本發(fā)明涉及振蕩器領(lǐng)域，特別涉及一種通過(guò)檢測(cè)振蕩器的諧振頻率然后產(chǎn)生激勵(lì)信號(hào)的振蕩器的諧振頻率測(cè)量方法及測(cè)量系統(tǒng)和振蕩器。

背景技術(shù)：

振蕩器(oscillator)是一種能量轉(zhuǎn)換裝置--將直流電能轉(zhuǎn)換為具有一定頻率的交流電能，其構(gòu)成的電路叫振蕩電路。目前，主要有由電容器和電感器組成的lc回路，通過(guò)電場(chǎng)能和磁場(chǎng)能的相互轉(zhuǎn)換產(chǎn)生振蕩。要維持振蕩還要有具有正反饋的放大電路，lc振蕩器又分為變壓器耦合式和三點(diǎn)式振蕩器，很多應(yīng)用石英晶體的石英晶體振蕩器，還有用集成運(yùn)放組成的lc振蕩器。

目前，電子打火機(jī)、臭氧發(fā)生器等采用弧光放電的裝置，利用振蕩器進(jìn)行諧振，產(chǎn)生較高振蕩幅度的信號(hào)在相隔較近的兩個(gè)電極上產(chǎn)生高壓振蕩信號(hào)而放電。

目前，采用自激方式的振蕩器如果要產(chǎn)生放電弧光，將需要較大的功率，如果采用它激的方式，只有諧振時(shí)功率才能降低輸入功率，因此，需要有與振蕩器相同頻率的激勵(lì)信號(hào)才能，而目前檢測(cè)振蕩器固有頻率的裝置都比較復(fù)雜，成本高昂。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)目前檢測(cè)振蕩器固有頻率的裝置都比較復(fù)雜，成本高昂的不足，提供一種振蕩器的諧振頻率測(cè)量方法及測(cè)量系統(tǒng)和振蕩器。

本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)其目的所采用的技術(shù)方案是：一種振蕩器的諧振頻率測(cè)量方法，包括以下步驟：

步驟1、起振，給振蕩器輸入能量，使振蕩器振蕩，然后停止輸入能量，使振蕩器進(jìn)入阻尼振蕩階段；

步驟2、檢測(cè)，該步驟中對(duì)振蕩器阻尼振蕩信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，獲得阻尼振蕩的頻率，即為振蕩器的諧振頻率。

本發(fā)明的方法中通過(guò)測(cè)量振蕩器阻尼振蕩時(shí)的頻率條件簡(jiǎn)單，測(cè)量速度快。

進(jìn)一步的，上述的振蕩器的諧振頻率測(cè)量方法中：所述的步驟2中，包括：

步驟201、對(duì)振蕩器阻尼振蕩信號(hào)取樣；

步驟202、對(duì)取樣信號(hào)進(jìn)行整形成方波信號(hào)；

步驟203、計(jì)算方波信號(hào)的頻率。

進(jìn)一步的，上述的振蕩器的諧振頻率測(cè)量方法中：所述的步驟202中采用一門(mén)限信號(hào)，取樣信號(hào)過(guò)門(mén)限的為高電平，不過(guò)門(mén)限的為低電平。

進(jìn)一步的，上述的振蕩器的諧振頻率測(cè)量方法中：所述的步驟201中，采用電壓取樣或者電流取樣。

本發(fā)明還提供一種振蕩器的諧振頻率測(cè)量系統(tǒng)，包括待測(cè)振蕩器、對(duì)待測(cè)振蕩器提供能量的電源、設(shè)置在電源與待測(cè)振蕩器的電源輸入端之間的開(kāi)關(guān)管、開(kāi)關(guān)管的驅(qū)動(dòng)電路；還包括對(duì)待測(cè)振蕩器在阻尼振蕩時(shí)輸出阻尼振蕩信號(hào)進(jìn)行取樣的取樣電路，對(duì)取樣電路輸出的取樣信號(hào)進(jìn)行整形形成方波信號(hào)的整形電路、對(duì)整形電路輸出的方波進(jìn)行計(jì)數(shù)，并計(jì)算出方波信號(hào)頻率的單片機(jī)。

