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1、设计课题：真有效值交流电流表,答 辩 人:高文跃 专 业:电子信息工程 指导老师:薛世华,内江师范学院2008届本科生学位论文答辩,日期：,设计概述,这次设计主要以真有效值/直流转换AD637芯片、电阻网络分压、运算放大电路、单片ICL7107A/D转换器和LED数码管为主要元件，设计可以提供一种高精度的真有效值交流电流表，其可以测量任何复杂波形而不必考虑波形种类和失真度的优势以及测量准确度高、频带范围宽、响应速度快的优点。设计中使用开口可活动式霍尔电流传感器作为接收端。采用电阻网络分压对电流表量程进行分档，且连接运算放大电路，便于实现分档测量提高精确度。电源电路是由以单相桥式整流电路为核心的
2、电路，向电路提供5V和15V工作电压。,设计要求,1、应用模拟乘法器、运算放大器、A/D转电路（如：NJM4200、LF444CN、ICL7107等）设计一真有效值交流电流表2、测量范围：020A（可以分档测量）。3、显示方式：大于3位半LED显示。4、测量误差：小于2%。5、可以使用单片机设计。,设计总框图,设计思路和工作原理,一、设计思路 本设计主要设计思路是怎样接收交流信号，怎样求的真有效值，怎样把交流信号转换成直流信号，怎样把模拟信号转换成数字信号在来显示。然后考虑的就是怎样使测量的值最接近真实值减少误差。二、工作原理 首先由交流信号接收端（霍尔传感器，型号YDG-HSD-4-100A
3、）接收交流信号，为了使测量值误差更小，需经过同相放大器，然后再进行量程开关，此时经过放大的交流信号大小在真有效值/直流AD637转换芯片的精确测量范围07V内，通入该芯片可以得到最佳测量值，由于前端放大，所以用衰减器进行衰减，通入A/D转换ICL7107芯片使LED数码管显示最终数值。,总原理图,1、霍尔元件,上图是霍尔元件的工作方式，本次设计中正是运用了这种方法来将交流信号进行转换接收。,2、量程开关电路网络、同相放大电路,上图分别是量程开关和同相放大电路（25倍、350倍）,3、真有效值/直流AD637转换电路,输入电压（AC/DC）通过有源整流器 A1和 A2转换成单极性电流 I1，加至
4、平方/除法器的一个输入端。平方/除法器的输出电流为I4，有关系式：I4=I12/I3利用 I4驱动 A4并与外部平均电容 CAV构成一个低通滤波器。只要滤波器的时间常数远大于输入信号的最大周期（=r0CAVT），滤波放大器 A4的输出电压 V0就与 I4的平均值成正比。V0经外部电路提供一个电流I3 再通过A3 返回到平方/除法器，完成下述隐含式有效值计算：I3=AVGI12/I4=I1(RMS);V0=VIN(RMS)这就是利用AD637测量真有效值电压的原理。,4、衰减器,上图是一个将输入信号衰减为原来的1/350的衰减器。其中衰减倍数由R11与R13的比值决定，由于经过前个CP1时信号反
5、相了，需要再加反相电路才能真正实现衰减功能,5、ICL7107A/D转换电路,ICL7107内部包括模拟电路和数字电路两大部分，二者是相互联系的。一方面由控制逻辑产生控制信号，按规定时序将多路模拟开关接通或断开，保证A/D转换正常进行；另一方面模拟电路中的比较器输出信号又控制着数字电路的工作状态和显示结果。它通过对输入模拟电压和参考电压分别进行两次积分，将输入电压平均值变换成与之成正比的时间间隔，然后利用脉冲时间间隔，进而得出相应的数字性输出。,6、LED显示电路,本设计中的LED数码管使用的是共阳极数码管，其COM端接高电平，由+5V电源提供工作电流。其由A/DICL7107转换芯片直接驱动
6、，显示数值。不过它的小数点DP端接入低电平时将被点亮，且小数点由量程开关的双刀双掷开关来控制。,7、电源电路,8、致谢,在此次设计中，我最要感谢的是我的指导老师，由于他的耐心指导，我的毕业设计才能够逐渐成形。而且，通过此次的设计，我学到了很多有用的东西，例如对交流信号处理的相关知识的掌握，如何计算真有效值的基本概念含义等等。而且整个方案在由初期的不成熟与缺陷，到现在的逐步完善都离不开指导老师的悉心教学。最后能够使整个系统在理论上满足了设计要求。我对此感到非常的喜悦和一种深深的成就感。再者，要感谢的是我的授课老师们，没有他们的授业解惑，就不会有现在对一定知识了解的我。最后，要感谢我的父母，是他们支持我，不仅给了我学习的信心，也给了我学习的环境！感谢你们！,9、完,谢谢！,
