專利名稱：晶閘管的交流信號過零時(shí)序精密檢測方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及晶閘管觸發(fā)電路的交流信號過零時(shí)序檢測方法及裝置，特別是與一種用在磁療儀器上的晶間管的交流信號過零時(shí)序精密檢測方法及裝置有關(guān)。
背景技術(shù)：
電力行業(yè)研究表明，交流電網(wǎng)上的各種電器設(shè)備通/斷電時(shí)會產(chǎn)生電磁干擾，并 傳遞到電網(wǎng)上形成各種頻率、不同振幅的諧波或雜波，現(xiàn)在，大量電器設(shè)備中控制部分需要 采用晶閘管器件，而晶閘管的調(diào)壓是相對于交流信號中的過零信號，如果不能排除雜波的 干擾，晶閘管可能因雜波的過零信號而誤觸發(fā)，影響到設(shè)備的正常工作，需要設(shè)計(jì)相關(guān)的電 路裝置來檢測交流過零信號，把晶間管觸發(fā)所需要的過零信號檢測出來，相應(yīng)排除了雜波 的干擾，因此過零信號檢測精度關(guān)系到晶閘管的控制精度和系統(tǒng)的穩(wěn)定性。特別是磁療儀器需要晶閘管精確觸發(fā)，如圖4所示，磁療儀器中的磁場是由電流 產(chǎn)生的，將晶閘管接入交流電路中(在本設(shè)計(jì)中使用全波整流，且具有反向并聯(lián)的兩組晶 閘管，一組為晶閘管Dl和D2，另一組為晶閘管D3和D4)，調(diào)整晶閘管的導(dǎo)通角和在對應(yīng)周 期選擇導(dǎo)通就可以改變磁場線圈中的電流大小和方向，從而改變磁場的大小和方向，達(dá)到 治療人的疾病。然而現(xiàn)實(shí)情況是磁療儀器在電網(wǎng)雜波干擾下，現(xiàn)有的過零檢測裝置往往不 能準(zhǔn)確檢測正確的過零信號，導(dǎo)致磁療儀器的晶間管經(jīng)常出現(xiàn)一些誤觸發(fā)，最后導(dǎo)致相應(yīng) 周期短路、磁場大小波動(dòng)和方向的改變等，達(dá)不到理想的治療效果。因此需要對流經(jīng)磁療儀 器晶間管的交流信號過零時(shí)序檢測顯得極其重要，檢測精度關(guān)系到磁療儀器精度和整個(gè)系 統(tǒng)的穩(wěn)定性。目前常見晶閘管的交流信號過零時(shí)序檢測裝置的都是采用同步變壓器或者光電 隔離電路得到隔離的交流信號，經(jīng)過低通濾波電路和比較電路得到過零信號。這些濾波電 路對和信號頻率接近的干擾沒有抑制能力，即使再使用高通濾波電路，由于無功器件的延 時(shí)，不但不能有效增強(qiáng)接近頻率的抑制能力，更是增加額外的延時(shí)，增加了誤差。鑒于此，本發(fā)明人研制出一種交流信號過零時(shí)序精密檢測的方法及裝置，本案由 此產(chǎn)生。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種晶閘管的交流信號過零時(shí)序精密檢測方法，通過本方 法，使得能在惡劣的噪聲環(huán)境下，準(zhǔn)確提取并復(fù)現(xiàn)信號的過零時(shí)序。本發(fā)明的另一目的在于提供一種晶閘管的交流信號過零時(shí)序精密檢測裝置，與單 片機(jī)結(jié)合，結(jié)構(gòu)簡單，精度高。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的解決方案為晶閘管的交流信號過零時(shí)序精密檢測方法，第一步，信號隔離，將高壓交流信號轉(zhuǎn)變?yōu)橥l同相的低壓交流信號；第二步，低通濾波，將第一步所得信號經(jīng)低通濾波器濾除高頻干擾；
第三步，信號限幅，信號送入限幅器，使輸出信號限制在下一步比較器的輸入電壓范圍之內(nèi)；第四步，信號比較，經(jīng)過比較器得到確定的輸出電平，便于同數(shù)字電路接口，得到 過零信號，作為單片機(jī)定時(shí)中斷輸入信號；第五步，軟件濾波，單片機(jī)得到中斷信號后，單片機(jī)中的定時(shí)器捕捉中斷事件的發(fā) 生時(shí)間，并將中斷發(fā)生時(shí)間按先后順序儲存在二維數(shù)組a[m] [η]中，m代表采樣的中斷時(shí)間 的先后順序；通過軟件程序計(jì)算出每個(gè)中斷發(fā)生時(shí)間與已知頻率的相關(guān)度，儲存在二維數(shù) 組a[m][l]中；通過判斷相關(guān)度得到信號過零的發(fā)生時(shí)間，輸出過零脈沖。所述的第三步中，比較器輸入電壓在士0. 7V以內(nèi)。所述的第五步中，對中斷信號進(jìn)行三次采樣，防止干擾和誤觸發(fā)。