該檢測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，取樣方便。

進(jìn)一步的，上述的振蕩器的諧振頻率測(cè)量系統(tǒng)中：所述的待測(cè)振蕩器為lc振蕩器，包括電容c10和電感l(wèi)1，電容c10的一端通過(guò)開(kāi)關(guān)管接電源的陽(yáng)極，電容c10的另一端接電感l(wèi)1的一端，電感l(wèi)1的另一端接電源的陰極；在電容c10和電感l(wèi)1相連的公共端引出信號(hào)線(xiàn)vpp形成取樣電路，所述的整形電路包括三極管q1，信號(hào)線(xiàn)vpp接三極管q1的基極，三極管q1的集電極接單片機(jī)的邊沿捕獲信號(hào)輸入引腳，三極管q1的發(fā)射極接地；所述的單片機(jī)通過(guò)其邊沿捕獲信號(hào)輸入引腳輸入的方波信號(hào)計(jì)算出方波的頻率。

進(jìn)一步的，上述的振蕩器的諧振頻率測(cè)量系統(tǒng)中：所述的待測(cè)振蕩器為lc振蕩器，包括電容c10和電感l(wèi)1，電容c10的一端通過(guò)開(kāi)關(guān)管接電源的陽(yáng)極，電容c10的另一端接電感l(wèi)1的一端；所述的取樣電路包括取樣電阻r5和對(duì)取樣電阻r5兩端電壓進(jìn)行比較的電壓比較器rp1；電感l(wèi)1的另一端與電源的陰極之間串連所述的取樣電阻r5，所述的取樣電阻r5分別接電壓比較器rp1的輸入端，電壓比較器rp1的輸出端形成方波信號(hào)從單片機(jī)的邊沿捕獲信號(hào)輸入引腳輸入，所述的單片機(jī)通過(guò)其邊沿捕獲信號(hào)輸入引腳輸入的方波信號(hào)計(jì)時(shí),并計(jì)算出方波的頻率。

本發(fā)明還提供一種諧振器，包括振蕩器、電源、設(shè)置在振蕩器與電源之間的開(kāi)關(guān)管，開(kāi)關(guān)管的驅(qū)動(dòng)電路；還包括在振蕩器進(jìn)行阻尼振蕩時(shí)輸出的阻尼振蕩信號(hào)進(jìn)行取樣的取樣電路，對(duì)取樣電路輸出的取樣信號(hào)進(jìn)行整形形成方波信號(hào)的整形電路、對(duì)整形電路輸出的方波進(jìn)行計(jì)數(shù)并計(jì)算出方波信號(hào)頻率的單片機(jī)；所述的單片機(jī)輸出與方波信號(hào)頻率同頻占空比為50%的pwma信號(hào)輸入到所述的驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)電路根據(jù)pwma信號(hào)驅(qū)動(dòng)所述的開(kāi)關(guān)管。

該諧振器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。

進(jìn)一步的，上述的諧振器中：所述的振蕩器為lc振蕩器，包括電容c10和電感l(wèi)1；所述的驅(qū)動(dòng)電路包括型號(hào)為adp3110a的電源驅(qū)動(dòng)芯片ic3；所述的開(kāi)關(guān)管包括mos管q2和mos管q3；所述的電源為電池b；所述的單片機(jī)產(chǎn)生的pwma信號(hào)接電源驅(qū)動(dòng)芯片ic3的in端，電源驅(qū)動(dòng)芯片ic3的drvh接mos管q2的柵極，drvl接mos管q3的柵極；mos管q2的漏極接電池b的陽(yáng)極b+，mos管q2的源極接mos管q2的漏極，mos管q2的源極接電池b的陰極b-；mos管q2的源極與mos管q2的漏極的公共端接電容c10的一端，電容c10的另一端接電感l(wèi)1的一端，電感l(wèi)1的另一端接電池b的陰極b-。

