專利名稱：基于單片機控制的晶閘管故障檢測系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及焊接技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于單片機控制的晶閘管(Thyristor)/ 可控硅(SCR，Silicon Controlled Rectifier)故障檢測系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
圖1示出現(xiàn)有技術(shù)中晶閘管控制電源的電路結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，晶閘管控制 電源電路具有濾波電抗器(DCL)和平衡電抗器(IPL)；其主變壓器(MTR)為Y-Y結(jié)構(gòu)；晶閘 管(SCR1 SCR3)具有共陽極A1，晶閘管(SCR4 SCR6)具有共陽極A2，晶閘管(SCR1 SCR6)各自具有陰極K1 K6;變壓后的電源經(jīng)由交流接觸器(MS)控制，向外提供電源供 應(yīng)。對于由晶閘管(如SCR1 SCR6)控制的弧焊電源，在使用過程中，如果其內(nèi)部的晶閘 管發(fā)生短路故障，就會立刻引起主變壓器的燒損。此外，如果其內(nèi)部的晶閘管發(fā)生斷路故 障、主變壓器次級缺相或晶間管發(fā)生的觸發(fā)信號丟失等電路故障，也會引起焊接缺陷，甚至 造成焊機損壞。因此，需時時檢測這些故障并進行有效保護。為了避免前述故障的發(fā)生，當(dāng)前也提出了一些對晶閘管進行檢測和保護的技術(shù)方 案。例如，專利申請“一種熔接裝置”(公開號為W02008/072387A1)，其公開了在每一路晶 閘管的兩端都設(shè)置電壓檢測裝置，當(dāng)該電壓檢測裝置檢測到至少有一路晶間管兩端電壓始 終為低時，將斷開交流接觸器，從而保護焊機設(shè)備。另一在先專利申請“一種可控硅焊機及 其保護電路”(公開號為CN201291341A)，其公開了的檢測保護裝置，采用同一電路既可檢 測晶間管的短路故障又可檢測焊機輸入缺相故障。但是前述兩種保護裝置均采用模擬電路 實現(xiàn)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高，且不能對晶閘管斷路情況進行檢測?，F(xiàn)有技術(shù)中，另一專利申請 “一種晶閘管工作狀態(tài)檢測方法”(公開號為CN1336555A)，其公開了利用單片機在同步信號 的一周內(nèi)對晶閘管的端電壓進行檢測，利用晶閘管的管壓降反映其工作狀態(tài)，應(yīng)用例為三 相交流電動機的電壓或功率調(diào)節(jié)。但該方法需利用晶閘管的同步信號，并要判斷負(fù)載的狀 態(tài)，在電壓過零、晶閘管導(dǎo)通或關(guān)斷時刻會造成電源電壓波形振蕩，影響交流光耦的檢測狀 態(tài)，從而易發(fā)生誤動作。因此，為焊機電源控制電路所涉及的晶閘管提供結(jié)構(gòu)簡單、靈敏度高的故障檢測 電路，為焊機正常工作提供保護電路成為本領(lǐng)域亟待解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的一個技術(shù)問題是提供一種基于單片機控制的晶閘管故障檢測系 統(tǒng)及方法，能夠為晶閘管故障檢測提供結(jié)構(gòu)簡單、抗干擾能力強的故障檢測電路。本發(fā)明的一個方面提供了一種基于單片機控制的晶閘管故障檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)包 括濾波整流電路，用于接收晶閘管電極端輸入的交流信號，將交流信號整流為直流信號， 并對直流信號進行濾波處理；光耦隔離電路，用于接收濾波整流電路濾波處理后的直流信 號，根據(jù)所接收的直流信號輸出高電平或低電平信號；波形整形電路，用于接收光耦隔離電 路輸出的電平信號，濾除光耦隔離電路在導(dǎo)通或關(guān)斷過程中產(chǎn)生的干擾信號，并對濾除干擾信號的電平信號進行信號整形處理；切換判斷電路，用于接收單片機輸出的控制信號，根 據(jù)控制信號，切換待接收的波形整形電路整形后的電平信號，并將所切換的信號發(fā)送給單 片機的中斷接口 ；單片機，用于向切換判斷電路輸出控制信號，接收的切換的信號，以及根 據(jù)切換的信號執(zhí)行預(yù)先設(shè)定的晶閘管保護程序。本發(fā)明提供的基于單片機控制的晶閘管故障檢測系統(tǒng)的一個實施例中，該濾波整 流電路進一步包括與晶閘管電極端連接的整流橋，以及與整流橋連接的濾波電路；其中 整流橋用于接收晶閘管電極端輸入的交流信號，將交流信號整流為直流信號；濾波電路采 用RC濾波電路，用于對直流信號進行濾波處理。本發(fā)明提供的基于單片機控制的晶閘管故障檢測系統(tǒng)的一個實施例中，該光耦隔 離電路進一步包括光耦合器件，用于接收濾波整流電路濾波處理后的直流信號，根據(jù)所接 收的直流信號輸出高電平或低電平信號；當(dāng)晶閘管正常導(dǎo)通時，光耦合器件處于導(dǎo)通狀態(tài)， 輸出高電平信號；當(dāng)晶閘管關(guān)斷時，光耦合器件處于關(guān)斷狀態(tài)，輸出低電平信號。本發(fā)明提供的基于單片機控制的晶閘管故障檢測系統(tǒng)的一個實施例中，該波形整 形電路進一步包括與光耦隔離電路輸出端連接的濾波電路，以及與濾波電路連接的整形 電路；其中濾波電路采用RC濾波電路，用于接收光耦隔離電路輸出的電平信號，濾除光耦 隔離電路導(dǎo)通/關(guān)斷過程中產(chǎn)生的干擾信號；整形電路包括非門電路，用于對RC濾波電路 濾除干擾信號后的電平信號進行信號整形處理。