專利名稱:可控硅時間比例控制器的制作方法
本實用新型屬于計算機接口裝置，具體涉及一種數字式的可控硅時間比例控制器。
可控硅是現代交流電功率調節(jié)的主要元件，它用于電功率調節(jié)時常用的工作方式有兩種一種是調整可控硅在每個交流半周波(0－180°)中的導通角，達到調整電壓的目的，稱為移相觸發(fā)方式。太原工學院學報83年第2期上刊登一篇題為“采用Z80－CTC的可控硅數字觸發(fā)電路”的文章，敘述了用Z80－CTC(Counter／timer Controller)來實現可控硅的移相觸發(fā)，用計算機來進行控制，電路簡單，工作可靠，但它仍舊存在移相觸發(fā)方式所具有的缺點，會產生射頻干擾，容易污染電網。另一種工作方式是調整可控硅在一定時間間隔內導通的交流周波數，通過控制交流電源開／關時間之比來調整加到負載上的電功率，稱為時間比例控制方式，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備的控制。目前的控制儀表是用模擬電路組成一個電壓控制的脈寬調制器調節(jié)脈沖的占空比，控制電源開／關時間，這種電路較復雜，而且和計算機接口時還需要經過數／模轉換。“能量脈寬調制原理及其在電爐控溫系統(tǒng)中的實現”一文(電子技術應用1986.第9期)報導了用計數器組成的時間可控硅比例控制器。上述兩篇文獻所報道的可控硅控制電路其共同的缺點是電路不能自動工作，必須由計算機用中斷方式每隔10毫秒給計數器置入計數值，增加了軟件的復雜性，而且離開計算機就不能獨立工作。此外，計數器輸出的觸發(fā)脈沖還必須經過展寬才能觸發(fā)可控硅。
本實用新型的目的在于克服上述缺點，提供一種能夠直接與計算機接口，不占用主機時間的數字式可控硅時間比例控制器。
本實用新型的數字觸發(fā)電路，利用與非門來控制可控硅的開關，在電路上實現了自激振蕩的工作方式，控制精度高。
附圖1為本實用新型的電路原理框圖。
附圖2為一個實施例的電路框圖。
附圖3為另一實施例的電路框圖。
附圖1是可控硅時間比例控制器的電路原理框圖，1是過零檢測電路，2是計數器，3是計數器，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經過零檢測電路1產生100赫茲的過零脈沖接到計數器2，計數器2經分頻后產生時間周期脈沖，該時間周期脈沖將總線B上的予置數據裝入計數器3，同時將觸發(fā)器4復位，使其輸出端變成高電平，從而允許由過零檢測電路1來的過零脈沖通過與非門5，再經脈沖變壓器驅動后 觸發(fā)可控硅導通，同時與非門5輸出端的觸發(fā)脈沖又 接至計數器3，計數器3開始對觸發(fā)脈沖進行減1計數，當計數到零時產生一個脈沖使觸發(fā)器4翻轉，輸出低電平，禁止過零脈沖通過與非門5，使可控硅關斷，直到計數器2輸出的下一個時間周期脈沖到來之后，電路又重復上述過程。本實用新型的特點在于計數器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動可控硅同時又接至計數器3，作為計數器3的計數脈沖輸入端，從而形成了一種自激振蕩的工作方式。
本實用新型中的計數器2是產生時間周期脈沖的，可以為事先定好的一個固定的時間常數，(它的變化范圍受到所接口計算機位數的限制)，因此，改變計數器3的予置數據值就可以改變每個時間周期內可控硅導通的交流半周期數。計數器的時間常數值與電功率之間具有線性關系。
附圖2是用Z80－CTC作為計數器實現上述方案的一個實施例。Z80－CTC具有計數器2和3的功能，CTC的三個通道均工作在計數方式。通道φ用作時間周期脈沖發(fā)生器，通道1和通道2用作觸發(fā)脈沖計數器。本實施例中的電路由過零檢測電路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的時間常數置為255。