晶閘管的交流信號過零時(shí)序精密檢測裝置，包括變壓器、低通濾波器、限幅器、比 較器和單片機(jī)；變壓器作為本裝置的入口，輸入端連接高壓交流信號，輸出端連接低通濾 波器的輸入端；低通濾波器連接限幅器；低通濾波器的輸出端連接在比較器的差分輸入端 口 ；比較器的輸出端與單片機(jī)內(nèi)部寄存器相連。所述的比較器集成在單片機(jī)內(nèi)部。所述的單片機(jī)具有復(fù)位電路。采用上述方案后，用單片機(jī)來控制過零時(shí)序脈沖的產(chǎn)生，單片機(jī)工作穩(wěn)定性好，精 確度高，適合在高要求的環(huán)境下工作，使得交流信號過零時(shí)序精密檢測的抗干擾能力強(qiáng)。另 夕卜，單片機(jī)的過零信號進(jìn)行三次采樣，只有三次電平相同時(shí)才發(fā)生中斷，可以更好的防止干 擾和誤觸發(fā)。


圖1是本發(fā)明較佳實(shí)施例的電路圖；圖2是本發(fā)明較佳實(shí)施例的功能模塊圖；圖3是本發(fā)明中斷程序的流程圖；圖4是磁療儀器的全波整流示意圖。
具體實(shí)施例方式結(jié)合圖1和圖2，本發(fā)明包括變壓器1、低通濾波器2、限幅器3和單片機(jī)4。本實(shí) 施例中的比較器集成在單片機(jī)4的內(nèi)部，單片機(jī)4的端口 PD6和端口 PD7即為比較器的差 分輸入端口。當(dāng)然，比較器也可以不集成于單片機(jī)4內(nèi)部，此類設(shè)計(jì)都在本發(fā)明的保護(hù)范疇。變壓器1主要起到信號隔離的作用，將變壓線圈Tl初級線圈高壓交流信號，轉(zhuǎn)變 為次級線圈上的同頻同相的低壓交流信號。這里，也可以使用光電隔離器代替變壓器Tl，此 類設(shè)計(jì)也在發(fā)明的保護(hù)范疇。低通濾波器2由電阻R1、R2和電容C3組成，參見圖1。電阻R1、R2的一端分別連 接變壓器1次級線圈的兩個(gè)端頭，電阻R1、R2的另一端跨接電容C3。信號從變壓器1輸出 后，經(jīng)低通濾波器2濾除高頻干擾。限幅器3由兩個(gè)二極管Dl和D3并聯(lián)在電容C3上，且二極管Dl和D3連接極性相反。這樣信號經(jīng)過限幅器3，信號的正負(fù)極電壓分別受到二極管Dl和D3的限制，使得到的 輸出信號限制在士0.7V以內(nèi)。之所以要選擇士0.7V以內(nèi)，是受到集成在單片機(jī)4內(nèi)的比 較器5的輸入電壓范圍的限制單片機(jī)4主要包括芯片ICl和外圍電路。外圍電路包括晶振Yl和電容C3、C4構(gòu) 成的晶振電路6，以及二極管D2、電阻R3和電容Cl構(gòu)成的復(fù)位電路7。限幅器3的輸出信號送入單片機(jī)4比較器的差分輸入端口，端口 PD6和端口 PD7， 信號經(jīng)過比較器比較，得到過零信號。此過零信號作為單片機(jī)4內(nèi)部定時(shí)器的外部中斷輸 入信號。為了防止干擾和誤觸發(fā)，單片機(jī)4對單片機(jī)的過零信號進(jìn)行三次采樣，只有三次電 平相同時(shí)才發(fā)生中斷并啟動(dòng)中斷程序，進(jìn)行軟件濾波。參見圖3的中斷程序流程圖。本實(shí)施例中采用的軟件濾波方法為其中一種較佳方式，考慮到單片機(jī)的計(jì)算能力 不強(qiáng)，這里采取了簡單實(shí)用的相關(guān)度算法，下面結(jié)合圖3做詳細(xì)闡述。首先預(yù)置計(jì)算相關(guān)度的中斷事件為10次，每次中斷事件儲存在一個(gè)二維數(shù)組 a[m] [η]中。二維數(shù)組a[m]
中儲存中斷事件的時(shí)間，二維數(shù)組a[m] [1]中儲存中斷事件 的相關(guān)度，m代表發(fā)生中斷事件的時(shí)間先后順序。每次中斷發(fā)生后數(shù)據(jù)移位規(guī)則為，舍棄a[9] [η]，然后將a[8] [η]對應(yīng)數(shù)據(jù)移入 a[9] [η],a[7] [η]對應(yīng)數(shù)據(jù)移入a[6] [η]等等，最后將本次中斷的數(shù)據(jù)移入a
[η]中，即 本次中斷時(shí)間移入a

中，本次中斷相關(guān)度40] [1]計(jì)算前預(yù)置為O。本次中斷的數(shù)據(jù)，結(jié)合已知頻率，推算出之前9次中斷應(yīng)該發(fā)生的合理時(shí)間，對應(yīng) 儲存在卜
，13[1]，13[2]...13[8]中。接著將a[k]
與b[h]進(jìn)行依次做比較，假如相同，則相關(guān)度a[k]
