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  • 写在最开始:很多人觉得电源不重要,不关键,能用就可以,烧不坏就行,也许接下来一段时间的原理知识会显得无比枯燥,乏味,而且最重要的是简单~但它很重要:问答:如何将交流电变为直流?我们为什么需要将交流变为...

    写在最开始:

    很多人觉得电源不重要,不关键,能用就可以,烧不坏就行,也许接下来一段时间的原理知识会显得无比枯燥,乏味,而且最重要的是简单~但它很重要:

    问答:如何将交流电变为直流?我们为什么需要将交流变为直流?他们各自有哪些优点?

    *********************************请看到最后**********************************

    ※※※你了解变压器吗,你用过变压器吗?你会设计变压器吗?※※※

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    基本变压器原理,每个人都非常的熟悉,我们都知道U1/U2=N1/N2;完全没有错,小提醒(实际过程中需要考虑线圈阻抗和空间布局),这不是重点,重点是我们常常不满足于单一线圈的电压转换关系。

    在使用过程中,考虑到种种实际因素,我们需要产生多个不同的副电压,非常简单,如下图实物,通常为了增大磁通的传递效率,通常将原线圈与副线圈缠绕在同一个铁芯上,在线圈的外部也用铁钴镍的材料包裹,而且通常有多个副线圈同时缠绕,通过控制原副线圈的匝数比,可以同时产生多种不同压力值的电压信号。

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    在具体的设计过程中,需要进行严格的仿真计算,空间布局仿真,作为一个非专业的变压器设计者,我将不做详细赘述。回归正题,要想让变压器能够正常工作,通常原线圈磁场需要不断变化,只有不断变化再能产生不断变化的磁场,进而感应生成源源不断的电流,因此,变压器适合交流场合,或者至少要求通过线圈的电流不断变化,通过上边的变压器我们可以将一个较高的电压(市电220V)转变为合适的区间(5V交流),

    下一步:如何将一个常用的正弦交流电变为直流电?

    ※※※整流※※※

    常用的整流电路有两种,一种桥式全波整流,另一种为桥式半波整流

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    如图所示为全波桥式整流电路,仅需要四只二极管,通常桥式整流器市面上有直接出售产品,如果你动手能力强,想自己试试,也是完全鼓励的,在选择二极管的时候注意其耐压值,最大工作电流和反向截至电压三个参数,不要轻易让一个只能吃一碗饭的人吃十桶饭;

    PS:自己试验注意安全,人体安全电压仅36V,也有人几百V电不死,但请不要随意模仿,尝试。

    如果去掉图中D2和D4或者D1和D3,即为半波整流,根据上图思考全波整流和半波整流有何区别~~~

    言归正传,不忘初心,牢记使命,不要忘记我们是要将交流变为直流,上图中的波浪线也不像我们需要的直流,接下来的至关重要~

    ※※※滤波※※※

    滤波电路多种多样,有RC滤波,LR滤波,LC滤波,LRC滤波电路,有一阶,二阶,N阶滤波电路,考虑到我们滤波对象是电源,为尽量避免功率出现较大损耗,选择如下滤波电路,此处仅展视原理,具体阻容感最佳选择需要进行计算,仿真和实际测量调试。

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    上图所示为典型LC低通滤波器,通过选择适当参数的器件,可以将不断变化的交流波变得更加平滑,如下图所示:(图片仅作参考示意)

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    ※※※稳压※※※

    经过电源滤波后,电源的纹波小了很多,但在很多时候依然不满足使用要求,这就需要用到稳压器,稳压器种类多种多样,常见的有单向稳压二极管、双向稳压二极管、三端稳压器等~

    如果能确保只有一段电压溢出选用单向稳压二极管,两端都可能溢出选双向稳压管。

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    如上图所示为单向稳压二极管电压与电流关系,当电压达到稳压管上限后,多余的能量能够迅速通过二级管释放掉,从而达到稳压的目的,稳压管选型主要参考参数:稳压管耐压值,稳压值,瞬时功率。

    稳压管不仅仅用来做电压的最后调整,通常在电路设计中,也常常被用来保护电路,防止瞬时高压大电流毁坏后续电路。

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    写在最后:

    电源设计是电路设计的基础,也是电子产品设计中的重中之重,电源设计也任重而道远,我们不这样去设计电路,但是我们需要知道,我们使用的电如何而来。

    产品设计过程中主要考虑:

    1)需要的电压种类,各电压所需要的最大电流值,通常最少保留20%的余量;

    2)电源的纹波是否符合要求,考虑电源的噪声对信号质量的影响;

    3)电源的效率多大,最大输出电流多少,整体功耗是否满足要求。

    PS再问:

    如何将交流电变为直流?为什么需要将交流变为直流?他们各自有哪些优点?

