使用F2030程控功率電流源驅(qū)動(dòng)亥姆霍茲線圈和小型電磁鐵（3/3）

發(fā)布時(shí)間：2025-03-22

（9）內(nèi)部過(guò)功率保護(hù)和運(yùn)行安全性 f2030屬于大功率設(shè)備，因此其安全性極度受到用戶重視。f2030配置硬件操作的內(nèi)部過(guò)功率保護(hù)裝置。硬件保護(hù)裝置無(wú)需通過(guò)微處理器內(nèi)的軟件控制，因此具有更好的實(shí)時(shí)保護(hù)性能。雖然f2030內(nèi)部電路經(jīng)過(guò)充分優(yōu)化而很少觸發(fā)過(guò)功率保護(hù)裝置產(chǎn)生保護(hù)動(dòng)作，然而，在情況下，例如輸出端在開(kāi)路時(shí)突然短路的情形，內(nèi)部過(guò)功率保護(hù)裝置將保證f2030內(nèi)部功率元件的安全性，從而確保儀器的長(zhǎng)期可靠性。（10）軟啟動(dòng)保護(hù)避免開(kāi)機(jī)時(shí)對(duì)電網(wǎng)的沖擊 大功率電源，尤其是使用變壓器的線性電源，在開(kāi)機(jī)上電時(shí)均會(huì)產(chǎn)生對(duì)電網(wǎng)的電流沖擊。以使用環(huán)形變壓器的1kw線性電源為例，其滿載輸出時(shí)的220v進(jìn)線電流約為5a，但在開(kāi)機(jī)上電瞬間，即使輸出空載，也可能產(chǎn)生高達(dá)8—10倍滿載輸入電流，即超過(guò)40a的進(jìn)線電流。在使用斷路器（空氣開(kāi)關(guān)）的電氣連接中，此瞬間沖擊可至少造成30a的c型靈敏型斷路器動(dòng)作。為避免頻繁掉閘，又不失去必要的安全限流保護(hù)，必須使用昂貴的d型斷路器。此外，電源自身的進(jìn)線保險(xiǎn)管也需保留足夠的電流容量，但這可能部分失去在電源故障時(shí)的保護(hù)能力，從而構(gòu)成潛在的安全隱患。 即使不考慮斷路器和保險(xiǎn)管的容量，開(kāi)機(jī)時(shí)的瞬間電流也可能影響電網(wǎng)中其他用電設(shè)備的正常工作。一個(gè)明顯但無(wú)害的現(xiàn)象是點(diǎn)亮的白熾燈在大功率電源開(kāi)機(jī)瞬間的短暫變暗。對(duì)于復(fù)雜設(shè)備，其危害則不只如此簡(jiǎn)單，上電沖擊可能造成某些設(shè)備，例如使用靈敏型可控硅的控制系統(tǒng)的暫時(shí)失控，或者導(dǎo)致精密源和測(cè)量?jī)x器的暫時(shí)性準(zhǔn)確度下降。 作為大功率線性電源，輸出功率超出1kw的f2030同樣面臨開(kāi)機(jī)對(duì)電網(wǎng)沖擊的問(wèn)題。在f2030的設(shè)計(jì)中，針對(duì)上述問(wèn)題采用適當(dāng)?shù)纳想娷泦?dòng)保護(hù)措施，從而將上電時(shí)的進(jìn)線瞬間電流嚴(yán)格限制于滿載時(shí)的水平，因此f2030只需使用7a的進(jìn)線輸入保險(xiǎn)管，而其上上等則可使用10a的c型斷路器進(jìn)行限流保護(hù)。正常狀態(tài)下，即使對(duì)f2030進(jìn)行頻繁的開(kāi)關(guān)機(jī)操作，也不會(huì)引發(fā)斷路器的意外動(dòng)作和保險(xiǎn)管斷路。（11）計(jì)算機(jī)接口 f2030配備rs-232c和usb接口，這是配備微處理器的現(xiàn)代儀器的優(yōu)勢(shì)。f2030的每一項(xiàng)功能均有對(duì)應(yīng)的接口命令。通過(guò)計(jì)算機(jī)接口，用戶可操控f2030的所有功能，并查詢儀器的運(yùn)行狀態(tài)。 用戶可配置rs-232c接口的波特率。f2030提供300、600、1200、2400、4800和9600bps波特率，在電磁環(huán)境良好的環(huán)境，使用9600bps高波特率可提高f2030與計(jì)算機(jī)之間的通訊速率，而在復(fù)雜的電磁環(huán)境中，更低的波特率將保證更為穩(wěn)定的通訊。