电压线性变化电源的制作方法
专利名称：电压线性变化电源的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于学生物理原理实验用的电源，尤其是能以多种模式自动输出线性变化电压的电源，属于电源技术领域。
背景技术：
目前，用于教育行业进行物理原理实验的学生用电源，功能较单一，能够手动调节电源的直流与交流电压输出，能够完成不需要线性变化电压输出的实验。但对于需要线性电压变化的实验，目前的学生用物理原理实验电源不能满足实验要求。
发明内容为了克服现有的学生物理原理实验用电源不能输出线性变化电压的问题，本实用新型提供一种不仅具有普通电源的功能，而且能以多种模式输出线性变化电压的电压线性变化电源。本实用新型的电压线性变化电源采用以下技术解决方案该电压线性变化电源，包括供电电路、直流主控电路、直流输出电路、交流主控电路、交流输出电路和交直流转换电路；直流主控电路的输入端与供电电路连接，输出端与直流输出电路连接；交流主控电路的输入端与供电电路连接，输出端与交流输出电路连接； 直流输出电路的输出端和交流输出电路的输出端均与交直流转换电路连接。供电电路，包括变压器、整流电路D1、两个稳压芯片以及低压差线性稳压器U3，变压器与整流电路Dl连接，两个稳压芯片均与整流电路Dl连接，低压差线性稳压器U3与输出负直流电压的稳压芯片连接。直流主控电路，包括单片机TO、按键Si、按键S2、低压差线性稳压器U4和基准电压源芯片U5，低压差线性稳压器U4与供电电路连接，低压差线性稳压器U4和基准电压源芯片TO均与单片机TO连接，单片机TO的输出电流经电阻转换成电压输出，用于改变电源功能模式的按键Sl和开始按键S2均与单片机U6连接，单片机U6上连接有分别控制自动输出时波形上升斜率与下降斜率的调节电位器。直流输出电路，包括旋转电位器、运算放大器U8和可调稳压器U7，直流主控电路的输出端与运算放大器U8连接，运算放大器U8的输入端与直流主控电路中的单片机U6连接，运算放大器U8的输出端与可调稳压器U7连接，可调稳压器U7的输出端与交直流转换电路中的双刀双掷拨动开关S3连接。交流主控电路，包括单片机U9和运算放大器U10，单片机U9连接至运算放大器 U10，运算放大器UlO的输出端连接至交流输出电路的电容E5，单片机U9上连接有程序下载接口。交流输出电路，包括电解电容E5、旋钮电位器、功率放大集成电路U11、接口 J5和旋钮电位器，交流主控电路中运算放大器UlO输出端经电解电容E5、旋钮电位器和电阻连接到功率放大集成电路U11，功率放大集成电路Ull的输出端连接至交直流转换电路中的双刀双掷拨动开关S3，接口 J5连接旋钮电位器。旋钮电位器用来调节交流输出的大小。 交直流转换电路，包括双刀双掷拨动开关S3和接口 J3，双刀双掷拨动开关Sl与接口 J3连接，J3连接至电源输出端子，双刀双掷拨动开关S3的直流输出引脚连接到直流输出电路中可调稳压器U7，交流输出引脚连接到交流输出电路中功率放大集成电路Ul 1。上述电压线性变化电源利用单片机的DAC数模转换器输出控制稳压芯片的电压输出；在手动模式，单片机的ADC模数转换器，采样电位器的阻值变化，同时相应输出DAC信号控制稳压芯片的电压输出；在自动模式，单片机根据当前模式DAC自动输出不同模式的线性变化的电流信号，控制稳压芯片的电压输出；从而得到多种模式线性变化的电压信号。本实用新型可以输出多种模式线性变化的电压信号，采用单片机控制，输出信号线性、准确，工作稳定，能够满足物理原理实验的要求。
