基于实验室需求的智能电源设计

一种新型智能电子负载的设计作者：余波吴兆耀李维来源：《现代电子技术》2013年第10期摘要：为了方便测试实验室自制小功率直流稳压电源，设计了一种新型智能电子负载。

该电子负载以单片机为主控芯片，包括恒流控制、电压电流检测、过压保护、供电电源等电路，实现了定电流、直流稳压电源负载调整率自动测试和过压保护功能，能实时测量直流稳压电源的输出电压和电流。

将该电子负载应用到实验室自制小功率直流稳压电源的测试中，能有效测试出负载调整率。

关键词：电子负载；负载调整率；自动测试；小功率直流稳压电源中图分类号： TN710⁃34； TP274 文献标识码： A 文章编号： 1004⁃373X（2013）10⁃0159⁃030 引言电子负载具有体积小，调节方便，工作方式灵活，性能稳定，精度高等优点，被广泛应用于电源类产品和各类电子元器件的实验、测试、检定和老化环节[1]。

该方案基于51单片机，设计了一种智能电子负载，与其他同类设计[1⁃7]相比，具有直流稳压电源负载调整率自动测试功能。

1 系统原理整个智能电子负载系统由单片机、恒流控制电路、功率负载器件、电压电流检测电路、过压保护、供电电源等构成，系统原理框图如图1所示。

2 硬件电路设计2.1 恒流及电压电流检测电路2.2 模/数、数/模转换电路为了使系统达到一定的精度，且节省单片机I/O口资源，分别选用12位串行模/数、数/模转换器，分辨率达[212=4 096]。

[U1]，[U3]分别为模/数、数/模转换器提供稳定的参考电压。

模/数转换器选用TCL2543[8⁃9]，数/模转换器选用TCL5618[10⁃11]。

2.3 过压保护电路3 系统程序设计系统程序采用模块编程、主程序调用各模块的方式实现。

主要由定电流、被测电源输出电压检测、被测电源输出电流检测、负载调整率自动测试、按键检测、显示驱动等模块组成。

4 结语以51单片机为主控芯片设计了一种新型智能电子负载，使运算放大器工作在深度负反馈条件下实现功率负载恒流，选用12位串行的模/数和数/模转换器，设计过压过流保护电路，通过软件编程实现直流稳压电源负载调整率自动测试功能。

基于STC单片机的智能电子负载夏桂书【摘要】为了方便电工电子学等基础电类实验室对电源的测试,设计了一种实验教学中使用的简易直流恒流电子负载.系统采用STC12C5616AD单片机作为控制部分,采用运放与MOSFET构成恒流电路,通过D/A转换控制恒流电路的放电电流,利用MOSFET的耗散消耗能量.单片机可设定系统的多种工作模式,利用四线测量技术减小系统误差.经测试,系统能够稳定工作在恒流模式下,负载电流从10～3 000 mA可调,分辨率为5 mA,并能够检测实际工作电压和电流,具有动态负载功能.测试结果表明,该电子负载恒流效果良好,测量误差在1％以内,满足实验室使用需求,具有很强的实用推广价值.【期刊名称】《实验室研究与探索》【年(卷),期】2014(033)003【总页数】5页(P115-118,130)【关键词】电子负载;恒流;MOSFET;动态负载;STC单片机【作者】夏桂书【作者单位】中国民用航空飞行学院航空工程学院,四川广汉618307【正文语种】中文【中图分类】TM9320 引言电源测试在电源的设计和检验当中起着重要的作用，在电工电子实验的教学中，常常需要对学生设计制作的各类电源进行测试。

传统的测试方法是外接功率电阻，通过改变电阻的阻值来改变负载电流，完成对电源带负载能力的测试［1］。

但是这种测试方法具有很大的局限性，不能方便地和连续地改变负载电流，在对负载电流测试的时候需要外接电流表，使测试过程变得复杂化［2］。

现在比较先进的电源测试方法是通过专业电子负载进行。

但目前市面上的电子负载大多价格昂贵，体积庞大。

限制了大范围的推广和使用。

本文针对传统测试方法和成品电子负载的不足，设计了一种简单、实用、经济性比较高的简易直流恒流电子负载。

1 系统组成系统以STC12C5616AD单片机为核心，通过按键设置放电电流和工作模式;通过A/D转换电路检测实际工作电流，和当前被测电源电压;单片机控制D/A转换电路的输出电压到恒流模块，从而控制输出电流，完成对输出电流的设置和调节;系统可通过液晶实时显示当前电流、电压和工作状态，实现简单化的电源测试［3-6］。

