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太阳能电池检测开发计划

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  太阳能电池检测设备方案_物理_自然科学_专业资料。太阳能电池检测设备方案 学习单位:安徽师范大学 完成时间:2011-1-25 版本:Sun Source Check V1.0 一、主控芯片:STM32F103VC 资源介绍:128K Flash 2

  太阳能电池检测设备方案 学习单位:安徽师范大学 完成时间:2011-1-25 版本:Sun Source Check V1.0 一、主控芯片:STM32F103VC 资源介绍:128K Flash 20K SRAM USB2.0 SPI CAN I2C 12bitAD DA ; STM32F103xC、STM32F103xD和STM32F103xE增强型系列使用高性能的ARM? Cortex?-M3 32 位的RISC内核,工作频率为72MHz,内置高速存储器(高达512K字节的闪存和64K字节的 SRAM),丰富的增强I/O端口和联接到两条APB总线的外设。所有型号的器件都包含3个12位 的ADC、4个通用16位定时器和2个PWM定时器,还包含标准和先进的通信接口:多达2个I2C、 3个SPI、2个I2S、1个SDIO、5个USART、一个USB和一个CAN。(参考价格:22元/pcs) 二、AD 芯片:AD7705 资源介绍:16bit AD 两路差分输入通道 增益可编程放大器 PGA; 器件包括由缓冲器和增益可编程放大器(PGA)组成的前端模拟调节电路、Σ-Δ调制器、可 编程数字滤波器等部件。能直接将传感器测量到的2路微小信号进行A/D转换,同时还具有 高分辨率、宽动态范围、自校准、优良的抗噪声性能以及低电压、低功耗等特点,非常适合 应用在仪表测量、工业控制等领域。 (参考价格:20元/pcs) 芯片工作在5V系统下,参考电压选取2.5V。分辨率=2.5V/216 =3.8*10-5 V=0.04mV 三、开关电源: 1、选取 90W 可调开关电源用于电源模块,输出电压范围 0-30V,电流范围 0-3A。通过 PWM 控制实现输出可调,选取适当的光耦隔离(考虑光耦速度,匹配 PWM 控制信号的频率)。 2、考虑系统工作所需电压为 3.3V、5V、1.2V。故需要稳定的 5V 电压供给系统使用,采用 小功率变压器配合 7805 产生,同时作为固定电压输出。 四、低阻测量: 通过可控恒流源输出固定值的电流,通过待测电阻,测量端电压。利用伏安法测出电阻值, 要确保恒流源的精度,其次 AD 的精度,以及对数据采集的处理(采集多少个数据如何处理)。 也就是所谓的四线测量法,采用图解说明如下: 五、控制面板: 1、一对电流检测接口、一对电压接口、一对可调输出接口(恒压源、恒流源共用)。电压和 电流检测接口组成四线、通过按键切换工作方式,电压检测、电流检测、电阻检测、电压源输出、电流源输出。 3、作为电压、电流源输出时,通过一对按键用于调节电压电流值(初始值为 0V、0A;单步 步进值:0.1V、1mA;当按键处于长按下的状态,连续步进值:1V、100mA) 4、作为低阻测量时,采用四线法接口,将电流检测接口切换至可调电流源,同时电压检测 不变。 5、显示部分采用 LCD 分栏显示(待选 LCD12864、TFT280*320),电压电流源输出一直保持 显示状态。 六、框架结构: 七、参数测量的功能抽象: 1、电压、电流参数测量时,两对端子通过信号调理、隔离电路分别接入 AD7705 的两个通 道。 2、电阻参数测量时,电压端子不变,电流端子通过程控开关切换至恒流源上。 3、功能选择考虑到 MUX 数据开关阻值问题,采用继电器替代。 4、采样电阻选取大功率电阻(宜选取 0.1 欧姆 10W)。 八、电源部分的功能抽象: 1、电源与控制部分采用光耦隔离。 2、取样电阻选取适当的大功率电阻(宜选取 1 欧姆 10W)。 3、电压、电流采集通过信号调理、隔离电路与 STM32f103 的内部 AD 连接。 九、电流源部分: 选取适当的 MAXIM 恒流源芯片,自动匹配待测电阻所需的最佳电流。 (普遍常用 AD 公司 REF200 恒流源芯片) 十、电源监测部分的信号调理: 1、网络增益=(90K/1000K) * (1+20K/180K)=1/10; 2、电源输出最大电压为 30V,STM32 的 AD 电压范围 0-3.3V。R1 和 R2 组成分压网络,此处 电阻选取精度为 0.1%的色环电阻。 3、TL084 工作电压选取 5V 单电源即可满足需求。 1、网络增益=1,电压跟随器,用于隔离。 2、电源输出最大电流为 3A,取样电阻上的电压最大为 3V,而 STM32 的电压范围 0-3.3V。 3、TL084 工作电压选取正负 5V 双电源即可满足需求,考虑到内部管子压降,不能满足小信 号的调理(除非选取 rail-to-rail 型的运放)。 十一、参数测量部分的信号调理: 1、网络增益=(9K/200K) * (1+20K/180K)=1/20; 2、AD7705 的 AD 电压范围 0-2.5V,由此可知网络前端最大输入电压为 50V。R1 和 R2 组成 分压网络,此处电阻选取精度为 0.1%的色环电阻。 3、TL084 工作电压选取正负 5V 双电源即可满足需求,考虑到内部管子压降,不能满足小信 号的调理(除非选取 rail-to-rail 型的运放)。 4、当电压过小时,配置 AD7705 的内部增益,实现低电压的检测,具体的处理方式:先在 AD7705 的增益为 1 的情况下获得电压值 V0 然后将 V0 匹配在适当增益 A 下(1、2、4、8、16、 32、64、128),满足 V=A* V02.5V 的最佳 A 值,此部分由 STM32 内部软件算法完成。 1、网络增益=1,电压跟随器,用于隔离。 2、AD7705 的 AD 电压范围 0-2.5V,由此可知网络前端最大输入电压为 2.5V。最大电流=最 大电压/取样电阻=25A。 3、TL084 工作电压选取正负 5V 双电源即可满足需求,考虑到内部管子压降,不能满足小信 号的调理(除非选取 rail-to-rail 型的运放)。 4、当电流过小时,配置 AD7705 的内部增益,实现小电流的检测,具体的处理方式:先在 AD7705 的增益为 1 的情况下获得取样电阻上的电压值 V0 然后将 V0 匹配在适当增益 A 下(1、 2、4、8、16、32、64、128),满足 V=A* V02.5V 的最佳 A 值,此部分由 STM32 内部软件算法 完成。 Lyzhangxiang

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