图1是本实用新型电压线性变化电源的供电电路原理图。图2和图3是本实用新型中直流主控电路的原理图。图4是本实用新型中直流输出电路的原理图。图5是本实用新型中交流主控电路的原理图。图6是本实用新型中交流输出电路的原理图。图7是本实用新型中交直流转换电路的原理图。图8是本实用新型电源的外形主视图。图9是图8的俯视图。其中1、直流输出调节旋钮，2、交流输出旋钮，3、电源输出端子，4、电源指示灯，5、 电源地输出端子，6、电源开关，7、直流和交流转换开关，8、下降斜率调节电位器，9、下降斜率调节电位器，10、开始按键，11、12、13、14、模式显示灯，15、模式切换按键，16、输出状态指示灯。
具体实施方式
本实用新型物理原理实验用电压线性变化电源，包括供电电路、直流主控电路、直流输出电路、交流主控电路、交流输出电路和交直流转换电路。供电电路如图1所示，包括变压器、整流电路D1、两个稳压芯片(Ul和U2)和低压差线性稳压器U3，变压器与整流电路Dl连接，两个稳压芯片均与整流电路Dl连接，低压差线性稳压器U3与输出负直流电压的稳压芯片U2(LM7909)连接。经变压器输出的交流电压由接口 Jl通过开关Kl接入整流电路D1，经过整流电路Dl转换为直流电压，输出+12V 和-12V直流电压，分别供给稳压芯片Ul (LM7809)和稳压芯片U2 (LM7909)，稳压芯片Ul和稳压芯片U2分别输出9V与-9V的电压，低压差线性稳压器U3 (ASl 117-3. 3)与稳压芯片U2 连接，输出3. 3V电源。图1中的发光二极管DS6为电源指示灯4(参见图8)，DS6与整流电路Dl输出的-12V直流电压连接。直流主控电路如图2和图3所示，包括单片机TO、按键Si、按键S2、低压差线性稳压器U4、基准电压源芯片TO、模式显示灯及输出状态指示灯。低压差线性稳压器U4与供电电路中的整流电路Dl连接，供电电路中整流电路Dl的为低压差线性稳压器U4供-12V直流电，低压差线性稳压器U4(AS11174)与单片机TO连接，为单片机TO提供5V的电压。单片机U6为直流主控芯片，采用C8051F410。基准电压源芯片U5采用ADR391，并与单片机U6 连接，基准电压源芯片U5的4脚连接至单片机TO的11脚，为单片机TO内部的ADC模块 (模数转换模块)和DAC模块(数模转换模块)提供基准电压。单片机U6的17脚为DAC 输出，输出电流经电阻R14转换成电压，然后输出。按键Sl接单片机U6的13脚(参见图 3)，此键功能为改变电源的功能模式，按键S2接单片机U6的14脚，功能为在自动模式控制开始一个波形的输出。单片机TO的31脚和30脚分别连接有电位器R12和R13，这两脚被配置为单片机U3内部ADC模块的输入，通过调节电位器R12和R13输出的分电压分别控制自动输出时波形的上升斜率与下降斜率。单片机U6的25脚、沈脚、27脚和观脚分别连接发光二极管DSl、DS2、DS3、DS4，单片机U6的15脚连接发光二极管DS5，发光二极管DSl、 DS2、DS3和DS4为模式显示灯，用于显示当前电源所处的模式，发光二极管DS5为输出状态指示灯，用于显示当前波形的输出状态，当DS5亮起时表示波形正在输出。直流输出电路如图4所示，包括旋转电位器、运算放大器U8和可调稳压器U7。接口 J6连接一阻值为10ΚΩ的旋转电位器。图3直流主控电路中的接口 J2与图4中的接口 J7连接，图4中的接口 J6与接口 J7连接，接口 J6的输入端连接的IOK Ω旋转电位器与直流主控电路中的单片机TO连接，运算放大器U8(采用CA3140)与直流主控电路中的单片机 U6连接，其功能是将单片机TO输出的电压信号进行放大。可调稳压器U7采用LM317。图2 中单片机U6的11脚输出的DAC信号经过电阻R6进入运算放大器U8的第3脚，运算放大器U8对信号进行放大，放大后的信号经运算放大器U8的第6脚连接至可调稳压器U7的第 1脚，控制可调稳压器U7的2脚电压信号输出，输出信号连接至图7交直流转换电路中Sl 的VOUT引脚。交流主控电路的电源输入端与图1中的供电电路连接，输出端与图6所示的交流输出电路连接。