專利名稱：晶閘管智能控制裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電子控制技術領域，特別與一種用于磁療儀器上的晶 閘管智能控制裝置有關。
背景技術：
磁療儀器中電磁場極性及大小變換是通過晶閘管整流電路來^ 現的。如圖1所示，為磁療儀器的晶閘管觸發(fā)模塊的結構示意圖，晶閘管D1、 D2、 D3、 D4組成一個全波整流，結合變壓器T為磁場線圈 RING提供方向可控、大小可變的電流。比如，從變壓器T上進來的 交流電流每半個周期交替導通晶閘管D1和D3，得到了線圈上正下負 的電流，而交流電流每半個周期交替導通晶閘管D2和D4，得到了線 圈上負下正的電流。這樣使得磁場線圈RING中產生方向大小可控的 電流，導致周圍的磁場強度和極性的相應變化。由上述描述可知，磁療儀器中晶閘管的觸發(fā)是一個關鍵的部分， 每個觸發(fā)的時間都直接關系到磁場極性和強度的變化，若磁場不精確 會影響治療的效果，甚至產生一定的副作用。同時，晶閘管導通時，電流過大會使得晶閘管溫度過高，則易導 致晶閘管燒毀，影響磁療儀器的正常工作，也會影響使用效果。現有的晶閘管觸發(fā)電路大多是整個磁療儀器中的部分組成電路， 只具有簡單的調相調壓功能，而沒有將晶閘管的觸發(fā)電路、輸出電流4電壓檢測和自身安全參數檢測集成在一起成為一個相對獨立又完整 的單元。因此，本發(fā)明人經過長期的研發(fā)，結合單片機技術，開發(fā)出一套 獨立而完整的晶閘管智能控制方法及裝置。本案由此產生。發(fā)明內容本發(fā)明的目的在于提供一種晶閘管智能控制裝置，應用于磁療儀 器上，可以智能控制晶閘管的工作狀態(tài)，同時可以檢測晶閘管工作參 數，形成獨立、完整的晶閘管智能控制裝置。為了達到上述目的，本發(fā)明的解決方案為晶閘管智能控制裝置，包括電源電路，用于晶閘管智能控制裝置供電；同步信號采樣電路，用于采樣交流信號的過零時序作為同步信號；采樣電路，用于采樣晶鬧管的各類參數；通信模塊，與單片機處理模塊相連，用于將單片機處理模塊和上 位機進行數據通信；單片機處理模塊，連接上述電源電路、采樣電路、同步信號采樣 電路和通信模塊；單片機處理模塊從采樣電路中得到的相應的晶閘管 模塊的參數信號進行模數轉換，保存于單片機處理模塊中供上位機查 詢輸出，以便于實現閉環(huán)控制以及安全處理；根據單片機處理模塊自 身設定或上位機的指令，在同步信號到來后選擇相應周期和相應時間 輸出脈沖；放大驅動電路，連接上述單片機處理模塊，接收單片機處理模塊的過零時序延時后的脈沖信號，該脈沖信號被放大驅動后最終輸出， 做為觸發(fā)晶閘管的觸發(fā)脈沖。 本發(fā)明還可以進一步完善上述采樣電路包括電流釆樣電路、電壓采樣電路和溫度采樣電 路，用于對晶閘管模塊輸出電流、電壓和溫度進行采樣。所述的電流采樣電路將晶閘管的輸出電流通過電流電壓轉換電 阻和濾波器，得到符合單片機處理模塊要求的電壓信號。所述的電壓采樣電路將晶閘管的輸出電壓經過量程轉換電路電 阻，再進行濾波，得到符合單片機處理模塊要求的電壓信號。所述的溫度采樣電路將晶閘管模塊的溫度通過熱敏電阻轉換為 符合單片機處理的電壓信號。所述的放大驅動電路具有依次相連的光電隔離電路、脈沖驅動放 大電路，將單片機處理模塊輸出的脈沖信號驅動為輸出電流能達到匹 配晶閘管模塊要求的觸發(fā)脈沖。采用上述方案后，本發(fā)明形成一個獨立的系統，既可以接收上位 機的指令實現遠方控制又可以自身設定輸出，嚴格把握晶閘管的導通 時間，使得磁療儀器中線圈能精確交替導通，從而產生穩(wěn)定可控的磁 場。同時在本發(fā)明中具有對晶閘管各類參數的采樣，采樣得到的信號 經過模數轉換作為閉環(huán)控制的基本參數，也能通過通信模塊供上位機 查詢，形成一個完整獨立的系統，適應磁療儀器快速開發(fā)。


圖1是磁療儀器的晶閘管觸發(fā)模塊的結構示意圖； 圖2是本發(fā)明較佳實施例的結構框圖；圖3是單片機處理模塊的電路圖； 圖4是同步信號采樣電路的電路圖； 圖5是放大驅動電路的電路圖； 圖6是電流采樣電路的電路圖； 圖7是電壓采樣電路的電路圖； 圖8是溫度采樣電路的電路圖； 圖9是通信模塊電路圖。
