CN101286075B - 一种可调电源线性程控装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可调电源线性程控装置，包括，控制模块，用于设置控制流程和程序参数，实时接收数据采集模块采集的实时电压、电流值，并与设置的电压、电流参数值进行比较后，得出比较结果，根据该比较结果对电机模块进行转速控制，直到数据采集模块采集的实时电压、电流值与设置的电压、电流参数值相同或者电压、电流的调节满足设置的程序参数，停止驱动电机模块；数据采集模块，用于将采集的可调电源的实时电压、电流值发送给控制模块；电机模块，用于接收控制模块的驱动，调节可调电源的调节旋钮。应用本发明，对电源调节和电压电流的数据采集实现自动控制，自动处理，避免了人为因素可能产生误差的问题。

Description

一种可调电源线性程控装置

技术领域

本发明涉及到电源自动化控制领域，尤其涉及一种可调电源线性程控装置。

背景技术

现阶段可调电源在各个领域大量应用，用途不尽相同，但是相同点就是经常需要通过调节旋钮对电源的输出电压或者电流进行调节，以达到应用的需要，在一些特殊的应用场合需要反复或者连续调节，例如，科研试验、各种系统电源模块的系统测试、批量电源的抽样检验以及一些其他的工程应用，这样就会电源的调节方面给人们带来比较大的工作量；而且电源调节过程的控制一般是通过人眼读数来确定的，由于人为因素会造成一定的调节误差。

很显然，传统的测试方法有较多的缺点，大致主要包括：

1、许多应用项目要求多次反复调节电源电压或者电流值、长时间运行验证等；这样就需要测试操作人员反复调节恒压电源旋钮调节电压值，工作量比较大，比较麻烦，特别是在一些批量验证工作中，验证样品多，人力工作量会更大；

2、手动调节电源和人眼读数时由于电源电压、电流值的瞬变给操作者带来麻烦，并影响读数的精度；

3、需要电源长时间运行的而且项目需要人工监视，定时切换电源输出时，需要人工进行电源的调节改变输出值实现切换，占用大量人力工时，效率低下；

4、采集的数据需要人工读数、记录、分析计算，每一个环节都需要人工完成不仅效率低，而且占用大量的人力。

因此，当前需要一种新的技术方案解决可调电源的自动控制测试。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种可调电源线性程控装置，对电源调节和电压电流的数据采集实现自动控制，自动处理，避免了人为因素可能产生误差的问题。

为了解决上述问题，本发明提供了一种可调电源线性程控装置，包括，控制模块、数据采集模块和电机模块，其中，

所述控制模块，用于设置控制流程和程序参数，实时接收所述数据采集模块采集的实时电压或电流值，并与设置的电压或电流参数值进行比较后，得出比较结果，根据该比较结果对所述电机模块进行转速控制，直到数据采集模块采集的实时电压或电流值与设置的电压或电流参数值相同，停止驱动所述电机模块；

所述数据采集模块，用于将采集的可调电源的实时电压或电流值发送给所述控制模块；

所述电机模块，用于接收所述控制模块的驱动，调节可调电源的调节旋钮。

进一步地，上述可调电源线性程控装置还可包括，所述控制模块在实时接收数据采集模块采集的实时电压或电流值，并与设置的电压或电流参数值进行比较，是通过将接收的实时电压或电流值进行模拟/数字转换后，再与设置的电压或电流参数值进行比较；

所述控制模块根据比较结果对电机模块进行转速控制，是通过对程序设定的电压或电流参数值与实时采集的进行模拟/数字转换后电压或电流值差值大小为依据，在电机模块的微调范围内，随电压或电流的比较差值对电机模块的转速进行线性调节；

所述控制模块设定的程序参数包括，设置的电压或电流参数值；

所述控制模块，还用于在停止驱动所述电机模块后，将数据结果进行记录、处理后，得到最终测试结果数据。

进一步地，上述可调电源线性程控装置还可包括电机驱动模块，用于根据所述控制模块发送的脉冲对电机模块进行驱动控制。

进一步地，上述可调电源线性程控装置还可包括，所述控制模块，包括后台控制单元和微处理器单元，其中，

所述后台控制单元，用于设置控制流程和程序参数，发送控制命令到微处理器单元；接收微处理器单元传送的数据结果，并对收到的数据结果进行分析、处理，得到最终测试结果数据；