進(jìn)一步的，上述的諧振器中：所述的取樣電路為電壓取樣電路，包括由電容c10和電感l(wèi)1的公共端引出的導(dǎo)線(xiàn)vpp；所述的整形電路包括三極管q1和限流電阻r4；導(dǎo)線(xiàn)vpp接三極管q1的基極，三極管q1的集電極接單片機(jī)的中斷信號(hào)輸入引腳，三極管q1的發(fā)射極接地。所述的取樣電路為電流取樣電路，包括取樣電阻r5和對(duì)取樣電阻r5兩端電壓進(jìn)行比較的電壓比較器rp1；取樣電阻r5串連到電感l(wèi)1的另一端與電源的陰極之間，所述的取樣電阻r5的兩端分別接電壓比較器rp1的輸入端，電壓比較器rp1的輸出端形成方波信號(hào)從單片機(jī)的邊沿捕獲信號(hào)輸入引腳輸入。

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作較為詳細(xì)的描述。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例1諧振器原理圖。

圖2是本發(fā)明實(shí)施例1中使用的單片機(jī)用外圍電路圖。

圖3是本發(fā)明實(shí)施例2諧振器原理圖。

圖4是本發(fā)明實(shí)施例2中使用的單片機(jī)用外圍電路圖。

圖5是本發(fā)明實(shí)施例3諧振器原理圖。

圖6是本發(fā)明實(shí)施例3中使用的單片機(jī)用外圍電路圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1，如圖1和圖2所示，本實(shí)施例是一種諧振器，可以用于電弧打火機(jī)、臭氧發(fā)生器等需要弧光的設(shè)備中，它可以在較小的功率下就可以產(chǎn)生弧光，因?yàn)椴捎昧艘粋€(gè)與振蕩器固有頻率一致的他激信號(hào)激勵(lì)。該諧振器主要包括振蕩器、振蕩器諧振頻率的測(cè)量系統(tǒng)、利用測(cè)量到的諧振頻率由單片機(jī)產(chǎn)生控制信號(hào)，該控制信號(hào)使振蕩器的激勵(lì)信號(hào)具有與振蕩器諧振頻率一致的激勵(lì)頻率，使振蕩器產(chǎn)生諧振。

如圖1所示，本實(shí)施例的諧振器主要振蕩器、電源、設(shè)置在振蕩器與電源之間的開(kāi)關(guān)管，開(kāi)關(guān)管的驅(qū)動(dòng)電路；另外，還包括在振蕩器進(jìn)行阻尼振蕩時(shí)輸出的阻尼振蕩信號(hào)進(jìn)行取樣的取樣電路，對(duì)取樣電路輸出的取樣信號(hào)進(jìn)行整形形成方波信號(hào)的整形電路、對(duì)整形電路輸出的方波進(jìn)行計(jì)數(shù)并計(jì)算出方波信號(hào)頻率的單片機(jī)；單片機(jī)輸出與方波信號(hào)頻率同頻占空比為50%的pwma信號(hào)輸入到所述的驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)電路根據(jù)pwma信號(hào)驅(qū)動(dòng)所述的開(kāi)關(guān)管。

本實(shí)施例中，通過(guò)對(duì)lc振蕩器進(jìn)行阻尼振蕩時(shí)采樣，對(duì)采樣信號(hào)的頻率進(jìn)行測(cè)量獲得諧振頻率，根據(jù)測(cè)量的諧振頻率，由單片機(jī)輸出與方波信號(hào)頻率同頻占空比為50%的pwma信號(hào)輸入到所述的驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)電路根據(jù)pwma信號(hào)驅(qū)動(dòng)所述的開(kāi)關(guān)管。這是一種電壓采樣型的檢測(cè)電路。