由交流過零檢測電路1來的100赫茲過零脈沖接到Z80－CTC通道φ的計數輸入端C／Tφ，經255分頻后在輸出端Z／Tφ產生2.55秒的時間周期脈沖，經反相后接到D觸發(fā)器4的清除端CLR，當Z80－CTC的工作方式控制字和時間常數置入后，電路即開始工作，第一個時間周期脈沖將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，再經脈沖變壓器6驅動可控硅在每個交流半周波開始時導通，同時與非門5輸出端的兩路觸發(fā)脈沖分別接到Z80－CTC通道1和2的計數輸入端C／T1和C／T2，這兩個計數器從予置的時間常數值開始對觸發(fā)脈沖進行減1計數，當計數到零時分別在輸出端Z／T1和Z／T2產生脈沖將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，使可控硅關斷，同時Z80－CTC自動將時間常數置入計數器，準備下一周期計數，這時由于沒有觸發(fā)脈沖，可控硅一直保持關斷狀態(tài)，直到下一個時間周期脈沖到來重新啟動上述過程。在此基礎上，每增加一片CTC和相應的觸發(fā)器與非門就可以增加3個控制通道，在一塊115×165毫米的印刷板上可以安裝8路。
附圖3是用INTEL8253實現本方案的又一實施例，由于8253具有數字單穩(wěn)功能，因此在電路中可以同時起到計數器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)。本實施例中的電路由過零檢測電路1，INTEL8253、與非門5和脈沖觸發(fā)器6組成，可控制兩路可控硅。由交流過零檢測電路1來的100赫茲過零脈沖接到INTEL8253通道φ的輸入端CLKφ，經分頻后在輸出端OUTφ產生時間周期脈沖接到8253通道1和通道2的兩個門控輸入端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)可控硅導通，同時通道1和通道2的計數輸入端CLK1和CLK2對與非門輸出端的可控硅觸發(fā)脈沖進行減1計數，當計數到零時，將輸出端OUT1和OUT2置為低電平，禁止觸發(fā)脈沖通過與非門，使可控硅關斷，同時INTEL8253自動將時間常數置入計數器，準備下一周期計數。由于8253是十六位的計數器，因此可以有更長的時間周期和輸出分辯率，控制精度高，線路也更簡單。
本實用新型的可控硅時間比例控制器可根據所用計算機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，則脈沖變壓器也可以省去。
本實用新型采用數字觸發(fā)方式，控制精度高，可設計成模塊化的插件板，直接插到計算機總線上，而且很容易擴展到更多的路數。由于用與非門控制計數脈沖，使計數器在可控硅關斷期間停止工作，而又由時間周期脈沖在每個時間周期開始時同步啟動，因此能夠以自激振蕩方式工作，和計算機接口時不占用CpU的時間。而且還能設計成獨立工作的裝置。此外，直接用過零脈沖觸發(fā)可控硅，可以避免移相觸發(fā)方式所產生的射頻干擾和對電網的污染，同時調整過零檢測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觸發(fā)可控硅，線路也比較簡單。
權利要求
1.一種數字式可控硅時間比例控制器，包括一個用于產生交流過零脈沖的過零檢測電路1，一個產生時間周期脈沖的計數器2，一個進行減1計數的計數器3，觸發(fā)器4，脈沖變壓器6，其特征在于還包括一個與計數器3相連接的觸發(fā)器4和一個與觸發(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，同時還接至計數器3作為計數脈沖的輸入端，形成一種自激振蕩的工作方式。
2.根據權利要求
1所述的控制器，其特征在于所說的計數器2和計數器3是具有相同功能的Z80－CTC。
3.根據權利要求
1所述的控制器，其特征在于所說的計數器2，計數器3和觸發(fā)器4是具有相同功能的INTEL8253。
專利摘要
本實用新型是一種數字式的可控硅時間比例控制器，主要是用作計算機的接口裝置，由過零檢測電路、2個計數器、觸發(fā)器與非門和脈沖變壓器組成。計數器、觸發(fā)器和與非門構成一種自激振蕩的工作方式，因此可以在每個時間周期開始時同步啟動，不占用CPU的時間。直接用過零脈沖觸發(fā)可控硅，可以避免射頻干擾和對電網的污染。同時調整過零檢測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G05B11/38GK87202337SQ87202337
公開日1987年12月26日 申請日期1987年2月23日
發(fā)明者馬曉云, 張鴻 申請人:中科院山西煤炭化學研究所導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan