[电子设计竞赛]两线制直流电源电压显示表 -2019年绍兴市电子设计大赛A题
目录
- 寄语: CSDN记录我的每一次自闭
- 2019年绍兴市电子设计大赛A题-说明
- 1.任务
- 2.要求
- 3.说明
- 思路及想法
- 个人想法
- 团队想法
- 想法实现过程
- 方案一
- 方案二
- 芯片选型
- 电路与程序设计
- 线性稳压电路
- 测试方案与测试结果
- 测试仪器
- 测试方案
- 测试结果
- 基础要求部分数据
- 发挥要求部分数据
- 发挥部分测试数据
- 测试结果分析
- 实物照片
寄语: CSDN记录我的每一次自闭
2019年绍兴市电子设计大赛A题-说明
1.任务
设计并制作一台两线制直流电源电压显示表。作为典型的电池类电源电压监视器，它使用两根引线连接直流电源，它的电路直接从电源取电（禁止外部供电），同时测量并显示电压。
2.要求
1．基本要求
（1）设计如图1中的两线制电压表，要求输入的信号Ui范围是3V—36V。在这个电压范围内，电压表必须能够正常工作，显示器显示要能够跟随输入电压变化而变化。
（2）显示分辨率不低于0.01V。
（3）以0V作为最小量程端，以36V作为最大量程端，要求3V—36V实际量程中任何一点测量值的满量程相对误差不大于0.3%。
2．发挥部分要求
（1）供电电源电压Ui最小可以降落到1.2V，此时测量表仍旧能够正常工作。
（2）供电电源电压Ui最大可以升高到60V，此时测量表仍旧能够正常工作。
（3）以0V作为最小量程端，以60V作为最大量程端，要求1.2V—60V量程中任何一点测量值的满量程相对误差不大于0.2%。
（4）其它发挥。
3.说明
1．测试时，使用可调直流电源作为电压源。使用五位半表监测直流输入电压。
2．作品设计时要留有必要的连接与测试端子，方便测试。
3．电路必须从Ui处直接取电，禁止使用其它任何电源。
4．满量程相对误差=（测量点的绝对误差/量程范围）*100%。
思路及想法
个人想法
拿到这套题,看到题目其实感觉并不难,除开电源部分,就是一个很简单的AD采集的题目,主要难度在于如何处理0.8-80V(提高要求)的电压值,通过自适应升降压稳出一个合适的电压,再通过处理得到一个稳定的处理器能够接受的电压,驱动处理器.
团队想法
这道题简单! 就做这道题 <–大佬一
我觉得海星!<–大佬二
想法实现过程
方案一
因为平时偶尔有使用过升压芯片,MT3608 但查过芯片手册之后,其门槛值为1.5V 故排除此方案
方案二
使用类似7805的线性稳压架构.自己搭建射极反馈稳压电源. 翻遍实验室才找出几个100V的复合管,就用他了! 通过稳压器稳出0.8
-3.5v之后,在通过1301升压至2.7v 通过稳压管稳出2.5v供运放和处理器!
芯片选型
本来本咸鱼STM32的代码都写完了,突然意识到因为使用了稳压管,所以功耗不能大于10mA, 为了使电源质量高,功耗最好不超过5mA
后来发现这是对的,甚至我整个系统功耗没有超过2mA,原因后来分析.
接着上面说的,剔除STM32后,选型选择了STM8L151,主频500k,使用ADC+DMA+TIM2 驱动六位段式液晶,处理器和显示器在输入电源
2.5V时.总电流不超过1.4mA.