所述微处理器单元，用于接收所述后台控制单元发送的控制命令，根据该控制命令对测试过程进行控制，实时接收所述数据采集模块采集的实时电压或电流值并进行模拟/数字转换，与控制命令中设置的电压或电流参数值进行比较后，得出比较结果，根据该比较结果通过所述电机驱动模块对所述电机模块进行转速控制，直到模拟/数字转换后的所述数据采集模块采集的实时电压或电流值与设置的电压或电流参数值相同或者电压或电流的调节满足所述设置的程序参数，停止驱动所述电机模块。

进一步地，上述可调电源线性程控装置还可包括，所述微处理器单元和所述后台控制单元之间的通讯采用中断方式，保证所述微处理器单元的处理和控制速度，并保证控制精度。

进一步地，上述可调电源线性程控装置还可包括，所述微处理器单元，包括CPU单元、模拟/数字转换单元、脉冲输出单元和通讯单元，其中，

所述CPU单元，用于接收所述模拟/数字转换单元转换后的实时电压或电流值，并与设置的电压或电流参数值进行比较运算，将比较结果发送给脉冲输出单元；

所述模拟/数字转换单元，用于将接收的实时电压或电流值进行模拟/数字转换后，发送给CPU单元；

所述脉冲输出单元，用于根据所述CPU单元发送的比较结果向电机驱动模块发送脉冲；

所述通讯单元，用于所述微处理器单元和所述后台控制单元的通信连接。

进一步地，上述可调电源线性程控装置还可包括，所述微处理器单元是16位微处理器；

所述脉冲输出单元是脉宽调制脉冲输出单元；

所述通讯单元是串口异步通讯单元。

进一步地，上述可调电源线性程控装置还可包括，所述数据采集模块将采集的可调电源的实时电压或电流值发送给控制模块，是指将采集的可调电源的实时电压或电流值进行滤波放大后，发送给控制模块。

进一步地，上述可调电源线性程控装置还可包括，所述数据采集模块，包括电压/电流采集单元和滤波放大单元，其中电压/电流采集单元分为交流电压或电流采集单元和直流电压或电流采集单元，同时满足交流和直流2种电源系统。

进一步地，上述可调电源线性程控装置还可包括，所述电机模块包括齿轮传动机构和夹紧模块装置，该齿轮传动机构是用于细化调节幅度，提高调节精确度；

所述电机模块是步进电机。

与现有技术相比，应用本发明，具有如下优点：

被控可调电源的输出的电压或者电流调节范围大；本发明的装置对电源的调节是线性调节，在电源的可调范围内，线性调节可以实现电源输出范围内的任意电压值；本发明的装置可以应用在直流电源系统，也可以应用到交流电源系统；控制系统采用闭环反馈式控制，保证调节精度；电机对电源的调节采用齿轮变比传动调节，细化调节幅度；在被测电源配合系统的应用范围广，能够应用到可调电源电压电流调节的，都可以使用本发明的装置。工程中，本发明的装置可以实现对应用电源模块最大、最小输入电压值；过压保护值、过压恢复值、欠压保护值、欠压恢复值等的准确调节；以及实现系统低/高电压预定时长运行并自动切换功能；波动电压运行等功能；实现测试数据的后台软件记录、分析结果、计算系统功耗等功能，可以实现程序参数的修改，以适应不同的电源系统应用要求，提供较大的灵活性；对控制程序采用模块化、可扩展设计，提高易用性和条理清晰化。