如图5所示，交流主控电路包括单片机U9和运算放大器U10。单片机U9采用C8051F330，单片机U9的第20脚为DAC引脚，输出50HZ的正弦波的电流信号，经过电阻 Rl转换为电压信号。然后经R3连接至运算放大器UlO(采用LM358)的第3脚，经运算放大器UlO进行信号放大后由第1脚输出至图6中交流输出电路的电容E5。单片机U9上连接有程序下载接口(即图5中的接口 J2)。单片机U9的电源由图1供电电路中的低压差线性稳压器U3提供。交流输出电路如图6所示，包括电解电容E5、旋钮电位器、功率放大集成电路U11、 接口 J5和旋钮电位器，交流主控电路中运算放大器UlO输出端经电解电容E5、旋钮电位器和电阻RlO连接到功率放大集成电路Ul 1，功率放大集成电路Ul 1的输出端连接至图7交直流转换电路中的双刀双掷拨动开关S3，接口 J5连接旋钮电位器，旋钮电位器用来调节交流输出的大小。功率放大集成电路Ull采用TDA2030。图5交流主控电路中运算放大器UlO 放大的电压信号经过电解电容E5后，由电位器分压，经电阻RlO输入到功率放大集成电路 Ull的第1脚，信号进行功率放大后由功率放大集成电路Ull的第4脚输出至图7交直流转换电路中双刀双掷拨动开关Sl的AC-OUT引脚。交直流转换电路如图7所示，包括双刀双掷拨动开关S3和接口 J3，双刀双掷拨动开关Sl与接口 J3 (J3为电源地输出端)连接，接口 J3连接至电源输出端子3 (参见图8)。 通过双刀双掷拨动开关S3进行交直流的输出转换。双刀双掷拨动开关S3的VOUT引脚连接到图4直流输出电路中可调稳压器U7的2脚，AC-OUT引脚连接到图6交流输出电路中功率放大集成电路Ull的第4脚。图8和图9给出了本实用新型电源的外观图，其中直流输出调节旋钮1(即图4 直流输出电路中J6所连的IOK旋钮电位器)、交流输出旋钮2 (即图6中交流输出电路中的IOK旋钮电位器)、电源输出端子3、电源指示灯4 (即图1中的发光二极管DS6)、电源地输出端子5 (即图7中的J3)、电源开关6 (即图1中的Kl)、直流和交流转换开关7 (即图7 交直流转换电路中的双刀双掷拨动开关S； )位于电源的前面板上。模式显示灯11、12、13、 14(即图3直流主控电路中的发光二极管DS1、DS2、DS3、DS4)、模式切换按键15 (即图3直流主控电路中的按键Si)、开始按键10(即图3直流主控电路中的按键S》、输出状态指示灯16(即图3直流主控电路中的发光二极管DSQ、上升斜率调节电位器8和下降斜率调节电位器9 (即图3直流主控电路中的调节电位器R12和R13)位于电源的顶面。本实用新型的电源利用单片机TO(C8051F410)的DAC数模转换器输出控制可调稳压器U7(LM317)的电压输出；在手动模式，单片机TO的ADC模数转换器，采样电位器的阻值变化，同时相应输出DAC信号控制LM317的电压输出；在自动模式，单片机TO会根据当前模式DAC自动输出不同模式的线性变化的电流信号，控制LM317的电压输出，从而得到多种模式线性变化的电压信号。具有五种工作模式，分别为第一种，手动直流输出模式可通过手动调节图4直流输出电路中与接口 J6连接的IOK电位器控制可调稳压器U7的直流电压输出。第二种，自动输出梯形波模式梯形波的上升沿与下降沿为线性变化，并且上升沿的上升斜率与下降沿的的下降斜率可以分别通过上升斜率调节电位器8和下降斜率调节电位器9 (也就是图3直流主控电路中的调节电位器R12和R13)设置。第三种，自动输出三角波模式三角波的上升沿与下降沿为线性变化，并且上升沿的上升斜率与下降沿的的下降斜率可以分别通过上升斜率调节电位器8和下降斜率调节电位器9 (也就是图3直流主控电路中的调节电位器R12和R13)设置。第四种，自动输出五个连续的斜率逐渐增加的三角波模式三角波的上升沿为线性变化，并且五个上升沿的上升斜率可以通过上升斜率调节电位器8和下降斜率调节电位器9 (也就是图3直流主控电路中的调节电位器R12和R13)设置。第五种，交流输出模式可输出50hz的交流信号，信号波形为正弦波，交流信号的电压可通过上升斜率调节电位器8和下降斜率调节电位器9 (也就是图3直流主控电路中的调节电位器Rl2和Rl3)置调节。
