一种基于MSP430G2553的智能直流电子负载的制作方法

本实用新型涉及一种电子负载，特别是一种基于MSP430G2553的智能直流电子负载。

背景技术：

随着技术的进步，现在几乎所有的电源产品的测试都需要用到电子负载，尽管用一个简单的固定电阻能够对指定的电源进行测试和老化测试，但是要对于电源产品进行更完整的参数测试，则模拟参数变化的负载时必不可少的。传统的负载有很多的弊端，而电子负载则将会逐渐的替代传统负载。电子负载主要使用功率半导体器件代替了电阻，使得对负载阻值更容易更改和控制，稳定性也会相应提高。电子负载现在常用于各种电源试验，发电机、电动机出厂试验等，已经成为一个很重要的测试装置。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种基于MSP430G2553的智能直流电子负载，其控制更为方便，精度与稳定性高，安全可靠。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：一种基于MSP430G2553的智能直流电子负载，其特征在于：包括被测电源和主控制器，被测电源与电流电压检测模块连接，电压电流检测模块通过AD转换电路与主控制器的输入端连接，被测电源还与功率管连接；主控制器的输出端通过DA转换电路与恒流电源模块连接，恒流电源模块与功率管连接；

所述被测电源还与过压保护电路连接，过压保护电路与声光报警电路连接。

优选的，还包括语音播报模块，语音播报模块与主控制器的输出端练级。

优选的，还包括人机交互模块，所述人机交互模块包括液晶显示屏和按键，按键与主控制器的输入端连接，液晶显示屏与主控制器的输出端连接。

优选的，所述电流电压检测模块包括电流霍尔传感器和电压霍尔传感器。

优选的，所述主控制器采用MSP430G2553单片机。

优选的，所述AD转换电路采用ADS1115芯片，所述DA转换电路采用TLV5616芯片。

优选的，所述主控制器还通过通信接口与上位机连接，所述通信接口为RS485通信接口，所述上位机为PC机。

优选的，所述主控制器还通过无线通信模块与监控终端无线连接，所述无线通信模块为GSM/3G/4G无线通信模块，所述监控终端可为手机或平板电脑或监控中心。

本实用新型提供一种基于MSP430G2553的智能直流电子负载，本电子负载装置电路结构简单，使得装置可靠性高且成本低，且测量精度高，并基于人机交互使得控制变得方便简单，更为实用。同时建立与上位机之间的通信，能够方便的查阅检测数据，进行数据分析。还通过无线通信模块实现在远程的无线监控，使监控更加方便。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型AD转换电路原理图；

图3为本实用新型DA转换电路原理图；

图4为本实用新型恒流电源模块电路原理图；

图5为本实用新型主控制器电路原理图；

图6为本实用新型过压保护电路原理图；

图7为本实用新型声光报警电路原理图；

图8为本实用新型工作流程图。

具体实施方式

如图1所示，一种基于MSP430G2553的智能直流电子负载，其特征在于：包括被测电源和主控制器，被测电源与电流电压检测模块连接，电压电流检测模块通过AD转换电路与主控制器的输入端连接，被测电源还与功率管连接；主控制器的输出端通过DA转换电路与恒流电源模块连接，恒流电源模块与功率管连接；

所述被测电源还与过压保护电路连接，过压保护电路与声光报警电路连接。

优选的，还包括语音播报模块，语音播报模块与主控制器的输出端练级。

优选的，还包括人机交互模块，所述人机交互模块包括液晶显示屏和按键，按键与主控制器的输入端连接，液晶显示屏与主控制器的输出端连接。

由按键设定该电子负载所检测电源的负载调整率的范围以及设定电子负载的恒流源的电流的变化区间。初始设定完成之后，主控芯片MSP430发出数字信号，通过DA转换电路使用12位串行TLV5616将数字信号转换为模拟量控制功率管被测电源所接回路电流恒定，根据AD转换电路测量被测电源回路的电压电流信号，通过主控芯片MSP430计算当被测电源的输出电流发生变化时，其电压变化情况，比较该电源的负载调整率是否满足要求，若满足则语音播报“合格”，不满足则播报“不合格”，并且用显示屏显示所测电源的特性。若被测电源的电压高于电子负载的电压设定值则负载断开并报警，以有效的保护电子负载。

优选的，所述电流电压检测模块包括电流霍尔传感器和电压霍尔传感器。

优选的，所述主控制器采用MSP430G2553单片机。MSP430G2553为16位的单片机，能在25MHz晶体的驱动下，实现40ns的指令周期。采用了精简指令集（RISC）结构，具有丰富的寻址方式（7 种源操作数寻址、4 种目的操作数寻址）、内部资源丰富。并且供电电压可以低至1.8V，并有多种低功耗模式可供选用，可以使得控制速度更快而且省电，完全满足本装置需求。