具體實施方式
如圖2所示，為本發(fā)明的結構框圖。晶閘管智能控制裝置，包括 電源電路l、單片機處理模塊2、電流采樣電路3、電壓采樣電路4、 溫度采樣電路5、同步信號采樣電路6、放大驅動電路7和通信模塊 8。電源電路l為本發(fā)明提供電源+5V (伏特)和+12V兩種電壓值。 本實施例中單片機處理模塊2包括兩塊MEGA8芯片，分別為第一芯片 21和第二芯片22，第一芯片21和第二芯片22的四個管腳M0SI (主 機輸出/從機輸入數據線)、MISO (主機輸入/從機輸出數據線)、SCK (串行時鐘線)、/SS (從機選擇線)互連，參見圖3。第一芯片21連接電流采樣電路3、電壓采樣電路4、溫度采樣電 路5和通信模塊8，第二芯片22連接同步信號采樣電路6和放大驅 動電路7。同步信號采樣電路6是對圖1中變壓器T的輸出進行交流信號的 采樣。變壓器T為220V交流輸入、3V交流輸出。同步信號采樣電路 6對該交流信號進行濾波、限幅處理，參見圖4。電阻R1、 R3和電容C5形成一個低通濾波器，消除高頻信號的干擾。再由二極管D2、 D3 反向并聯形成一個雙向限幅器，把交流信號控制在土0.7V以內，最 后輸入給第二芯片22。
本實施例中第二芯片22內集成比較器(集成在內部，圖中沒有 標明)。交流信號首先經過比較器，再結合軟件程序，用數字濾波技 術得到一個過零時序脈沖信號。根據晶閘管10的特性，單片機處理 模塊2由上位機9的指令或者由單片機處理模塊2的自身設定，來選 擇相應周期和相應時間輸出一個脈沖，該脈沖即為延遲脈沖。
單片機處理模塊2輸出的延遲脈沖通過第二芯片22的I/O端口 (輸入輸出端口)被送入放大驅動電路7。放大驅動電路7包括四個 結構相同的單元，選擇其中一個單元進行描述。如圖5所示，電阻 RIO、 Rll、 R12和光電耦合器U4組成光電隔離器，避免第二芯片22 由于外界干擾出現意外的工作狀況。三極管Q4、續(xù)流二極管D4、脈 沖變壓器TF4組成脈沖驅動放大電路，二極管Dll、 D12和電容C11 構成脈沖正向輸出濾除高頻干擾，以及對晶閘管的保護電路。這樣過 零時序脈沖信號經過放大驅動電路7后，得到輸出電流能達到符合晶 閘管要求的觸發(fā)脈沖，用以觸發(fā)晶閘管。 i
電流采樣電路3連接在第一芯片21的數據端上，對晶閘管進行 電流采樣。如圖6所示，其中電容C14、 C15和電感L2組成n型濾波 器，以減少外界高頻干擾。電阻R17是電流電壓轉換電阻，將流經的 電阻R17的4 20mA (毫安)的電流信號轉換為1 5V的電壓信號， 以便于第一芯片21內部的A/D (模擬/數字)轉換。電阻R13是保護 電阻， 一方面防止電流開路，另一方面作為濾波器的阻抗匹配電阻使 用。二極管D13作為瞬態(tài)電壓抑制器，用來抑制外界干擾。
圖7是電壓采樣電路4，原理與電流采樣電路3相同，電容C16、
8C17和電感L3組成n型濾波器，電流電壓轉換電阻為電阻R19。電壓 采樣電路4也是把流經電阻R19的4 20mA的電流信號轉換為1 5V 的電壓信號，以便于第一芯片21內部的A/D (模擬/數字)轉換。電 阻R14作為保護電阻，二極管D14作為瞬態(tài)電壓抑制器。
溫度采樣電路5如圖8所示，包括第一溫度采樣電路51和第二 溫度采樣電路52，原理相同，將采樣到的溫度值通過第一芯片21的 數據端輸入。第一溫度采樣電路51用來測量晶閘管溫度，第二溫度 采樣電路52是根據用戶需要設定的。
下面就第一溫度采樣電路51進行描述。第一溫度采樣電路51包 括電容C18和C19、電感L4、電阻R15和R20、 二極管D15。其中電 容C18、 C19和電感L4是n型濾波器，用來濾除高頻干擾。電阻R20 是熱敏電阻，在5V電源作用下得到跟溫度值成比例的電壓信號，送 入第一芯片21內部的A/D (模擬/數字)轉換器，完成溫度采樣。二 極管D15是瞬態(tài)電壓抑制器，消除外界干擾。
溫度采樣電路5中，電壓信號的換算公式為「 = ^&~， Rt為熱