附图说明

图1是可调电源线性程控装置的结构示意图；

图2是本发明的装置的具体工作步骤的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

如图1所示，一种可调电源线性程控装置，包括，控制模块、数据采集模块、电机驱动模块、电机模块，其中，

控制模块，用于设置控制流程和程序参数，对测试的全过程进行控制，实时接收数据采集模块采集的实时电压、电流值，并与设置的电压、电流参数值进行比较后，得出比较结果，根据该比较结果通过电机驱动模块对电机模块进行转速控制，直到数据采集模块采集的实时电压、电流值与设置的电压、电流参数值相同或者电压、电流的调节满足所述设置的程序参数，停止驱动电机模块，将数据结果进行记录、处理后，得到最终测试结果数据；

其中程序参数包括设置的电压、电流参数值。

所述控制模块实时接收数据采集模块采集的实时电压、电流值后，还将接收的实时电压、电流值进行A/D(模拟/数字)转换，再与设置的电压、电流参数值进行比较。

所述控制模块根据比较结果对电机模块进行转速控制，是指通过对程序设定的电压、电流参数值与实时采集的进行A/D转换后电压、电流值差值大小为依据，在电机模块的微调范围内，随电压、电流的比较差值对电机模块的转速进行线性调节；这样既保证了调节速度，也保证了调节的精度。

在所述控制模块对电机模块进行转速控制的过程中，所述数据采集模块对电压、电流进行实时采集并发送给控制模块，控制模块将实时采集的电压、电流值进行A/D转换后与设置的电压、电流参数值进行比较运算，计算差值，如果该差值在需要微调的范围时，则根据该差值通过电机驱动模块对电机模块的转速进行微调；当实时采集电压或者电流值与设置的电压、电流参数值相同或者电压、电流的调节满足程序参数要求的条件时，则停止驱动电机模块，将最终的数据结果进行记录、处理。

所述控制模块，包括后台控制单元、微处理器单元，其中，

后台控制单元，用于设置控制流程和程序参数，发送控制命令到微处理器单元；接收微处理器单元传送的数据结果，并对收到的数据结果进行分析、处理，得到最终测试结果数据；

后台控制单元发送的控制命令包括设置的控制流程和程序参数。其中程序参数包括设置的电压、电流参数值。

后台控制单元可以实现程序参数的修改，以适应不同的电源系统应用要求，提供较大的灵活性；对控制流程采用模块化、可扩展设计，提高易用性和条理清晰化；数据采集处理根据预设要求自动完成结果的记录分析；程序命令顺序执行功能，使电源的调节按照预设的顺序自动完成。

后台控制单元可以是装有控制软件的计算机。

微处理器单元，用于接收后台控制单元发送的控制命令，根据该控制命令对测试过程进行控制，实时接收数据采集模块采集的实时电压、电流值并进行A/D转换，与控制命令中设置的电压、电流参数值进行比较后，得出比较结果，根据该比较结果通过电机驱动模块对电机模块进行转速控制，直到A/D转换后的数据采集模块采集的实时电压、电流值与设置的电压、电流参数值相同或者电压、电流的调节满足所述设置的程序参数时，停止驱动电机模块，将数据结果发送给后台控制单元。

微处理器单元，可以是16位微处理器，采用16位微处理器主要是为了提高系统数据采集的实时性和控制的精确度。

所述微处理器单元，包括CPU单元、模拟/数字转换单元、脉冲输出单元、通讯单元，其中，

所述CPU单元，用于接收所述模拟/数字转换单元转换后的实时电压、电流值，并与设置的电压、电流参数值进行比较运算，将比较结果发送给脉冲输出单元；

所述模拟/数字转换单元，用于将接收的实时电压、电流值进行模拟/数字转换后，发送给CPU单元；

所述脉冲输出单元，用于根据所述CPU单元发送的比较结果向电机驱动模块发送脉冲；脉冲输出单元可以是PWM(脉宽调制)脉冲输出单元；，

所述通讯单元，用于所述微处理器单元和所述后台控制单元的通信连接；所述通讯单元可以是UART(串口异步通讯)单元。

微处理器单元对电机模块的控制是在对电压、电流采集数据的逻辑判断基础上进行控制操作，形成一种反馈式闭环控制系统，能够保证高的控制精确度；微处理器单元和后台控制单元通讯采用中断方式，最大限度保证微处理器单元的处理和控制速度，保证控制精度。

