CN101882925B - 回差电压可调的任意电平滞回电压比较器 - Google Patents

Abstract

回差电压可调的任意电平滞回电压比较器，属于仪器仪表领域。包括单片机、数字电位器、滞回电压比较器电路、以及与单片机连接的键盘电路和显示电路；其特征在于：数字电位器的一路输出作为滞回电压比较器电路的回差电压的调节电阻，数字电位器的另一路输出作为滞回电压比较器电路的参考电压的调节电阻；数字电位器的输出由单片机控制；其中，键盘电路和显示电路作为滞回电压比较器电路输出值的设定和显示。本发明的优点在于用数字电位器内的多个可调节电阻代替用于改变滞回电压比较器的回差电压和参考电压的普通手动调节电位器，从而通过用单片机控制数字电位器的电阻值，实现实时改变滞回电压比较器的回差电压和参考电压。

Description

回差电压可调的任意电平滞回电压比较器

技术领域

本发明是一种回差电压可调的任意电平滞回电压比较器，属于仪器仪表领域，可用于各种仪器仪表和控制单元中。

背景技术

目前的仪器仪表或一些控制单元中的滞回电压比较器，其回差电压和参考电压的调节均采用手动调节电位器的方法，实时性较差，这是目前滞回电压比较器存在的问题；大学中电类学生电子技术实验训练设备与单片机实验训练设备相互独立，实验训练资源没有有机地结合在一起，实验资源利用率低，是一种资源浪费，学生学习的知识也没有有效地、连续地、综合地得到巩固和应用。

发明内容

本发明的目的是解决实时按要求给定调节滞回电压比较器的回差电压和参考电压，提供一种通过计算机控制数字电位器来设定回差电压和参考电压的滞回电压比较器。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：

一种回差电压可调的任意电平滞回电压比较器，包括单片机、具有至少两路输出的数字电位器、滞回电压比较器电路、以及与单片机连接的键盘电路和显示电路。其中，数字电位器的一路输出作为滞回电压比较器电路的回差电压的调节电阻，数字电位器的另一路输出作为滞回电压比较器电路的参考电压的调节电阻；数字电位器的输出由单片机控制；键盘电路和显示电路作为滞回电压比较器电路输出值的设定和显示。

上述回差电压可调的任意电平滞回电压比较器中，所述单片机采用芯片型号为89C52，所述数字电位器采用芯片型号为X9241U，所述滞回电压比较器电路由运算放大器构成，运算放大器采用芯片型号为LM324，各器件之间的具体连接为：

89C52的1、2脚分别连接X9241U的14、9脚，89C52的20脚连接+5V电源的接地端，89C52的40脚连接+5V电源，X9241U的20脚连接+5V电源，X9241U的4、5、15、16、10、12脚连接在一起并与+5V电源的接地端连接，X9241U的3、6、7脚连接在一起并与LM324的3脚连接，X9241U的8、13脚连接在一起，X9241U的11脚连接+5V电源，X9241U的1、2脚连接在一起并与双向稳压二极管VZ的一端连接，双向稳压二极管VZ的另一端连接+5V电源的接地端，电阻R₁的一端连接外部的输入电压u_i，电阻R₁的另一端连接LM324的2脚，电阻R₂的一端连接X9241U的1、2脚，电阻R₂的另一端连接LM324的1脚，LM324的4脚连接+12V电源，LM324的11脚连接-12V电源，+5V电源的接地端也是±12V电源的接地端。

本发明的优点在于用数字电位器内的多个可调节电阻代替用于改变滞回电压比较器的回差电压和参考电压的普通手动调节电位器，从而通过用单片机控制数字电位器的电阻值，实现实时改变滞回电压比较器的回差电压和参考电压。

附图说明：

图1回差电压可调的任意电平滞回电压比较器框图

图2回差电压可调的任意电平滞回电压比较器一实施例的电路图

具体实施方式：

下面结合附图1、图2对本发明进行详细说明。

回差电压可调的任意电平滞回电压比较器框图如图1所示，回差电压可调的任意电平滞回电压比较器的一种实施电路图如图2所示。在图1中，单片机串行连接数字电位器，单片机以串行通信方式向数字电位器传输数据，数字电位器根据得到的传输数据对其内部的相应电位器进行调节；数字电位器连接滞回电压比较器电路，是指数字电位器将其内部与连接滞回电压比较器电路有关联的可调节电位器的三个外接端进行相应的连接后再连接到滞回电压比较器电路中；取至数字电位器的参考电压也连接滞回电压比较器电路，是指将数字电位器的两个固定端分别连接相应直流电源的两个极中，其滑动端连接到滞回电压比较器电路中，其目的是从该滑动端可获取不同的参考电压值，实现任意电平的滞回电压比较器。

