專利名稱：智能數(shù)控電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電源，具體地說是一種具有多種輸出的智能數(shù)控的電源。
背景技術(shù)：
電源在一些學(xué)生實(shí)驗(yàn)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)中是一種不可缺少的設(shè)備，雖然目前市場(chǎng)上所使用的電源的種類很多，可通過旋鈕調(diào)節(jié)輸出電壓和輸出電流，具有短路保護(hù)功能，但大部分用指針式電壓表和電流表顯示電壓值和電流值，一些先進(jìn)的用數(shù)碼·管顯示，顯示信息量少；大部分用鐵芯變壓器作為電壓變換器，體積大質(zhì)量重；保護(hù)電路大都使用熔絲保護(hù)，更換熔絲費(fèi)時(shí)費(fèi)力；最主要的缺點(diǎn)是只能輸出直流或交流，輸出較為單一，如此便限制了電源的多功能性。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型電源的設(shè)計(jì)目的在于避免普通電源的單一性，而提供一種具有多種輸出和更大的信息量顯示的裝置。采用的技術(shù)方案設(shè)備包括外殼體、電源線、插線端孔、USB插孔、電路板、LCD顯示屏、按鍵和開關(guān)電源。電路板固定在外殼體內(nèi)，開關(guān)電源固定安裝在電路板上，三個(gè)插線端孔和USB插孔的導(dǎo)線與電路板上的輸出端連接。特征在于在外殼體的前板面的左部設(shè)有電源顯示窗口，可顯示電壓、電流、波形、頻率、定時(shí)時(shí)間、短路報(bào)警等內(nèi)容；在外殼體的左板面設(shè)有功能轉(zhuǎn)換鍵、電壓增大鍵、電壓減小鍵、電流增大鍵、電流減小鍵、頻率增大鍵、頻率減小鍵、電壓回零鍵、定時(shí)按鍵，每個(gè)按鍵下方都有導(dǎo)光條。電路板上包括正負(fù)電源電路、顯示電路、報(bào)警電路、按鍵電路、D/A轉(zhuǎn)換及放大電路。本設(shè)計(jì)中，以單片機(jī)為控制核心，可通過電源各功能按鍵實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出的電壓、電流、輸出波形，頻率以及定時(shí)時(shí)間進(jìn)行調(diào)節(jié)，所設(shè)定的數(shù)值顯示在LCD顯示屏上，對(duì)于直流電設(shè)定數(shù)值被處理后送到相應(yīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換器，再經(jīng)過放大并輸出即可。對(duì)于方波電壓、鋸齒波電壓和正弦交流電壓?jiǎn)纹瑱C(jī)內(nèi)存有方波電壓、鋸齒波電壓和正弦交流電壓的函數(shù)，當(dāng)需要輸出時(shí)，單片機(jī)直接調(diào)用其函數(shù)處理后送入相應(yīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換器，再經(jīng)過放大并輸出，從而得到相應(yīng)電壓。本電源還有過載保護(hù)功能，當(dāng)負(fù)載電流超過設(shè)定電流時(shí)，關(guān)閉輸出，同時(shí)屏幕上出現(xiàn)報(bào)警符號(hào)，報(bào)警電路發(fā)出報(bào)警聲，除去負(fù)載報(bào)警消失。本實(shí)用新型的有益效果在于與目前各類電源相比，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)字控制輸出，而且能夠輸出方波電壓、鋸齒波電壓、正弦交流電多種波形，另有過載報(bào)警功能，并可通過液晶屏實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前電壓、電流、波形、頻率、短路報(bào)警、定時(shí)時(shí)間等信息，可廣泛作為學(xué)生電源、科學(xué)實(shí)驗(yàn)電源使用。

圖I為本實(shí)用新型電源的結(jié)構(gòu)主視局剖示意圖；[0009]圖2為本實(shí)用新型電源的電原理圖。
具體實(shí)施方式
