原创 PICO记录仪伺服应用-高精度可编程实验室参考电压

 2015-12-23 10:39  1220 23 26 分类: 测试测量

在Pico记录仪使用上，如果能实现与配套的Picolog软件有机结合使用是可以实现一些非常有用且有趣的应用，如伺服功能的实现。因此，一旦深入理解软件的那些潜在功能，那么你就可以轻松地实现伺服功能的合理调用。

对于伺服操作之所以能够实现，是因为Pico数据记录仪所具备的多路报警输出端可以用作驱动外部硬件电路的工作。不过这种伺服应用也存在一些明显的限制，因为记录仪报警输出端的开启需要根据输入端信号来确认，不过若是通过计算参数通道来一直触发报警信号，那么伺服功能的实现将具备无限种可能。

接下来我们描述一种可编程数学伺服应用来实现输出持续且具备高精度和稳定性的参考电压。这个参展电压可以方便的在任意实验室内用来评估仪器设备或其他应用。之所以将该应用成为数学伺服功能是因为电压输出值是依靠将数据写入到Picolog软件内的两个输入通道来得到的。

这种伺服功能可以输出任意大小且具备决定精度的电压值，一旦开启数据采集器校准的检测，精度便将高于1mV，且不会有测量温度漂移。这里唯一的不足是：

·最小输出值：0.6V。这个限制是因为双极型晶体管饱和电压和操作缓冲导致的。若要接近0V电压输出必须将双极型晶体管替换为Mosfet管，运算放大器同样由-bus端提供电源；

·对于高于2.5V的电压需要在数据采集输入端来进行分压确保输入端采集的电压不会超设备的输入电压范围；

·4V以内的输出可以用过USB总线的5V电压来实现。更高的电压值就需要通过外部电源来提供。

电路如图1所示，电容器C3。如果电压过低，开关Q2会导通。当电压达到所需电平时，开关Q2关断。如果穿过C3的电压过高，开关Q4会导通，将超出部分电荷接地释放掉。一旦所需电平达到，开关Q4就会关断。开关阈值通过Picolog软件来设定，并能够让这个值小于1mV，至此我们所需的输出电压大小就根据Picolog软件的数学计算通道来实现。

数学伺服功能具备两种操作模式可选，详情可通过电路原理图来进行了解。

-操作模式#1：电阻R5连接，开关Q2只是在启动阶段为C3提供快速充电

-操作模式#2：电阻R5不存在，开关Q2在LOW END工作方式下来实现对C3电容所需的充电电流实现自动开关。

在此案例中使用的数据采集设备为Picolog1012电压数据记录仪，对于其他Picolog记录仪也能实现该功能，例如Picolog1216 电压记录仪能具备更好的控制性和精度，以及更多的输出端。

下面介绍Picolog软件的一些设置说明，对于伺服功能的实现，软件方面起到的控制作用非常关键，需要仔细思考和配置。

假设需要1V电压的输出，IC1A输出到达数据采集器通道7和9，设置如下：

-操作模式#1

通道9—LOW END

测量参数：电压

扫描时间：10 uS

OPTIONS

Format：V

Width:3

Positions: 5

Min. value: 0.6

Max. value: 3.0

Scale Equation: X*0.9982 (这个校正因子专门针对1012数据记录仪)

Alarm

报警下限:1.99

报警上限: 2.20

数据输出1 (NOTE:实际是D0)

通道10—HIGH END

测量参数：电压

扫描时间：10 uS

OPTIONS

Format：V

Width:3

Positions: 5

Min. value: 1.99

Max. value: 2.01

Scale Equation: X*0.9982 (这个校正因子专门针对1012数据记录仪)

Alarm

报警下限1.99

报警上限: 2.00020

数字输出2 (NOTE:实际是D1)

CHANNEL 7 –监测

该通道用于系统监测。

在闭合状态下电容C3会完全放电并快速上升到2V。这是通过当输出D0报警触发导通状态（即“1”状态）时实现，因为此时通道10读数将小于1.99V。此时晶体管Q1强饱和，然后C3会通过R4快速充电让Q2管饱和。然后通道10读数将迅速超过1.99V，报警输出D0还原为“0”状态，之后C3的充电速度会由于电阻R5而减小。