    ※※※※※※下一期讲述开关电源基本原理和选型,欢迎留言交流哦~

    展开全文
  • 交流直流(AC/DC)信号变送器 资料下载pdf,交流直流(AC/DC)信号变送器 资料下载
  • 电容器的温度特性是以作为电介质材料的陶瓷种类为准。主要使用的陶瓷种类为类型1(低介电常数)以及类型2(高介电常数)。类型1的陶瓷是以...此外,DC偏压下静电容量不会发生变化,同时静电容量也不会因老化发生...

        电容器的温度特性是以作为电介质材料的陶瓷种类为准。主要使用的陶瓷种类为类型1(低介电常数)以及类型2(高介电常数)。
        类型1的陶瓷是以二氧化钛(TiO2)为基材的非强介电性陶瓷,其中多数含有添加物钛酸锶(SrTiO3)以及钛酸钙(CaTiO3)。类型1的陶瓷为中介电性(非强介电性),因此温度稳定性十分优秀。此外,DC偏压下静电容量不会发生变化,同时静电容量也不会因老化发生变化。
        类型2的陶瓷为强介电性,通常以钛酸钡(BaTiO3)为基材。相比类型1的陶瓷,其拥有极高的介电常数。但介电常数会因温度、偏置电压、老化而发生大幅变动。陶瓷的晶格结构会随温度发生相变,因此介电常数会随温度发生大幅变化。此外,静电容量也会因施加直流电压(DC偏压)或老化而降低。

        类型2,其高介电常数系列的电容器(B/X5R特性或E/Z5U、R/X7R、F/Y5V特性),由于施加直流电压,其静电容量有时会不同于标称值,因此应特别注意。

        例如,如下图所示,对高介电常数系列电容器施加的直流电压越大,其实际静电容量越低。下图是横轴表示施加在电容器的直流电压(V),纵轴表示的是相对于初始值的静电容量的变化情况。如图所示,根据所施加的电压,其静电容量发生变化的特性称为"DC(直流)偏压特性"。

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        根据上述内容,在使用高介电常数系列电容器时,应充分考虑其实际工作状态下,施加在电容两端的直流电压。

        此外,对于DC偏压特性,是普遍现象,在所有高介电常数系列电容器中都有此现象。可以通过软件来确认偏压特性、温度特性以及频率特性。例如村田提供SimSurfing。各个厂家都会提供相应的表格或者工具。

    关于DC偏压特性的原理

        陶瓷电容器中的高介电常数系列电容器,现在主要使用以BaTiO3 (钛酸钡) 作为主要成分的电介质。

        BaTiO3具有如下图所示的钙钛矿(perovskite)形的晶体结构,在居里温度以上时,为立方晶体(cubic),Ba2+离子位于顶点,O2-离子位于表面中心,Ti4+离子位于立方体中心的位置。

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        上图是在居里温度(约125℃)以上时的立方晶体(cubic)的晶体结构,在此温度以下的常温领域,向一个轴延长,其他轴略微缩短的正方体(tetragonal)晶体结构。

        此时,作为Ti4+离子在结晶单位的延长方向上发生了偏移的结果,产生极化,不过,这个极化即使在没有外部电场或电压的情况下也会产生,因此,称为自发极化(spontaneous polarization)。像这样,具有自发极化,而且可以根据外部电场转变自发极化的朝向的特性,被称为强诱电型(ferro electricity)。

