專利名稱:可控硅時(shí)間比例控制器的制作方法
本實(shí)用新型屬于計(jì)算機(jī)接口裝置，具體涉及一種數(shù)字式的可控硅時(shí)間比例控制器。
可控硅是現(xiàn)代交流電功率調(diào)節(jié)的主要元件，它用于電功率調(diào)節(jié)時(shí)常用的工作方式有兩種一種是調(diào)整可控硅在每個(gè)交流半周波(0－180°)中的導(dǎo)通角，達(dá)到調(diào)整電壓的目的，稱為移相觸發(fā)方式。太原工學(xué)院學(xué)報(bào)83年第2期上刊登一篇題為“采用Z80－CTC的可控硅數(shù)字觸發(fā)電路”的文章，敘述了用Z80－CTC(Counter／timer Controller)來實(shí)現(xiàn)可控硅的移相觸發(fā)，用計(jì)算機(jī)來進(jìn)行控制，電路簡(jiǎn)單，工作可靠，但它仍舊存在移相觸發(fā)方式所具有的缺點(diǎn)，會(huì)產(chǎn)生射頻干擾，容易污染電網(wǎng)。另一種工作方式是調(diào)整可控硅在一定時(shí)間間隔內(nèi)導(dǎo)通的交流周波數(shù)，通過控制交流電源開／關(guān)時(shí)間之比來調(diào)整加到負(fù)載上的電功率，稱為時(shí)間比例控制方式，由于可在交流電壓過零處觸發(fā)可控硅導(dǎo)通，所以和移相觸發(fā)方式相比，射頻干擾很小，特別適用于大功率電加熱設(shè)備的控制。目前的控制儀表是用模擬電路組成一個(gè)電壓控制的脈寬調(diào)制器調(diào)節(jié)脈沖的占空比，控制電源開／關(guān)時(shí)間，這種電路較復(fù)雜，而且和計(jì)算機(jī)接口時(shí)還需要經(jīng)過數(shù)／模轉(zhuǎn)換?！澳芰棵}寬調(diào)制原理及其在電爐控溫系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn)”一文(電子技術(shù)應(yīng)用1986.第9期)報(bào)導(dǎo)了用計(jì)數(shù)器組成的時(shí)間可控硅比例控制器。上述兩篇文獻(xiàn)所報(bào)道的可控硅控制電路其共同的缺點(diǎn)是電路不能自動(dòng)工作，必須由計(jì)算機(jī)用中斷方式每隔10毫秒給計(jì)數(shù)器置入計(jì)數(shù)值，增加了軟件的復(fù)雜性，而且離開計(jì)算機(jī)就不能獨(dú)立工作。此外，計(jì)數(shù)器輸出的觸發(fā)脈沖還必須經(jīng)過展寬才能觸發(fā)可控硅。
本實(shí)用新型的目的在于克服上述缺點(diǎn)，提供一種能夠直接與計(jì)算機(jī)接口，不占用主機(jī)時(shí)間的數(shù)字式可控硅時(shí)間比例控制器。
本實(shí)用新型的數(shù)字觸發(fā)電路，利用與非門來控制可控硅的開關(guān)，在電路上實(shí)現(xiàn)了自激振蕩的工作方式，控制精度高。
附圖1為本實(shí)用新型的電路原理框圖。
附圖2為一個(gè)實(shí)施例的電路框圖。
附圖3為另一實(shí)施例的電路框圖。
附圖1是可控硅時(shí)間比例控制器的電路原理框圖，1是過零檢測(cè)電路，2是計(jì)數(shù)器，3是計(jì)數(shù)器，4是觸發(fā)器，5是 與非門，6是脈沖變壓器。電路是這樣工作的交流電壓信號(hào)經(jīng)過零檢測(cè)電路1產(chǎn)生100赫茲的過零脈沖接到計(jì)數(shù)器2，計(jì)數(shù)器2經(jīng)分頻后產(chǎn)生時(shí)間周期脈沖，該時(shí)間周期脈沖將總線B上的予置數(shù)據(jù)裝入計(jì)數(shù)器3，同時(shí)將觸發(fā)器4復(fù)位，使其輸出端變成高電平，從而允許由過零檢測(cè)電路1來的過零脈沖通過與非門5，再經(jīng)脈沖變壓器驅(qū)動(dòng)后 觸發(fā)可控硅導(dǎo)通，同時(shí)與非門5輸出端的觸發(fā)脈沖又 接至計(jì)數(shù)器3，計(jì)數(shù)器3開始對(duì)觸發(fā)脈沖進(jìn)行減1計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)到零時(shí)產(chǎn)生一個(gè)脈沖使觸發(fā)器4翻轉(zhuǎn)，輸出低電平，禁止過零脈沖通過與非門5，使可控硅關(guān)斷，直到計(jì)數(shù)器2輸出的下一個(gè)時(shí)間周期脈沖到來之后，電路又重復(fù)上述過程。本實(shí)用新型的特點(diǎn)在于計(jì)數(shù)器3，觸發(fā)器4和與非門5以串聯(lián)方式相接，與非門5的輸出端一方面接至脈沖變壓器用來驅(qū)動(dòng)可控硅同時(shí)又接至計(jì)數(shù)器3，作為計(jì)數(shù)器3的計(jì)數(shù)脈沖輸入端，從而形成了一種自激振蕩的工作方式。