參照?qǐng)DI對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。該智能數(shù)控電源，包括外殼體14、電源線18、正插線端孔2、中性插線端孔3、負(fù)插線端孔4、USB插孔17、電路板15、IXD顯示屏I、功能轉(zhuǎn)換鍵11、電壓增大鍵5、電壓減小鍵8、電流增大鍵6、電流減小鍵9、頻率增大鍵7、頻率減小鍵10、電壓回零鍵12、定時(shí)按鍵13和電路板15。電路板固定在外殼體內(nèi)，三個(gè)插線端孔和USB插孔的導(dǎo)線從電路板上的輸出端連接，外殼體的上板面的左部的IXD顯示屏1，可顯示電壓、電流、波形、頻率、定時(shí)時(shí)間、短路報(bào)警等內(nèi)容；在正插線端孔2、負(fù)插線端孔4間接線可以輸出直流電壓，按下電壓增大鍵5或電壓減小鍵8可調(diào)節(jié)輸出電壓的大小，按下電流增大鍵6或電流減小鍵9可調(diào)節(jié)輸出電流的大?。辉谡寰€端孔2和中性插線端孔4間接線可以輸出正弦交流電、方波電壓、鋸齒形電壓，按下頻率增大鍵7或頻率減小鍵10，可調(diào)節(jié) 輸出頻率，其輸出類型可由功能轉(zhuǎn)換鍵11得到；USB插孔17固定輸出5V、500mA ;按下電壓回零鍵12可使輸出電壓回零；定時(shí)按鍵13可定時(shí)輸出，超過設(shè)定時(shí)間自動(dòng)關(guān)閉輸出；每個(gè)按鍵下方都加有導(dǎo)光條16。圖2是該電源電氣原理圖，電路板上包括正負(fù)電源電路I、顯示電路2、報(bào)警電路5、按鍵電路4、D/A轉(zhuǎn)換及放大電路3。正負(fù)電源電路由電阻R4、電阻R5、穩(wěn)壓二極管ZD1、穩(wěn)壓二極管ZD2、三極管VT1、三極管VT2組成。R4的一個(gè)管腳接開關(guān)電源的正極，另一個(gè)管腳接穩(wěn)壓二極管ZDl的陰極，穩(wěn)壓二極管ZDl的陽(yáng)極接三極管VTl的基極，VTl的集電極接開關(guān)電源的正極。電阻R5的一個(gè)管腳接三極管VTl的發(fā)射極，另一個(gè)管腳接穩(wěn)壓二極管ZD2的陰極，穩(wěn)壓二極管ZD2的陽(yáng)極接三極管VT2的基極，VT2的集電極接VTl的發(fā)射極，VT2的發(fā)射極接電阻Rl的一端。顯示電路由液晶屏LCD12864、電位器R8組成。液晶屏LCD12864的DB0 DB7對(duì)應(yīng)接單片機(jī)的P3. 0 Ρ3· 7 口，Vout和CS置空，RST接單片機(jī)Ρ2. 7 口，PSB接Ρ2. 6 口，E (CSK)接 Ρ2. 5 口，R/W(SID)接 P2.4 口，RS (CS)接 P2.3 口。VDD 和 BLA 接 5V 電源，VO 接電位器調(diào)節(jié)端，BLK和VSS接地，電位器另兩端，分別接地和接5V。報(bào)警電路由三極管VT3、電阻R3、蜂鳴器Buzzer組成。蜂鳴器正極接5V，負(fù)極接VT3的集電極，VT3發(fā)射機(jī)接地，電阻R7 —端接單片機(jī)P2. 2，另一端接VT3基極。當(dāng)電流超過設(shè)定值后，P2. 2變?yōu)榈碗娖?，三極管VT3導(dǎo)通，蜂鳴器Buzzer發(fā)出聲音。按鍵電路由按鍵SWl SW9組成，SWl SW7對(duì)應(yīng)接單片機(jī)Pl. ΓΡ1. 7，SW8接Ρ2. 0，SW9接Ρ2. I。當(dāng)有按鍵被按下的時(shí)候，單片機(jī)會(huì)檢測(cè)到按鍵的數(shù)值信息。D/A轉(zhuǎn)換及放大電路由D/A芯片、電阻R2、電阻R3、功率放大器OTL組成，D/A芯片的DI(TDI7腳對(duì)應(yīng)接單片機(jī)PO. (ΓΡ0. 7，D/A芯片的輸出腳9接功率放大器OTL的正輸入端，電阻R2的一個(gè)管腳接功率放大器OTL的負(fù)輸入端，另一管腳接地，電阻R3的一個(gè)管腳接功率放大器OTL的輸出端，另一管腳接功率放大器OTL的負(fù)輸入端。為了降低電源溫度，在外殼體I內(nèi)設(shè)有散熱風(fēng)扇。本發(fā)明的工作原理如下220V市電通過開關(guān)電源得到5V-500mA和32V-2A輸出兩路電壓，5V用來給單片機(jī)供電和和對(duì)外5V固定輸出，32V電壓調(diào)節(jié)后作為輸出電壓。[0020]32V電壓經(jīng)過正負(fù)電源電路得到正負(fù)16V電壓，COM端為零電位參考點(diǎn)，直接與中性端插孔通過導(dǎo)線連接；MCU通過PO 口調(diào)節(jié)D\A的電壓信號(hào)，功率放大器OTL將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成輸出電壓，其輸出端通過導(dǎo)線與正插線端口 2連接。