基于cd40192的简易步进直流恒流源的设计

本设计采用2个十进制计数器cd40192作为步进直流恒流源的控制核心，输出电流10mA-200mA，步进电流10mA，数码管显示输出电流，运行可靠，结构简单，成本低廉，易于制作。

【关键词】简易步进直流恒流源 cd40192 LM317

1 系统总体设计

1.1 系统总体设计

本系统包括恒流源电路、供电电源电路、步进加减脉冲电路、加减计数防溢出电路、十进制计数器电路、电阻切换控制电路、数码管显示电路。如图1所示。

1.2 系统基本原理

供电电源电路为系统工作提供电源，步进加减脉冲电路产生计数器步进计数所需要的加、减脉冲，加减计数防溢出电路防止加、减计数溢出，十进制计数器电路用于加减脉冲个数的计数、控制数码管显示电路显示计数值、计数器根据计数值控制电阻切换控制电路切换相应的电阻接入恒流源电路的LM317使恒流源输出相应的电流值。

2 电路设计

2.1 恒流源电路

采用LM317三端稳压器组成的最简单恒流源，由于LM317的out与adj之间的基准电压为1.25V，所以在LM317的out与adj之间接入一只电阻即可构成恒流源，改变此电阻值就可以得到所需要的各种电流值；为保证恒流源输出电流值的准确性，电阻可串联一精密可调电位器，通过精密可调电位器的阻值改变，使恒流源输出准确的电流值，为获得10mA-200mA范围的恒流源，电路中设计了6组电阻串联精密可调电位器电路。恒流源电路如图2所示。

2.2 供电电源电路

采用双电源供电方案，恒流源供电电源由市电降压、整流后经滤波器滤波后直接为恒流源供电；控制电源由市电降压、整流、滤波后再用三端稳压器稳压输出，为整个系统的其它电路的提供工作电源。

2.3 步进加减脉冲电路

采用RS触发器产生加减计数脉冲，每按一次开关即可以分别输出一个正脉冲，供计数器加减计数使用。

2.4 加减计数防溢出电路

为了防止加、减计数的溢出，需设置防止加、减计数溢出的电路。根据本设计需求其基本思路是，一旦计数器输出为00011001，应禁止继续加计数；同样，一旦计数器出现00000000，应禁止继续减计数。用最基础的二极管逻辑电路实现。

2.5 十进制计数器电路

采用两个CD40192级联构成两位十进制计数器实现1-20的计数。低位计数器输出Q0、Q1、Q2、Q3分别提供用于产生10mA、20mA、40mA、80mA电流的电阻电路继电器控制信号及个位数码管的BCD码驱动信号；高位计数器输出Q0、Q1分别提供用于产生100mA、200mA电流的电阻电路继电器控制信号及十位数码管的BCD码驱动信号。

2.6 电阻切换控制电路

根据计数器的计数值控制继电器完成所需恒流源电阻的切换，获得10mA-200mA范围的电流值。根据需要设计了6组继电器完成10mA、20mA、40mA、80mA、100mA、200mA恒流源电阻的切换。

2.7 数码管显示电路

采用三个74LS47数码管译码器驱动百、十、个位数码管，显示恒流源当前电流值。

3 测试结果

4 结语

采用本方案设计的简易步进直流恒流源精度高，运行可靠，结构简单，成本低廉，易于制作，具有较高的实用价值。

参考文献

[1]陈永真.全国大学生电子设计竞赛硬件电路设计精选[M].北京：电子工业出版社，2009.

[2]陈永真.新编全国大学生电子设计竞赛试题精解选[M].北京：电子工业出版社，2009.

作者简介

宋泽清（1968-），男，山东省无棣县人。山东省莱芜职业技术学院高级实验师。现为山东理工大学机械工程学院在读研究生。研究方向为机电控制及自动化。

作者单位

山东理工大学机械工程学院 山东省淄博市 255049

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