电路与程序设计
线性稳压电路
线性稳压电路如上图所示，当输入电压为1.2V—60V时，应保证线性稳压电路的输出为2.5V，首先通过NPN三极管，PNP三极管，构
成负反馈电路，使负反馈电路的输出最低为1.2V，然后再通过DC-DC升压芯片，将1.2V升高至2.7V，2.7V电压，通过稳压管，转换
为2.5V.NPN三极管和PNP三极管选择需要注意，三极管的放大倍数较大，而且三极管的Vce至少大于60V。
测试方案与测试结果
测试仪器
一台五位半万用表，型号DM3058，2台电源箱，型号DP832。
测试方案
测试时，使用可调直流电源作为电压源。使用五位半表监测直流输入电压，然后通万用表的值（真实值）和显示器上的值（测量值），计算出满量程相对误差。满量程相对误差，下公式所示。
满量程相对误差=（测量点的绝对误差/量程范围）*100%
测试结果
基础要求部分数据
| 电源箱电压/V | 真实值/V | 测量值/V | 绝对误差/mV | 满量程相对误差 |
|---|---|---|---|---|
| 3.0 | 2.996 | 3.001 | 5.000 | 0.014% |
| 4.0 | 3.995 | 4.000 | 5.000 | 0.014% |
| 5.0 | 4.995 | 5.000 | 5.000 | 0.014% |
| 8.0 | 7.996 | 7.998 | 2.000 | 0.006% |
| 11.0 | 10.994 | 10.996 | 2.000 | 0.006% |
| 14.0 | 13.995 | 13.995 | 0.000 | 0.000% |
| 17.0 | 16.996 | 16.998 | 2.000 | 0.006% |
| 20.0 | 19.999 | 19.997 | 2.000 | 0.006% |
| 24.0 | 23.996 | 24.003 | 7.000 | 0.019% |
| 28.0 | 27.997 | 28.005 | 10.000 | 0.010% |
| 32.0 | 31.996 | 32.007 | 11.000 | 0.031% |
| 36.0 | 35.999 | 36.010 | 11.000 | 0.031% |
发挥要求部分数据
| 电源箱电压/V | 真实值/V | 测量值/V | 绝对误差/mV | 满量程相对误差 |
|---|---|---|---|---|
| 1.2 | 1.192 | 1.195 | 3.000 | 0.005% |
| 2.0 | 1.994 | 1.998 | 4.000 | 0.007% |
| 3.0 | 2.996 | 3.001 | 5.000 | 0.008% |
| 4.0 | 3.995 | 4.000 | 5.000 | 0.008% |
| 5.0 | 4.995 | 5.000 | 5.000 | 0.008% |
| 8.0 | 7.996 | 7.998 | 2.000 | 0.003% |
| 11.0 | 10.994 | 10.996 | 2.000 | 0.003% |
| 14.0 | 13.995 | 13.995 | 0.000 | 0.000% |
| 17.0 | 16.996 | 16.998 | 2.000 | 0.003% |
| 20.0 | 19.999 | 19.997 | 2.000 | 0.003% |
| 24.0 | 23.996 | 24.003 | 7.000 | 0.012% |
| 28.0 | 27.997 | 28.005 | 10.000 | 0.010% |
| 32.0 | 31.996 | 32.007 | 11.000 | 0.018% |
| 36.0 | 35.999 | 36.010 | 11.000 | 0.018% |
| 40.0 | 40.000 | 40.002 | 2.000 | 0.003% |
| 48.0 | 48.001 | 48.009 | 8.000 | 0.013% |
| 56.0 | 56.001 | 55.996 | 5.000 | 0.008% |
| 60.0 | 60.002 | 60.010 | 8.000 | 0.013% |
发挥部分测试数据
本项目的其它挥部分，是将输入电压范围扩大至0.9V—80V。低功耗运行，当输入电压为80V时，功耗为仅需0.8W。
| 电源箱电压/V | 真实值/V | 测量值/V | 绝对误差/mV | 满量程相对误差 |
|---|---|---|---|---|
| 0.9 | 0.894 | 0.895 | 1.000 | 0.001% |
| 2.0 | 1.994 | 1.998 | 4.000 | 0.005% |
| 3.0 | 2.996 | 3.001 | 5.000 | 0.006% |
| 4.0 | 3.995 | 4.000 | 5.000 | 0.006% |
| 5.0 | 4.995 | 5.000 | 5.000 | 0.006% |
| 8.0 | 7.996 | 7.998 | 2.000 | 0.002% |
| 11.0 | 10.994 | 10.996 | 2.000 | 0.003% |
| 14.0 | 13.995 | 13.995 | 0.000 | 0.000% |
| 17.0 | 16.996 | 16.998 | 2.000 | 0.003% |
| 20.0 | 19.999 | 19.997 | 2.000 | 0.002% |
| 24.0 | 23.996 | 24.003 | 7.000 | 0.009% |
| 28.0 | 27.997 | 28.005 | 10.000 | 0.010% |
| 32.0 | 31.996 | 32.007 | 11.000 | 0.014% |
| 36.0 | 35.999 | 36.010 | 11.000 | 0.014% |
| 40.0 | 40.000 | 40.002 | 2.000 | 0.003% |
| 48.0 | 48.001 | 48.009 | 8.000 | 0.010% |
| 56.0 | 56.001 | 55.996 | 5.000 | 0.006% |
| 64.0 | 64.002 | 63.999 | 3.000 | 0.004% |
| 72.0 | 72.004 | 72.003 | 1.000 | 0.001% |
| 80.0 | 79.999 | 80.006 | 7.000 | 0.009% |
测试结果分析
通过对测试数据分析可知，当输入电压为3V-36V时，电压表可以正常工作，显示器显示要能够跟随输入电压变化而变化。显示分辨率不低于0.01V，而且在此量程范围内，任何一点测量值的满量程相对误差不大于0.3%。当输入电压为1.2V—60V时，电压表也能正常工作，任何一点测量值的满量程相对误差不大于0.2%，测试结果符合题目要求。此外在原有的基础上，将输入电压扩充至0.9V—82V时，电压表可以正常工作，且任何一点测量值的满量程相对误差不大于0.05%。
实物照片
第一次写文章, 还望多多指教!
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