本發(fā)明提供的基于單片機控制的晶閘管故障檢測系統(tǒng)的一個實施例中，該切換判 斷電路進一步包括與波形整形電路輸出端連接的電子開關(guān)，電子開關(guān)用于接收單片機輸 出的方波信號，以及當(dāng)方波信號為高電平和低電平時，分別進行各路信號的切換，并將所切 換的信號發(fā)送給單片機的中斷接口。本發(fā)明提供的基于單片機控制的晶閘管故障檢測系統(tǒng)的一個實施例中，該系統(tǒng)進 一步包括與單片機連接的交流接觸器；單片機根據(jù)中斷接口接收到的信號，控制交流接 觸器的導(dǎo)通或關(guān)斷；以及交流接觸器，用于根據(jù)單片機的控制，導(dǎo)通或關(guān)斷外接設(shè)備與交流 電源間的電氣連接。本發(fā)明的另一個方面提供了一種基于單片機控制的晶閘管故障檢測方法，該方法 包括接收晶間管電極端輸入的交流信號，將交流信號整流為直流信號，并對直流信號進行 濾波處理；接收濾波整流電路濾波處理后的直流信號，根據(jù)所接收的直流信號輸出高電平 或低電平信號；接收光耦隔離電路輸出的電平信號，濾除光耦隔離電路在導(dǎo)通或關(guān)斷過程 中產(chǎn)生的干擾信號，并對濾除干擾信號的電平信號進行信號整形處理；接收單片機輸出的 控制信號，根據(jù)控制信號，切換待接收的波形整形電路整形后的電平信號，并將所切換的信 號發(fā)送給單片機的中斷接口 ；以及接收的切換的信號，并根據(jù)切換的信號執(zhí)行預(yù)先設(shè)定的 晶閘管保護程序。本發(fā)明提供的基于單片機控制的晶閘管故障檢測方法的一個實施例中，該接收晶 閘管電極端輸入的交流信號，將交流信號整流為直流信號，并對直流信號進行濾波處理進 一步包括整流橋接收晶間管電極端輸入的交流信號，將交流信號整流為直流信號；以及 RC濾波電路對直流信號進行濾波處理。本發(fā)明提供的基于單片機控制的晶閘管故障檢測方法的一個實施例中，該接收濾 波整流電路濾波處理后的直流信號，根據(jù)所接收的直流信號輸出高電平或低電平信號進一步包括光耦合器件接收濾波整流電路濾波處理后的直流信號，根據(jù)所接收的直流信號輸 出高電平或低電平信號；當(dāng)晶閘管正常導(dǎo)通時，光耦合器件處于導(dǎo)通狀態(tài)，輸出高電平信 號；當(dāng)晶閘管關(guān)斷時，光耦合器件處于關(guān)斷狀態(tài)，輸出低電平信號。本發(fā)明提供的基于單片機控制的晶閘管故障檢測方法的一個實施例中，接收光耦 隔離電路輸出的電平信號，濾除光耦隔離電路在導(dǎo)通或關(guān)斷過程中產(chǎn)生的干擾信號，并對 濾除干擾信號的電平信號進行信號整形處理進一步包括與光耦隔離電路輸出端連接的 RC濾波電路，接收光耦隔離電路輸出的電平信號，濾除光耦隔離電路導(dǎo)通/關(guān)斷過程中產(chǎn) 生的干擾信號；以及與RC濾波電路連接的非門電路，對RC濾波電路濾除干擾信號后的電平 信號進行信號整形處理。本發(fā)明提供的基于單片機控制的晶閘管故障檢測方法的一個實施例中，接收單片 機輸出的控制信號，根據(jù)控制信號，切換待接收的波形整形電路整形后的電平信號，并將所 切換的信號發(fā)送給單片機的中斷接口進一步包括與波形整形電路輸出端連接的電子開 關(guān)，接收單片機輸出的方波信號，以及當(dāng)方波信號為高電平或低電平時，分別進行各路信號 的切換，并將所切換的信號發(fā)送給單片機的中斷接口。本發(fā)明提供的基于單片機控制的晶閘管故障檢測方法的一個實施例中，接收的切 換的信號，并根據(jù)切換的信號執(zhí)行預(yù)先設(shè)定的晶閘管保護程序進一步包括單片機根據(jù)中 斷接口接收到的信號，控制交流接觸器的導(dǎo)通或關(guān)斷；以及與單片機連接的交流接觸器，根 據(jù)單片機的控制，導(dǎo)通或關(guān)斷外接設(shè)備與交流電源間的電氣連接。本發(fā)明提供了一種基于單片機控制的晶閘管故障檢測系統(tǒng)及方法，。


圖1示出現(xiàn)有技術(shù)中晶閘管故障檢測電路的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2示出本發(fā)明實施例提供的一種基于單片機控制的晶閘管故障檢測系統(tǒng)的結(jié) 構(gòu)示意圖；圖3示出本發(fā)明提供的基于單片機控制的晶閘管故障檢測系統(tǒng)的另一個實施例 的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4示出本發(fā)明提供的基于單片機控制的晶閘管故障檢測系統(tǒng)的另一個實施例 的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5示出本發(fā)明提供的基于單片機控制的晶閘管故障檢測系統(tǒng)的另一個實施例 的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6示出本發(fā)明提供的基于單片機控制的晶閘管故障檢測系統(tǒng)的另一個實施例 的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7示出本發(fā)明提供的基于單片機控制的晶閘管故障檢測系統(tǒng)的另一個實施例 的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8示出本發(fā)明提供的基于單片機控制的晶閘管故障檢測系統(tǒng)的一個具體實施 方式的電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖9示出本發(fā)明實施例提供的基于單片機控制的晶閘管故障檢測方法的流程圖；圖10示出本發(fā)明提供的基于單片機控制的晶閘管故障檢測方法的一個具體實施 方式的流程圖。
具體實施方式
下面參照附圖用本發(fā)明的示例性實施例對本發(fā)明進行更全面的描述及說明。圖2示出本發(fā)明實施例提供的一種基于單片機控制的晶閘管故障檢測系統(tǒng)的結(jié) 構(gòu)示意圖。如圖2所示，一種基于單片機控制的晶閘管故障檢測系統(tǒng)200包括濾波整流電路 202、光耦隔離電路204、波形整形電路206、切換判斷電路208和單片機210。其中，濾波整流電路202，用于接收晶閘管電極端輸入的交流信號，將交流信號整 流為直流信號，并對直流信號進行濾波處理。例如，晶閘管電極端輸入的交流信號，經(jīng)由整 流電路將交流信號整流為直流信號，并通過濾波電路對所述直流信號進行濾波處理，從而 獲得具有預(yù)定規(guī)整形態(tài)或電平值的直流信號。光耦隔離電路204，用于接收濾波整流電路濾波處理后的直流信號，根據(jù)所接收的 直流信號輸出高電平或低電平信號。例如，濾波整流電路202整流濾波處理后的直流信號， 被輸入到光耦隔離電路，并由光耦隔離電路根據(jù)所接收的直流信號來輸出高電平或低電平 信號；具體來說，當(dāng)晶閘管正常導(dǎo)通時，直流信號可以高于光耦隔離電路的導(dǎo)通閾值，從而 光耦隔離電路輸出高電平信號；當(dāng)晶閘管關(guān)斷時，直流信號低于光耦隔離電阻的導(dǎo)通閾值， 從而光耦隔離電路輸出低電平信號。波形整形電路206，用于接收光耦隔離電路輸出的電平信號，濾除光耦隔離電路在 導(dǎo)通或關(guān)斷過程中產(chǎn)生的干擾信號，并對濾除干擾信號的電平信號進行信號整形處理。例 如，波形整形電路接收光耦隔離電路204輸出的電平信號，并對其進行濾波處理以濾除光 耦隔離電路在導(dǎo)通或關(guān)斷過程中產(chǎn)生的干擾信號；隨后再對電平信號進行信號整形，以獲 得具有規(guī)整形態(tài)的信號。切換判斷電路208，用于接收單片機輸出的控制信號，根據(jù)控制信號，切換待接收 的波形整形電路整形后的電平信號，并將所切換后的信號發(fā)送給單片機的中斷接口。例如， 切換判斷電路接收單片機210輸出的控制信號，并根據(jù)該控制信號，切換待接收的各路電 平信號；具體來說，控制信號為低電平時，切換某幾路晶閘管的電平信號，當(dāng)控制信號為高 電平時，切換另幾路晶閘管的電平信號；隨后將接入的電平信號發(fā)送到單片機210相應(yīng)的 中斷接口。本發(fā)明采用切換判斷電路可以進一步節(jié)省對單片機中斷I/O 口的占用。單片機210，用于向切換判斷電路輸出控制信號，接收的切換的信號，以及根據(jù)切 換的信號執(zhí)行預(yù)先設(shè)定的晶閘管保護程序。例如，單片機向切換判斷電路208輸出控制信 號，用以控制切換判斷電路進行電平信號切換；以及根據(jù)切換判斷電路208發(fā)送的切換信 號執(zhí)行預(yù)定的晶閘管保護程序，具體來說，單片機接收所切換的信號可以是規(guī)整的脈沖信 號，或持續(xù)的高電平信號，又或者是持續(xù)的低電平信號等等；根據(jù)所接收到的信號的不同， 執(zhí)行不同的服務(wù)程序(如退出中斷服務(wù)程序、停機報警等)。本發(fā)明提供的基于單片機控制的晶閘管故障檢測系統(tǒng)，基于單片機的控制，實現(xiàn) 對晶閘管故障的檢測，所提供的故障檢測系統(tǒng)采用數(shù)字電路，結(jié)構(gòu)簡單，故障檢測靈敏度 高，抗干擾能力強，具有很強的實用性。圖3示出本發(fā)明提供的基于單片機控制的晶閘管故障檢測系統(tǒng)的另一個實施例 的結(jié)構(gòu)示意圖。
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如圖3所示，一種基于單片機控制的晶閘管故障檢測系統(tǒng)300包括濾波整流電路 302、光耦隔離電路304、波形整形電路306、切換判斷電路308和單片機310。其中光耦隔離 電路304、波形整形電路306、切換判斷電路308和單片機310可以是與圖2所示光耦隔離 電路204、波形整形電路206、切換判斷電路208和單片機210具有相同或相似的功能模塊。 為簡潔起見，這里不再贅述。如圖3所示，本發(fā)明提供的基于單片機控制的晶體管故障檢測系統(tǒng)的一個實施例 中，濾波整流電路302進一步包括與晶閘管電極端連接的整流橋3021，以及與整流橋連接 的濾波電路3022;其中整流橋3021用于接收晶閘管電極端輸入的交流信號，將交流信號整 流為直流信號；濾波電路3022可以采用RC濾波電路，用于對直流信號進行濾波處理。圖4示出本發(fā)明提供的基于單片機控制的晶閘管故障檢測系統(tǒng)的另一個實施例 的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖4所示，一種基于單片機控制的晶閘管故障檢測系統(tǒng)400包括濾波整流電路 402、光耦隔離電路404、波形整形電路406、切換判斷電路408和單片機410。其中濾波整流 電路402、波形整形電路406、切換判斷電路408和單片機410可以是與圖2所示濾波整流 電路202、波形整形電路206、切換判斷電路208和單片機210具有相同或相似的功能模塊。 為簡潔起見，這里不再贅述。