数据采集模块，用于将采集的可调电源的实时电压、电流进行滤波放大后，发送给控制模块；

数据采集模块，包括电压/电流采集单元、滤波放大单元，其中电压/电流采集单元可分为交流电压、电流采集单元和直流电压、电流采集单元，满足交流电源系统或直流电源系统，也可以同时满足交流和直流2种电源系统。

电机驱动模块，用于根据控制模块发送的脉冲对电机模块进行驱动控制；

电机驱动模块可以根据测试的需要在恒压电源的额定输出范围内，线性调节可调电源的输出电压或者电流值，很好的适应不同的应用需求。

电机模块，用于接收电机驱动模块的驱动，调节可调电源的调节旋钮。

电机模块包括齿轮传动机构和夹紧模块装置，该齿轮传动机构是用于细化调节幅度，很好地提高调节精确度。

电机模块可以是步进电机。

所述可调电源线性程控装置的基本工作流程是：

通过后台控制单元设置自动测试流程，并下发至微处理器单元执行；

微处理器单元控制电机工作对可调电源进行调节；通过数据采集模块进行实时的电压、电流数据采集，作为反馈信息，采集的电压或者电流值通过微处理器单元内部比较处理，将其作为控制电机调节动作的依据，达到准确调节的目的；

电机的调整到位或者达到期望的试验验证点时，将此时实时采集的准确电压、电流值通过微处理器单元发送给后台控制单元记录、处理，并启动预设执行程序。

图2是本发明的实施例流程图，主要说明本发明的工作步骤，结合流程图说明本发明装置的具体工作步骤：

步骤210、通过串口线连接后台控制单元和控制单板的串口；后台控制单元和微处理器单元进行初始化，微处理器单元与后台控制单元建立通讯连接；

打开后台控制单元，软件初始化，等待与微处理器单元通讯；微处理器单元上电，初始化单板硬件，包括通讯串口、寄存器、计数器、A/D转换器等硬件，与后台控制单元通讯链接。

步骤220、后台控制单元根据需求内容设置控制参数，并向微处理器单元下发设置好的控制程序；微处理器单元接收到下发的控制程序，开始根据接收的程序执行命令：

步骤230、微处理器单元对采集的实时电压、电流值和下发程序设置的电压、电流参数值进行比较，得出比较结果；微处理器单元对步进电机转速控制，是通过对程序设定电压电流值与实时采集电压电流值差值大小为依据，在步进电机的微调范围内，步进电机的转速随电压电流的比较差值做线性调节；

步骤240、根据程序对电压、电流值的逻辑比较结果执行相应的控制命令，驱动步进电机动作，调节可调电源的电压或者电流输出值；

步骤250、调节的过程中，微处理器单元对电压电流实时采集模块的采集值与控制程序的设定值进行比较运算，计算差值大小；

步骤260、判断差值是否在需要微调的范围，如果是，则执行步骤270；否则，返回步骤240；

步骤270、微处理器单元降低步进电机转速进行微调，根据差值的大小来控制步进电机的转动速率，实现微调功能；

步骤280、判断实时采集电压或者电流值和控制程序设定电压或者电流值是否相同或者电压、电流的调节是否满足程序要求条件，如果是，则执行步骤290，否则，返回步骤250；

步骤290、停止驱动步进电机，微处理器单元传送存储的数据结果给后台控制单元进行记录、处理；后台控制单元对收到的数据进行分析、处理，得到最终结果。

本发明的装置主要是通过反馈回路对可调电源装置的输出值进行线性调节，电压和电流值的实时采集，所以在实际应用中还可有其他多种实施方式，可以广泛应用在通讯、IT等涉及电源线性调控领域。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所公开的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种可调电源线性程控装置，其特征在于，

包括，控制模块、数据采集模块和电机模块，其中，

所述控制模块，用于设置控制流程和程序参数，实时接收所述数据采集模块采集的实时电压或电流值，并与设置的电压或电流参数值进行比较后，得出比较结果，根据该比较结果对所述电机模块进行转速控制，直到数据采集模块采集的实时电压或电流值与设置的电压或电流参数值相同，停止驱动所述电机模块；