权利要求1.一种电压线性变化电源，其特征是包括供电电路、直流主控电路、直流输出电路、 交流主控电路、交流输出电路和交直流转换电路；直流主控电路的输入端与供电电路连接， 输出端与直流输出电路连接；交流主控电路的输入端与供电电路连接，输出端与交流输出电路连接；直流输出电路的输出端和交流输出电路的输出端均与交直流转换电路连接。
2.根据权利要求1所述的电压线性变化电源，其特征是所述供电电路包括变压器、整流电路D1、两个稳压芯片以及低压差线性稳压器U3，变压器与整流电路Dl连接，两个稳压芯片均与整流电路Dl连接，低压差线性稳压器U3与输出负直流电压的稳压芯片连接。
3.根据权利要求1所述的电压线性变化电源，其特征是所述直流主控电路，包括单片机TO、按键Si、按键S2、低压差线性稳压器U4和基准电压源芯片TO，低压差线性稳压器U4 与供电电路连接，低压差线性稳压器U4和基准电压源芯片U5均与单片机U6连接，单片机 U6的输出电流经电阻转换成电压输出，用于改变电源功能模式的按键Sl和开始按键S2均与单片机U6连接，单片机TO上连接有分别控制自动输出时波形上升斜率与下降斜率的调节电位器。
4.根据权利要求1所述的电压线性变化电源，其特征是所述直流输出电路包括旋转电位器、运算放大器U8和可调稳压器U7，运算放大器U8的输入端与直流主控电路中的单片机TO连接，运算放大器U8的输出端与可调稳压器U7连接，可调稳压器U7的输出端与交直流转换电路中的双刀双掷拨动开关S3连接。
5.根据权利要求1所述的电压线性变化电源，其特征是所述交流主控电路，包括单片机U9和运算放大器U10，单片机U9连接至运算放大器U10，运算放大器UlO的输出端连接至交流输出电路的电容E5，单片机W上连接有程序下载接口。
6.根据权利要求1所述的电压线性变化电源，其特征是所述交流输出电路包括电解电容E5、旋钮电位器、功率放大集成电路U11、接口 J5和旋钮电位器，交流主控电路中运算放大器UlO输出端经电解电容E5、旋钮电位器和电阻连接到功率放大集成电路U11，功率放大集成电路Ul 1的输出端连接至交直流转换电路中的双刀双掷拨动开关S3，接口 J5连接旋钮电位器。
7.根据权利要求1所述的电压线性变化电源，其特征是所述交直流转换电路包括双刀双掷拨动开关S3和接口 J3，双刀双掷拨动开关Sl与接口 J3连接，J3连接至电源输出端子，双刀双掷拨动开关S3的直流输出引脚连接到直流输出电路中可调稳压器U7，交流输出引脚连接到交流输出电路中功率放大集成电路Ul 1。
专利摘要本实用新型提供了一种电压线性变化电源，该电压线性变化电源，包括供电电路、直流主控电路、直流输出电路、交流主控电路、交流输出电路和交直流转换电路；直流主控电路的输入端与供电电路连接，输出端与直流输出电路连接；交流主控电路的输入端与供电电路连接，输出端与交流输出电路连接；直流输出电路的输出端和交流输出电路的输出端均与交直流转换电路连接。本实用新型可以输出多种模式线性变化的电压信号，采用单片机控制，输出信号线性、准确，工作稳定，能够满足物理原理实验的要求。
文档编号G09B23/18GK202153405SQ20112005764
公开日2012年2月29日 申请日期2011年3月8日 优先权日2011年3月8日
发明者冯容士, 赵进, 陈开云 申请人:山东省远大网络多媒体股份有限公司
