标签: 实验室参考电压

    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。      当电容 C3 的电压值达到 2.0002V 时，通道 10 会触发报警功能， D1 切换到“ 1 ”状态， Q4 管饱和， C3 通过 R11 电阻开始充电，这样后续 C3 的电压值就会回落到 2.0002V 以内并长期处于一种可忽略不计的蹊跷板效应状态。     IC1b 的 pin 1 针脚的输出在 VCC 电源电压移除时会快速关断。然后输出值下降到 0 ，使电容 C3 快速充满电。如果需要快速改变输出电压值，在 Q3 管的基极添加一个外部正电压即可让 C3 立刻放电。     在操作模式 #2 中电阻 R5 不存在， LOW END 通道会持续的工作，首先是让 C3 快速充电达到要求的电量，其次通过 R7 电阻来防止过电压。在此模式下通道 9 需要进行如下修改： - 操作模式 #2 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 :2.0000 报警上限 : 2.20 数据输出 1 (NOTE: 实际是 D0) 操作模式 #2 下 15V 输出电压试验： -  电阻 R5:  去掉 . - Vcc 电源 : 24 V. -  通过电阻分压将 15V 电压将至 1.5V （具体  R101 = 4.700 Ω ; R102 = 42.300 Ω ; R101 + R102 = 47.000  Ω。 测试结果显示输出电压非常精确和稳定（即便在误差随着电阻分压扩大了 10 倍的情况下）。 Picolog1000 系列电压记录仪简介 PicoLog 1000 系列多通道数据记录仪 , 专为记录各种的通用电压信号 , 传感器信号和变送器信号而设计 , 自带独立软件 - 可设置缩放和控制输出 ,  配外部接线板 , 用于自定义前端电路 , 还可以选择 10 位或者 12 位的输入精度。 ·   一台记录仪达到 16 个输入通道  · 每一个记录仪达到 4 个输出通道  · 最多可 4 台记录仪同时连接使用，组成一个具备 64 路输入通道的数据采集系统  · 采样率最高达  1 MS/s  · USB  通信和供电  · 包含数据采集软件以及软件开发工具包  (SDK)