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    自发极化    
    在一定温度范围内、单位晶胞内正负电荷中心不重合,形成偶极矩,呈现象极性。这种在无外电场作用下存在的极化现象称为自发极化。当施加外界电场时,自发极化方向沿电场方向趋于一致;当外电场倒向,而且超过材料矫顽电场值时,自发极化随电场而反向;当电场移去后,陶瓷中保留的部分极化量,即剩余极化。自发极化与电场间存在着一定的滞后关系。它是表征铁电材料性质的必要条件。铁电陶瓷、压电陶瓷,如钛酸钡晶体BaTiO3等具有自发极化。利用材料的这种性质,可制作电子陶瓷,如电容器及敏感元器件。
    所谓极化(Poling),就是在压电陶瓷上加一强直流电场,使陶瓷中的电畴沿电场方向取向排列,又称人工极化处理,或单畴化处理。

        为了使压电陶瓷处于能量(静电能与弹性能)最低状态,晶粒中就会出现若干小区域,每个小区域内晶胞自发极化有相同的方向,但邻近区域之间的自发极化方向则不同。自发极化方向一致的区域称为电畴,整块陶瓷包括许多电畴如图所示。

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    极化前,各晶粒内存在许多自发极化方向不同的电畴,陶瓷内的极化强度为零,如图(a)所示。极化处理时,晶粒可以形成单畴,自发极化尽量沿外场4方向排列,如图(b)所示。极化处理后,外电场为零,由于内部回复力(如极化产生的内应力的释放等)作用,各晶粒自发极化只能在一定程度上按原外电场方向取向,陶瓷内的极化强度不再为零,如图(c)。这种极化强度,称为剩余极化。

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        与单位体积内的自发极化的相转变相同的是电容率,可视为静电容量进行观测。当没有外加直流电压时,自发极化为随机取向状态,但当从外部施加直流电压时,由于电介质中的自发极化受到电场方向的束缚,因此不易发生自发极化时的自由相转变。其结果导致,得到的静电容量较施加偏压前低。

        这就是当施加了直流电压后,静电容量降低的原理。

        此外,对于温度补偿用电容器(CH、SL特性等),以常诱电性(低介电常数)陶瓷作为主要原料,静电容量不因直流电压特性而发生变化。

        DC偏置使得介质内的固定电荷产生固定偏转,所以材料的性能会退化。高偏置的强电场让介质定向极化,材料就退回到普通陶瓷的情况了。

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        如果我们在电容两端施加交流信号,则会出现电容值增大的现象。交流信号让介质中的“固定”电荷来回换向,从而影响材料内的电场分布,“吸附”更多的电荷。AC幅值增加,“电荷”方向和电场越一致,附加的电场强度上升,可用容量增加;但是当介质中固定电荷场强一致之后,这个效益就很小了,所以AC容量特性会饱和,不再继续增大。

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    部分文字整理自易容网 ,东莞志美电子网站、村田官网 、TDK官网、《

    压电陶瓷的极化详解》(百度文图)

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  • SunYuan DIN ISO AC系列无源型两线制交流直流(AC/DC)信号隔离送器,是一种将交流电流或电压按线性比例隔离送输出标准模拟电流信号的新型检测器件。用这种隔离送器配以相应的显示控制仪表或直接输送到PLC/DCS...
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  • 交流变直流的电路是将正弦渡交流电变成直流的电路,如果输入的信号不是正弦波,而是三角波或是失真比较大的正弦波,平均值与有效值的关系就为1.11倍,因而测量误差就会比较大,这种情况不用平均值,而是直接换算成能...
  • 这比起使用通常的可编程直流电源,或者DAC输出电压来说,输出的是幅度可以交流信号源,可以用于很多的自动测量环节。为什么不直接使用 机械电位器[2]来改变信号源的幅值呢?还是一个原因,那就是自动可编程改变...

    01缘起

    1.为什么讨论电子电位器?

    为什么要讨论使用一个 DAC[1]来作为一个电位器呢?这里面主要原因如下:

    • 使用电位器可以很方便在信号源的驱动下形成一个幅值可以调节的交流信号源。这比起使用通常的可编程直流电源,或者DAC输出电压来说,输出的是幅度可以变的交流信号源,可以用于很多的自动测量环节。
    • 为什么不直接使用 机械电位器[2]来改变信号源的幅值呢?还是一个原因,那就是自动可编程改变信号的幅值。
    • 现在有数字电位器,比如 X9C102,X9C103,X9C104[3],AD5272等,为什么不使用它们来实现对交流信号源进行幅值改变呢?这里面一个主要原因就是器件的频带宽度[4](https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/104134132 "X9C102,X9C103,X9C104"),AD5272等,为什么不使用它们来实现对交流信号源进行幅值改变呢?这里面一个主要原因就是器件的频带宽度[^4068]的问题。相比于机械电位器,这些电子电位器(变阻器)都具有相对较窄的工作频带宽度,对于高频信号不适合。
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    ▲ 重要的人,不能够忘记的人,不想忘记的人,你是谁?