实验室建设中的供电与电源设计方案实验室作为科学研究和实践的核心场所，对供电与电源的有效设计和安排至关重要。

本文将介绍实验室建设中供电与电源设计方案的要点，并提供一些实用的建议。

一、需求分析在开始设计供电与电源方案之前，首先需要进行需求分析。

这包括确定实验室的电气设备、用电功率、用电特点等方面的需求。

根据实验室内设备的种类和使用方式，确定对电能质量（如电压、频率稳定性、功率因数等）的要求，以及对电源可靠性和稳定性的需求。

二、供电系统设计1. 总电源布置：为了保证实验室的供电可靠性和稳定性，一般采用双回路供电设计，即主电源和备用电源相互备份，以应对突发电力故障。

2. 配电方案：在实验室内部，需要按照用电设备的特点和功率需求进行有效的配电设计。

可将实验室按照不同功能区域进行划分，每个区域设置独立的配电箱，以便对电力负荷进行分配和控制。

同时，应根据用电特点，考虑到实验室内部对地线、零线和相线的分布，以确保电气设备的正常运行和安全使用。

三、电源设备选型1. 主电源选择：实验室的主电源通常选择市电，需根据所在地区的电力特点，选择合适的供电方式（如交流供电或直流供电）和电压等级。

此外，还应对主电源的设备容量、负载容量和稳定性进行评估，以确保实验室能够满足正常工作的电能需求。

2. 备用电源选择：备用电源可以是发电机或蓄电池等，通过无缝切换功能，当主电源发生故障时，备用电源能够及时供应电能，并保证实验室的连续供电。

备用电源的类型和容量应根据实验室的用电特点和应急需求进行选择。

四、电力质量保障1.稳定电压：实验室中的精密仪器和设备对电压的稳定性要求较高，因此需要安装电源稳压器或者采用电压稳定器等设备，以保持稳定的供电电压。

2.功率因数校正：实验室中的电气设备通常为非线性负载，会产生谐波，降低功率因数，影响供电系统的稳定性和能效。

因此，应考虑采用功率因数校正装置，提高实验室的用电质量。

五、安全与防护1.接地保护：实验室中的电气设备和电源系统应具备良好的接地保护，以确保人员和设备的安全。

设计高品质实验室电源的要点与技巧实验室电源作为科学研究和工程实践的重要工具，对于科研人员和工程师来说至关重要。

设计高品质实验室电源需要考虑多个因素，包括可靠性、稳定性、安全性和易用性等方面。

本文将探讨设计高品质实验室电源的要点与技巧，并提供一些实用建议。

首先，对于实验室电源的设计，可靠性是最重要的考量因素之一。

一个可靠的电源应当具备稳定的输出电压和电流特性，以及较长的使用寿命。

在电源设计时，应选用质量可靠的元器件，并进行合理的散热设计，以保证电源的稳定性和可靠性。

其次，稳定性也是设计高品质实验室电源的关键要素之一。

实验室电源的输出应当能够在负载变化的情况下保持稳定，以满足实验和测试的要求。

在设计中，应采用负反馈控制技术和滤波技术，以减少输出的纹波和噪声，并提高电源的稳定性。

另外，安全性是设计高品质实验室电源时必须考虑的因素。

实验室电源应符合相关的安全标准，并采取适当的保护措施，如过载保护、过压保护和短路保护等，以确保实验室人员的安全。

此外，易用性也是一个重要的考虑因素。