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敏電阻的阻值，R2。為熱敏電阻R20的阻值，測溫半橋的一個橋臂電阻。 由于熱敏電阻擁有特有的分度表，當采樣到的與溫度值成比例的電壓 信號時，可以根據第一芯片21內部査表獲得實際溫度值。
在本實施例中，主要是采樣晶閘管10的電流、電壓和溫度參數， 當然采樣的參數不局限于此，本發(fā)明中的電路也適用于其他參數，如 磁場強度、磁場脈動頻率的采樣，這也屬于本發(fā)明的保護范疇。
通信模塊8如圖9所示，通信模塊8連接在第一芯片21的接收 端RXD、發(fā)射端TXD，采用RS485 (—種通信端口)與其他上位機9 進行數據通信，傳送上位機9的各種指令和傳送單片機處理2保存的 各類參數信號。本發(fā)明工作時，同步信號采樣電路6對交流信號進行采樣，通過 單片機處理模塊2得到過零時序的延遲脈沖信號，再通過放大驅動電 路7得到晶閘管的觸發(fā)脈沖。同時單片機處理模塊2采樣晶閘管的各 類參數，如本實施例中晶閘管輸出的電壓信號、電流信號和溫度信號， 供上位機9對晶閘管的控制和檢測，使得晶閘管處于安全和閉環(huán)控制 狀態(tài)下工作。
本發(fā)明為晶閘管二次開發(fā)提供一個獨立且功能完整的晶閘管智 能控制裝置，可大幅度加快開發(fā)速度。
權利要求
1、晶閘管智能控制裝置，其特征在于包括下列電路，電源電路，用于晶閘管智能控制裝置供電；同步信號采樣電路，用于采樣交流信號的過零時序作為同步信號；采樣電路，用于采樣晶閘管的各類參數；通信模塊，與單片機處理模塊相連，用于將單片機處理模塊和上位機進行數據通信；單片機處理模塊，連接上述電源電路、采樣電路、同步信號采樣電路和通信模塊；單片機處理模塊從采樣電路中得到的相應的晶閘管模塊的參數信號進行模數轉換，保存于單片機中供上位機查詢輸出，以便于實現閉環(huán)控制以及安全處理；根據上位機的指令在同步信號到來后選擇相應周期和相應時間輸出脈沖；放大驅動電路，連接上述單片機處理模塊，接收單片機處理模塊的過零時序延時后的脈沖信號，該脈沖信號被放大驅動后最終輸出，做為觸發(fā)晶閘管的觸發(fā)脈沖。
2、 如權利要求1所述的晶閘管智能控制裝置，其特征在于所 述采樣電路包括電流采樣電路、電壓采樣電路和溫度采樣電路，用于 對晶閘管模塊輸出電流、電壓和溫度進行采樣。
3、 如權利要求2所述的晶閘管智能控制裝置，其特征在于所述的電流采樣電路將晶閘管的輸出電流通過電流電壓轉換電阻，得到 符合單片機處理模塊要求的電壓信號。
4、 如權利要求2所述的晶閘管智能控制裝置，其特征在于所述的電壓采樣電路將晶閘管的輸出電流通過電流電壓轉換電阻，再進行濾波，得到符合單片機處理模塊要求的電壓信號。
5、 如權利要求2所述的晶閘管智能控制裝置，其特征在于所述的溫度采樣電路將晶閘管模塊的溫度通過熱敏電阻轉換為電壓信 號。
6、 如權利要求1所述的晶閘管智能控制裝置，其特征在于所 述的放大驅動電路具有依次相連的光電隔離電路、脈沖驅動放大電 路，將單片機處理模塊輸出的脈沖信號驅動為匹配晶閘管模塊的觸發(fā) 脈沖。
全文摘要
本發(fā)明主要公開了一種晶閘管智能控制裝置，包括電源電路、采樣電路、同步信號采樣電路、單片機處理模塊、通信模塊和放大驅動電路。單片機處理模塊連接上述電源電路、采樣電路、同步信號采樣電路、通信模塊和放大驅動電路，從采樣電路中得到的相應的晶閘管模塊的參數信號進行模數轉換，保存于單片機中，供上位機查詢輸出，也便于實現閉環(huán)控制以及安全處理；根據單片機處理模塊自身的設定或上位機的指令，在同步信號到來后選擇相應周期和相應時間輸出脈沖；放大驅動電路對輸出脈沖放大，驅動晶閘管觸發(fā)。本發(fā)明形成一個完整獨立的系統，觸發(fā)精度高，同時適合晶閘管的快速開發(fā)和聯網控制。
文檔編號A61N2/00GK101632851SQ20091011238
公開日2010年1月27日 申請日期2009年8月6日 優(yōu)先權日2009年8月6日
發(fā)明者陳子全, 澤 魯 申請人:戴維遜磁療技術(廈門)有限公司