    2.为什么使用DAC做电位器?

    • DAC用作电位器改变交流信号原理;
    • 使用DAC来分压交流信号的优点是什么?
    • 是否能够克服前面数字电位器的频带过窄的问题?

    写这些话的时候,我还不知道具体答案,下面就通过实验来验证一下吧。


    02搭建基础实验电路

    最近,刚刚购买了几片16bit的DAC芯片 DAC8830IDR[5](价格6.6),具有SPI接口,基于该DAC来验证一下前面的思路的可行性。

    1.实验电路设计

    由于DAC8830使用SPI接口来设置输出电压,使用STC8G1K(SOP16)作为控制器来完成对它的信号控制。

    1)SCH [6]

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    ▲ 原理图设计

    2)PCB

    对于实验原理图进行LAYOUT,尽可以满足单面PCB板制作的工艺要求。快速制版之后得到对应的实验电路板。

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    ▲ 实验电路板的PCB设计

    2.MCU软件编程[7]

    1) DA8830访问子程序

    使用STC8G的SPI端口对DA8830进行访问。根据DA8830的SPI读写时序,相应的DAC8830写入转换(16bit)数据的子程序为:

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    ▲ DA8830的SPI读写时序

    对应的DA8830的CS,SPK的波形为:

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    ▲ 示波器观察到DA8830的CS,CLK的波形

    从上面波形可以看出,DAC8830Set()函数的执行时间在STC8G1K17(35MHz)执行中的时间大约为3。

    在静态下,通过两个电阻组成的参考电压分压电路,生成大约2.5V的参考电压。实际测量电压为:。 根据DA8830数据手册,DAC8830的参考电压输入阻抗大约为:。因此,理论计算所得到的参考电压为:

    这个数值比起前面实际测量得到的要大,这说明对应的DA8830的参考电压管脚的阻抗比起还要小。

    为了便于测量数据波形,调用DA8830Set()函数中的输入参数为。那么输出电压计算值应该为:


    实际测量DA8830的输出电压为:。

    2) 输出电压波形

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    ▲ 每1ms写入DAC8830递增数据的CS,DI数据波形

    写入递增的数据,输出波形。此时Dout输出递增的锯齿波形。

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    ▲ 输出递增的锯齿波形

    03参考电压对DAC输出信号的影响

    下面经过几组实验,来验证DAC的参考电压对于输出信号的影响。

    1.参考电压的有效范围

    在DAC8830的数据手册中,对于参考电压的输入范围给定的是1.25V ~ Vpp。下面通过一组实验来测试实际的有效输入参考电压范围:

    下面通过在某一给定的DAC8830的设置下,给定Vref,测量对应的实际输出。下面依次在给定0x7fff(半量程),0xffff(全量程)以及0xfff下输出电压与参考电压之间的关系。

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    ▲ DAC8830Set(0x7fff)时的Vref与Vout之间的关系下面是将前面三种不同设置下的输出电压与参考电压之间的关系绘制在一起。从图中可以看到,实际上,DA8830的参考电压对于输出电压的等比例的影响范围是在整个的工作电压(0~5V)之内都有效。

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    ▲ 将三种不同设置下的参考电压与输出电压绘制在一起

    2.输入交变的参考电压

    1)在Vref加入交流电压波形

    在Vref中加入100Hz左右正弦波,设置DAC8830转换值为0x7fff,输出的电压波形如下图所示。可以看到输出(Blue)的电压波形等于Vref(Cyan)的一半。

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    ▲ DAC8830的Dout(Cyan)与Vref(Blue)的波形

    当设置为0xffff的时候,输入的波形就与输入一致了。

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    ▲ DAC8830的Dout(Cyan)与Vref(Blue)的波形

