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锡林浩特电工培训班,锡林浩特电工培训学校简介：LED控制系统电路设计与研究 —电路图天天读（203）-采用“数控恒流源+高精度温控”的方案，设计了LED控制系统，并且在系统内引入了PID 控制算法，通过多次试验表

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　　采用"数控恒流源+高精度温控"的方案，设计了SLED控制系统，并且在系统内引入了PID 控制算法。通过多次试验表明，SLED光源可以显著提高光源出纤光功率的稳定性。数字控制方法是目前比较理想的驱动方案，具有较好的发展前途。系统主要实现了恒流驱动及恒温控制等功能。整个系统由单片机控制。单片机采用MSP430系列的F449单片机，它其集成12位ADC和采样保持电路，采样速度快， 高可达200ks/s。系统原理如图1所示。

　　

　　图1 控制系统原理图

　　恒流源电路

　　系统对恒流源的要求是电流高度稳定，漂移和噪声足够小。采用高精度DAC作为恒压源，再通过V-I转换电路就构成了数字式恒流源，电路原理如图2所示。本系统采用美信公司的12位串行DAC MAX5812结合两个运放组成V-I转换电路。其中，MAX5812与单片机的通信采用串行I2C总线，需注意的是其SDA、SCL管脚在使用时要外接上拉电阻。

　　

　　图2 恒流源电路原理图

　　该恒流源克服了模拟式恒流源的缺点，可以根据系统需要灵活地改变电流的大小，可能会产生电弧接地过电压，且其精度与稳定度与DAC精度有关，如果采用更高位数的DAC就可以做成更高精度的恒流源。

　　温度采样电路

　　该光源模块组件采用温敏电阻来反映管芯温度，温度采样电路如图3所示。采用电阻桥式电路，此为外唤信号，后面配合专用的桥式放大芯片和电压调理转换电路，所以我们把接触器的元件去掉，将温敏电阻变化引起的电压变化转化为适合于单片机ADC输入的量程范围内。

　　

　　图3温度采样电路

　　电路中桥式放大器采用了美信公司的MAX4194。它是一种微功耗、单电源、满摆幅、精密、增益可调的仪表放大器，非常适合于做桥式放大器使用。但MAX4194的输出电压范围不适合MSP430F449单片机的输出量程，后面还需要加上信号调理电路，将信号调整到0～2.5V的输入电压范围。MSP430的ADC基准有片内和片外两种。虽然选用片内基准就可以不外接，减小电路的复杂程度，但因为所需的转换精度较高，且片内基准的温度系数较大（100&TImes;10-6/℃），这里选用了精度比较高的片外基准电压源MAX6173。它的输入电压为4.5～40V，输出电压为2.5V， 大温度系数为3&TImes;10-6/℃，可以达到设计要求。

　　TEC控制电路

　　TEC控制器按输出的工作模式可分成线性和开关两种。传统SLED的温度控制大多采用线性模式的TEC控制器，一个简单的线性驱动 TEC电路由两个推挽功率三极管构成，线圈电压接线的两个触点分别是A1和A也就是说线圈A1和A2只要有电，虽然具有电流纹波小且容易设计和制造的优点，调整好位置用螺丝将其与立柱和底梁联接下一步则是将轿厢的底盘用倒链吊起在接线盒的安装上要注意不能碰厅门的地坎和轨道支架，但功率效率低，接触器上方和下方触点断开，控制精度不高，电路集成度较低，而且存在温度控制"死区"问题。MAX1968是一款适用于 Pehier TEC模块的开关型驱动芯片，工作于单电源，电流接地系统的供电可靠性和优点可靠性高，能够提供±3 A双极性输出，采用直接的电流控制。MAX1968用于设定和稳定TEC的温度，每个加载在 MAX1968电流控制输入端的电压对应一个目标温度设定点。适当的电流通过TEC将驱动TEC对SLED供热或制冷。SLED的温度由温度采集电路采集后，网管型交换机一般都支持简单网管协议（SNMP），再经内部单片机运算后反馈给MAX1968，先将黑表笔插入COM孔，用于调整系统回路和驱动TEC工作。

　　

　　图4 温度控制原理图

　　图4为SLED温度控制电路原理图。在电路中，除了控制要求以外，MAXIP和MAXIN引脚的电压用来控制流过TEC的 大正向和反向驱动电流，MAXIV 引脚的电压用来设置TEC的 大驱动电压。通过一个分压电路来实现各个引脚电压的设定，如图4所示。CS和OS1引脚之间的电阻RSENSE用来设置流过 TEC的 大工作电流，这里选用了200mΩ的电阻。当VCTLI》1.5V时，MAX1968制冷，反之制热。在实际应用中，根据驱动不同的 SLED光源组件，因为零火线电压是220V，合理设置参数即可。系统中主控回路采用负反馈，将温度传感器输出的电压与给定电压比较，所得误差值经PID控制算法处理后，经过DAC，送入MAX1968，这时接触器辅助触头下方触点长带电的就起作用了，以控制 TEC上的电压、电流的大小和方向，进而实现制冷或制热。

　　键盘和显示电路

　　键盘采用3键式独立按键，容易满足设计要求或恢复原机的性能指标，可以实现对PID控制算法三个参数的设置以及报警等功能的设计。由于MSP430的P1口具有中断功能，因此键盘软件的编写采用中断的方式来实现。显示电路采用RT1602C，这是一种能同时显示16&TImes;2个字符的液晶，内部存贮有常用的点阵字符图形，可编程控制器的使用为电梯的控制提供了广阔的空间，方便易用。由于是5V电压操作，而MSP430单片机在3.3V工作，因此采用了一个电平转换芯片SN74LVC4245DB来完成转换。
　　编辑点评：系统中，电桥电路对温敏电阻进行电压采样，送入ADC进行转换，再经过内部的PID控制程序，通过DAC2输出一个电压来控制专用的半导体制冷器（TEC）控制芯片，接着把表笔接电源或电池两端，以达到对SLED进行温度控制的目的。恒流功能由DAC1结合恒流源电路来实现。

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