设计一个易于操作和控制的电源可以提高实验人员的工作效率。

在设计时，应考虑使用人员的需求，提供直观的控制界面和操作手册，并提供便利的远程控制和监测功能。

在设计高品质实验室电源时，还需要考虑功率因数纠正和能效优化。

功率因数纠正技术可以提高电源的能效，减少对电网的污染；而能效优化技术可以降低电源的功耗，并延长电源的使用寿命。

因此，应在设计中采用适当的电路和控制方法，以提高电源的功率因数和能效。

此外，为了满足特定实验和应用的需求，实验室电源还需要具备一定的可调性和扩展性。

设计时，应考虑电源的输出特性和控制能力，以及是否允许用户扩展和调整电源的参数。

这样可以更好地适应不同实验和应用的需求，提高电源的实用性和灵活性。

最后，在设计高品质实验室电源时，还需要重视电源的维护和管理。

电源的维护和管理非常重要，可以延长电源的使用寿命，并减少因故障而导致的影响和损失。

基于ARM的实验室数字电源设计摘要：利用Cortex-M3，在线性电源基础上，结合数字化处理技术实现了一款高精度实验室数字电源。

对模拟电源电路进行了改进，使之适合于数字化的处理，并将数字电路引入反馈之中，从而达到很好的数字控制效果，并设计了与计算机上位机的接口，为利用计算机软件控制电源输出作好了进一步扩展的准备。

此外，本电源稳定性好,纹波系数高,可扩展性能优良，为实现高精度实验提供了较好的保证。

关键词：AD；DA；STM32；纹波；电压取样；电流取样0 引言电源作为实验室的重要仪器设备，其精度和稳定性直接决定着其它电路的性能好坏。

数字电源的产生为改善电源的精度和稳定性提供了很好的解决方案。

市面上大部分数字电源均采用集成的电源芯片来设计，这种电源的可扩展性、功率以及电源的制作成本都较高，在普通实验室应用受到了一定的限制。

本文针对数字电源一些相关特性，基于最新的Cortex-M3芯片，采用大功率晶体管，设计了一款数字电源，该电源具有扩展性好、功率提升空间大、制作成本低等优点。

1 设计原理本系统的结构框图如图1所示，分为多抽头变压器、交流电压调整、整流、功率调整、负载功率采集、MCU等几大部分。

多抽头变压器对220V交流市电进行变压，交流电压调整部分负责根据抽头输出电压的不同组合来输出0.00V-30.00V以上的交流电压，整流电路对交流电压调整后的输出进行整流，功率调整部分由大功率MOS管构成，它根据Cortex-M3芯片STM32F103VCT6发出的控制信号进行电流调整，调整后的电压输出给负载。

取样电路对负载的工作电流情况进行取样，取样电路输出的电压由STM32F103进行AD采样，电路根据操作人员设定功率值自动进行功率调整，这样便实现了整个电源的设计。

2 硬件电路设计现今很多数字电源均采用开关电源的电路形式，开关电源体积小、效率高、发热量低、波纹干扰大，故障率高，而线性调整电源则刚好相反。

实验用的电源，对波纹和稳定性要求很高，所以本电源将设计为线性电源。

智能实验室管理系统的设计——智能电源控制系统的设计智能实验室管理系统的设计--智能电源控制系统的设计摘要紧跟人才市场的需求，各大高校日益注重实践教学，培养创新型、实用型人才。