技术领域：
本实用新型涉及一种用于学生物理原理实验用的电源，尤其是能以多种模式自动输出线性变化电压的电源，属于电源技术领域。
背景技术：
目前，用于教育行业进行物理原理实验的学生用电源，功能较单一，能够手动调节电源的直流与交流电压输出，能够完成不需要线性变化电压输出的实验。但对于需要线性电压变化的实验，目前的学生用物理原理实验电源不能满足实验要求。
发明内容为了克服现有的学生物理原理实验用电源不能输出线性变化电压的问题，本实用新型提供一种不仅具有普通电源的功能，而且能以多种模式输出线性变化电压的电压线性变化电源。本实用新型的电压线性变化电源采用以下技术解决方案该电压线性变化电源，包括供电电路、直流主控电路、直流输出电路、交流主控电路、交流输出电路和交直流转换电路；直流主控电路的输入端与供电电路连接，输出端与直流输出电路连接；交流主控电路的输入端与供电电路连接，输出端与交流输出电路连接； 直流输出电路的输出端和交流输出电路的输出端均与交直流转换电路连接。供电电路，包括变压器、整流电路D1、两个稳压芯片以及低压差线性稳压器U3，变压器与整流电路Dl连接，两个稳压芯片均与整流电路Dl连接，低压差线性稳压器U3与输出负直流电压的稳压芯片连接。直流主控电路，包括单片机TO、按键Si、按键S2、低压差线性稳压器U4和基准电压源芯片U5，低压差线性稳压器U4与供电电路连接，低压差线性稳压器U4和基准电压源芯片TO均与单片机TO连接，单片机TO的输出电流经电阻转换成电压输出，用于改变电源功能模式的按键Sl和开始按键S2均与单片机U6连接，单片机U6上连接有分别控制自动输出时波形上升斜率与下降斜率的调节电位器。直流输出电路，包括旋转电位器、运算放大器U8和可调稳压器U7，直流主控电路的输出端与运算放大器U8连接，运算放大器U8的输入端与直流主控电路中的单片机U6连接，运算放大器U8的输出端与可调稳压器U7连接，可调稳压器U7的输出端与交直流转换电路中的双刀双掷拨动开关S3连接。交流主控电路，包括单片机U9和运算放大器U10，单片机U9连接至运算放大器 U10，运算放大器UlO的输出端连接至交流输出电路的电容E5，单片机U9上连接有程序下载接口。交流输出电路，包括电解电容E5、旋钮电位器、功率放大集成电路U11、接口 J5和旋钮电位器，交流主控电路中运算放大器UlO输出端经电解电容E5、旋钮电位器和电阻连接到功率放大集成电路U11，功率放大集成电路Ull的输出端连接至交直流转换电路中的双刀双掷拨动开关S3，接口 J5连接旋钮电位器。旋钮电位器用来调节交流输出的大小。 交直流转换电路，包括双刀双掷拨动开关S3和接口 J3，双刀双掷拨动开关Sl与接口 J3连接，J3连接至电源输出端子，双刀双掷拨动开关S3的直流输出引脚连接到直流输出电路中可调稳压器U7，交流输出引脚连接到交流输出电路中功率放大集成电路Ul 1。上述电压线性变化电源利用单片机的DAC数模转换器输出控制稳压芯片的电压输出；在手动模式，单片机的ADC模数转换器，采样电位器的阻值变化，同时相应输出DAC信号控制稳压芯片的电压输出；在自动模式，单片机根据当前模式DAC自动输出不同模式的线性变化的电流信号，控制稳压芯片的电压输出；从而得到多种模式线性变化的电压信号。本实用新型可以输出多种模式线性变化的电压信号，采用单片机控制，输出信号线性、准确，工作稳定，能够满足物理原理实验的要求。
图1是本实用新型电压线性变化电源的供电电路原理图。图2和图3是本实用新型中直流主控电路的原理图。图4是本实用新型中直流输出电路的原理图。图5是本实用新型中交流主控电路的原理图。图6是本实用新型中交流输出电路的原理图。图7是本实用新型中交直流转换电路的原理图。图8是本实用新型电源的外形主视图。图9是图8的俯视图。其中1、直流输出调节旋钮，2、交流输出旋钮，3、电源输出端子，4、电源指示灯，5、 电源地输出端子，6、电源开关，7、直流和交流转换开关，8、下降斜率调节电位器，9、下降斜率调节电位器，10、开始按键，11、12、13、14、模式显示灯，15、模式切换按键，16、输出状态指示灯。