為達(dá)穩(wěn)定通訊，f2030采用一問(wèn)一答的通訊機(jī)制，這種機(jī)制要求用戶在發(fā)出命令或查詢后必須接收f(shuō)2030發(fā)回的響應(yīng)，從而確保對(duì)儀器的妥善控制。 f2030內(nèi)部將rs-232c接口轉(zhuǎn)換為usb接口，并可通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)usb電纜連接至計(jì)算機(jī)的usb接口。安裝必需的驅(qū)動(dòng)程序后，用戶可按照標(biāo)準(zhǔn)rs-232c接口的控制方法操作接口，而無(wú)需面對(duì)復(fù)雜的usb接口dll驅(qū)動(dòng)程序。這種配置可以緩解日益緊張的計(jì)算機(jī)串口資源，而充分利用不斷增加的usb物理接口。相比市場(chǎng)上銷(xiāo)售的獨(dú)立的rs-232c—usb轉(zhuǎn)換器，f2030的內(nèi)部轉(zhuǎn)換電路具有更穩(wěn)定的獨(dú)立電源供應(yīng)，而無(wú)需通過(guò)usb接口取電，因此對(duì)于usb驅(qū)動(dòng)電流較小的計(jì)算機(jī)同樣具有良好的適用性。（12）觸發(fā)輸出功能 作為現(xiàn)代儀器，f2030提供計(jì)算機(jī)接口之外的另一種硬件控制機(jī)制——觸發(fā)輸出。f2030的觸發(fā)輸出分為兩類(lèi)，常規(guī)電流設(shè)置中的觸發(fā)輸出和掃描過(guò)程中的等時(shí)間間隔觸發(fā)輸出。 在常規(guī)電流設(shè)置中，由于電流的線性漸變?cè)O(shè)置方式，用戶必須等待輸出電流達(dá)到設(shè)定值后才能進(jìn)行后續(xù)測(cè)量。f2030可以于電流達(dá)到設(shè)定值的時(shí)刻向其他測(cè)量?jī)x器發(fā)出觸發(fā)信號(hào)，觸發(fā)一次有效測(cè)量，這種硬件控制機(jī)制可在一定程度上簡(jiǎn)化控制軟件的結(jié)構(gòu)。對(duì)于時(shí)間常數(shù)較大的負(fù)載，例如電磁鐵，f2030還提供可設(shè)置的觸發(fā)延遲時(shí)間，從而避免磁場(chǎng)的滯后性對(duì)測(cè)量的影響。觸發(fā)延遲時(shí)間可在0—5秒范圍內(nèi)設(shè)置，步進(jìn)為0.1秒。 磁場(chǎng)掃描過(guò)程中，f2030可以以預(yù)先設(shè)置的時(shí)間間隔均勻輸出觸發(fā)信號(hào)，時(shí)間間隔設(shè)置范圍為0—2秒，步進(jìn)0.1秒。掃描過(guò)程中的觸發(fā)信號(hào)序列驅(qū)動(dòng)測(cè)量?jī)x器進(jìn)行等時(shí)間測(cè)量，在必須使用掃描功能的測(cè)量軟件中，這種方式可保證測(cè)量的實(shí)時(shí)性。如果純粹以計(jì)算機(jī)接口進(jìn)行控制則很難保證測(cè)量與掃描的同步性，從而可能造成關(guān)鍵測(cè)量點(diǎn)的缺失。 程控測(cè)量?jī)x器與f2030的硬件觸發(fā)配合是現(xiàn)代測(cè)量系統(tǒng)的基本組成方式。例如，樂(lè)真科技的程控高斯計(jì)產(chǎn)品f1205/1215、f1206/1216、f1207/1217和f1208/1218均具有響應(yīng)外部觸發(fā)輸入的能力，可在外部觸發(fā)信號(hào)控制下進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量，在多次觸發(fā)時(shí)可記錄多達(dá)128個(gè)讀數(shù)，并在觸發(fā)結(jié)束后通過(guò)計(jì)算機(jī)接口一次讀出，也可在每次觸發(fā)并測(cè)量完成后自動(dòng)返回讀數(shù)。此外，程控臺(tái)式萬(wàn)用表，例如keithley公司的2000和agilent公司的34401a也具有類(lèi)似的外部觸發(fā)測(cè)量能力。 f2030的觸發(fā)信號(hào)采用國(guó)際通用的下降沿有效方式，并且與ttl電平兼容。對(duì)于安全性而言，觸發(fā)輸出端可耐受+/-15v的意外外部輸入電壓沖擊。