其中，实验室作为培养学生动手能力的场所，在教学过程中扮演着重要的角色。

为了更高效率地配合教学，摆脱传统实验室繁琐混乱的管理模式，本文将从实验室的电源改造开始，进行实验室智能电源控制系统的设计。

本次设计选择STM32系列单片机为主控制器。

以机智云为云服务平台，手机APP为客户端，基于WIFI模块与云服务平台进行通信，构建物联网。

实现实验室各个电源开关的远程控制。

运用RFID技术，配合校园卡，只有刷卡验证通过，给设备上电的插座才能通电。

实现刷卡取电和记录使用者的信息。

关键词：STM32； WIFI模块；远程控制；RFID技术；Design of Intelligent Laboratory Management System--Design of Intelligent Power Supply Control SystemAbstractKeeping up with the demands of the talent market, major universities are increasingly focusing on practical teaching, to train innovative, practical talents. Among them, the laboratory as a place to train students hands-on ability, as an important role in the teaching process. In order to cooperate with teaching more efficiently and get rid of the tedious and chaotic management mode of the traditional laboratory, this paper will start with the power supply transformation of the laboratory and design the laboratory intelligent power supply control system.This design chooses the STM32 series single chip microcomputer as the main controller. With Gizwits as the cloud service platform, and the mobile APP as the client,communication with cloud service platform based on WIFI module , build the Internet of Things. Realize the remote control of each power switch in the laboratory. Using the RFID technology and thecampus card, the socket that powers on the device can only be powered if the card is verified. Realize swiping card to get electricity and record user information.Keywords: STM32; WIFI module; remote control; RFID technology;目录第一章绪论 (1)1.1 研究的背景及意义 (1)1.2 国内外发展现状 (1)1.3 本设计研究内容和主要工作 (2)第二章相关技术与设计方案 (2)2.1 技术分析 (2)2.1.1 WIFI通信技术 (2)2.1.2 云平台 (3)2.1.3 RFID无线射频识别技术 (4)2.2 总体设计方案 (4)第三章智能电源控制系统的硬件设计 (6)3.1 主控部分 (6)3.2 模块部分 (8)3.2.1 ESP8266-01S (8)3.2.2 RFID—RC522 (10)3.2.3 光耦继电器 (12)3.2.4 电压转换模块 (13)3.3 硬件电路图 (14)第四章智能电源控制系统的软件系统设计 (14)4.1 机智云平台 (15)4.2 机智云开发流程 (15)4.3 程序移植 (18)4.3.1 使用STM32CubeMX软件辅助生成驱动文件 (18)4.3.2 用KEIL 5软件完善程序 (20)4.4 WIFI模块烧录机智云固件 (24)4.5 RFID-RC522模块的功能设计 (27)4.6 本章小结 (28)第五章系统调试 (28)5.1 模块调试 (28)5.1.1 调试WIFI模块 (28)5.1.2 调试RFID模块 (30)5.2 完整的硬件调试 (31)5.3 调试总结 (32)第六章结论 (33)第七章展望 (33)参考文献 (35)谢辞 (36)附录 (37)第一章绪论1.1 研究的背景及意义随着国内经济和科技的发展速度不断加快，社会需要各个领域的人才不断地融入市场。

可编程交流电源设计与应用毕业设计全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：可编程交流电源是一种能够根据需求灵活调节输出电压和电流的电源设备，它具有高效率、稳定性强、控制精度高等优点，在工业控制、科研实验室、通讯系统等领域有着广泛的应用。

本文将探讨可编程交流电源的设计原理、特点以及在毕业设计中的应用。

一、可编程交流电源的设计原理可编程交流电源的设计原理主要包括调节器设计、控制器设计和输出滤波器设计。

在可编程电源中，调节器是核心部件，它能够根据输入的指令实时调节输出电压和电流，以满足不同的电源加载需求。

控制器则负责实时监测电源输出状态，并根据设定的参数控制调节器的工作状态。

输出滤波器则用于去除输出电压中的杂散波动，确保输出电压的稳定性。

1. 灵活可调：可编程电源能够根据用户的需求自由调节输出电压和电流，满足不同应用场景的需求。

2. 高效节能：可编程电源采用先进的开关调节技术，具有高效率和低功耗的特点，能够有效降低能耗成本。

3. 稳定可靠：可编程电源具有优秀的稳定性和控制精度，能够确保输出电压和电流在设定范围内稳定工作。

4. 多功能性：可编程电源具有多种保护功能，如过流保护、过压保护、短路保护等，能够有效保护电源和被测设备。

在毕业设计中，可编程交流电源可以作为实验室的基础设备，用于为实验仪器、设备提供稳定的电源供应。

在电子电路设计实验中，可编程电源可以为电路提供不同的输入电压和电流，以验证电路的工作性能；在控制系统设计实验中，可编程电源可以模拟不同的电力负载条件，测试控制系统对不同负载情况的响应能力。

