ET11的開通與 關(guān)斷實現(xiàn)驅(qū)動各電熱管6。
[0046] 進(jìn)一步地，所述M0SFET11可選用IRF750A。
[0047]進(jìn)一步地，所述輸入裝置和顯示裝置為LCD觸摸屏3,可以顯示電熱管6的工作狀 態(tài)，通過LCD觸摸屏3設(shè)定電熱管6的工作參數(shù);同時將電熱管6的工作電流顯示，顯示其工作 狀態(tài)對應(yīng)的顏色，如圖9所示，可以采用彩色LCD觸摸電容屏。
[0048]進(jìn)一步地，所述LCD觸摸屏3分為兩部分，一部分為設(shè)置參數(shù)，另一部分為顯示部 分，將各電熱管工作狀態(tài)的變化通過顏色的變化顯示出來，當(dāng)電熱管工作電流I在0-100% I額變化時其對應(yīng)區(qū)域顯示的顏色為藍(lán)色-綠色-黃色-紅色逐漸漸變，用戶可以根據(jù)需要設(shè) 定各發(fā)熱管的工作電流，并在IXD觸摸屏3上顯示。
[0049 ]進(jìn)一步地，所述仿真平臺還包括整流電路5，220V交流電經(jīng)過整流電路5，給電熱管 6供電，整流電路5實現(xiàn)220V交流電AC/DC的轉(zhuǎn)換，可以采用橋式整流。
[0050] 進(jìn)一步地，所述仿真平臺采用額定電壓220V，額定功率1000W的電熱管6,也可以根 據(jù)需要采用其他規(guī)格的電熱管6。
[0051] 進(jìn)一步地，所述電熱管6分多層分布于模擬反應(yīng)堆殼體9內(nèi)，均勾布置。
[0052]進(jìn)一步地，所述電熱管6個數(shù)可以為N = 27,27個電熱管6分成3層，每層9個按規(guī)律 排列，第一層編號為1.1-1.9號電熱管6,第二層編號為2.1-2.9號電熱管6，第三層編號為 3.1-3.9號電熱管6，設(shè)置編號為1.1、1.4、1.7、2.1、2.4、2.7、3.1、3.4、3.7的電熱管6為第一 組，設(shè)置編號為1.2、1.5、1.8、2.2、2.5、2.8、3.2、3.5、3.8的電熱管6為第二組，設(shè)置編號為 1.3、1.6、1.9、2.3、2.6、2.9、3.3、3.6、3.9電熱管6為第三組，這三組每組內(nèi)各電熱管6工作 電流相同，每組之間工作電流不同可以模擬核反應(yīng)堆中軸向溫度分布不均的情況;通過設(shè) 置電熱管三層中每層內(nèi)各電熱管6工作電流相同，每層之間工作電流不同可以模擬核反應(yīng) 堆中徑向溫度分布不均勻的情況;若無規(guī)律的設(shè)置不同的電熱管6工作電流可以模擬反應(yīng) 堆中不規(guī)律的熱量分布情況，用戶可以根據(jù)研究的需要設(shè)定反應(yīng)堆的溫度場分布，例如使 溫度場正態(tài)分布、隨機分布等。
[0053]進(jìn)一步地，IXD觸摸屏3分成兩個區(qū)域，一半部分為顯示區(qū)域，另一半部分為操作區(qū) 域，顯示區(qū)域分為27個塊分別對應(yīng)27個電熱管6,在操作區(qū)域部分，通過各電熱管6對應(yīng)的調(diào) 節(jié)條的左右滑動來設(shè)定其工作的電流值，顯示區(qū)域?qū)㈦姛峁?的工作狀態(tài)分為四個等級，當(dāng) 電熱管6工作電流I在0-100% I額變化時其對應(yīng)區(qū)域顯示的顏色為藍(lán)色-綠色-黃色-紅色逐 漸漸變，用戶可以根據(jù)需要設(shè)定各發(fā)熱管的工作電流，并在屏幕顯示。
[0054]進(jìn)一步地，LCD觸摸屏3為電容屏，設(shè)置于模擬反應(yīng)堆殼體9外，方便用戶進(jìn)行數(shù)據(jù) 的設(shè)定和參數(shù)及時的變更，也能夠方便的觀察到各電熱管6的工作狀態(tài)，在進(jìn)行反應(yīng)堆研究 時，采集反應(yīng)堆內(nèi)數(shù)據(jù)也是極其方便的。
[0055] 進(jìn)一步地，MCU為微控制器，F(xiàn)PGA為現(xiàn)場可編程門陣列，F(xiàn)PGA2可以采用Cyclone IV，M0SFET11為金屬-氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管。