+=1 ；假如 不同，則判斷(h+= 1) >9的情況。當(dāng)(h+= 1) >9成立，則跳過a[kH0]+= 1，當(dāng)(h+ =1) >9不成立，則返回再a[k]
與b[h]進(jìn)行依次做比較。然后再判斷k是否大于9，大于9則說明相關(guān)度計(jì)算完畢，結(jié)束中斷程序，返回。小 于等于9則說明相關(guān)度計(jì)算未完，再將a[k]
與b[h]進(jìn)行比較。最后查找a[m] [1]中的相關(guān)度最大值對應(yīng)的m值，用該次對應(yīng)的中斷事件的時(shí)間 作為本次脈沖輸出時(shí)刻，得到一個(gè)過零時(shí)序脈沖。此后依次循環(huán)往復(fù)。當(dāng)然，本實(shí)施例中為了相關(guān)度的算的更加精確，預(yù)置的中斷事件還可設(shè)為更大的 數(shù)值，不局限于10次。本發(fā)明不但能得到精確的過零時(shí)序脈沖，防止磁療儀器的晶閘管經(jīng)常出現(xiàn)的一些 誤觸發(fā)，還能提高磁療儀器的精度和整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，使得磁療儀器達(dá)到理想的治療效^ ο
權(quán)利要求
晶閘管的交流信號過零時(shí)序精密檢測方法，其特征在于包括以下步驟第一步，信號隔離，將高壓交流信號轉(zhuǎn)變?yōu)橥l同相的低壓交流信號；第二步，低通濾波，將第一步所得信號經(jīng)低通濾波器濾除高頻干擾；第三步，信號限幅，信號送入限幅器，使輸出信號限制在下一步比較器的輸入電壓范圍之內(nèi)；第四步，信號比較，經(jīng)過比較器得到確定的輸出電平，便于同數(shù)字電路接口，得到過零信號，作為單片機(jī)定時(shí)中斷輸入信號；第五步，軟件濾波，單片機(jī)得到中斷信號后，單片機(jī)中的定時(shí)器捕捉中斷事件的發(fā)生時(shí)間，并將中斷發(fā)生時(shí)間按先后順序儲存在二維數(shù)組a[m]
中，m代表采樣的中斷時(shí)間的先后順序；通過軟件程序計(jì)算出每個(gè)中斷發(fā)生時(shí)間與已知頻率的相關(guān)度，儲存在二維數(shù)組a[m][1]中；判斷相關(guān)度得到信號過零的發(fā)生時(shí)間，輸出過零脈沖。
2.如權(quán)利要求1所述的晶閘管的交流信號過零時(shí)序精密檢測方法，其特征在于所述 第三步中的比較器輸入電壓在士0. 7V以內(nèi)。
3.如權(quán)利要求1所述的晶閘管的交流信號過零時(shí)序精密檢測方法，其特征在于所述 的第五步中，對中斷信號進(jìn)行三次采樣，防止干擾和誤觸發(fā)。
4.晶間管的交流信號過零時(shí)序精密檢測裝置，其特征在于包括變壓器、低通濾波器、 限幅器、比較器和單片機(jī)；變壓器作為本裝置的入口，輸入端連接高壓交流信號，輸出端連 接低通濾波器的輸入端；低通濾波器連接限幅器；低通濾波器的輸出端連接在比較器的差 分輸入端口 ；比較器的輸出端與單片機(jī)內(nèi)部寄存器相連。
5.如權(quán)利要求4所述晶閘管的交流信號過零時(shí)序精密檢測裝置，其特征在于所述的 比較器集成在單片機(jī)內(nèi)部。
6.如權(quán)利要求4所述晶閘管的交流信號過零時(shí)序精密檢測裝置，其特征在于所述的 單片機(jī)具有復(fù)位電路。
全文摘要
本發(fā)明主要公開了一種晶閘管的交流信號過零時(shí)序精密檢測方法，步驟為信號隔離，低通濾波，信號限幅，信號比較，軟件濾波。晶閘管的交流信號過零時(shí)序精密檢測裝置，包括變壓器、低通濾波器、限幅器、比較器和單片機(jī)。變壓器作為本裝置的入口，輸入端連接高壓交流信號，輸出端連接低通濾波器的輸入端。低通濾波器連接限幅器；低通濾波器的輸出端連接在比較器的差分輸入端口。比較器的輸出端與單片機(jī)內(nèi)部寄存器相連。本發(fā)明能在惡劣的噪聲環(huán)境下，準(zhǔn)確提取并復(fù)現(xiàn)信號的過零時(shí)序。同時(shí)本發(fā)明與單片機(jī)結(jié)合，結(jié)構(gòu)簡單，精度高。
文檔編號G01R19/175GK101943714SQ200910112208
公開日2011年1月12日 申請日期2009年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月10日
發(fā)明者陳子全, 魯澤 申請人:戴維遜磁療技術(shù)(廈門)有限公司