在毕业设计的研究过程中，可编程交流电源还可以用于电源性能测试和数据采集。

通过对不同工作条件下电源输出的波形、稳定性进行测试，可以评估电源的性能指标，为设计优化和改进提供数据支持。

可编程交流电源是一种功能强大、灵活多样的电源设备，具有广泛的应用前景。

在毕业设计中，通过对可编程电源的设计与应用研究，不仅可以提升对电源系统工作原理的理解，还可以为相关领域的研究和应用奠定基础。

生物安全实验室的供电保障与配电系统设计随着科技的不断发展，生物安全实验室在医药、疫苗等领域中扮演着重要的角色。

而一个高效可靠的供电保障与配电系统是生物安全实验室正常运转的基础。

本文将探讨生物安全实验室的供电保障与配电系统的设计要求和技术应用。

首先，生物安全实验室的供电保障需具备高可靠性和稳定性。

考虑到实验室的特殊性，供电系统应具备备用电源且能够在主电源故障时自动切换，以保证实验的连续进行。

为了避免停电造成的严重后果，备用电源应足够稳定，需要安装UPS （不间断电源系统）来解决电力瞬断或暂时性停电的问题。

此外，UPS还能平衡负载、调整电压，确保实验设备正常工作。

其次，生物安全实验室的供电保障需满足安全性要求。

实验室中使用的设备和试剂对电压、电流的稳定性有着严格要求，因此供电保障系统需要配备稳定而安全的供电设备。

在设计过程中，需要充分了解实验设备的电源需求，确定合适的供电设备和相应的电线电缆规格，以确保供电过程中不会造成设备损坏，从而保障实验室的运转安全。

另外，生物安全实验室的配电系统设计也是十分关键的。

在设计配电系统时，需考虑到各个实验室的用电负荷和需求，合理规划电源分配。

首先，需要确保每个实验室都能获得稳定的电力供应，避免电力不足或电压波动对实验结果的影响。

其次，为了提高实验室的用电效率，可以采用分区域配电方式，将实验室内的设备分成不同区域，根据其功率和电流需求进行分组，以便合理分配电力资源。

此外，还需设置漏电保护装置和短路保护装置，及时防止电力故障对实验室和实验人员造成潜在的危险。

同时，还需要定期对配电系统进行检测和维护，确保其正常运行。

除了供电保障和配电系统设计，生物安全实验室还需要考虑节能和环保问题。

节能不仅可以降低实验室的运行成本，还有利于减少对环境的影响。

首先，可以采用LED灯具代替传统荧光灯，因为LED灯具能够节省更多的能源并且寿命更长，减少更换频率。

其次，使用高效节能设备，在设备选购时应优先选择低功耗的设备，并合理使用设备以减少能源浪费。

实验室工程水电设计方案一、实验室用电设计方案1.1 用电负荷预测实验室的用电负荷主要包括常规照明、空调、通风设备、实验仪器设备等。

首先需要根据实验室的规模、功能和设备清单等信息，对用电负荷进行详细的预测和计算。

在此基础上，确定实验室的总用电容量和各种设备的用电需求。

1.2 电力系统设计根据实验室的用电需求，需要设计合理的电力系统。

其中包括电源线路的布局、用电设备的配置、配电箱的设置、接地系统的设计等。

在设计电力系统时，需要考虑实验室设备的用电需求和安全性要求，确保实验室的用电系统能够满足实验工作的需要。

1.3 电力设备选型在选择电力设备时，需要考虑设备的功率、效率、可靠性和安全性等因素。

同时，还需要根据实验室的用电负荷和电力系统的设计要求，选择合适的电缆、配电箱、开关和插座等设备，确保实验室用电系统的稳定性和安全性。

1.4 电力系统保护为了确保实验室用电系统的安全和稳定运行，需要设置电力系统的过载保护、短路保护、漏电保护和接地保护等设备。

同时，还需要定期对电力系统进行检测和维护，确保电力系统的安全和可靠运行。

一、实验室给水设计方案2.1 用水需求预测实验室的用水需求主要包括日常生活用水、实验用水和设备冷却用水等。

首先需要根据实验室的规模、人员数量和实验工作的特点等信息，对用水需求进行详细的预测和计算。

在此基础上，确定实验室的总用水量和各种用水设备的用水需求。

2.2 给水系统设计根据实验室的用水需求，需要设计合理的给水系统。

其中包括给水管网的布局、用水设备的配置、水泵站的设置、水箱的容量等。

在设计给水系统时，需要考虑实验室用水的需求和水质要求，确保实验室的用水系统能够满足实验工作的需要。

2.3 给水设备选型在选择给水设备时，需要考虑设备的流量、压力、水质要求和安全性等因素。

同时，还需要根据实验室的用水需求和给水系统的设计要求，选择合适的水泵、水管、水箱和过滤设备等设备，确保实验室给水系统的稳定和可靠运行。