使用F2030程控功率電流源驅(qū)動亥姆霍茲線圈和小型電磁鐵（3/3）

發(fā)布時間：2025-03-22

（9）內(nèi)部過功率保護和運行安全性 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)部過功率保護裝置。硬件保護裝置無需通過微處理器內(nèi)的軟件控制，因此具有更好的實時保護性能。雖然f2030內(nèi)部電路經(jīng)過充分優(yōu)化而很少觸發(fā)過功率保護裝置產(chǎn)生保護動作，然而，在情況下，例如輸出端在開路時突然短路的情形，內(nèi)部過功率保護裝置將保證f2030內(nèi)部功率元件的安全性，從而確保儀器的長期可靠性。（10）軟啟動保護避免開機時對電網(wǎng)的沖擊 大功率電源，尤其是使用變壓器的線性電源，在開機上電時均會產(chǎn)生對電網(wǎng)的電流沖擊。以使用環(huán)形變壓器的1kw線性電源為例，其滿載輸出時的220v進線電流約為5a，但在開機上電瞬間，即使輸出空載，也可能產(chǎn)生高達8—10倍滿載輸入電流，即超過40a的進線電流。在使用斷路器（空氣開關(guān)）的電氣連接中，此瞬間沖擊可至少造成30a的c型靈敏型斷路器動作。為避免頻繁掉閘，又不失去必要的安全限流保護，必須使用昂貴的d型斷路器。此外，電源自身的進線保險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的保護能力，從而構(gòu)成潛在的安全隱患。 即使不考慮斷路器和保險管的容量，開機時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。一個明顯但無害的現(xiàn)象是點亮的白熾燈在大功率電源開機瞬間的短暫變暗。對于復(fù)雜設(shè)備，其危害則不只如此簡單，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)的暫時失控，或者導(dǎo)致精密源和測量儀器的暫時性準確度下降。 作為大功率線性電源，輸出功率超出1kw的f2030同樣面臨開機對電網(wǎng)沖擊的問題。在f2030的設(shè)計中，針對上述問題采用適當?shù)纳想娷泦颖Ｗo措施，從而將上電時的進線瞬間電流嚴格限制于滿載時的水平，因此f2030只需使用7a的進線輸入保險管，而其上上等則可使用10a的c型斷路器進行限流保護。正常狀態(tài)下，即使對f2030進行頻繁的開關(guān)機操作，也不會引發(fā)斷路器的意外動作和保險管斷路。（11）計算機接口 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。f2030的每一項功能均有對應(yīng)的接口命令。通過計算機接口，用戶可操控f2030的所有功能，并查詢儀器的運行狀態(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與計算機之間的通訊速率，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。為達穩(wěn)定通訊，f2030采用一問一答的通訊機制，這種機制要求用戶在發(fā)出命令或查詢后必須接收f2030發(fā)回的響應(yīng)，從而確保對儀器的妥善控制。 f2030內(nèi)部將rs-232c接口轉(zhuǎn)換為usb接口，并可通過標準usb電纜連接至計算機的usb接口。安裝必需的驅(qū)動程序后，用戶可按照標準rs-232c接口的控制方法操作接口，而無需面對復(fù)雜的usb接口dll驅(qū)動程序。這種配置可以緩解日益緊張的計算機串口資源，而充分利用不斷增加的usb物理接口。相比市場上銷售的獨立的rs-232c—usb轉(zhuǎn)換器，f2030的內(nèi)部轉(zhuǎn)換電路具有更穩(wěn)定的獨立電源供應(yīng)，而無需通過usb接口取電，因此對于usb驅(qū)動電流較小的計算機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提供計算機接口之外的另一種硬件控制機制——觸發(fā)輸出。f2030的觸發(fā)輸出分為兩類，常規(guī)電流設(shè)置中的觸發(fā)輸出和掃描過程中的等時間間隔觸發(fā)輸出。 在常規(guī)電流設(shè)置中，由于電流的線性漸變設(shè)置方式，用戶必須等待輸出電流達到設(shè)定值后才能進行后續(xù)測量。f2030可以于電流達到設(shè)定值的時刻向其他測量儀器發(fā)出觸發(fā)信號，觸發(fā)一次有效測量，這種硬件控制機制可在一定程度上簡化控制軟件的結(jié)構(gòu)。對于時間常數(shù)較大的負載，例如電磁鐵，f2030還提供可設(shè)置的觸發(fā)延遲時間，從而避免磁場的滯后性對測量的影響。觸發(fā)延遲時間可在0—5秒范圍內(nèi)設(shè)置，步進為0.1秒。 磁場掃描過程中，f2030可以以預(yù)先設(shè)置的時間間隔均勻輸出觸發(fā)信號，時間間隔設(shè)置范圍為0—2秒，步進0.1秒。掃描過程中的觸發(fā)信號序列驅(qū)動測量儀器進行等時間測量，在必須使用掃描功能的測量軟件中，這種方式可保證測量的實時性。如果純粹以計算機接口進行控制則很難保證測量與掃描的同步性，從而可能造成關(guān)鍵測量點的缺失。 程控測量儀器與f2030的硬件觸發(fā)配合是現(xiàn)代測量系統(tǒng)的基本組成方式。例如，樂真科技的程控高斯計產(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)信號控制下進行實時測量，在多次觸發(fā)時可記錄多達128個讀數(shù)，并在觸發(fā)結(jié)束后通過計算機接口一次讀出，也可在每次觸發(fā)并測量完成后自動返回讀數(shù)。此外，程控臺式萬用表，例如keithley公司的2000和agilent公司的34401a也具有類似的外部觸發(fā)測量能力。 f2030的觸發(fā)信號采用國際通用的下降沿有效方式，并且與ttl電平兼容。對于安全性而言，觸發(fā)輸出端可耐受+/-15v的意外外部輸入電壓沖擊。