所述数据采集模块，用于将采集的可调电源的实时电压或电流值发送给所述控制模块；

所述电机模块，用于接收所述控制模块的驱动，调节可调电源的调节旋钮。

2.如权利要求1所述的可调电源线性程控装置，其特征在于，

所述控制模块在实时接收数据采集模块采集的实时电压或电流值，并与设置的电压或电流参数值进行比较，是通过将接收的实时电压或电流值进行模拟/数字转换后，再与设置的电压或电流参数值进行比较；

所述控制模块根据比较结果对电机模块进行转速控制，是通过对程序设定的电压或电流参数值与实时采集的进行模拟/数字转换后电压或电流值差值大小为依据，在电机模块的微调范围内，随电压或电流的比较差值对电机模块的转速进行线性调节；

所述控制模块设定的程序参数包括，设置的电压或电流参数值；

所述控制模块，还用于在停止驱动所述电机模块后，将数据结果进行记录、处理后，得到最终测试结果数据。

3.如权利要求1所述的可调电源线性程控装置，其特征在于，

还包括电机驱动模块，用于根据所述控制模块发送的脉冲对电机模块进行驱动控制。

4.如权利要求3所述的可调电源线性程控装置，其特征在于，

所述控制模块，包括后台控制单元和微处理器单元，其中，

所述后台控制单元，用于设置控制流程和程序参数，发送控制命令到微处理器单元；接收微处理器单元传送的数据结果，并对收到的数据结果进行分析、处理，得到最终测试结果数据；

所述微处理器单元，用于接收所述后台控制单元发送的控制命令，根据该控制命令对测试过程进行控制，实时接收所述数据采集模块采集的实时电压或电流值并进行模拟/数字转换，与控制命令中设置的电压或电流参数值进行比较后，得出比较结果，根据该比较结果通过所述电机驱动模块对所述电机模块进行转速控制，直到模拟/数字转换后的所述数据采集模块采集的实时电压或电流值与设置的电压或电流参数值相同或者电压或电流的调节满足所述设置的程序参数，停止驱动所述电机模块。

5.如权利要求4所述的可调电源线性程控装置，其特征在于，

所述微处理器单元和所述后台控制单元之间的通讯采用中断方式，保证所述微处理器单元的处理和控制速度，并保证控制精度。

6.如权利要求4所述的可调电源线性程控装置，其特征在于，

所述微处理器单元，包括CPU单元、模拟/数字转换单元、脉冲输出单元和通讯单元，其中，

所述CPU单元，用于接收所述模拟/数字转换单元转换后的实时电压或电流值，并与设置的电压或电流参数值进行比较运算，将比较结果发送给脉冲输出单元；

所述模拟/数字转换单元，用于将接收的实时电压或电流值进行模拟/数字转换后，发送给CPU单元；

所述脉冲输出单元，用于根据所述CPU单元发送的比较结果向电机驱动模块发送脉冲；

所述通讯单元，用于所述微处理器单元和所述后台控制单元的通信连接。

7.如权利要求6所述的可调电源线性程控装置，其特征在于，

所述微处理器单元是16位微处理器；

所述脉冲输出单元是脉宽调制脉冲输出单元；

所述通讯单元是串口异步通讯单元。

8.如权利要求5所述的可调电源线性程控装置，其特征在于，

所述数据采集模块将采集的可调电源的实时电压或电流值发送给控制模块，是指将采集的可调电源的实时电压或电流值进行滤波放大后，发送给控制模块。

9.如权利要求7所述的可调电源线性程控装置，其特征在于，

所述数据采集模块，包括电压/电流采集单元和滤波放大单元，其中电压/电流采集单元分为交流电压或电流采集单元和直流电压或电流采集单元，同时满足交流和直流2种电源系统。

10.如权利要求1至9任一所述的可调电源线性程控装置，其特征在于，

所述电机模块包括齿轮传动机构和夹紧模块装置，该齿轮传动机构是用于细化调节幅度，提高调节精确度；

所述电机模块是步进电机。

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