引言

放射法測井是測井方法的重要組成部分，相對于r射線，X射線具有獲得容易、輻射可控、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛應(yīng)用X射線管的燈絲經(jīng)過大電流（0~2A）的加熱產(chǎn)生大量的自由電子，自由電子在高壓電源的強(qiáng)電場作用下加速，加速后的高速自由電子轟擊陽極靶材，產(chǎn)生X射線X射線管的燈絲供電電流能夠調(diào)節(jié)射線的強(qiáng)度若使用電壓源供電，由于燈絲電阻會隨著通電時(shí)間增加而發(fā)熱，導(dǎo)致燈絲電阻并不是一個(gè)恒定值，燈絲電阻的波動(dòng)會引起電流的波動(dòng)，進(jìn)而影響X射線機(jī)發(fā)出的射線強(qiáng)度的穩(wěn)定性X射線具有較強(qiáng)的輻射能力，長期照射對人體組織傷害很大，昕以應(yīng)避免操作人員近距離操作基于以上問題，本文設(shè)計(jì)并研制了一種硬件電路

1、硬件系統(tǒng)框圖

硬件系統(tǒng)如圖l所示，整個(gè)系統(tǒng)包含單片機(jī)、按鍵、液晶顯示、D/A轉(zhuǎn)換器、A／D轉(zhuǎn)換器、485通信接口及由開關(guān)電源構(gòu)成恒流電路，本系統(tǒng)單片機(jī)選用SiliconLab公司的處理器芯片C8051F500，該芯片為8位51內(nèi)核結(jié)構(gòu)，主頻可達(dá)50MHz，片內(nèi)集成12位逐次比較型A/D轉(zhuǎn)換器，最高采樣率可達(dá)200KPS，且片內(nèi)自動(dòng)提供參考電壓外部有48個(gè)引腳，一個(gè)UART、一個(gè)通用SPI、一個(gè)CAN總線等豐富的通信接口。片內(nèi)集成多達(dá)64KFLASHROM空間，可存儲較為復(fù)雜的代碼，并有4KXRAM，無需再外部擴(kuò)展RAM。

2、系統(tǒng)各模塊設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

2.1、Buck型開關(guān)電源及其反饋電路設(shè)計(jì)

Buck型變換器又稱為降壓變換器，結(jié)構(gòu)如圖2所示Udo是穩(wěn)定的直流電源，VT為開關(guān)管，VD1為續(xù)流二極管，L1為儲能電感，電容C1、C2濾除紋波并且儲能反饋回路由電流采樣電阻Rl、運(yùn)放OP07、片內(nèi)A/D轉(zhuǎn)換器和DAC0800構(gòu)成，單片機(jī)為控制核心，D/A轉(zhuǎn)換器為PWM控制器提供參考電壓Ur。當(dāng)開關(guān)管VT導(dǎo)通時(shí)，電壓U．與輸入電壓Uout相等，二極管VD．處于反向截止?fàn)顟B(tài)，電流IVD，為零電流IVT=ILI，流經(jīng)電感Ll，電流線性增加當(dāng)PWM波電平改變，開關(guān)管截止時(shí)，電感L．為了保持其電流IL1不會突變，電感L．中的磁場將改變其兩端的電壓極性，這時(shí)二極管VD1承受正向偏壓，并有電流IVD，流過，二極管VD．使電感L兩端的電流IL1保持連續(xù)變化，因此VD1為續(xù)流二極管當(dāng)時(shí)ILl《lout，電容Cl、C2處于放電：l犬態(tài)；當(dāng)ILl》lout電容Cl、C2處于充電狀態(tài)電容Cl、C2有利于輸出電流Iout，和輸出電壓Uout保持恒定開關(guān)電源的開關(guān)頻率取決于PWM控制器Sg3525的振蕩頻率在輸出端，輸出電流Iout流經(jīng)電阻R1，R1兩端產(chǎn)生壓降，對電阻Rl兩端電壓進(jìn)行采樣，經(jīng)運(yùn)算放大器放大后送入單片機(jī)內(nèi)部A/D，根據(jù)運(yùn)算放大器理論可知：Usamp=RlIout（l+R3/R2）

根據(jù)上式可得：Iout=Usamp/（R1+RIR3/R2）

使用C8051F500內(nèi)部自帶A/D轉(zhuǎn)換器，采樣得到數(shù)據(jù)反映著電源輸出的電流值每次采樣結(jié)束啟動(dòng)采樣中斷，通過中斷函數(shù)計(jì)算采樣電流IOLit，將預(yù)設(shè)的電流值Iset與采樣得到的電流值I進(jìn)行比較，根據(jù)誤差大小調(diào)整參考電壓Uref，經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換器DAC0800將參考電壓傳給PWM控制器Sg3525，進(jìn)而改變PWM波的占空比便可調(diào)節(jié)開關(guān)管VT的導(dǎo)通時(shí)間，調(diào)節(jié)輸出電壓U，U與占空比D的關(guān)系如式：Um=DUdo