2018年河北省電子設計競賽（A類題）
一，任務要求：前端
以下圖所示，由任意波信號發生器產生的信號經功率放大電路驅動後，經過導線鏈接10Ω電阻負載，造成一電流環路；設計一採用非接觸式傳感的電流信號檢測裝置，檢測環路電流信號的幅度及頻率，並將信號的參數顯示出來。測試
二，具體功能要求：spa
（1），設計一功率放大電路，當輸入正弦信號頻率範圍爲50Hz~1kHz時, 要求流過10Ω負載電阻的電流峯峯值不小於1A，要求電流信號無失真。設計
（2），用漆包線繞制線圈製做電流傳感器以獲取電流信號；設計電流信號檢測分析電路，測量並顯示電流信號的峯峯值及頻率。3d
（3），被測正弦電流峯峯值範圍爲10mA~1A，電流測量精度優於5%，頻率測量精度優於1%。blog
（4），任意波信號發生器輸出非正弦信號時，基波頻率範圍爲50Hz~200Hz，測量電流信號基波頻率，頻率測量精度優於1%；測量基本及各次諧 波份量的幅度（振幅值），電流諧波測量頻率不超過1kHz，測量精度優於5%。class
（5），創新功能。原理
三，項目思路im
分析今年電賽A類題的官方具體要求，可知，欲實現功率放大、電流信號檢測功能，則須要設計四部分電路組合實現這些功能；d3
1.前端功率放大電路；
2.電路信號檢測線圈；
3.線圈輸出信號整流處理電路；
4. 220V穩點電源供電電路。
四，具體實現
1， 前端功率放大部分
題目要求：當輸入正弦信號頻率範圍爲50Hz~1kHz時, 要求流過10Ω負載電阻的電流峯峯值不小於1A，要求電流信號無失真。
從題目中能夠讀出兩個鮮明的特色，一是輸入信號爲高頻信號，且信號不能出現失真現象；二是流過負載電阻的電流峯峯值不小於1A。
實際上，咱們在具體操做的過程當中，把70%的時間都花費在高頻信號上，欲實現頻率範圍如此款的輸入信號，還要不保證不失真，那麼，功放電路的芯片選型就很是的重要，若是選用的功放芯片精度達不到，會出現各類意想不到的結果。在此次比賽中，咱們最終選用的是OPA541芯片，負載電阻中，爲達到題目要求，咱們選用的是（100W，10Ω）的電阻。功放設計電路以下圖所示：
2， 電路信號檢測線圈
此處根據電磁互感原理，咱們選用羅氏線圈進行電流信號檢測，用漆包線繞製成一個有必定電感值的線圈，將通電導線從線圈中穿過，線圈兩端便會輸出感應信號，具體這個信號如何處理，則待下部分講解，如今先介紹羅氏線圈：
羅氏線圈（ Rogowski Coil ），全稱羅哥夫斯基線圈或羅柯夫斯基線圈，因爲羅氏線圈不含鐵芯，也稱空心線圈，相比於其餘方案,其具備線性度更好，標定容易；瞬態反應能力突出，可用於中高壓保護;待測電流頻率範圍寬，從 0.1 Hz 到 1 MHz ，可用於測量諧波；待測電流量程大，可從 1 mA 到 1 MA 的優勢。羅氏線圈結構簡圖以下所示：
3, 線圈輸出信號整流處理電路；
關於信號處理部分，電路也是比較複雜的一種，在兩天的時間裏，咱們準備了三套處理方案，其中比較典型的一種以下：
電路流程：
具體電路：全波整流峯值保持電路
全波整理以後進行峯值保持對線圈輸出信號進行處理是一種比較穩妥的方式，可是電路比較複雜，焊接過程當中極易出問題（咱們在焊接兩次以後，用完了實驗室的芯片），最終，咱們選擇了相對簡單的電路：積分電路、濾波電路。這也是比較出乎意外的一種方式，在通過多種試驗以後無可奈何的選擇。用積分電路對線圈的輸出信號進行積分，信號通過積分器以後，輸出信號再通過濾波電路濾除信號中的雜波，最終的輸出信號經單片機的AD採集，進入單片機以後，進行處理。積分電路原理圖以下：
4. 220V穩點電源供電電路。
供電電路中，須接220V大電進行測試，不準自備電源，因此，咱們選用兩個220V--24V的穩壓器對電源進行降壓，降壓以後24V電壓接入前端功率放大電路芯片，進行供電，同時，選用降壓模塊,將±24V電壓降至±5V、±12V，對單片機和積分電路進行供電，以使電路能正常工做.
五，電流信號檢測裝置總體成果圖