风力系统电压电流有效值测量设计报告.doc

数电课程设计报告 学 院： 电气信息工程学院 专业班级： 电气（一）班 组 长： 王星辉 杨振国 组 员：唐镇环 朱雪茹 吴丹丹 刘振洋 陆露 王又鑫 李元涛 吕庆庆 师卫利 钟锋杰 包宋强 目录 风力发电系统电压、电流检测电路 4 摘要 4 第一章 系统原理 5 第二章 直流稳压可调电源模块 7 第三章 电压电流衰减模块 11 第四章 AC-DC转换模块 12 第五章 数字显示模块 14 数字电子基础章节仿真实验 19 第一章（略） 19 第二章 逻辑代数基础 19 第三章 门电路 22 第四章 组合逻辑电路 23 第五章 触发器 31 第六章 时序逻辑电路 33 1） 仿真电路 33 2）电路分析 34 3）电路设计 36 风力发电系统电压、电流检测电路 摘要 数字电子技术课程设计是继《模拟数字电子技术基础》理论学习和实验教学之后又一重要的实践性教学环节。它的任务是在学生掌握和具备电子技术基础知识与单元电路的设计能力之后，让学生综合运用数字电子技术知识，进行实际数字电子系统的设计、安装和调测，利用multisim等相关软件进行电路设计，提高综合应用知识的能力、分析解决问题的能力和电子技术实践技能，让学生了解数字电子技术在工业生产领域的应用现状和发展趋势。为今后从事电子技术领域的工程设计打好基础。 本课程设计的思路是将交流信号经过电阻分压后送至由TL062和电容、电阻组成的AC-DC转换模块，将直流信号送至ICL7107译码器驱动数码管显示，完成交流电压有效值的测量。 关键词：电阻分压、TL062、ICL7107、交直流转换、有效值测量、模数转换 系统原理 整体框架图： 5V直流电源 风力发电有效值测量 图1.1 系统原理图 首先是对220V的高压进行变压，变压器的具体的匝比要根据下级的电路来确定。变压之后的电流仍然为交流，在通过整流电路后，变为脉冲直流。滤波电路可以消除脉冲，但是输出的直流电压仍不稳定。最后，通过稳压电路，使得电压的稳定性大大提高，整个过程如图1.1。 第二章 直流稳压可调电源模块 设计图.1为采用7805设计的直流稳压源。+5V电压电路简单，应用广泛。该稳压源由五部分组成。 (1) 降压：通过变压器将输入的220V电输出 (2) 整流：通过桥式整流电路，将输入的交流电压信号变为脉动信号 (3) 滤波：通过C1及C2等滤波电容将输入的电压信号转变为波形为平缓的电压信号 (4) 稳压：通过集成稳压芯片将不稳定的电压信号变为稳定的直流电压 将220V交流电压转化为5V直流电压，因为后面的测量仪需在低电平下工作。 图2-1 直流稳压电源电路 降压、整流、滤波、稳压后的电压波形如图所示： 图2-2 220V AC---9V AC----9V DC---5V DC 进行交直流转换对输出值进行纠正： 图2-3 输入几组数据进行测量50赫兹200mv 100mv 50mv 图2-4 理论值：142mv 图2-5 理论值：71mv 图2-6 理论值：35mv 由此可判断其测量值和理论值误差在允许的范围内。 （3）此电路只能测量200mv以下的电压值，因此需要增加一个衰减电路模型 第三章 电压电流衰减模块 由于AC-DC模块的输入电压为200mV，而题目要求的测量电压是V=220V，因此要对输入电压进行衰减。此处采用了电阻分压的方式对电压进行衰减，同时设计参数，使模块能输入200mV~2000V范围内的电压。 图3-1电压衰减电路 图3-2 电流衰减电路 第四章 AC-DC转换模块 方案一：随着集成电路的迅速发展 , 近年来出现了各种真有效值 AC/ DC 转换器。美国 AD 公司的AD736是其中非常典型的一种。AD736 是经过激光修正的单片精密真有效值AC/DC 转换器。其主要特点是准确度高、灵敏性好 (满量程为 200mVRMS) 、测量速率快、频率特性好(工作频率范围可达 0～460kHz) 、输入阻抗高、输出阻抗低、电源范围宽且功耗低(最大的电源工作电流为 200μA。用它来测量正弦波电压的综合误差不超过 ±0. 3 %。Vo≈±Vcc，当输入信号ViVn时，输出高电平Vol=-Vcc；当输入信号ViVr输出高电平Voh=+Vcc。由于需要多个电压比较器，故选用集成运放LM324，内含四个理想运算放大器 图4-1 比较器 由于采用四个运放连线较为复杂，且不能准确地输出交流电压的有效值，故设计电路不采用此套方案。 方案三：