第27卷 第8期 核 技 术 V ol. 27, No.8 2004年8月 NUCLEAR TECHNIQUES August 2004
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中国科学院知识创新工程领域前沿项目支持
第一作者：许瑞年，男，1964年出生，1985年毕业于上海大学（原上海科学技术大学），工程师 收稿日期：2003-04-30，修回日期：2003-06-04
高精度磁铁稳流电源智能化接口的研制
许瑞年 赵黎颖 陈焕光 曹红萍 李德明
(中国科学院上海应用物理研究所 上海 201800)
摘要 介绍一台专用于高精度稳流电源的智能化接口的设计方案及样机的研制结果。该接口用单片机作为核心实现对大功率、高精度的磁铁电源进行智能化的本地控制与作为远程遥控接口的功能。具有运行参数的设定、运行状态的检测、故障报警及记录、运行数据的保存及与计算机的通讯等功能。采用了主控机箱与操作面板分离的两体方案，主机与面板之间用串行数字信号进行连接。 关键词 智能化接口，微处理器，高精度，稳流电源 中图分类号 TP273+.5
即将建造的上海同步辐射光源（SSRF ）将配备许多大功率、高精度、高稳定度的磁铁稳流电源，
电源稳定度要求高达10×10－
6，以及高精度大功率调变输出的电源。除了电源本身的性能外，还对这些电源提出了远程监控的要求。为了提高这些精密电源的整体性能，提高电流给定与电流回读精度与稳定度，并达到本地调控和远程遥控的一致性和兼容性，研制一种可以嵌入到电源机柜内的高精度智能接口是很有意义的。目前，市场上虽有一定品种的16位的DAC 板或者ADC 控制模块或插卡，但能直接与整机相连的高性能智能化接口却未见产品。为此，在我所领域前沿项目的支持下，我们研制出一台专用于高精度稳流电源的智能化接口样机。该接口样机采用了主控机箱与操作面板分离的两体方案，主控机箱（简称主机）与面板皆采用PIC 单片机作为核心，之间用串口数字信号进行连接。主机实现了对电源的输出电流设定、输出电流电压采样、状态及故障监测等功能，并可以分别通过串口与远程上位机及操作面板进行连接。操作面板具有按钮、背光液晶屏、旋转编码器调节旋钮等。可以在面板和远程分别对电源进行控制与监测。可以带电拔除操作面板，并不影响主机的工作状态。接口还具有故障报警及记录、运行数据的保存、输出斜坡控制等智能化功能。
该智能接口的样机目前已经研制成功，达到了所有预期的设计目标和要求。初步测试的结果表明，该接口电流给定与电流回读的精度达到了万分之一，稳定度为十万分之一。用LabView 编制的远程监控程序已经成功运行。各种性能指标均达到了初
步的实用要求。 1 原理框图
本智能化接口主要用于通过操作面板对磁铁电源进行监控，以及和远程计算机进行数据交换。图1为该接口的原理性框图。
电路系统由主控制板和显示板组成，各采用一片MCU 进行控制。安装在主机中的主控板负责数据的采集与计算机的通讯。显示板装在操作面板的超薄型小机箱内，负责键盘输入和数据显示。主控板与计算机的通讯采用MCU 的SCI 口。主控板与显示板的通讯采用SPI 口。
电流值的给定是由高精度的DAC 芯片实现的。输出电流值的回采则通过高精度的ADC 芯片实现。
4路低精度的模拟量的检测则由片内自带的ADC 实现。它们是输入电压、输出电压、变压器的温度和水温，它们是通过传感器检测，然后转换成0—5 V 的信号送入本机的。
图1 原理框图
Fig. 1
Schematic block diagram
万方数据