如圖1所示，本實(shí)施例中，振蕩器為lc振蕩器，包括電容c10和電感l(wèi)1；驅(qū)動(dòng)電路包括型號(hào)為adp3110a的電源驅(qū)動(dòng)芯片ic3；開(kāi)關(guān)管包括mos管q2和mos管q3；電源為電池b。

單片機(jī)產(chǎn)生的pwma信號(hào)接電源驅(qū)動(dòng)芯片ic3的in端，電源驅(qū)動(dòng)芯片ic3的drvh接mos管q2的柵極，drvl接mos管q3的柵極；mos管q2的漏極接電池b的陽(yáng)極b+，mos管q2的源極接mos管q2的漏極，mos管q2的源極接電池b的陰極b-；mos管q2的源極與mos管q2的漏極的公共端接電容c10的一端，電容c10的另一端接電感l(wèi)1的一端，電感l(wèi)1的另一端接電池b的陰極b-。

頻率測(cè)量系統(tǒng)中，取樣電路為電壓取樣電路，包括由電容c10和電感l(wèi)1的公共端引出的導(dǎo)線(xiàn)vpp；整形電路包括三極管q1和限流電阻r4；導(dǎo)線(xiàn)vpp接三極管q1的基極，三極管q1的集電極接單片機(jī)的邊沿捕獲信號(hào)輸入引腳，三極管q1的發(fā)射極接地。

本實(shí)施例的工作過(guò)程如下：

單片機(jī)的pwma輸出端產(chǎn)生任一一個(gè)輸出信號(hào)，使驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)管，讓電池對(duì)lc振蕩器加電，隨即驅(qū)動(dòng)電路使開(kāi)關(guān)管斷開(kāi)電池與lc振蕩器之間的連接，lc振蕩器振蕩，由于實(shí)踐中有內(nèi)阻，因此，lc振蕩器實(shí)踐上是在做阻尼振蕩。

單片機(jī)的一個(gè)邊沿捕獲接口，本實(shí)施例中使用的單片機(jī)的型號(hào)是stm8s003f3u6，這個(gè)邊沿捕獲接口是13號(hào)引腳的ci/pc6接收經(jīng)過(guò)整形后的振蕩信號(hào)，就是一個(gè)通過(guò)三極管q1對(duì)阻尼振蕩信號(hào)限幅放大形成的方波，當(dāng)阻尼振蕩信號(hào)幅度高于三極管q1的導(dǎo)通電壓如0.7v時(shí)，三極管導(dǎo)通，進(jìn)入到單片機(jī)的13號(hào)引腳的信號(hào)是低電平，當(dāng)阻尼振蕩信號(hào)幅度低如0.7v時(shí)，三極管截止，進(jìn)入到單片機(jī)的13號(hào)引腳的信號(hào)是高阻信號(hào)，這樣形成了方波，單片機(jī)根據(jù)邊沿捕獲接口中下降沿的計(jì)數(shù)再利用自己本身的時(shí)鐘，就可以計(jì)算出振蕩器的諧振頻率了，然后以諧振頻率產(chǎn)生pwma信號(hào)，該信號(hào)的占空比是50%，從單片機(jī)的另外一個(gè)輸出接口第14號(hào)引腳輸出，到電源驅(qū)動(dòng)芯片ic3的in端，另外，單片機(jī)的第12號(hào)引腳輸出使能信號(hào)接到電源驅(qū)動(dòng)芯片ic3的od端，本實(shí)施例中電源驅(qū)動(dòng)芯片ic3使用的型號(hào)是adp3110a，這樣，電源驅(qū)動(dòng)芯片ic3的兩個(gè)輸出端drvh和drvl，交錯(cuò)有效，驅(qū)動(dòng)mos管q2和mos管q3交錯(cuò)通過(guò)，向lc振蕩器提供能量(激勵(lì)信號(hào))，由于激勵(lì)信號(hào)是與振蕩器固有頻率一樣的頻率，因此振蕩器工作在近似諧振狀態(tài)。如圖2所示，該圖中還為單片機(jī)加了一些外圍電路如濾波器、指示燈等。