默認(rèn)輸出為直流電壓，若要得方波電壓，按下功能轉(zhuǎn)換鍵，顯示屏上顯示“輸出方波電壓”，此時(shí)MCU的PO 口的數(shù)值會(huì)在O與[電壓設(shè)定值](f是電壓轉(zhuǎn)換系數(shù))之間周期性變換，從而D\A輸出方波。經(jīng)過功率放大器OTL變?yōu)檩敵鲭妷?，輸出周期?通過頻率加、減鍵設(shè)定。若要得鋸齒形電壓，按下功能轉(zhuǎn)換鍵，顯示屏上顯示“輸出鋸齒電壓”，此時(shí)MCU的PO 口的數(shù)值周期性的變化前半周期P0=k*t (k是設(shè)定系數(shù)，t是時(shí)間，PO加到設(shè)定值時(shí)，時(shí)間t置零，執(zhí)行后半周期)，后半周期PO= [PO的設(shè)定值]-k*t，減到零時(shí)后半周期結(jié)束。如此循環(huán)，從而D\A輸出鋸齒波，經(jīng)過功率放大器OTL變?yōu)殇忼X電壓，輸出周期可通過頻率加、減鍵設(shè)定；若要得到正弦電流，按下功能轉(zhuǎn)換鍵，顯示屏上顯示“輸出正弦交流電”，此時(shí)MCU的PO 口的數(shù)值周期性的變化P0=A*sin (wt) +A/2 (A是設(shè)定電壓，A=16V, w是角頻率，t是時(shí)間，一個(gè)周期后，t回零)，從而D\A輸出正弦波，經(jīng)過功率放大器OTL變正弦電壓，將接地口換為COM 口后輸出電壓變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)正弦交流電，輸出周期可通過頻率加、減鍵設(shè)定。當(dāng)電源接上負(fù)載后，電流流過電阻Rl產(chǎn)生壓降，MCU的內(nèi)部A\D將Rl兩端的電壓處理后顯示在液晶屏上，即為電流信息。當(dāng)超過設(shè)定值時(shí)，單片機(jī)做出反應(yīng)，PO數(shù)值變小，輸出電壓降低，已達(dá)到過載保護(hù)的目的。同時(shí)液晶屏上閃爍出現(xiàn)“負(fù)載過大”字樣。P2.2變?yōu)榈碗娖?，三極管VT3導(dǎo)通，蜂鳴器Buzzer發(fā)出聲音，提醒使用者負(fù)載電流超過設(shè)定值。
權(quán)利要求1.一種智能數(shù)控電源，以單片機(jī)為控制核心，通過數(shù)模轉(zhuǎn)換將數(shù)字量轉(zhuǎn)化成模擬量，在經(jīng)過功率放大得到所需電壓，其特征是利用LCD顯示屏作為電源顯示窗口，在外殼體的左板面設(shè)有功能轉(zhuǎn)換鍵、電壓增大鍵、電壓減小鍵、電流增大鍵、電流減小鍵、頻率增大鍵、頻率減小鍵、電壓回零鍵、定時(shí)按鍵，每個(gè)按鍵下方都有導(dǎo)光條，電源內(nèi)部電路板上包括正負(fù)電源電路、報(bào)警電路、按鍵電路、D/A轉(zhuǎn)換及放大電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的智能數(shù)控電源，其特征是電源內(nèi)部無信號(hào)源，單片機(jī)內(nèi)存有方波電壓、鋸齒波電壓和正弦交流電壓的函數(shù)，當(dāng)需要輸出時(shí)，單片機(jī)直接調(diào)用其函數(shù)處理后送入相應(yīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換器，再經(jīng)過放大輸出，從而得到相應(yīng)電壓 。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種智能數(shù)控電源，由外殼體、電源線、插線端孔、USB插孔、電路板、LCD顯示屏、按鍵和開關(guān)電源等組成。本電源以單片機(jī)為控制核心，單片機(jī)內(nèi)存有方波電壓、鋸齒波電壓和正弦交流電壓的函數(shù)，當(dāng)需要輸出時(shí)，單片機(jī)直接調(diào)用其函數(shù)處理后送入相應(yīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換器，再經(jīng)過放大輸出，得到不同的輸出電壓，廣泛用于學(xué)生實(shí)驗(yàn)、科學(xué)試驗(yàn)，實(shí)時(shí)監(jiān)控工作過程，不會(huì)因?yàn)槿说恼`操作造成電源損壞。
文檔編號(hào)H02H3/04GK202488341SQ20122008750
公開日2012年10月10日 申請(qǐng)日期2012年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月10日
發(fā)明者田慶華, 黃華幀, 黃曉波 申請(qǐng)人:德州學(xué)院