具体实施方式
本实用新型物理原理实验用电压线性变化电源，包括供电电路、直流主控电路、直流输出电路、交流主控电路、交流输出电路和交直流转换电路。供电电路如图1所示，包括变压器、整流电路D1、两个稳压芯片(Ul和U2)和低压差线性稳压器U3，变压器与整流电路Dl连接，两个稳压芯片均与整流电路Dl连接，低压差线性稳压器U3与输出负直流电压的稳压芯片U2(LM7909)连接。经变压器输出的交流电压由接口 Jl通过开关Kl接入整流电路D1，经过整流电路Dl转换为直流电压，输出+12V 和-12V直流电压，分别供给稳压芯片Ul (LM7809)和稳压芯片U2 (LM7909)，稳压芯片Ul和稳压芯片U2分别输出9V与-9V的电压，低压差线性稳压器U3 (ASl 117-3. 3)与稳压芯片U2 连接，输出3. 3V电源。图1中的发光二极管DS6为电源指示灯4(参见图8)，DS6与整流电路Dl输出的-12V直流电压连接。直流主控电路如图2和图3所示，包括单片机TO、按键Si、按键S2、低压差线性稳压器U4、基准电压源芯片TO、模式显示灯及输出状态指示灯。低压差线性稳压器U4与供电电路中的整流电路Dl连接，供电电路中整流电路Dl的为低压差线性稳压器U4供-12V直流电，低压差线性稳压器U4(AS11174)与单片机TO连接，为单片机TO提供5V的电压。单片机U6为直流主控芯片，采用C8051F410。基准电压源芯片U5采用ADR391，并与单片机U6 连接，基准电压源芯片U5的4脚连接至单片机TO的11脚，为单片机TO内部的ADC模块 (模数转换模块)和DAC模块(数模转换模块)提供基准电压。单片机U6的17脚为DAC 输出，输出电流经电阻R14转换成电压，然后输出。按键Sl接单片机U6的13脚(参见图 3)，此键功能为改变电源的功能模式，按键S2接单片机U6的14脚，功能为在自动模式控制开始一个波形的输出。单片机TO的31脚和30脚分别连接有电位器R12和R13，这两脚被配置为单片机U3内部ADC模块的输入，通过调节电位器R12和R13输出的分电压分别控制自动输出时波形的上升斜率与下降斜率。单片机U6的25脚、沈脚、27脚和观脚分别连接发光二极管DSl、DS2、DS3、DS4，单片机U6的15脚连接发光二极管DS5，发光二极管DSl、 DS2、DS3和DS4为模式显示灯，用于显示当前电源所处的模式，发光二极管DS5为输出状态指示灯，用于显示当前波形的输出状态，当DS5亮起时表示波形正在输出。直流输出电路如图4所示，包括旋转电位器、运算放大器U8和可调稳压器U7。接口 J6连接一阻值为10ΚΩ的旋转电位器。图3直流主控电路中的接口 J2与图4中的接口 J7连接，图4中的接口 J6与接口 J7连接，接口 J6的输入端连接的IOK Ω旋转电位器与直流主控电路中的单片机TO连接，运算放大器U8(采用CA3140)与直流主控电路中的单片机 U6连接，其功能是将单片机TO输出的电压信号进行放大。可调稳压器U7采用LM317。图2 中单片机U6的11脚输出的DAC信号经过电阻R6进入运算放大器U8的第3脚，运算放大器U8对信号进行放大，放大后的信号经运算放大器U8的第6脚连接至可调稳压器U7的第 1脚，控制可调稳压器U7的2脚电压信号输出，输出信号连接至图7交直流转换电路中Sl 的VOUT引脚。交流主控电路的电源输入端与图1中的供电电路连接，输出端与图6所示的交流输出电路连接。如图5所示，交流主控电路包括单片机U9和运算放大器U10。