本實(shí)施例中，為了說(shuō)明方便，采用的是一非常簡(jiǎn)單的振蕩器lc振蕩器，在實(shí)踐過(guò)程中，還可以使用其它振蕩器，如晶體振蕩器，通過(guò)先激勵(lì)一下，讓它產(chǎn)生阻尼振蕩，然后通過(guò)測(cè)量阻尼振蕩的頻率，按照測(cè)量出來(lái)的頻率向振蕩器加入激勵(lì)信號(hào)。這樣，振蕩器就能輸出較高幅度的振蕩信號(hào)，如果在電感周?chē)O(shè)置一個(gè)圈數(shù)足夠多的線(xiàn)圈，在線(xiàn)圈兩端將很快就會(huì)產(chǎn)生高壓放電。

實(shí)施例2，如圖3和圖4所示，本實(shí)施例采用了實(shí)施例1所示的振蕩器、電源驅(qū)動(dòng)芯片ic3、一對(duì)開(kāi)關(guān)管q2和q3等，區(qū)別在于本實(shí)施例采樣時(shí)采樣的是阻尼振蕩的振蕩電流，在電感l(wèi)1與電池陰極(地)相連的時(shí)候，還串連一個(gè)取樣電阻r5組成取樣電路，對(duì)流過(guò)r5兩端的電流進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)檢測(cè)電阻r5中電流的方向變化，就可以形成輸入到單片機(jī)上的方波信號(hào)，本實(shí)施例中整形電路由電壓比較器rp1充當(dāng)，取樣電阻r5的兩端分別接電壓比較器rp1的輸入端也就是電壓比較器rp1的+、-兩端(1、3腳)，2腳v-接地，5、6腳接電池的陽(yáng)極，第4腳輸出信號(hào)vpp就是一個(gè)方波信號(hào)，電阻r5中一個(gè)方向的電流是高電平，反方向的電流就是低電平，這是一個(gè)非常標(biāo)準(zhǔn)的方波信號(hào)。單片機(jī)及其外圍電路如圖4所示，同樣vpp信號(hào)從單片機(jī)的13號(hào)引腳(邊沿捕獲信號(hào)引腳)輸入，pwma信號(hào)和使能信號(hào)p_enb分別從14號(hào)引腳和12號(hào)引腳接到電源驅(qū)動(dòng)芯片ic3的in端和od端。

實(shí)施例3如圖5和圖6所示，本實(shí)施例的諧振器與實(shí)施例1和實(shí)施例2一樣，都具有檢測(cè)振蕩器的諧振頻率的檢測(cè)電路，該檢測(cè)電路中采用了電流采樣和電壓采樣兩種方式，在單片機(jī)中，可以通過(guò)多次采樣計(jì)算得出非常精確的振蕩器諧振頻率。

如圖5所示，在lc振蕩器的電容c10和電感l(wèi)1的公共端引出電壓采樣信號(hào)，在電感l(wèi)1和電池地b-之間串連電流采樣電阻r5，電壓比較器rp1通過(guò)對(duì)電阻r5，兩端電流的方向進(jìn)行采集形成標(biāo)準(zhǔn)的方波輸出vpp還是接單片機(jī)的13引腳的中斷輸入，電壓采樣時(shí)所使用的三極管做整形電路，三極管q1的集電極接單片機(jī)的第3引腳，單片機(jī)輸出的pwma信號(hào)和使能信號(hào)p_enb分別從14號(hào)引腳和12號(hào)引腳接到電源驅(qū)動(dòng)芯片ic3的in端和od端。