本實(shí)用新型中的計(jì)數(shù)器2是產(chǎn)生時(shí)間周期脈沖的，可以為事先定好的一個(gè)固定的時(shí)間常數(shù)，(它的變化范圍受到所接口計(jì)算機(jī)位數(shù)的限制)，因此，改變計(jì)數(shù)器3的予置數(shù)據(jù)值就可以改變每個(gè)時(shí)間周期內(nèi)可控硅導(dǎo)通的交流半周期數(shù)。計(jì)數(shù)器的時(shí)間常數(shù)值與電功率之間具有線性關(guān)系。
附圖2是用Z80－CTC作為計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)上述方案的一個(gè)實(shí)施例。Z80－CTC具有計(jì)數(shù)器2和3的功能，CTC的三個(gè)通道均工作在計(jì)數(shù)方式。通道φ用作時(shí)間周期脈沖發(fā)生器，通道1和通道2用作觸發(fā)脈沖計(jì)數(shù)器。本實(shí)施例中的電路由過零檢測(cè)電路1、Z80－CTC、D觸發(fā)器4、與非門5和脈沖變壓器6組成，可控硅2路可控硅，其中通道φ的時(shí)間常數(shù)置為255。由交流過零檢測(cè)電路1來的100赫茲過零脈沖接到Z80－CTC通道φ的計(jì)數(shù)輸入端C／Tφ，經(jīng)255分頻后在輸出端Z／Tφ產(chǎn)生2.55秒的時(shí)間周期脈沖，經(jīng)反相后接到D觸發(fā)器4的清除端CLR，當(dāng)Z80－CTC的工作方式控制字和時(shí)間常數(shù)置入后，電路即開始工作，第一個(gè)時(shí)間周期脈沖將D觸發(fā)器4的
Q輸出端置為高電平，從而允許接到與非門5另一輸入端上的交流過零脈沖通過，再經(jīng)脈沖變壓器6驅(qū)動(dòng)可控硅在每個(gè)交流半周波開始時(shí)導(dǎo)通，同時(shí)與非門5輸出端的兩路觸發(fā)脈沖分別接到Z80－CTC通道1和2的計(jì)數(shù)輸入端C／T1和C／T2，這兩個(gè)計(jì)數(shù)器從予置的時(shí)間常數(shù)值開始對(duì)觸發(fā)脈沖進(jìn)行減1計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)到零時(shí)分別在輸出端Z／T1和Z／T2產(chǎn)生脈沖將D觸發(fā)器4的
Q端輸出置為低電平，禁止觸發(fā)脈沖通過與非門，使可控硅關(guān)斷，同時(shí)Z80－CTC自動(dòng)將時(shí)間常數(shù)置入計(jì)數(shù)器，準(zhǔn)備下一周期計(jì)數(shù)，這時(shí)由于沒有觸發(fā)脈沖，可控硅一直保持關(guān)斷狀態(tài)，直到下一個(gè)時(shí)間周期脈沖到來重新啟動(dòng)上述過程。在此基礎(chǔ)上，每增加一片CTC和相應(yīng)的觸發(fā)器與非門就可以增加3個(gè)控制通道，在一塊115×165毫米的印刷板上可以安裝8路。
附圖3是用INTEL8253實(shí)現(xiàn)本方案的又一實(shí)施例，由于8253具有數(shù)字單穩(wěn)功能，因此在電路中可以同時(shí)起到計(jì)數(shù)器2和3以及觸發(fā)器4的作用，其中通道φ工作在頻率發(fā)生器方式(MODE2)，通道1和2工作在單穩(wěn)方式(MODE1)。本實(shí)施例中的電路由過零檢測(cè)電路1，INTEL8253、與非門5和脈沖觸發(fā)器6組成，可控制兩路可控硅。