单片机U9采用C8051F330，单片机U9的第20脚为DAC引脚，输出50HZ的正弦波的电流信号，经过电阻 Rl转换为电压信号。然后经R3连接至运算放大器UlO(采用LM358)的第3脚，经运算放大器UlO进行信号放大后由第1脚输出至图6中交流输出电路的电容E5。单片机U9上连接有程序下载接口(即图5中的接口 J2)。单片机U9的电源由图1供电电路中的低压差线性稳压器U3提供。交流输出电路如图6所示，包括电解电容E5、旋钮电位器、功率放大集成电路U11、 接口 J5和旋钮电位器，交流主控电路中运算放大器UlO输出端经电解电容E5、旋钮电位器和电阻RlO连接到功率放大集成电路Ul 1，功率放大集成电路Ul 1的输出端连接至图7交直流转换电路中的双刀双掷拨动开关S3，接口 J5连接旋钮电位器，旋钮电位器用来调节交流输出的大小。功率放大集成电路Ull采用TDA2030。图5交流主控电路中运算放大器UlO 放大的电压信号经过电解电容E5后，由电位器分压，经电阻RlO输入到功率放大集成电路 Ull的第1脚，信号进行功率放大后由功率放大集成电路Ull的第4脚输出至图7交直流转换电路中双刀双掷拨动开关Sl的AC-OUT引脚。交直流转换电路如图7所示，包括双刀双掷拨动开关S3和接口 J3，双刀双掷拨动开关Sl与接口 J3 (J3为电源地输出端)连接，接口 J3连接至电源输出端子3 (参见图8)。 通过双刀双掷拨动开关S3进行交直流的输出转换。双刀双掷拨动开关S3的VOUT引脚连接到图4直流输出电路中可调稳压器U7的2脚，AC-OUT引脚连接到图6交流输出电路中功率放大集成电路Ull的第4脚。图8和图9给出了本实用新型电源的外观图，其中直流输出调节旋钮1(即图4 直流输出电路中J6所连的IOK旋钮电位器)、交流输出旋钮2 (即图6中交流输出电路中的IOK旋钮电位器)、电源输出端子3、电源指示灯4 (即图1中的发光二极管DS6)、电源地输出端子5 (即图7中的J3)、电源开关6 (即图1中的Kl)、直流和交流转换开关7 (即图7 交直流转换电路中的双刀双掷拨动开关S； )位于电源的前面板上。模式显示灯11、12、13、 14(即图3直流主控电路中的发光二极管DS1、DS2、DS3、DS4)、模式切换按键15 (即图3直流主控电路中的按键Si)、开始按键10(即图3直流主控电路中的按键S》、输出状态指示灯16(即图3直流主控电路中的发光二极管DSQ、上升斜率调节电位器8和下降斜率调节电位器9 (即图3直流主控电路中的调节电位器R12和R13)位于电源的顶面。本实用新型的电源利用单片机TO(C8051F410)的DAC数模转换器输出控制可调稳压器U7(LM317)的电压输出；在手动模式，单片机TO的ADC模数转换器，采样电位器的阻值变化，同时相应输出DAC信号控制LM317的电压输出；在自动模式，单片机TO会根据当前模式DAC自动输出不同模式的线性变化的电流信号，控制LM317的电压输出，从而得到多种模式线性变化的电压信号。具有五种工作模式，分别为第一种，手动直流输出模式可通过手动调节图4直流输出电路中与接口 J6连接的IOK电位器控制可调稳压器U7的直流电压输出。第二种，自动输出梯形波模式梯形波的上升沿与下降沿为线性变化，并且上升沿的上升斜率与下降沿的的下降斜率可以分别通过上升斜率调节电位器8和下降斜率调节电位器9 (也就是图3直流主控电路中的调节电位器R12和R13)设置。第三种，自动输出三角波模式三角波的上升沿与下降沿为线性变化，并且上升沿的上升斜率与下降沿的的下降斜率可以分别通过上升斜率调节电位器8和下降斜率调节电位器9 (也就是图3直流主控电路中的调节电位器R12和R13)设置。第四种，自动输出五个连续的斜率逐渐增加的三角波模式三角波的上升沿为线性变化，并且五个上升沿的上升斜率可以通过上升斜率调节电位器8和下降斜率调节电位器9 (也就是图3直流主控电路中的调节电位器R12和R13)设置。第五种，交流输出模式可输出50hz的交流信号，信号波形为正弦波，交流信号的电压可通过上升斜率调节电位器8和下降斜率调节电位器9 (也就是图3直流主控电路中的调节电位器Rl2和Rl3)置调节。