[0056]本發(fā)明的工作原理:如圖3所示，核反應(yīng)堆的半實物仿真平臺包括模擬反應(yīng)堆殼體 9、多個電熱管6、控制系統(tǒng)和顯示裝置，顯示裝置為IXD觸摸屏3,控制系統(tǒng)包括Μ⑶1、FPGA2 和驅(qū)動電路4,通過按鍵或帶觸摸功能的LCD觸摸屏3設(shè)置需要工作的電熱管6編號以及其工 作電流值，MCU1讀取工作電熱管6編號和電流值并對其處理后，通過總線將相應(yīng)的信息發(fā)送 至FPGA2中，F(xiàn)PGA2產(chǎn)生P麗信號，F(xiàn)PGA2控制相應(yīng)通道P麗的占空比，220V交流電經(jīng)過整流電 路5，給電熱管6供電，F(xiàn)PGA2輸出的P麗信號通過光電耦合隔離電路10和驅(qū)動電路4后控制 MOSFET11的開通與關(guān)斷實現(xiàn)驅(qū)動各電熱管6，LCD觸摸屏3設(shè)定并顯示27個電熱管6的工作電 流和工作狀態(tài)。
[0057]如圖4所示，單個電熱管6的工作電路，通過LCD觸摸屏3選定通道號并設(shè)置此電熱 管6的工作電流值，MCU1處理初始值后通過總線與FPGA2連接，F(xiàn)PGA2輸出P麗信號經(jīng)過光電 耦合電路隔離、驅(qū)動模塊至M0SFET11柵極控制M0SFET11的開通與關(guān)斷；220V交流電經(jīng)過橋 式整流后給電熱管6供電，通過控制FPGA2的輸出P麗信號的占空比實現(xiàn)控制M0SFET11的開 通與關(guān)斷，達(dá)到控制電熱管6工作狀態(tài)的目的，LCD觸摸屏3根據(jù)設(shè)定值顯示這一電熱管6的 工作在何種等級之下，其他26個電熱管6的工作電路相同。
[0058] 如圖5所示，P麗1、P麗2、P麗3的各自電壓大小，其電壓大小不一樣，但是占空比都
當(dāng)整個M0SFET11開通后的電阻很小，本裝置中將導(dǎo)通后M0SFET11電阻忽略不 計，則電熱管6的工作電流
iMCUl通過設(shè)定的電流值計算出此電熱管6的工作的占空 比Q，并將其送至FPGA2產(chǎn)生相應(yīng)占空比的P麗信號，通過控制M0SFET11的開通和關(guān)斷，最終 實現(xiàn)控制電熱管6工作。
[0059] 在具體的設(shè)計方案上，采用如下所述：
[0060] 如圖6所示，MCU1整體工作流程為：用戶根據(jù)研究需要在IXD觸摸屏3上手動設(shè)定工 作電熱管6的編號和其電流值，MCU1首先進(jìn)行初始化，然后在LCD觸摸屏3上顯示各電熱管6 的工作狀態(tài)，接下來讀取通道號和電流值，將其發(fā)送至FPGA2。
[0061 ]如圖7所示，F(xiàn)PGA2整體工作流程:FPGA2接收MCU1發(fā)送的通道數(shù)據(jù)和電流數(shù)據(jù)，然 后根據(jù)這一通道電流值的大小來控制相應(yīng)通道的PWM占空比。
[0062]如圖8所示，MCU1中IXD觸摸屏3的工作流程:Μ⑶1根據(jù)設(shè)定電流值，判斷工作電流I 的范圍，然后查表運算出控制LCD觸摸屏3顯示所需的RGB的取值，然后將其寫入LCD觸摸屏3 的寄存器，最后IXD觸摸屏3的顯示區(qū)域顯示各電熱管6的工作狀態(tài)。如圖9所示，RGB取值運 算表，其中INTO為取整函數(shù)。
[0063]以上的僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，當(dāng)然不能以此來限定本發(fā)明之權(quán)利范圍， 因此依本發(fā)明申請專利范圍所作的等效變化，仍屬本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項】