如圖4所示，本發(fā)明提供的基于單片機控制的晶體管故障檢測系統(tǒng)的一個實施例 中，光耦隔離電路404進一步包括光耦合器件4041，用于接收濾波整流電路濾波處理后的 直流信號，根據(jù)所接收的直流信號輸出高電平或低電平信號；當(dāng)晶閘管正常導(dǎo)通時，光耦合 器件4041處于導(dǎo)通狀態(tài)，輸出高電平信號；當(dāng)晶閘管關(guān)斷時，光耦合器件4041處于關(guān)斷狀 態(tài)，輸出低電平信號。圖5示出本發(fā)明提供的基于單片機控制的晶閘管故障檢測系統(tǒng)的另一個實施例 的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖5所示，一種基于單片機控制的晶閘管故障檢測系統(tǒng)500包括濾波整流電路 502、光耦隔離電路504、波形整形電路506、切換判斷電路508和單片機510。其中濾波整流 電路502、光耦隔離電路504、切換判斷電路508和單片機510可以是與圖2所示濾波整流 電路202、光耦隔離電路204、切換判斷電路208和單片機210具有相同或相似的功能模塊。 為簡潔起見，這里不再贅述。如圖5所示，本發(fā)明提供的基于單片機控制的晶體管故障檢測系統(tǒng)的一個實施例 中，波形整形電路506進一步包括與光耦隔離電路輸出端連接的濾波電路5061，以及與濾 波電路連接的整形電路5062 ；其中濾波電路5061采用RC濾波電路，用于接收光耦隔離電 路輸出的電平信號，濾除光耦隔離電路導(dǎo)通/關(guān)斷過程中產(chǎn)生的干擾信號；整形電路5062 包括非門電路，用于對RC濾波電路濾除干擾信號后的電平信號進行信號整形處理。圖6示出本發(fā)明提供的基于單片機控制的晶閘管故障檢測系統(tǒng)的另一個實施例 的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖6所示，一種基于單片機控制的晶閘管故障檢測系統(tǒng)600包括濾波整流電路 602、光耦隔離電路604、波形整形電路606和單片機610。其中濾波整流電路602、光耦隔離 電路604、波形整形電路606、切換判斷電路608和單片機610可以是與圖2所示濾波整流 電路202、光耦隔離電路204、波形整形電路206和單片機210具有相同或相似的功能模塊。為簡潔起見，這里不再贅述。如圖6所示，本發(fā)明提供的基于單片機控制的晶體管故障檢測系統(tǒng)的一個實施例 中，切換判斷電路608進一步包括與波形整形電路606輸出端連接的電子開關(guān)6081，電子 開關(guān)用于接收單片機610輸出的方波信號，以及當(dāng)方波信號為高電平和低電平時，分別進 行各路信號的切換，并將所切換的信號發(fā)送給單片機的中斷接口。圖7示出本發(fā)明提供的基于單片機控制的晶閘管故障檢測系統(tǒng)的另一個實施例 的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖7所示，一種基于單片機控制的晶閘管故障檢測系統(tǒng)700包括濾波整流電 路702、光耦隔離電路704、波形整形電路706、切換判斷電路708、單片機710和交流接觸器 712。其中濾波整流電路702、光耦隔離電路704、波形整形電路706、切換判斷電路708和單 片機710可以是與圖2所示濾波整流電路202、光耦隔離電路204、波形整形電路206、切換 判斷電路208和單片機210具有相同或相似的功能模塊。為簡潔起見，這里不再贅述。如圖7所示，本發(fā)明提供的基于單片機控制的晶體管故障檢測系統(tǒng)的一個實施例 中，該系統(tǒng)700進一步包括與單片機710連接的交流接觸器712 ；其中單片機710根據(jù)中 斷接口接收到的信號，控制交流接觸器712的導(dǎo)通或關(guān)斷；以及交流接觸器712根據(jù)單片機 的控制，導(dǎo)通或關(guān)斷外接設(shè)備與交流電源間的電氣連接。圖8示出本發(fā)明提供的基于單片機控制的晶閘管故障檢測系統(tǒng)的一個具體實施 方式的電路結(jié)構(gòu)示意圖。如圖8所示，一種基于單片機控制的晶閘管故障檢測系統(tǒng)800，其中A1/K1、A1/K2、 A1/K3、A2/K4、A2/K5、A2/K6分別為晶閘管SCR1 SCR6的陽極與陰極兩端，晶閘管SCR1 (陽 極A1，陰極K1)、晶閘管SCR2 (陽極A1，陰極K2)、晶閘管SCR3 (陽極A1，陰極K3)具有共陽 極A1，晶閘管SCR4 (陽極A2，陰極K4)、晶閘管SCR5 (陽極A2，陰極K5)、晶閘管SCR6 (陽極 A2，陰極K6)具有共陽極A2。晶閘管SCR1和SCR6的檢測電路分別連接到電子開關(guān)IC3A的 “1”、“2”引腳，晶閘管SCR2和SCR5的檢測電路分別連接到電子開關(guān)IC3B的“3”、“5”引腳， 晶閘管SCR3和SCR4的檢測電路分別連接到電子開關(guān)IC3C的“12”、“13”引腳。電子開關(guān) IC3A、IC3B、IC3C的輸出端“15”、“4”、“14”腳分別連接到單片機的INT4、INT5、INT6三個 中斷口。電子開關(guān)IC3A、IC3B、IC3C的控制端“10”、“9”、“11”都連接到單片機的“P3_5” 接口，單片機的“P3_5” 口輸出高電位時檢測SCR1、SCR2、SCR3三個晶閘管，其輸出低電位 時檢測SCR1、SCR2、SCR3三個晶閘管。當(dāng)系統(tǒng)檢測到SCR1 SCR6任意一個晶閘管發(fā)生故 障時，由單片機的“P4_3”端口控制交流接觸器斷開電源，停機報警。