图2是具体的电路图。在图2中，单片机采用芯片型号为MCS-89C52，数字电位器采用芯片型号为X9241U，滞回电压比较器电路中的运算放大器采用芯片型号为LM324；X9241U内含4个可调节电位器，其每个电位器的最大电阻值为50KΩ，本发明使用了其中的3个，“1、2、3脚”、“6、7、8脚”、“11、12、13脚”分别是其内部3个电位器的三个外输出端，将其分别命名为电位器R₄、电位器R₃、电位器R₅，其中1、6、13脚是其滑动端；X9241U的14脚是其I²C总线串行时钟端，X9241U的9脚是其I²C总线串行数据端；LM324内含4个运算放大器，本发明中使用了其中的1个，1脚是运算放大器的输出端，2脚是运算放大器的反相输入端，3脚是运算放大器的同相输入端；电阻R₁、R₂是限流电阻，双向稳压二极管VZ使输出电压被限制在u_o≤U_Z＝±6V范围内，也可根据需要选用不同的稳压值；电位器R₃、电位器R₄在滞回电压比较器电路中构成正反馈电路，电位器R₅用于提供滞回电压比较器所需的参考电压，X9241U的13脚是其参考电压u_R的输出端，X9241U的11、12脚是R₅的两个固定端，12脚连接+5V电源的接地端，11脚连接+5V电源，为获得更宽范围的参考电压，11脚也可连接其它直流电源的电压值；电路具体连接如下：

89C52的1、2脚分别连接X9241U的14、9脚，89C52的20脚连接+5V电源的接地端，89C52的40脚连接+5V电源，X9241U的20脚连接+5V电源，X9241U的4、5、15、16、10、12脚连接在一起并与+5V电源的接地端连接，X9241U的3、6、7脚连接在一起并与LM324的3脚连接，X9241U的8、13脚连接在一起，X9241U的11脚连接+5V电源，X9241U的1、2脚连接在一起并与双向稳压二极管VZ的一端连接，双向稳压二极管VZ的另一端连接+5V电源的接地端，电阻R₁的一端连接输入电压u_i，电阻R₁的另一端连接LM324的2脚，电阻R₂的一端连接X9241U的1、2脚，电阻R₂的另一端连接LM324的1脚，LM324的4脚连接+12V电源，LM324的11脚连接-12V电源，+5V电源的接地端也是±12V电源的接地端。

具体工作方式如下：

如图2所示，89C52通过1脚向X9241U的14脚传递时钟脉冲，89C52通过2脚向X9241U的9脚串行传递调节其内部电位器滑动端的数据，具体传输数据格式可参阅X9241U的使用说明书；89C52存储有编制好的程序；通过键盘可键入想要的回差电压和参考电压，显示部分可显示键入的回差电压和参考电压，89C52根据键入的回差电压和参考电压进行计算后，向X9241U串行传输相应数据调节相应的电位器，从而达到调节滞回电压比较器回差电压和参考电压的目的。

其中的显示电路和键盘电路采用通用的技术手段实现。

滞回电压比较器的上门限电平为：

$U_{T1}=\frac{R_3}{R_3+R_4}{U}_Z+\frac{R_3}{R_3+R_4}{u}_R\·\·\·\left(1\right)$

滞回电压比较器的下门限电平为：

$U_{T2}=\frac{-R_3}{R_3+R_4}{U}_Z+\frac{R_3}{R_3+R_4}{u}_R\·\·\·\left(2\right)$

滞回电压比较器的回差电压为：

$\mathrm{\ΔU}=U_{T1}-U_{T2}=\frac{2R_3}{R_3+R_4}{U}_Z\·\·\·\left(3\right)$

滞回电压比较器的参考电压为：

u_R＝0-5V....................(4)

Claims (1)

1.回差电压可调的任意电平滞回电压比较器，包括单片机、具有至少两路输出的数字电位器、滞回电压比较器电路、以及与单片机连接的键盘电路和显示电路；其中，数字电位器的一路输出作为滞回电压比较器电路的回差电压的调节电阻，数字电位器的另一路输出作为滞回电压比较器电路的参考电压的调节电阻；数字电位器的输出由单片机控制；键盘电路和显示电路作为滞回电压比较器电路输出值的设定和显示；其特征在于：所述单片机采用芯片型号为89C52，所述数字电位器采用芯片型号为X9241U，所述滞回电压比较器电路由运算放大器构成，运算放大器采用芯片型号为LM324，各器件之间的具体连接为，

89C52的1、2脚分别连接X9241U的14、9脚，89C52的20脚连接+5V电源的接地端，89C52的40脚连接+5V电源，X9241U的20脚连接+5V电源，X9241U的4、5、15、16、10、12脚连接在一起并与+5V电源的接地端连接，X9241U的3、6、7脚连接在一起并与LM324的3脚连接，X9241U的8、13脚连接在一起，X9241U的11脚连接+5V电源，X9241U的1、2脚连接在一起并与双向稳压二极管VZ的一端连接，双向稳压二极管VZ的另一端连接+5V电源的接地端，电阻R₁的一端连接外部的输入电压u_i，电阻R₁的另一端连接LM324的2脚，电阻R₂的一端连接X9241U的1、2脚，电阻R₂的另一端连接LM324的1脚，LM324的4脚连接+12V电源，LM324的11脚连接-12V电源，+5V电源的接地端也是±12V电源的接地端。

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