1. 一種核反應(yīng)堆的半實物仿真平臺，其特征在于，包括模擬反應(yīng)堆殼體、多個電熱管、 控制系統(tǒng)、輸入裝置和顯示裝置，多個電熱管設(shè)置于模擬反應(yīng)堆殼體內(nèi)，模擬核反應(yīng)堆的燃 料棒，控制系統(tǒng)通過設(shè)置和調(diào)節(jié)不同電熱管的工作狀態(tài)來實現(xiàn)模擬反應(yīng)堆內(nèi)各種溫度的分 布，輸入裝置和顯示裝置設(shè)置于模擬反應(yīng)堆殼體外，控制系統(tǒng)通過顯示輸出裝置反映電熱 管的工作狀態(tài)，通過輸入裝置設(shè)定電熱管的參數(shù)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的核反應(yīng)堆的半實物仿真平臺，其特征在于，所述模擬反應(yīng)堆殼 體上設(shè)有的入水口和出水口組數(shù)為Μ，Μ 2 2。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的核反應(yīng)堆的半實物仿真平臺，其特征在于，控制系統(tǒng)包括微控 制器、FPGA和驅(qū)動電路，微控制器和FPGA之間通過總線連接，F(xiàn)PGA通過驅(qū)動電路與電熱管連 接，產(chǎn)生PWM信號，根據(jù)相應(yīng)通道設(shè)定電流值的大小控制輸出的占空比，實現(xiàn)各電熱管工作 狀態(tài)的并行控制。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的核反應(yīng)堆的半實物仿真平臺，其特征在于，所述微控制器采用 單片機或DSP。5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的核反應(yīng)堆的半實物仿真平臺，其特征在于，所述FPGA和驅(qū)動電 路之間設(shè)有隔離電路，能夠避免FPGA和驅(qū)動電路之間產(chǎn)生干擾，能有效的抑制干擾，提高體 系統(tǒng)可靠性。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的核反應(yīng)堆的半實物仿真平臺，其特征在于，所述隔離電路采用 光電親合隔離。7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的核反應(yīng)堆的半實物仿真平臺，其特征在于，所述驅(qū)動電路包括 驅(qū)動模塊和功率開關(guān)管，驅(qū)動模塊對功率開關(guān)管進(jìn)行驅(qū)動。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的核反應(yīng)堆的半實物仿真平臺，其特征在于，所述電熱管個數(shù)為 N，N2 3,分多層分布于模擬反應(yīng)堆殼體內(nèi)，均勾布置。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的核反應(yīng)堆的半實物仿真平臺，其特征在于，所述輸入裝置和顯 示裝置為LCD觸摸屏，LCD觸摸屏上可以顯示電熱管的工作狀態(tài)，通過LCD觸摸屏設(shè)定電熱管 的工作參數(shù)。10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的核反應(yīng)堆的半實物仿真平臺，其特征在于，所述LCD觸摸屏分 為兩部分，一部分為設(shè)置參數(shù)，另一部分為顯示部分，將各電熱管工作狀態(tài)的變化通過顏色 的變化顯示出來。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種核反應(yīng)堆的半實物仿真平臺，包括模擬反應(yīng)堆殼體、多個電熱管、控制系統(tǒng)、輸入裝置和顯示裝置，多個電熱管設(shè)置于模擬反應(yīng)堆殼體內(nèi)，模擬核反應(yīng)堆的燃料棒，控制系統(tǒng)通過調(diào)節(jié)電熱管的工作狀態(tài)來調(diào)節(jié)模擬反應(yīng)堆殼體內(nèi)的溫度分布，輸入裝置和顯示裝置設(shè)置于模擬反應(yīng)堆殼體外，控制系統(tǒng)通過顯示輸出裝置反映電熱管的工作狀態(tài)，通過輸入裝置設(shè)定電熱管的參數(shù)；能夠?qū)崿F(xiàn)模擬反應(yīng)堆內(nèi)溫度不均勻分布和溫度顯示，與實際反應(yīng)堆更相符，能夠更好的模擬反應(yīng)堆，更加便于理論研究和學(xué)習(xí)。
【IPC分類】G09B25/02
【公開號】CN105575247
【申請?zhí)枴緾N201610146121
【發(fā)明人】李向舜, 雷程, 姜晶, 魏迪, 羅璠, 羅杰, 陳偉
【申請人】武漢理工大學(xué)
【公開日】2016年5月11日
【申請日】2016年3月15日