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使用F2030程控功率電流源驅(qū)動(dòng)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(nèi)部過功率保護(hù)和運(yùn)行安全性
    F2030屬于大功率設(shè)備,因此其安全性極度受到用戶重視。F2030配置硬件操作的內(nèi)部過功率保護(hù)裝置。硬件保護(hù)裝置無需通過微處理器內(nèi)的軟件控制,因此具有更好的實(shí)時(shí)保護(hù)性能。雖然F2030內(nèi)部電路經(jīng)過充分優(yōu)化而很少觸發(fā)過功率保護(hù)裝置產(chǎn)生保護(hù)動(dòng)作,然而,在情況下,例如輸出端在開路時(shí)突然短路的情形,內(nèi)部過功率保護(hù)裝置將保證F2030內(nèi)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(dòng)保護(hù)避免開機(jī)時(shí)對電網(wǎng)的沖擊
    大功率電源,尤其是使用變壓器的線性電源,在開機(jī)上電時(shí)均會產(chǎn)生對電網(wǎng)的電流沖擊。以使用環(huán)形變壓器的1kW線性電源為例,其滿載輸出時(shí)的220V進(jìn)線電流約為,但在開機(jī)上電瞬間,即使輸出空載,也可能產(chǎn)生高達(dá)8—10倍滿載輸入電流,即超過40A的進(jìn)線電流。在使用斷路器(空氣開關(guān))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(dòng)作。為避免頻繁掉閘,又不失去必要的安全限流保護(hù),必須使用昂貴的D型斷路器。此外,電源自身的進(jìn)線保險(xiǎn)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(shí)的保護(hù)能力,從而構(gòu)成潛在的安全隱患。

    即使不考慮斷路器和保險(xiǎn)管的容量,開機(jī)時(shí)的瞬間電流也可能影響電網(wǎng)中其他用電設(shè)備的正常工作。一個(gè)明顯但無害的現(xiàn)象是點(diǎn)亮的白熾燈在大功率電源開機(jī)瞬間的短暫變暗。對于復(fù)雜設(shè)備,其危害則不只如此簡單,上電沖擊可能造成某些設(shè)備,例如使用靈敏型可控硅的控制系統(tǒng)的暫時(shí)失控,或者導(dǎo)致精密源和測量儀器的暫時(shí)性準(zhǔn)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(jī)對電網(wǎng)沖擊的問題。在F2030的設(shè)計(jì)中,針對上述問題采用適當(dāng)?shù)纳想娷泦?dòng)保護(hù)措施,從而將上電時(shí)的進(jìn)線瞬間電流嚴(yán)格限制于滿載時(shí)的水平,因此F2030只需使用7A的進(jìn)線輸入保險(xiǎn)管,而其上一級則可使用10A的C型斷路器進(jìn)行限流保護(hù)。正常狀態(tài)下,即使對F2030進(jìn)行頻繁的開關(guān)機(jī)操作,也不會引發(fā)斷路器的意外動(dòng)作和保險(xiǎn)管斷路。

(11)計(jì)算機(jī)接口
    F2030配備RS-232C和USB接口,這是配備微處理器的現(xiàn)代儀器的*優(yōu)勢。F2030的每一項(xiàng)功能均有對應(yīng)的接口命令。通過計(jì)算機(jī)接口,用戶可操控F2030的所有功能,并查詢儀器的運(yùn)行狀態(tài)。

    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(huán)境良好的環(huán)境,使用9600bps高波特率可提高F2030與計(jì)算機(jī)之間的通訊速率,而在復(fù)雜的電磁環(huán)境中,更低的波特率將保證更為穩(wěn)定的通訊。為達(dá)穩(wěn)定通訊,F(xiàn)2030采用一問一答的通訊機(jī)制,這種機(jī)制要求用戶在發(fā)出命令或查詢后必須接收F2030發(fā)回的響應(yīng),從而確保對儀器的妥善控制。

    F2030內(nèi)部將RS-232C接口轉(zhuǎn)換為USB接口,并可通過標(biāo)準(zhǔn)USB電纜連接至計(jì)算機(jī)的USB接口。安裝必需的驅(qū)動(dòng)程序后,用戶可按照標(biāo)準(zhǔn)RS-232C接口的控制方法操作接口,而無需面對復(fù)雜的USB接口dll驅(qū)動(dòng)程序。這種配置可以緩解日益緊張的計(jì)算機(jī)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(dú)立的RS-232C—USB轉(zhuǎn)換器,F(xiàn)2030的內(nèi)部轉(zhuǎn)換電路具有更穩(wěn)定的獨(dú)立電源供應(yīng),而無需通過USB接口取電,因此對于USB驅(qū)動(dòng)電流較小的計(jì)算機(jī)同樣具有良好的適用性。

(12)觸發(fā)輸出功能

    作為現(xiàn)代儀器,F(xiàn)2030提供計(jì)算機(jī)接口之外的另一種硬件控制機(jī)制——觸發(fā)輸出。F2030的觸發(fā)輸出分為兩類,常規(guī)電流設(shè)置中的觸發(fā)輸出和掃描過程中的等時(shí)間間隔觸發(fā)輸出。

    在常規(guī)電流設(shè)置中,由于電流的線性漸變設(shè)置方式,用戶必須等待輸出電流達(dá)到設(shè)定值后才能進(jìn)行后續(xù)測量。F2030可以于電流達(dá)到設(shè)定值的時(shí)刻向其他測量儀器發(fā)出觸發(fā)信號,觸發(fā)一次有效測量,這種硬件控制機(jī)制可在一定程度上簡化控制軟件的結(jié)構(gòu)。對于時(shí)間常數(shù)較大的負(fù)載,例如電磁鐵,F(xiàn)2030還提供可設(shè)置的觸發(fā)延遲時(shí)間,從而避免磁場的滯后性對測量的影響。觸發(fā)延遲時(shí)間可在0—5秒范圍內(nèi)設(shè)置,步進(jìn)為0.1秒。

    磁場掃描過程中,F(xiàn)2030可以以預(yù)先設(shè)置的時(shí)間間隔均勻輸出觸發(fā)信號,時(shí)間間隔設(shè)置范圍為0—2秒,步進(jìn)0.1秒。掃描過程中的觸發(fā)信號序列驅(qū)動(dòng)測量儀器進(jìn)行等時(shí)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(shí)時(shí)性。如果純粹以計(jì)算機(jī)接口進(jìn)行控制則很難保證測量與掃描的同步性,從而可能造成關(guān)鍵測量點(diǎn)的缺失。

    程控測量儀器與F2030的硬件觸發(fā)配合是現(xiàn)代測量系統(tǒng)的基本組成方式。例如,樂真科技的程控高斯計(jì)產(chǎn)品F1205/1215、F1206/1216、F1207/1217和F1208/1218均具有響應(yīng)外部觸發(fā)輸入的能力,可在外部觸發(fā)信號控制下進(jìn)行實(shí)時(shí)測量,在多次觸發(fā)時(shí)可記錄多達(dá)128個(gè)讀數(shù),并在觸發(fā)結(jié)束后通過計(jì)算機(jī)接口一次讀出,也可在每次觸發(fā)并測量完成后自動(dòng)返回讀數(shù)。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(fā)測量能力。

    F2030的觸發(fā)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(fā)輸出端可耐受+/-15V的意外外部輸入電壓沖擊。

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