描述
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<em> 简要介绍作品:
本作品采用STM32F4为主控,以INA128精密仪表放大器为核心结合采样电阻构成了一个实时电流检测系统。实现了对电流的动态、实时、高精度地检测。
经实际电路的制作与测试,可以得出本系统有构造简单,功耗低,精度高,检测范围宽等优点。
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</em> 一、作品详情;
整个系统可由+4V——+8V单电源供电,本动态电流检测系统能够对10mA-5A的交、直流电流进行实时的检测和显示,测量误差在±3mA以内,且系统工作功耗小于0.4W,无需增加散热器,电路体积小,检测精度较高。
与此同时,该系统留有接口,以便外接示波器显示实时电流波形。本系统在工作时,需要将电路板串联接入到待测线路中。康铜丝采样电阻具有温漂小,精度可控,性价比高的特点,所以串联进电路主体的采样电阻选择康铜丝电阻。由于采样电阻的大小为毫欧级别,所以即使有较大电流流过,系统产生的功耗也仅有几十毫瓦。几乎可以忽略不计。
<em> 二、描述作品所面临的挑战及所解决的问题;
(1)作为动态电流检测显示系统,要保证检测交直流情况下,系统都能够精确检测显示;传统的的霍尔电流传感器,使用虽然较为方便,但成本高,在电流较小时误差较大,输出波形杂乱,而且输出信号较难处理采集,因此采用10毫欧康铜丝电阻做采样,结合IN128精密仪表放大芯片进行电压放大。
(2)由于STM32的ADC采样分辨电压只到0.8mV,因此需要合理选择INA128的放大倍数。经过计算该系统检测范围小于6A是合适的工作范围。
(3)INA128只有在正负电压同时供电时才能够正常工作,为了减小对输入的辅助电源的要求,本系统采用LM2662负压转换芯片,将正电压转换为负电压,给芯片供电。LM2662负压转换电路结构简单,电源输出纹波小,质量高,效率可达80%以上。因此只需1路+5V供电口即可给整个系统供电。
</em> 三、描述作品硬件、软件部分涉及到的关键点;
(1)硬件部分:将10毫欧康铜丝电阻串联进需要检测电流的电路,利用INA128精密仪表放大芯片进行电压放大输出给单片机,利用LM2662将电源供电电压转负压后一同给INA128供电,LM358用作电压跟随器给INA128输入基准电压信号将INA128输出电压抬高。
(2)软件部分:INA128输出电压经过STM32ADC采样转换后得到大量的数据,实际的采样数据会有一些噪声和杂波,所以需要特定的数字滤波算法,滤除数据中一部分最大值和最小值后取平均值,计算得出极短时间内的平均电压作为该时刻的瞬时电压,最后转换为该时刻的瞬时电流并由OLED显示屏显示出来。
* 四、作品材料清单;
STM32F4单片机(带显示模块)x1
LM2662 x1
LM358运放 x1
INA128精密仪表放大芯片 x1
10毫康铜丝采样电阻x1
电阻电容 若干</p>
<p>* 五、作品图片上传;(PCB上须有大赛logo标识并拍照上传,若无视为放弃参赛)
<img src="//image.lceda.cn/pullimage/1LS0P2QFDZb9VI6Xitg89ciQmuzpwxycu38yFPqP.png" alt="image.png">
<img src="//image.lceda.cn/pullimage/YwTW3wjwKVafEXByaRP6qDkrDBvE8Ny9Ag4ShNex.png" alt="image.png"></p>
<p>* 六、演示您的作品并录制成视频上传;(视频内容须包含:作品介绍;功能演示;性能测试;PCB上大赛logo标识特写镜头,若无视为放弃参赛)
由与仪器限制,实际测试选择电子负载所示电流为标准参考,在±2.5A以下的电流进行动态显示。
视频见附件。
七、开源文档。</p>
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