鑒于與晶閘管SCR1 SCR6連接的六路檢測電路具有相似性的電路結(jié)構(gòu)和功能，這里選取與晶閘管SCR1連接的 檢測電路做進一步的詳細(xì)介紹。如圖8所示，與晶閘管SCR1陽極A1、陰極K1連接的故障檢測電路主要包括整流濾 波電路、光耦隔離電路、波形整形電路、切換判斷電路等四部分。其中，整流濾波電路具體包括整流橋(DB1)和RC濾波電路(包括電阻R2、R3和電 容C3)，晶間管SCR1的A1/K1兩端的交流信號經(jīng)整流橋DB1整流后變?yōu)橹绷餍盘?，該直流?號經(jīng)R2、R3、C3組成的濾波電路濾波后，被加載到光耦隔離電路上。光耦隔離電路包括光耦合器件PC1 (可以采用型號為“TLP521”的光耦器件)。當(dāng) 晶閘管SCR1為正常導(dǎo)通狀態(tài)時，光耦器件PC1導(dǎo)通，其“3”引腳電位為高；當(dāng)晶閘管SCR1為正常關(guān)斷狀態(tài)時，光耦器件PCI關(guān)斷，其“3”引腳電位為低。因此，晶閘管SCR1為正常導(dǎo) 通/關(guān)斷狀態(tài)時，光耦器件PC1的“3”引腳得到是規(guī)整的周期信號(如周期為20ms的方波 信號)。當(dāng)晶閘管SCR1為短路故障狀態(tài)時，光耦器件PC1處于恒關(guān)斷，其“3”引腳電位恒為 低。當(dāng)晶閘管SCR1為斷路、次級缺相或觸發(fā)信號丟失故障時，光耦器件PC1恒導(dǎo)通，其“3” 引腳電位恒為高。隨后，光耦器件PC1的“3”引腳信號被輸出并連接到波形整形電路。波形整形電路包括濾波電路(如包括電阻器R4、R7和電容器C4的RC濾波電路) 和整形電路(包括非門IC2A，可以采用型號為“TC4069”的非門器件)，其中電阻起R4、R7 和電容器C4組成濾波電路用于濾除光耦器件PC1導(dǎo)通/中斷過程中產(chǎn)生的干擾，以及通過 非門電路IC2A對過濾干擾信號后的電平信號進行整形；然后接入切換判斷電路。切換判斷電路由電阻器R5、R6、R10、電子開關(guān)IC3A、穩(wěn)壓二極管(或稱為齊納二極 管)ZD1和電容器C6組成，其中電子開關(guān)IC3A(可以采用型號為“TC4053”的電子開關(guān))的 “10”引腳用于接收單片機“P3_5”引腳輸出的控制信號，控制電子開關(guān)IC3A在晶閘管SCR1 連接電路和晶閘管SCR6連接電路這兩路信號間進行切換。單片機(IC1)的“P3_5”向切換判斷電路的電子開關(guān)輸出切換控制信號，中斷端口 “INT4、INT5、INT6”中的“INT4”端口與電子開關(guān)IC3A進行耦合，用于接收電子開關(guān)IC3A 切換的信號，采用切換判斷的方式進一步節(jié)省了對單片機的中斷I/O 口的占用。需要說明的是本發(fā)明所具體選取的電路，如濾波、整形電路，所選取的器件型號， 例如型號為“TC4053”的電子開關(guān)、型號為“TC4069”的非門器件，僅僅是為了描述本發(fā)明而 給出的，而并不是無遺漏的或者將本發(fā)明限于所公開的形式。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)本 發(fā)明的教導(dǎo)以及實際應(yīng)用的需要可以自由變換電路的具體構(gòu)造，選取適合的器件來以實現(xiàn) 相同的功能。圖9示出本發(fā)明實施例提供的基于單片機控制的晶閘管故障檢測方法的流程圖。如圖9所示，基于頻譜空洞不均勻性的頻譜接入方法包括步驟902，接收晶閘管電 極端輸入的交流信號，將交流信號整流為直流信號，并對直流信號進行濾波處理。例如，晶 閘管電極端輸入的交流信號，經(jīng)由整流電路將交流信號整流為直流信號，并通過濾波電路 對所述直流信號進行濾波處理，從而獲得具有預(yù)定規(guī)整形態(tài)或電平值的直流信號。步驟904，接收濾波整流電路濾波處理后的直流信號，根據(jù)所接收的直流信號輸出 高電平或低電平信號。例如，濾波整流電路整流濾波處理后的直流信號，被輸入到光耦隔離 電路，并由光耦隔離電路根據(jù)所接收的直流信號來輸出高電平或低電平信號；具體來說，當(dāng) 晶閘管正常導(dǎo)通時，直流信號可以高于光耦隔離電路的導(dǎo)通閾值，從而光耦隔離電路輸出 高電平信號；當(dāng)晶閘管關(guān)斷時，直流信號低于光耦隔離電阻的導(dǎo)通閾值，從而光耦隔離電路 輸出低電平信號。步驟906，接收光耦隔離電路輸出的電平信號，濾除光耦隔離電路在導(dǎo)通或關(guān)斷過 程中產(chǎn)生的干擾信號，并對濾除干擾信號的電平信號進行信號整形處理。例如，波形整形電 路接收光耦隔離電路輸出的電平信號，并對其進行濾波處理以濾除光耦隔離電路在導(dǎo)通或 關(guān)斷過程中產(chǎn)生的干擾信號；隨后再對電平信號進行信號整形，以獲得具有規(guī)整形態(tài)的信號。步驟908，接收單片機輸出的控制信號，根據(jù)控制信號，切換待接收的波形整形電 路整形后的電平信號，并將所切換的信號發(fā)送給單片機的中斷接口。例如，切換判斷電路接收單片機輸出的控制信號，并根據(jù)該控制信號，切換待接收的各路電平信號；具體來說，控 制信號為低電平時，切換某幾路晶閘管的電平信號，當(dāng)控制信號為高電平時，切換另幾路晶 閘管的電平信號；隨后將接入的電平信號發(fā)送到單片機相應(yīng)的中斷接口。本發(fā)明采用切換 判斷電路可以進一步節(jié)省對單片機中斷I/O 口的占用。步驟910，接收的切換的信號，并根據(jù)切換的信號執(zhí)行預(yù)先設(shè)定的晶閘管保護程 序。