权利要求1.一种电压线性变化电源，其特征是包括供电电路、直流主控电路、直流输出电路、 交流主控电路、交流输出电路和交直流转换电路；直流主控电路的输入端与供电电路连接， 输出端与直流输出电路连接；交流主控电路的输入端与供电电路连接，输出端与交流输出电路连接；直流输出电路的输出端和交流输出电路的输出端均与交直流转换电路连接。
2.根据权利要求1所述的电压线性变化电源，其特征是所述供电电路包括变压器、整流电路D1、两个稳压芯片以及低压差线性稳压器U3，变压器与整流电路Dl连接，两个稳压芯片均与整流电路Dl连接，低压差线性稳压器U3与输出负直流电压的稳压芯片连接。
3.根据权利要求1所述的电压线性变化电源，其特征是所述直流主控电路，包括单片机TO、按键Si、按键S2、低压差线性稳压器U4和基准电压源芯片TO，低压差线性稳压器U4 与供电电路连接，低压差线性稳压器U4和基准电压源芯片U5均与单片机U6连接，单片机 U6的输出电流经电阻转换成电压输出，用于改变电源功能模式的按键Sl和开始按键S2均与单片机U6连接，单片机TO上连接有分别控制自动输出时波形上升斜率与下降斜率的调节电位器。
4.根据权利要求1所述的电压线性变化电源，其特征是所述直流输出电路包括旋转电位器、运算放大器U8和可调稳压器U7，运算放大器U8的输入端与直流主控电路中的单片机TO连接，运算放大器U8的输出端与可调稳压器U7连接，可调稳压器U7的输出端与交直流转换电路中的双刀双掷拨动开关S3连接。
5.根据权利要求1所述的电压线性变化电源，其特征是所述交流主控电路，包括单片机U9和运算放大器U10，单片机U9连接至运算放大器U10，运算放大器UlO的输出端连接至交流输出电路的电容E5，单片机W上连接有程序下载接口。
6.根据权利要求1所述的电压线性变化电源，其特征是所述交流输出电路包括电解电容E5、旋钮电位器、功率放大集成电路U11、接口 J5和旋钮电位器，交流主控电路中运算放大器UlO输出端经电解电容E5、旋钮电位器和电阻连接到功率放大集成电路U11，功率放大集成电路Ul 1的输出端连接至交直流转换电路中的双刀双掷拨动开关S3，接口 J5连接旋钮电位器。
7.根据权利要求1所述的电压线性变化电源，其特征是所述交直流转换电路包括双刀双掷拨动开关S3和接口 J3，双刀双掷拨动开关Sl与接口 J3连接，J3连接至电源输出端子，双刀双掷拨动开关S3的直流输出引脚连接到直流输出电路中可调稳压器U7，交流输出引脚连接到交流输出电路中功率放大集成电路Ul 1。
专利摘要本实用新型提供了一种电压线性变化电源，该电压线性变化电源，包括供电电路、直流主控电路、直流输出电路、交流主控电路、交流输出电路和交直流转换电路；直流主控电路的输入端与供电电路连接，输出端与直流输出电路连接；交流主控电路的输入端与供电电路连接，输出端与交流输出电路连接；直流输出电路的输出端和交流输出电路的输出端均与交直流转换电路连接。本实用新型可以输出多种模式线性变化的电压信号，采用单片机控制，输出信号线性、准确，工作稳定，能够满足物理原理实验的要求。
文档编号G09B23/18GK202153405SQ20112005764
公开日2012年2月29日 申请日期2011年3月8日 优先权日2011年3月8日
发明者冯容士, 赵进, 陈开云 申请人:山东省远大网络多媒体股份有限公司
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