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使用F2030程控功率電流源驅動亥姆霍茲線圈和小型電磁鐵(3/3)

2011年03月21日 11:50:01 來源:北京樂真科技有限公司

(9)內部過功率保護和運行安全性
    F2030屬于大功率設備,因此其安全性極度受到用戶重視。F2030配置硬件操作的內部過功率保護裝置。硬件保護裝置無需通過微處理器內的軟件控制,因此具有更好的實時保護性能。雖然F2030內部電路經過充分優化而很少觸發過功率保護裝置產生保護動作,然而,在情況下,例如輸出端在開路時突然短路的情形,內部過功率保護裝置將保證F2030內部功率元件的安全性,從而確保儀器的長期可靠性。

(10)軟啟動保護避免開機時對電網的沖擊
    大功率電源,尤其是使用變壓器的線性電源,在開機上電時均會產生對電網的電流沖擊。以使用環形變壓器的1kW線性電源為例,其滿載輸出時的220V進線電流約為,但在開機上電瞬間,即使輸出空載,也可能產生高達8—10倍滿載輸入電流,即超過40A的進線電流。在使用斷路器(空氣開關)的電氣連接中,此瞬間沖擊可至少造成32A的C型靈敏型斷路器動作。為避免頻繁掉閘,又不失去必要的安全限流保護,必須使用昂貴的D型斷路器。此外,電源自身的進線保險管也需保留足夠的電流容量,但這可能部分失去在電源故障時的保護能力,從而構成潛在的安全隱患。

    即使不考慮斷路器和保險管的容量,開機時的瞬間電流也可能影響電網中其他用電設備的正常工作。一個明顯但無害的現象是點亮的白熾燈在大功率電源開機瞬間的短暫變暗。對于復雜設備,其危害則不只如此簡單,上電沖擊可能造成某些設備,例如使用靈敏型可控硅的控制系統的暫時失控,或者導致精密源和測量儀器的暫時性準確度下降。

    作為大功率線性電源,輸出功率超出1kW的F2030同樣面臨開機對電網沖擊的問題。在F2030的設計中,針對上述問題采用適當的上電軟啟動保護措施,從而將上電時的進線瞬間電流嚴格限制于滿載時的水平,因此F2030只需使用7A的進線輸入保險管,而其上一級則可使用10A的C型斷路器進行限流保護。正常狀態下,即使對F2030進行頻繁的開關機操作,也不會引發斷路器的意外動作和保險管斷路。

(11)計算機接口
    F2030配備RS-232C和USB接口,這是配備微處理器的現代儀器的*優勢。F2030的每一項功能均有對應的接口命令。通過計算機接口,用戶可操控F2030的所有功能,并查詢儀器的運行狀態。

    用戶可配置RS-232C接口的波特率。F2030提供300、600、1200、2400、4800和9600bps波特率,在電磁環境良好的環境,使用9600bps高波特率可提高F2030與計算機之間的通訊速率,而在復雜的電磁環境中,更低的波特率將保證更為穩定的通訊。為達穩定通訊,F2030采用一問一答的通訊機制,這種機制要求用戶在發出命令或查詢后必須接收F2030發回的響應,從而確保對儀器的妥善控制。

    F2030內部將RS-232C接口轉換為USB接口,并可通過標準USB電纜連接至計算機的USB接口。安裝必需的驅動程序后,用戶可按照標準RS-232C接口的控制方法操作接口,而無需面對復雜的USB接口dll驅動程序。這種配置可以緩解日益緊張的計算機串口資源,而充分利用不斷增加的USB物理接口。相比市場上銷售的獨立的RS-232C—USB轉換器,F2030的內部轉換電路具有更穩定的獨立電源供應,而無需通過USB接口取電,因此對于USB驅動電流較小的計算機同樣具有良好的適用性。

(12)觸發輸出功能

    作為現代儀器,F2030提供計算機接口之外的另一種硬件控制機制——觸發輸出。F2030的觸發輸出分為兩類,常規電流設置中的觸發輸出和掃描過程中的等時間間隔觸發輸出。

    在常規電流設置中,由于電流的線性漸變設置方式,用戶必須等待輸出電流達到設定值后才能進行后續測量。F2030可以于電流達到設定值的時刻向其他測量儀器發出觸發信號,觸發一次有效測量,這種硬件控制機制可在一定程度上簡化控制軟件的結構。對于時間常數較大的負載,例如電磁鐵,F2030還提供可設置的觸發延遲時間,從而避免磁場的滯后性對測量的影響。觸發延遲時間可在0—5秒范圍內設置,步進為0.1秒。

    磁場掃描過程中,F2030可以以預先設置的時間間隔均勻輸出觸發信號,時間間隔設置范圍為0—2秒,步進0.1秒。掃描過程中的觸發信號序列驅動測量儀器進行等時間測量,在必須使用掃描功能的測量軟件中,這種方式可*保證測量的實時性。如果純粹以計算機接口進行控制則很難保證測量與掃描的同步性,從而可能造成關鍵測量點的缺失。

    程控測量儀器與F2030的硬件觸發配合是現代測量系統的基本組成方式。例如,樂真科技的程控高斯計產品F1205/1215、F1206/1216、F1207/1217和F1208/1218均具有響應外部觸發輸入的能力,可在外部觸發信號控制下進行實時測量,在多次觸發時可記錄多達128個讀數,并在觸發結束后通過計算機接口一次讀出,也可在每次觸發并測量完成后自動返回讀數。此外,程控臺式萬用表,例如Keithley公司的2000和Agilent公司的34401A也具有類似的外部觸發測量能力。

    F2030的觸發信號采用通用的下降沿有效方式,并且與TTL電平*兼容。對于安全性而言,觸發輸出端可耐受+/-15V的意外外部輸入電壓沖擊。

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