基于单片机控制的恒流测系统硬件设计.pptVIP

目前就做到这，谢谢！ 4.实验测试与结果分析 课题名称：基于单片机控制的恒流测试系统硬件设计 摘要 超级电容器是一种具有高能量密度的新型储能元器件，具有比常规电容器更大的比容量，比蓄电池更高的比功率，是一种兼备静电电容和电池优良特性的新型元件。 恒流测试系统的设计思想是由恒流源给超级电容器充电，之后超级电容器再通过恒流模式下的有源电子负载放电，由继电器控制充、放电功能的自动转换。系统采用PIC单片机控制，通过对主电路的输出电流和电压实时监控，并根据采集到的电流数据，实时调整输出电流值，从而提高恒流输出的控制精度。同时，根据电压信息，判断超级电容器的充放电状态。在恒流电路设计中，分析了恒流源和有源电子负载的工作原理，结合恒流电路技术特点，采用运放控制功率管的开关状态，完成恒流功能。同时通过继电器控制，实现恒流源和电子负载分时复用。另外，系统采用模块化设计，恒流电路与供电电路分别设计，便于根据不同的电流输出要求更换不同功率的电源电路。电源电路采用典型的正激双管式拓扑结构，控制芯片为TL494脉宽调制控制器，根据采样反馈回路得到的输出电压，改变脉宽宽度大小，调节开关管导通时间，稳定输出电压。 目录 1.绪论 2.恒流测试系统总体设计 3.恒流测试系统硬件设计 4.实验测试与结果分析 5.结论 6.参考文献 7.附录 8.致谢 1.绪论 1.1 超级电容器概念 超级电容器是近年来发展起来的一种新型电力储能器件，它像静电电容一样具有很高的放电功率，又像蓄电池一样具有很大的电荷储存能力，使得这两种元件之间找到一个最佳的结合点。由于其放电特性与静电电容器更为接近，所以仍称为“电容”。 1.2 超级电容器的工作原理 超级电容器其工作原理主要是双电层原理和法拉第准电容原理。双电层电容原理是来自电解液的阴阳离子，分别积聚在两个固一液界面形成的电化学双电层，充电时，在固体电极上电荷引力的作用下，电解液中阴阳离子分别聚集在两个固体电极的表面;放电时，阴阳离子离开固体电极的表面，返回电解液本体。通过正负离子在固体电极与电解液之间的表面上分别吸附，造成两固体电极之间的电势差，从而实现能量的存储。 2.恒流测试系统总体设计 2.1 总体方案设计 本课题研究的是如何实现对超级电容器充放电测试，如何控制充放电电流与充放电电压，及充电功能与放电功能之间的转换，描述出充放电过程中超级电容器电压随时间的变化规律。因此，本文设计的基于单片机控制的恒流测试系统，主要由PIC控制系统、恒流充放电主电路、开关电源供电电路、电压及电流检测电路和继电器控制电路等组成 。系统结构框图 ： PIC 控 制 系 统 电压检测电路 超 级 电 容 器 开关电 源电路 恒流充放电主电路 电流检测电路 2.2 系统功能模块划分 根据系统的整体设计思路，为实现智能控制的恒流测试系统，需要有恒流发生电路，以CPU作为核心的控制电路，足够大的供电电源等功能，则该系统可分为三大功能模块:恒流电路模块、PIC控制模块、电源电路模块。 (1) 恒流电路模块 恒流电路模块由恒流电路、电流采样电路、电压采样电路等组成，构成充电电路和放电电路，恒流电路作为基础电路，采用负反馈放大器，控制MOS功率管放大功率，能实现可控的电流输出，且精度较高，可以直接作为充电电路。有源电子负载的放电过程等同于恒流源，因此采用外接耗能器件，通过功率管的耗散功率和功率电阻的热能损耗来消耗电能，可以将恒流电路的充电功能转换为有源电子负载的放电功能。恒流电路的输入电压为直流电压，由电源模块提供。而恒流电路的输出电流由PIC单片机输出的控制电压，电流采样电路检测输出电流，电压采样电路检测超级电容器两端的电压。 (2) PIC控制模块 PIC控制模块是以PIC单片机为控制核心，由单片机最小系统、D/A数模转换电路、键盘输入电路、数码管显示电路等组成，完成对超级电容器预充电状态鉴定并处理;设定并显示充放电电流值及预充电电压值;采样充放电电流及超级电容器电压。如果同时与上位机通信，就可以实现充放电过程的可视化。 (3)电源电路模块 电源电路模块采用开关电源电路设计，是提供单片机和充放电主电路的供电部分，包括输入滤波电路、整流桥整流电路、功率开关及驱动电路、变压电路、输出滤波电路等，该电路采用正激双管式拓扑结构，控制芯片使用TL