Tarea
Figura 1 Contenido de la tarea
Requerir
Figura 2 Contenido de los requisitos básicos
La figura 3 juega parte del contenido
ilustrar
Figura 4 Contenido de la explicación
calificación
Figura 5 Contenido de la puntuación
texto (parte)
resumen
Este experimento se basa en el control principal TM4C123GH6PM de TI, combinado con el chip OPA2337 y otros módulos de hardware, diseñó y produjo un sistema de operación paralela inversor monofásico. A través de este sistema, la función de medición de capacitancia e inductancia se realiza con éxito. Las tareas experimentales incluyen la medición de la capacitancia y su tangente de pérdida D, y el control del error de medición dentro del rango especificado; la medición de la inductancia y su factor de calidad Q se realiza parcialmente. Los requisitos experimentales incluyen requisitos para el rango de medición, el error relativo, la frecuencia de medición y el tiempo de medición. Las instrucciones experimentales proporcionan puntos de operación y precauciones específicas.
Palabras clave: inversor monofásico, sistema de operación en paralelo, TM4C123GH6PM, OPA2337, medición de capacitancia, medición de inductancia
1.1 Demostración y selección del módulo de control principal
Opción 1: elija el controlador maestro TM4C123GH6PM de TI
Ventajas: rendimiento estable y confiable, abundantes recursos periféricos, fácil de usar y desarrollar.
Desventajas: costo relativamente alto.
Solución 2: seleccione el maestro MSP430F5529 de TI
Ventajas: bajo consumo de energía, adecuado para escenarios alimentados por batería y bajo costo.
Desventajas: relativamente pocos recursos periféricos.
Solución 3: seleccione el controlador maestro de la serie TIVA C de TI
Ventajas: alto rendimiento, abundantes recursos periféricos, fácil de expandir.
Contras: Relativamente nuevo, probablemente menos documentación y apoyo de la comunidad.
Después de una consideración exhaustiva, elegimos la opción uno, es decir, elegimos el maestro TM4C123GH6PM de TI como el maestro del sistema.
1.2 Demostración y selección del esquema de control de hardware
Solución 1: use el chip OPA2337 de TI para construir el sistema y use los siguientes módulos de hardware para realizar las funciones
Módulo 1: Módulo de medición de capacitancia
1. Rango de medición de capacitancia: 1nF ~ 100nF.
2. Use un oscilador RC preciso para generar una señal de frecuencia fija y mida el valor de la capacitancia a través del tiempo de carga y descarga del capacitor.
3. Seleccione un módulo ADC de alta precisión para la medición de voltaje.
4. Use OPA2337 de TI para amplificación y filtrado de voltaje.
Módulo 2: Módulo de Medición de Inductancia
1. Rango de medición de inductancia: 10 μH ~ 100 μH.
2. Use el circuito oscilante LC para generar una señal de frecuencia ajustable, y el circuito resonante está compuesto por un inductor y un capacitor.
3. Calcule el valor de la inductancia midiendo la frecuencia resonante y use un ADC de alta precisión para medir el voltaje.
4. Use OPA2337 de TI para amplificación y filtrado de voltaje.
Solución 2: use el chip LM324 de TI para construir el sistema y use los siguientes módulos de hardware para realizar las funciones
(Se agregarán soluciones de hardware específicas)
Solución 3: use el chip ADS1115 de TI para construir el sistema y use los siguientes módulos de hardware para realizar las funciones
(Se agregarán soluciones de hardware específicas)
2.2 Cálculo de la tangente de pérdida de capacitancia D
Para medir la tangente de pérdida de capacitancia D, podemos usar el método de diferencia de fase. A una frecuencia dada, mida la diferencia de fase del elemento de capacitancia medido y luego use la relación entre la diferencia de fase y la tangente del ángulo de pérdida de capacitancia para calcular el valor de D.
De acuerdo con el principio del método de diferencia de fase, la diferencia de fase del elemento capacitivo se puede expresar como:
φ = arctan(-wRC)
donde φ es la diferencia de fase, w es la frecuencia angular, R es la resistencia en serie equivalente del elemento capacitivo y C es la capacitancia.
Para calcular la tangente de pérdida de capacitancia D, podemos reorganizar la ecuación anterior como:
D = tan(φ)/(wR)
Midiendo la diferencia de fase φ a la frecuencia correspondiente del elemento capacitivo y usando la fórmula anterior para calcular el valor de D.
3 . Diseño de Circuitos y Programas
3.1 Diseño del circuito
3.1.1 Diagrama de bloques del sistema general
Tomando el control maestro TM4C123GH6PM de TI como núcleo, se lleva a cabo un experimento de sistema de operación en paralelo inversor monofásico. El diagrama de bloques general del sistema se muestra en la Figura 3-1.
Figura 3-1 Diagrama de bloques del sistema general
3.1.2 Diagrama esquemático del circuito del subsistema inversor monofásico
El circuito del subsistema inversor monofásico se muestra en la Figura 3-2:
Figura 3-2 Circuito del subsistema inversor monofásico
3.1.3 Diagrama esquemático del circuito del subsistema de operación en paralelo
El circuito del subsistema de operación en paralelo se muestra en la Figura 3-3:
Figura 3-3 Circuito del subsistema de funcionamiento en paralelo 3.2 Diseño del programa
4 . Plan de prueba y resultados de la prueba
4.1 Esquema de prueba
4.1.1 Prueba funcional
(1) Prueba de capacitancia
1. Conecte el capacitor a probar al dispositivo de medición.
2. Inicie el dispositivo de medición y comience a medir automáticamente la capacitancia.
(2) Prueba de valor de capacitancia D
1. Conecte el capacitor a probar al dispositivo de medición.
2. Inicie el dispositivo de medición y comience a medir automáticamente el valor D de la tangente de pérdida del capacitor.
3. Registre los resultados de la medición.
(3) prueba de inductancia
1. Conecte el inductor a probar al dispositivo de medición.
2. Inicie el dispositivo de medición y comience a medir la inductancia automáticamente.
3. Registre los resultados de la medición.
4. De acuerdo con el rango de medición y los requisitos de error relativos, juzgue si la prueba está calificada.
(4) Prueba de valor Q del inductor
1. Conecte el inductor a probar al dispositivo de medición.
2. Inicie el dispositivo de medición y comience a medir automáticamente el valor Q del factor de calidad de la inductancia.
3. Registre los resultados de la medición.
(5) Otras pruebas funcionales
1. De acuerdo con las necesidades reales, realice otras pruebas de función, como la prueba de la interfaz de salida de señal.
2. Registre los resultados de la prueba.
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De hecho, los estándares rígidos no pueden limitarnos con infinitas posibilidades, así que ¡ah! ¡Vamos chicos!