由交流過零檢測(cè)電路1來的100赫茲過零脈沖接到INTEL8253通道φ的輸入端CLKφ，經(jīng)分頻后在輸出端OUTφ產(chǎn)生時(shí)間周期脈沖接到8253通道1和通道2的兩個(gè)門控輸入端GATE1和GATE2，觸發(fā)輸出端OUT1和OUT2分別輸出高電平，從而允許接到與非門5另一輸入端上的交流過零脈沖通過觸發(fā)可控硅導(dǎo)通，同時(shí)通道1和通道2的計(jì)數(shù)輸入端CLK1和CLK2對(duì)與非門輸出端的可控硅觸發(fā)脈沖進(jìn)行減1計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)到零時(shí)，將輸出端OUT1和OUT2置為低電平，禁止觸發(fā)脈沖通過與非門，使可控硅關(guān)斷，同時(shí)INTEL8253自動(dòng)將時(shí)間常數(shù)置入計(jì)數(shù)器，準(zhǔn)備下一周期計(jì)數(shù)。由于8253是十六位的計(jì)數(shù)器，因此可以有更長(zhǎng)的時(shí)間周期和輸出分辯率，控制精度高，線路也更簡(jiǎn)單。
本實(shí)用新型的可控硅時(shí)間比例控制器可根據(jù)所用計(jì)算機(jī)或者是使用元件的不同而稍有變化，但其基本的電路框圖是不變的。同樣可以認(rèn)為用光電藕合器可代替脈沖變壓器，但如果采用固態(tài)繼電器作控制元件時(shí)，則脈沖變壓器也可以省去。
本實(shí)用新型采用數(shù)字觸發(fā)方式，控制精度高，可設(shè)計(jì)成模塊化的插件板，直接插到計(jì)算機(jī)總線上，而且很容易擴(kuò)展到更多的路數(shù)。由于用與非門控制計(jì)數(shù)脈沖，使計(jì)數(shù)器在可控硅關(guān)斷期間停止工作，而又由時(shí)間周期脈沖在每個(gè)時(shí)間周期開始時(shí)同步啟動(dòng)，因此能夠以自激振蕩方式工作，和計(jì)算機(jī)接口時(shí)不占用CpU的時(shí)間。而且還能設(shè)計(jì)成獨(dú)立工作的裝置。此外，直接用過零脈沖觸發(fā)可控硅，可以避免移相觸發(fā)方式所產(chǎn)生的射頻干擾和對(duì)電網(wǎng)的污染，同時(shí)調(diào)整過零檢測(cè)電路還可以得到一定寬度的觸發(fā)脈沖，即省去了脈沖展寬電路，又可保證在交流過零點(diǎn)觸發(fā)可控硅，線路也比較簡(jiǎn)單。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)字式可控硅時(shí)間比例控制器，包括一個(gè)用于產(chǎn)生交流過零脈沖的過零檢測(cè)電路1，一個(gè)產(chǎn)生時(shí)間周期脈沖的計(jì)數(shù)器2，一個(gè)進(jìn)行減1計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)器3，觸發(fā)器4，脈沖變壓器6，其特征在于還包括一個(gè)與計(jì)數(shù)器3相連接的觸發(fā)器4和一個(gè)與觸發(fā)器4相連接的與非門5，與非門的輸出端接至脈沖變壓器6，同時(shí)還接至計(jì)數(shù)器3作為計(jì)數(shù)脈沖的輸入端，形成一種自激振蕩的工作方式。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的控制器，其特征在于所說的計(jì)數(shù)器2和計(jì)數(shù)器3是具有相同功能的Z80－CTC。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的控制器，其特征在于所說的計(jì)數(shù)器2，計(jì)數(shù)器3和觸發(fā)器4是具有相同功能的INTEL8253。
專利摘要
本實(shí)用新型是一種數(shù)字式的可控硅時(shí)間比例控制器，主要是用作計(jì)算機(jī)的接口裝置，由過零檢測(cè)電路、2個(gè)計(jì)數(shù)器、觸發(fā)器與非門和脈沖變壓器組成。計(jì)數(shù)器、觸發(fā)器和與非門構(gòu)成一種自激振蕩的工作方式，因此可以在每個(gè)時(shí)間周期開始時(shí)同步啟動(dòng)，不占用CPU的時(shí)間。直接用過零脈沖觸發(fā)可控硅，可以避免射頻干擾和對(duì)電網(wǎng)的污染。同時(shí)調(diào)整過零檢測(cè)電路還可以得到一定寬度的觸發(fā)脈沖，省去脈沖展寬電路。
文檔編號(hào)G05B11/38GK87202337SQ87202337
公開日1987年12月26日 申請(qǐng)日期1987年2月23日
發(fā)明者馬曉云, 張鴻 申請(qǐng)人:中科院山西煤炭化學(xué)研究所導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan