專利名稱：智能監(jiān)控電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種高壓直流電源裝置，尤其涉及主要適用于核物理研究的一種智能監(jiān)控電源。
背景技術(shù)：
在核物理研究中，需要高精度、高抗干擾、高可靠性的高壓直流電源，其結(jié)構(gòu)主要包括輸入接口、變壓器、整流濾波電路、恒流恒壓控制電路、保護(hù)電路、輸出接口，該電源由人工現(xiàn)場(chǎng)操作，但是近距離操作高壓對(duì)人身安全有一定的威脅，另外，如果操作人員不在現(xiàn)場(chǎng)，一旦出現(xiàn)故障可能會(huì)產(chǎn)生不可預(yù)料的后果。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是在現(xiàn)有高壓直流電源的基礎(chǔ)上，通過(guò)改進(jìn)，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制啟停、調(diào)節(jié)輸出電壓、輸出電流、檢測(cè)輸出電壓和輸出電流的一種智能監(jiān)控電源。
本實(shí)用新型的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，一種智能監(jiān)控電源，包括殼體、殼體內(nèi)由輸入接口、變壓器、整流濾波電路、恒流恒壓控制電路、保護(hù)電路、輸出接口構(gòu)成的高壓直流電源，特點(diǎn)是高壓直流電源的輸出主回路中接入電流取樣電路、電壓取樣電路，電流取樣電路、電壓取樣電路經(jīng)各自連接的隔離放大電路后接入雙路A/D轉(zhuǎn)換電路，其輸出的數(shù)字信號(hào)接入單片機(jī)，單片機(jī)將信號(hào)經(jīng)總線發(fā)送到電腦；電腦經(jīng)總線將控制數(shù)據(jù)送單片機(jī)，單片機(jī)經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換器連接隔離放大電路，其控制信號(hào)接高壓直流電源恒壓恒流控制電路。
本實(shí)用新型將現(xiàn)有高壓直流電源與以電腦為核心的高新技術(shù)結(jié)合起來(lái)，加入了智能監(jiān)控模塊和與電腦通信的接口電路，從而實(shí)現(xiàn)通過(guò)電腦遠(yuǎn)程控制電源的啟停，在相關(guān)軟件程序的支持下，可設(shè)定輸出電壓、電流，代替了人工操作，增強(qiáng)了安全性，電源的工作情況可以通過(guò)圖形曲線和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的方式顯示在電腦屏幕上，直觀可靠，電源出現(xiàn)故障可及時(shí)送故障信號(hào)至電腦，并可立刻切斷電源，可實(shí)現(xiàn)圖形曲線的縮放和鼠標(biāo)取點(diǎn)功能，有利于研究人員分析，可保存任意時(shí)間段的運(yùn)行數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)庫(kù)，本實(shí)用新型是現(xiàn)有高壓直流電源的更新?lián)Q代產(chǎn)品，適用領(lǐng)域廣，特別適用于核物理研究，轟擊原子核，射線，分離離子等。


圖1為本實(shí)用新型電路框圖；圖2為本實(shí)用新型不包括高壓直流電源部分的電原理圖；圖中，1是高壓直流電源，2是電流取樣電路，3是電壓取樣電路，4是隔離放大電路，5是隔離放大電路，6是雙路A/D轉(zhuǎn)換電路，7是電壓調(diào)節(jié)電路，8是隔離放大電路，9是D/A轉(zhuǎn)換電路，10是單片機(jī)，11是總線，12是電腦，電阻R1～R14，電容C1～C8，集成電路IC1～I(xiàn)C16。
具體實(shí)施方式
結(jié)合附圖進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型，本實(shí)用新型由殼體、殼體內(nèi)由變壓整流濾波電路、恒流恒壓控制電路、保護(hù)電路和輸出接口構(gòu)成的高壓直流電源1，高壓直流電源1的輸出主回路中接入的電流采樣電路2和電壓采樣電路3，電流采樣電路2、電壓采樣電路3分別經(jīng)過(guò)各自連接的隔離放大濾波電路4、5及兩路A/D轉(zhuǎn)換器6、單片機(jī)10、總線11、電腦12以及D/A轉(zhuǎn)換器9和隔離放大濾波電路8構(gòu)成，高壓直流電源1輸出主回路串入電阻R1把輸出電流轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，此信號(hào)作為電流采樣信號(hào)送給隔離放大濾波電路4中的集成電路跟隨器IC1(LM741)的同相輸入端，電阻R1為大功率小阻值的錳銅絲電阻，穩(wěn)定性高，溫漂小，保證采樣信號(hào)的準(zhǔn)確性。電壓采樣由跟隨器IC17(LM741)、電阻R2、R3組成，跟隨器將電源輸出正端與采樣電阻隔離開(kāi)，可以減小采樣電阻對(duì)電源的輸出電流的分流影響。取電阻R2上的電壓作為電壓采樣信號(hào)送入跟隨器IC4的同相輸入端。
隔離放大濾波電路4中電容C1、C2、C3為電流采樣信號(hào)的濾波電容；隔離放大濾波電路5中電容C4、C5、C6為電壓采樣信號(hào)的濾波電容，它們的作用是濾掉信號(hào)中的工頻和高頻干擾信號(hào)。集成電路IC1(LM741)、IC4(LM741)為跟隨器，可以提高濾波電路的輸入阻抗，減小對(duì)信號(hào)源的影響，同時(shí)為線性光耦的輸入提供足夠的驅(qū)動(dòng)電流。電阻R4、R5、R6、集成電路IC2(LM741)、IC3(LM741)、IC7(HCNR2000)是電流采樣信號(hào)的隔離放大電路，它將電流采樣信號(hào)通過(guò)光電耦合器HCNR2000達(dá)到電氣隔離的目的，由于采用了高精度的線性光耦，輸出的信號(hào)可以幾乎無(wú)失真地傳遞過(guò)來(lái)，同時(shí)，電阻R7、R8、R9、集成電路IC5(LM741)、IC6(LM741)、IC8(HCNR200)是電壓采樣信號(hào)的隔離放大電路，它將電壓采樣信號(hào)經(jīng)光電隔離后送入下一級(jí)。
兩路A/D轉(zhuǎn)換器6采用集成電路IC9(MAX1247)，利用其高精度、高分辨率、高速度的性能將送來(lái)的電流取樣信號(hào)Ui和電壓取樣信號(hào)Uu兩路模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)送給單片機(jī)P89LPC932。
單片機(jī)10接收兩路A/D轉(zhuǎn)換器6的數(shù)字信號(hào)，并且將電壓電流數(shù)據(jù)加標(biāo)志后發(fā)送到電腦。
電腦12在控制輸出電壓時(shí)，首先通過(guò)RS485總線把控制電壓的數(shù)據(jù)送入單片機(jī)10，單片機(jī)10再控制D/A轉(zhuǎn)換器9(MAX5159)輸出相應(yīng)的模擬電壓，此電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)跟隨器IC13(LM741)、放大器IC14(LM741)、光電耦合器IC15(HCNR2000)和跟隨器IC16(LM741)，通過(guò)光電隔離送入電源的輸出控制部件來(lái)驅(qū)動(dòng)電源，使輸出電壓、輸出電流與設(shè)定值相符。
RS485通信總線的電平轉(zhuǎn)換使用MAX485芯片，單片機(jī)10的發(fā)送線Txd接MAX485的第4腳DI，單片機(jī)10的接收線Rxd接MAX485的第1腳RO。MAX485的2、3腳共同連接到單片機(jī)10的P0.7腳，在單片機(jī)10使用異步串行通信總線時(shí)數(shù)據(jù)通過(guò)MAX485進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，并經(jīng)過(guò)RS485送入電腦或由電腦發(fā)送到單片機(jī)10。
D/A轉(zhuǎn)換電路MAX5159芯片與單片機(jī)10用SPI總線通信，通過(guò)SPI總線，單片機(jī)10的控制數(shù)據(jù)發(fā)送到D/A轉(zhuǎn)換器并且使之有效輸出。
D/A轉(zhuǎn)換器MAX5159的輸出接到放大隔離電路的輸入端，即IC13的同相輸入端。
權(quán)利要求1.一種智能監(jiān)控電源，包括殼體、殼體內(nèi)由變壓整流濾波電路、恒流恒壓控制電路、保護(hù)電路和輸出接口構(gòu)成的高壓直流電源，其特征在于高壓直流電源的輸出主回路中接入電流取樣電路、電壓取樣電路，電流取樣電路、電壓取樣電路經(jīng)各自連接的隔離放大濾波電路后接入雙路A/D轉(zhuǎn)換電路，其輸出的數(shù)字信號(hào)接入單片機(jī)，單片機(jī)將信號(hào)經(jīng)總線發(fā)送到電腦；電腦經(jīng)總線將控制數(shù)據(jù)送單片機(jī)，單片機(jī)經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換器連接隔離放大電路，其控制信號(hào)接高壓直流電源恒壓恒流控制電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能監(jiān)控電源，其特征在于電流取樣電路由高壓直流輸出主回路中串入的用錳銅絲繞制的大功率、小阻值的電阻構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能監(jiān)控電源，其特征在于電壓取樣電路由集成電路LM741跟隨器與串聯(lián)的分壓電阻構(gòu)成，集成電路LM741跟隨器的正端與高壓直流電源輸出正端連接，串聯(lián)分壓電阻的一端接高壓直流電源輸出負(fù)端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能監(jiān)控電源，其特征在于各隔離放大濾波電路均由電容濾波，由集成電路LM741構(gòu)成跟隨器，集成電路LM741、線性光耦電氣隔離集成電路HCNR2000、集成電路LM741構(gòu)成隔離放大電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能監(jiān)控電源，其特征在于兩路A/D轉(zhuǎn)換器由集成電路MAX1247構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能監(jiān)控電源，其特征在于單片機(jī)采用芯片P89LPC932。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能監(jiān)控電源，其特征在于通信接口采用RS485總線接口，接口電平轉(zhuǎn)換采用芯片MAX485。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能監(jiān)控電源，其特征在于D/A轉(zhuǎn)換器由集成電路MAX5159構(gòu)成。
專利摘要智能監(jiān)控電源，涉及適用于核物理研究的智能監(jiān)控電源。包括殼體內(nèi)的高壓直流電源，高壓直流電源的輸出主回路中接入電流取樣電路、電壓取樣電路，電流取樣電路、電壓取樣電路經(jīng)各自連接的隔離放大電路后接入雙路A/D轉(zhuǎn)換電路，其輸出的數(shù)字信號(hào)接入單片機(jī)，單片機(jī)將信號(hào)經(jīng)總線發(fā)送到電腦；電腦經(jīng)總線將控制數(shù)據(jù)送單片機(jī)，單片機(jī)經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換器連接隔離放大電路，其控制信號(hào)接高壓直流電源恒壓恒流控制電路。本實(shí)用新型通過(guò)電腦遠(yuǎn)程控制電源的啟停，代替人工操作，增強(qiáng)安全性，本實(shí)用新型是現(xiàn)有高壓直流電源的更新?lián)Q代產(chǎn)品，特別適用于核物理研究，轟擊原子核，射線，分離離子等。
文檔編號(hào)G05B15/02GK2814482SQ20052006870
公開(kāi)日2006年9月6日 申請(qǐng)日期2005年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月25日
發(fā)明者楊振, 袁書國(guó) 申請(qǐng)人:揚(yáng)州雙鴻電子有限公司