例如，單片機向切換判斷電路輸出控制信號，用以控制切換判斷電路進行電平信號切 換；以及根據(jù)切換判斷電路發(fā)送的切換信號執(zhí)行預(yù)定的晶閘管保護程序，具體來說，單片機 接收所切換的信號可以是規(guī)整的脈沖信號，或持續(xù)的高電平信號，又或者是持續(xù)的低電平 信號等等；根據(jù)所接收到的信號的不同，執(zhí)行不同的服務(wù)程序(如退出中斷服務(wù)程序、停機 報警等)。本發(fā)明提供的基于單片機控制的晶閘管故障檢測方法，基于單片機的控制，實現(xiàn) 對晶閘管故障檢測電路的切換，所提供的故障檢測系統(tǒng)采用數(shù)字電路，結(jié)構(gòu)簡單，故障檢測 靈敏度高，抗干擾能力強，具有很強的實用性，能夠有效地檢測晶間管故障，保護焊機等外 接設(shè)備。本發(fā)明提供的基于單片機控制的晶閘管故障檢測方法的一個實施例中，步驟 902 “接收晶閘管電極端輸入的交流信號，將交流信號整流為直流信號，并對直流信號進行 濾波處理”進一步包括整流橋接收晶間管電極端輸入的交流信號，將交流信號整流為直流 信號；以及RC濾波電路對直流信號進行濾波處理。本發(fā)明提供的基于單片機控制的晶閘管故障檢測方法的一個實施例中，步驟 904 “接收濾波整流電路濾波處理后的直流信號，根據(jù)所接收的直流信號輸出高電平或低電 平信號”進一步包括光耦合器件接收濾波整流電路濾波處理后的直流信號，根據(jù)所接收的 直流信號輸出高電平或低電平信號；當(dāng)晶閘管正常導(dǎo)通時，光耦合器件處于導(dǎo)通狀態(tài)，輸出 高電平信號；當(dāng)晶閘管關(guān)斷時，光耦合器件處于關(guān)斷狀態(tài)，輸出低電平信號。本發(fā)明提供的基于單片機控制的晶閘管故障檢測方法的一個實施例中，步驟 906 “接收光耦隔離電路輸出的電平信號，濾除光耦隔離電路在導(dǎo)通或關(guān)斷過程中產(chǎn)生的干 擾信號，并對濾除干擾信號的電平信號進行信號整形處理”進一步包括與光耦隔離電路輸 出端連接的RC濾波電路，接收光耦隔離電路輸出的電平信號，濾除光耦隔離電路導(dǎo)通/關(guān) 斷過程中產(chǎn)生的干擾信號；以及與RC濾波電路連接的非門電路，對RC濾波電路濾除干擾信 號后的電平信號進行信號整形處理。本發(fā)明提供的基于單片機控制的晶閘管故障檢測方法的一個實施例中，步驟 908 “接收單片機輸出的控制信號，根據(jù)控制信號，切換待接收的波形整形電路整形后的電 平信號，并將所切換的信號發(fā)送給單片機的中斷接口”進一步包括與波形整形電路輸出端 連接的電子開關(guān)，接收單片機輸出的方波信號，以及當(dāng)方波信號為高電平或低電平時，分別 進行各路信號的切換，并將所切換的信號發(fā)送給單片機的中斷接口。本發(fā)明提供的基于單片機控制的晶閘管故障檢測方法的一個實施例中，步驟 910 “接收的切換的信號，并根據(jù)切換的信號執(zhí)行預(yù)先設(shè)定的晶閘管保護程序”進一步包括 單片機根據(jù)中斷接口接收到的信號，控制交流接觸器的導(dǎo)通或關(guān)斷；以及與單片機連接的 交流接觸器，根據(jù)單片機的控制，導(dǎo)通或關(guān)斷外接設(shè)備與交流電源間的電氣連接。圖10示出本發(fā)明提供的基于單片機控制的晶閘管故障檢測方法的一個具體實施方式
的流程圖。如圖10所示，基于單片機控制的晶閘管故障檢測方法1000包括步驟1002，系統(tǒng)進 入晶閘管保護中斷服務(wù)狀態(tài)。例如焊機開始工作后，故障檢測系統(tǒng)進入晶閘管保護中斷服 務(wù)狀態(tài)，該系統(tǒng)中的單片機的“P3_5”引腳向電子開關(guān)器件輸出周期為200ms的方波信號。步驟1004，檢測各晶閘管的狀態(tài)。具體來說，根據(jù)單片機“P3_5”引腳輸出的方 波信號，當(dāng)方波信號處于高電位期間，電子開關(guān)分別切換晶閘管SCR1、SCR2、SCR3，從而將 三路信號分別送入單片機的中斷端口 INT4、INT5、INT6 ；在方波信號處于低電位期間，電子 開關(guān)分別切換晶閘管SCR4、SCR5、SCR6，從而將三路信號分別送入單片機的中斷端口 INT4、 INT5、INT6。步驟1006，檢測是否為脈沖信號。例如，前述三路信號分別送入單片機的中斷端口 INT4、INT5和INT6后，單片機檢測相應(yīng)端口接收的信號是否是脈沖信號；如果是脈沖信號， 則執(zhí)行步驟1007 ；否則執(zhí)行步驟1008。步驟1007，報警計數(shù)器清零。例如，當(dāng)晶閘管正常導(dǎo)通/關(guān)斷時，單片機的中斷端 口 INT4、INT5、INT6得到的是一組周期為20ms的脈沖信號；此時單片機通過中斷端口接收 的信號可以判斷對應(yīng)的晶閘管處于正常工作的狀態(tài)，也就是說，晶閘管沒有發(fā)生故障；那么 將報警計數(shù)器清零，單片機判定晶閘管為正常工作狀態(tài)；因此，故障檢測系統(tǒng)可以退出晶閘 管保護中斷服務(wù)狀態(tài)。步驟1008，報警計數(shù)器+1。例如，當(dāng)晶閘管發(fā)生短路故障時，單片機的中斷口 INT4、INT5、INT6得到的是持續(xù)的高電位信號(如+5V)；當(dāng)晶閘管發(fā)生斷路故障、主變次級 缺相或丟失晶閘管觸發(fā)信號時，單片機的中斷口 INT4、INT5、INT6得到的是持續(xù)的低電位 信號(如0V)；也就是說，當(dāng)晶閘管發(fā)生故障時，送入單片機中斷端口的信號不是脈沖信號， 此時報警計數(shù)器進行計數(shù)。