优选的，所述AD转换电路采用ADS1115芯片，所述DA转换电路采用TLV5616芯片。

优选的，所述主控制器还通过通信接口与上位机连接，所述通信接口为RS485通信接口，所述上位机为PC机。建立与上位机之间的通信，能够方便的查阅检测数据，进行数据分析。

优选的，所述主控制器还通过无线通信模块与监控终端无线连接，所述无线通信模块为GSM/3G/4G无线通信模块，所述监控终端可为手机或平板电脑或监控中心。通过无线通信模块实现在远程的无线监控，使监控更加方便。

如图2所示，为本实用新型AD转换电路原理图，AD转换电路采用的是ADS1115芯片，ADS1115是16位分辨率的高精度模数转换器，芯片的J11端子为模拟量输入端子，最多可同时测量4路模拟信号，本装置只需要用其中两路，R2、R3阻值均为43kΩ，起到保护芯片的作用，SCL、SCA端口为输出电平信号直接与MSP430的P1.6与P1.7连接，将数字信号发送给主控芯片，通过程序运算可以得到AD芯片所测电压电流量。

如图3所示，为本实用新型DA转换电路原理图，DA转换电路采用的是TLV5616芯片，TLV5616是12位电压输出的数模转换器，该芯片串口J6与主控芯片MSP430的P2.1、P2.3、P2.4端子相连，通过单片机MSP430输出数字量得到相应的输出模拟量，通过调节滑动变阻器J7和J8用来调试输入的数字量与输出的模拟量的对应关系，TLV5616的OUT接口后所接的OP07运算放大器，起到输出模拟信号的跟随作用，使得输出模拟量更稳定不会受到后续电路的影响。

如图4所示，为本实用新型恒流电源模块电路原理图，恒流电源模块电路中功率型MOS管的型号为IRF640，最大可承受漏极电流18A。该电路中DAout端口输入为DA模块输出的模拟电压信号。再连接OP07运算放大器，由运算放大器的虚短特性，可控制OP07的2号引脚与3号引脚电压相同，从而控制功率MOS管的漏极的开断程度。J14端子连接被测电源，R7为0.5Ω的康铜丝，作为采样电阻，其电阻值稳定且不易随温度变化。继电器起到过压保护的作用，当被测电源电压超过设定值时，Vport端口为低电平，此时三极管Q1 8550导通，继电器工作，将开关触头2吸到触头3处，指示灯D2亮，此时恒流源电路断开，同时保护了电子负载和被测电源的安全。

如图5所示，为本实用新型主控制器电路原理图，主控制器采用MSP430G2553单片机，主要是用于采集AD转换的数字信号、发出数字信号送与DA转换，以及驱动声光报警电路和过电压检测保护。图中CON20插排用来接液晶显示器，J9、J8端子用来发出过压保护与声光报警信号电平，LM2575将+5V电压稳压成+3.3V电压给芯片供电，其中C1、C2、C4、C6为滤波电容，L1=68uH的滤波电感。R1=1kΩ，R7为滑动变阻器，通过调节R7阻值使得输出电压为3.3V时即可。端子J10接AD模块，端子J11接DA模块。

如图6所示，为本实用新型过压保护电路原理图，J17口连接被测电源电压VIN口，通过电阻R8与R9分压之后与设定电压比较，通过调节R10滑动变阻器可以改变设定电压，当J17口的电压超过设定电压，此时运算放大器OP07起到比较器的作用此时，OP07的6号引脚输出低电平，此时继电器断开，保护动作，能有效的保护被测电源的安全。

如图7所示，为本实用新型声光报警电路原理图，声光报警器由两个555芯片，发光二极管以及蜂鸣器组成，声光报警部分由通过两片555芯片产生脉冲，当发生过压保护事件时，此时CC_1端口跳变为高电平，555芯片工作并产生脉冲，此时器件U2的Q端子发出1000HZ的脉冲，电阻R7和R9分别起到保护发光红色二极管D3和三极管Q2 8050，在Q端脉冲时D3与Q2 8050不断导通，发光二极管D3不停的闪光以及蜂鸣器U3发出报警音，达到声光报警效果。

如图8所示，为本实用新型控制流程图，在装置上电时进行初始化，此时读入所测电源的输出电流与电子负载所设置的电流进行比较，当设置的电流值与实际值不同时，通过单片机自动调节输出的DA控制量调节使其相等，当电流设置值与实际值相同时，单片机即可测得此时被测电源的电压，并记录下来，然后根据所测电源的要求通过按键设置不同的电流值，单片机自动检测是否有按键按下，根据设定值增大或减小来控制输出DA控制量，再测得在设定电流时被测电源的输出电压，此时即可计算出该电源的负载调整率。根据不同被测电源的设置值，单片机自动判断该被测电源是否合格。

上述的实施例仅为本实用新型的优选技术方案，而不应视为对于本实用新型的限制，本实用新型的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本实用新型的保护范围之内。