    2)输入高频方波波形

    为了测试从Vref到Vout之间的频带宽度,在Vref中加入高频方波信号,观察输出的Vout的信号。

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    ▲ 加入高频方波信号Vref(Blue)观察输出信号Vout(Cyan)

    将波形再次展开,观察输出的过渡过程。

    展开波形,对比输入输出波形,可以观察到Vref到Vout之间的带宽应该超过1MHz。按照DAC8830数据手册上关于参考电压 -3dB带宽的参数,典型值为1.3MHz。

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    ▲ 加入高频方波信号Vref(Blue)与输出信号Vout(Cyan)波形

    3.使用DAC对交流信号进行调幅

    下面将固定的交流电压(有直流分量,使得信号始终大于零)施加在Vref,测量Vout随着DAC8830的设置值的变化情况。 施加的电压频率,幅值。

    输出电压值如设置数值之间的关系为:

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    ▲ 输出电压值与设置值之间的关系

    可以看到整体上输出与设置值之间的关系呈现非常好的线性关系。

    注意到在曲线的一开始似乎有一些略微的非线性。下面重新采集设置值范围在(0,0x3ff)范围内的输出电压与设置值之间的关系曲线。

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    ▲ 输出电压值与设置值之间的关系

    可以看到在起始的时候,由于系统存在噪声,使得输出的电流电压与设定值之间存在一定的非线性。当理论输出电压小于系统地线上的噪声电压时,使用交流万用表测量得到的数值就会偏大。

    下面重新对频率为的信号测量输出电压与设定值之间的关系。结果与1kHz的情形相同。只是输出整体的增益下降了。

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    ▲ 输出电压值与设置值之间的关系

    增益变化了9%左右。

    4.信号超量程

    当输入信号的幅值超过DAC8830d的工作电压,或者低于0V,输出都会出现截止。

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    ▲ 输入信号超过+5V,低于0V的情况


    结论

    通过前面的实验,可以看到,使用DAC8830来当做电位器获得幅度可变的交流信号源是可行的。它具有很宽的信号带宽,并且输出信号的幅值与设置信号之间具有非常好的线性关系,只是在信号比较小的时候输出会受到系统和芯片本身的噪声影响。

    当输入信号超出了DAC8830的工作电压,或者低于0V时,输出信号都会截止。所以在使用的时候,需要通过一定的信号偏置的方式将交流信号平移到始终在0~5V(DAC8830工作电压)范围之后进行调试,然后可以再通过隔直电容去掉信号中的偏移量。

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    1 、概述

    BR系列产品应用电磁感应原理,对电网中的交流大电流进行实时测量,采用真有效值和线性补偿技术,将其隔离变换为标准的直流信号输出。DC24V安全电压供电,具有高精度、高隔离、高安全性、低功耗等特点,可广泛用于冶金、电镀、焊接等领域。

    2、型号说明

    在这里插入图片描述

    3、技术指标

    在这里插入图片描述

    4、外形尺寸

    在这里插入图片描述

    5、连接方式

    在这里插入图片描述

    6、安装方式

    在这里插入图片描述

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  • 一般来说,交流电力线传感器要使用比较器。我设计了一个成本尽可能低的电源,要求自供电、使用过孔元件,而且要占一个小型双面印刷电路版上尽量少...在正常工作情况下,AC_OK信号为低电平,交流到达90V时,该信号变高。
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  • 智能车比赛电磁类组别中,导引...在竞赛规则中,给出了测量这类信号源电流值的标准:使用整流桥,将交流信号整流成直流信号变可以使用普通的直流电流表进行测量了。如果电流信号是方波信号,测量的电流值就是方波信...
  • 摘 要:低频小信号放大电路是常用的实用电路,电路中既有线性元件,又有非线性元件,而且直流、交流并存于电路中,因此在...在进行低频小信号放大时,电路中既有直流信号,又有交流信号,因此在分析和设计电路时问题
  • 产品介绍JIC-C21系列交流电流送器是一种利用电磁感应(互感)原理将被测电流转换成与原边电流成比例输出的直流电压(或直流电流)信号的测量模块,原副边之间高度绝缘。具有高精确度、高线性度、高集成度、体积小...
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空空如也

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交流信号变直流信号