步驟1010，判斷計數(shù)值是否大于閾值。如果報警計數(shù)器計數(shù)的計數(shù)值大于閾值，例 如本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際應(yīng)用的需要，預(yù)先設(shè)置閾值為300，則執(zhí)行步驟1012 ；否則 返回步驟1004。步驟1012，檢測信號電位是否為高電平。如果信號電位為高，則執(zhí)行步驟1013 ；否 則執(zhí)行步驟1014。步驟1013，停機，提示晶閘管短路故障。對于檢測的信號電位為高電平的情況，表 明晶閘管發(fā)生了短路故障，焊機停機并顯示晶閘管短路報警提示，最后退出晶閘管保護中 斷服務(wù)程序。步驟1014，停機，提示晶閘管短路故障。對于檢測的信號電位為低電平的情況，表 明晶閘管發(fā)生斷路故障、主變次級缺相或丟失晶閘管觸發(fā)信號，焊機停機并顯示晶閘管斷 路報警提示，最后退出晶閘管保護中斷服務(wù)程序。參考前述本發(fā)明示例性的描述，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以清楚的知曉本發(fā)明提供的基 于單片機控制的晶閘管故障檢測系統(tǒng)及方法具有以下優(yōu)點本發(fā)明公開了一種基于單片機控制的晶閘管故障檢測系統(tǒng)，基于單片機的控制， 實現(xiàn)對晶閘管故障的檢測，所提供的故障檢測系統(tǒng)采用數(shù)字電路，結(jié)構(gòu)簡單，故障檢測靈敏 度高，抗干擾能力強，具有很強的實用性。本發(fā)明公開了一種基于單片機控制的晶閘管故障檢測方法，基于單片機的控制，實現(xiàn)對晶閘管故障檢測電路的切換，所提供的故障檢測系統(tǒng)采用數(shù)字電路，結(jié)構(gòu)簡單，故障 檢測靈敏度高，抗干擾能力強，具有很強的實用性，能夠有效地檢測晶間管故障，保護焊機 等外接設(shè)備。 本發(fā)明的描述是為了示例和描述起見而給出的，而并不是無遺漏的或者將本發(fā)明 限于所公開的形式。很多修改和變化對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言是顯然的。本發(fā)明中 描述的電路結(jié)構(gòu)以及選取的器件型號僅為說明本發(fā)明的思想，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明 的教導(dǎo)以及實際應(yīng)用的需要可以自由變換電路的具體構(gòu)造以實現(xiàn)相同的功能；選擇和描述 實施例是為了更好說明本發(fā)明的原理和實際應(yīng)用，并且使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠理解 本發(fā)明從而設(shè)計適于特定用途的帶有各種修改的各種實施例。
權(quán)利要求
一種基于單片機控制的晶閘管故障檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括濾波整流電路，用于接收晶閘管電極端輸入的交流信號，將所述交流信號整流為直流信號，并對所述直流信號進行濾波處理；光耦隔離電路，用于接收所述濾波整流電路濾波處理后的直流信號，根據(jù)所接收的直流信號輸出高電平或低電平信號；波形整形電路，用于接收所述光耦隔離電路輸出的電平信號，濾除所述光耦隔離電路在導(dǎo)通或關(guān)斷過程中產(chǎn)生的干擾信號，并對濾除所述干擾信號的電平信號進行信號整形處理；切換判斷電路，用于接收所述單片機輸出的控制信號，根據(jù)所述控制信號，切換待接收的所述波形整形電路整形后的電平信號，并將所切換的信號發(fā)送給所述單片機的中斷接口；所述單片機，用于向所述切換判斷電路輸出所述控制信號，接收的所述切換的信號，以及根據(jù)所述切換的信號執(zhí)行預(yù)先設(shè)定的晶閘管保護程序。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述濾波整流電路進一步包括與所述晶 閘管電極端連接的整流橋，以及與所述整流橋連接的濾波電路；其中所述整流橋用于接收晶間管電極端輸入的交流信號，將所述交流信號整流為直流信號；所述濾波電路采用RC濾波電路，用于對所述直流信號進行濾波處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述光耦隔離電路進一步包括光耦合器 件，用于接收所述濾波整流電路濾波處理后的直流信號，根據(jù)所接收的直流信號輸出高電 平或低電平信號；當(dāng)所述晶閘管正常導(dǎo)通時，所述光耦合器件處于導(dǎo)通狀態(tài)，輸出高電平信號； 當(dāng)所述晶閘管關(guān)斷時，所述光耦合器件處于關(guān)斷狀態(tài)，輸出低電平信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述波形整形電路進一步包括與所述光 耦隔離電路輸出端連接的濾波電路，以及與所述濾波電路連接的整形電路；其中所述濾波電路采用RC濾波電路，用于接收所述光耦隔離電路輸出的電平信號，濾除所 述光耦隔離電路導(dǎo)通/關(guān)斷過程中產(chǎn)生的干擾信號；所述整形電路包括非門電路，用于對RC濾波電路濾除所述干擾信號后的電平信號進 行信號整形處理。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述切換判斷電路進一步包括與所述波 形整形電路輸出端連接的電子開關(guān)，所述電子開關(guān)用于接收所述單片機輸出的方波信號， 以及當(dāng)所述方波信號為高電平和低電平時，分別進行各路信號的切換，并將所切換的信號 發(fā)送給所述單片機的中斷接口。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)進一步包括與所述單片機連接 的交流接觸器；所述單片機根據(jù)所述中斷接口接收到的信號，控制所述交流接觸器的導(dǎo)通或關(guān)斷；以及所述交流接觸器，用于根據(jù)所述單片機的控制，導(dǎo)通或關(guān)斷外接設(shè)備與交流電源間的電氣連接。
