫保護。 表1快速充電測試表2慢速充電測試

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