7.一種基于單片機控制的晶間管故障檢測方法，其特征在于，所述方法包括接收晶間管電極端輸入的交流信號，將所述交流信號整流為直流信號，并對所述直流 信號進行濾波處理；接收所述濾波整流電路濾波處理后的直流信號，根據(jù)所接收的直流信號輸出高電平或 低電平信號；接收所述光耦隔離電路輸出的電平信號，濾除所述光耦隔離電路在導(dǎo)通或關(guān)斷過程中 產(chǎn)生的干擾信號，并對濾除所述干擾信號的電平信號進行信號整形處理；接收所述單片機輸出的控制信號，根據(jù)所述控制信號，切換待接收的所述波形整形電 路整形后的電平信號，并將所切換的信號發(fā)送給所述單片機的中斷接口 ；以及接收的所述切換的信號，并根據(jù)所述切換的信號執(zhí)行預(yù)先設(shè)定的晶閘管保護程序。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述接收晶閘管電極端輸入的交流信號， 將所述交流信號整流為直流信號，并對所述直流信號進行濾波處理進一步包括整流橋接收所述晶間管電極端輸入的交流信號，將所述交流信號整流為直流信號；以及RC濾波電路對所述直流信號進行濾波處理。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述接收所述濾波整流電路濾波處理后 的直流信號，根據(jù)所接收的直流信號輸出高電平或低電平信號進一步包括光耦合器件接收所述濾波整流電路濾波處理后的直流信號，根據(jù)所接收的直流信號輸 出高電平或低電平信號；當(dāng)所述晶閘管正常導(dǎo)通時，所述光耦合器件處于導(dǎo)通狀態(tài)，輸出高 電平信號；當(dāng)所述晶閘管關(guān)斷時，所述光耦合器件處于關(guān)斷狀態(tài)，輸出低電平信號。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述接收所述光耦隔離電路輸出的電平 信號，濾除所述光耦隔離電路在導(dǎo)通或關(guān)斷過程中產(chǎn)生的干擾信號，并對濾除所述干擾信 號的電平信號進行信號整形處理進一步包括與所述光耦隔離電路輸出端連接的RC濾波電路，接收所述光耦隔離電路輸出的電平 信號，濾除所述光耦隔離電路導(dǎo)通/關(guān)斷過程中產(chǎn)生的干擾信號；以及與所述RC濾波電路連接的非門電路，對所述RC濾波電路濾除所述干擾信號后的電平 信號進行信號整形處理。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述接收所述單片機輸出的控制信號， 根據(jù)所述控制信號，切換待接收的所述波形整形電路整形后的電平信號，并將所切換的信 號發(fā)送給所述單片機的中斷接口進一步包括與所述波形整形電路輸出端連接的電子開關(guān)，接收所述單片機輸出的方波信號，以及 當(dāng)所述方波信號為高電平或低電平時，分別進行各路信號的切換，并將所切換的信號 發(fā)送給所述單片機的中斷接口。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述接收的所述切換的信號，并根據(jù)所 述切換的信號執(zhí)行預(yù)先設(shè)定的晶閘管保護程序進一步包括所述單片機根據(jù)所述中斷接口接收到的信號，控制所述交流接觸器的導(dǎo)通或關(guān)斷；以及與所述單片機連接的交流接觸器，根據(jù)所述單片機的控制，導(dǎo)通或關(guān)斷外接設(shè)備與交流電源間的電氣連接 。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于單片機控制的晶閘管故障檢測系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)包括濾波整流電路，用于接收晶閘管電極端輸入的交流信號，將交流信號整流為直流信號，并對直流信號進行濾波處理；光耦隔離電路，用于根據(jù)所接收的直流信號輸出高電平或低電平信號；波形整形電路，用于濾除光耦隔離電路在導(dǎo)通或關(guān)斷過程中產(chǎn)生的干擾信號，并對濾除干擾信號的電平信號進行信號整形處理；切換判斷電路，用于根據(jù)單片機輸出的控制信號，切換待接收的波形整形電路整形后的電平信號，并將所切換的信號發(fā)送給單片機的中斷接口；單片機，用于根據(jù)切換的信號執(zhí)行預(yù)先設(shè)定的晶閘管保護程序。本發(fā)明能夠為晶閘管故障檢測提供結(jié)構(gòu)簡單、抗干擾能力強的故障檢測電路。
文檔編號H02H7/22GK101854055SQ20101016850
公開日2010年10月6日 申請日期2010年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月11日
發(fā)明者安小東, 楊學(xué)武, 王偉, 郎赫, 郭建飛 申請人:唐山松下產(chǎn)業(yè)機器有限公司