專利名稱：移相觸發(fā)多功能微機(jī)控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于工業(yè)機(jī)電設(shè)備微機(jī)控制技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種移相觸發(fā)多功能微機(jī)控制裝置，主要用于高頻加熱、可控硅中頻、直流電機(jī)調(diào)速、螺柱弧焊機(jī)等機(jī)電設(shè)備的控制。在對(duì)三相交流調(diào)壓或三相全(控整流)橋中的晶閘管進(jìn)行移相觸發(fā)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)調(diào)壓(調(diào)功)、穩(wěn)壓(或穩(wěn)流)、限壓以及過流等故障的快速保護(hù)這四種基本功能。并設(shè)置可組合定時(shí)器，以擴(kuò)展對(duì)某類設(shè)備的專項(xiàng)功能，如自動(dòng)定時(shí)加熱(對(duì)螺柱弧焊機(jī)、鉆頭淬火高頻機(jī))，無柵流(即停振)保護(hù)(對(duì)電子管高頻加熱設(shè)備)，無間斷轉(zhuǎn)換(可控硅中頻的他激轉(zhuǎn)自激逆變啟動(dòng))等的功能。
上述微機(jī)控制裝置的背景技術(shù)，早在1983-1986年間，國內(nèi)幾種專業(yè)雜志上，已有多篇文章分析和探討(根據(jù)國外文獻(xiàn)及某些試驗(yàn))，典型的如1986年發(fā)表的“8039單片機(jī)構(gòu)成的晶閘管全橋數(shù)字觸發(fā)器”一文。八十年代末期，河北省保定市的院校與工廠結(jié)合，生產(chǎn)了GP-TY-II型微機(jī)控制高頻設(shè)備調(diào)壓電源，幾年后又有TWY型推出。以上兩型，性能穩(wěn)定可靠，思路與上文類似，略有前進(jìn)，單片機(jī)也仍用8039，是本實(shí)用新型試驗(yàn)改進(jìn)的基礎(chǔ)。直至目前，我國用于設(shè)備中的此類微機(jī)控制系統(tǒng)，單片機(jī)還限于8031或8039，且單片機(jī)輸出的是6路單脈沖。8039、8031單片機(jī)內(nèi)無程序存貯器，需外擴(kuò)EPROM，再加低八位地址鎖存器(或還要加一非門)，才能構(gòu)成微機(jī)最小單元，使電路變復(fù)雜，功耗也較大。
本實(shí)用新型的目的提供一種移相觸發(fā)多功能微機(jī)控制裝置，它簡(jiǎn)化現(xiàn)有的單片機(jī)系統(tǒng)，并加強(qiáng)多功能。在結(jié)構(gòu)上，它具有以下三個(gè)特點(diǎn)1、在硬件上，采用內(nèi)含程序存貯器的低功耗8位單片機(jī)，把微機(jī)最小單元簡(jiǎn)化到最簡(jiǎn)。2、在軟件上，啟用單片機(jī)內(nèi)另一個(gè)16位C/T用子程序直接從單片機(jī)輸出6路雙脈沖(雙脈沖的獲得，不需要外擴(kuò)可編程I/O口或外加邏輯電路)。3、設(shè)置可組合定時(shí)器，以擴(kuò)展上述專項(xiàng)功能。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本微機(jī)控制裝置采用下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的在說明書附圖中，

圖1給出本微機(jī)控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，它主要由一片單片機(jī)(CPU)、加模數(shù)轉(zhuǎn)換(A/D)、同步鎖相環(huán)電路(1)、單片機(jī)的6拍中斷及認(rèn)相接口電路(2)、(3)、自鎖式比較器(4)、模擬調(diào)節(jié)器(5)、脈沖列調(diào)制器(6)、六路場(chǎng)效應(yīng)管的功放電路(8)和場(chǎng)效應(yīng)管的驅(qū)動(dòng)電路(7)、整流和穩(wěn)壓電源(9)和可組合定時(shí)器電路(10)等部分所組成。其特征在于它由一片單片機(jī)(CPU)構(gòu)成微機(jī)的最小單元，加模數(shù)轉(zhuǎn)換(A/D)是實(shí)現(xiàn)移相實(shí)時(shí)控制。觸發(fā)脈沖與主電路三相電網(wǎng)電壓之間的相位關(guān)系，由同步鎖相環(huán)電路(1)鎖定，并通過單片機(jī)(CPU)的6拍中斷及認(rèn)相接口電路(2)、(3)，依靠軟硬件結(jié)合而實(shí)現(xiàn)認(rèn)相同步中斷。并直接由單片機(jī)(CPU)輸出的6路等間隔有序雙脈沖，經(jīng)過脈沖列調(diào)制(6)，以上組成單片機(jī)(CPU)數(shù)字觸發(fā)器，再經(jīng)過六路場(chǎng)效應(yīng)管的功放電路(8)及場(chǎng)效應(yīng)管的驅(qū)動(dòng)電路(7)去觸發(fā)主電路的可控硅，還設(shè)置模擬調(diào)節(jié)器(5)、自鎖式比較器(4)，并從主電路檢測(cè)相應(yīng)的信號(hào)再加以處理，在移相觸發(fā)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)對(duì)主電路的調(diào)壓(調(diào)功)、穩(wěn)壓(或穩(wěn)流)、限壓、過流等故障的快速保護(hù)這四種基本功能。并設(shè)置可組合定時(shí)器電路(10)，以擴(kuò)展對(duì)某類設(shè)備的專項(xiàng)功能。圖2給出本微機(jī)控制裝置中的可組合定時(shí)器電路(10)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3給出本微機(jī)控制裝置應(yīng)用于電子管高壓高頻加熱設(shè)備上實(shí)施例之一的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4給出本微機(jī)控制應(yīng)用于螺柱弧焊機(jī)上實(shí)施例之二的結(jié)構(gòu)示意圖。有關(guān)圖1、圖2、圖3及圖4的具體結(jié)構(gòu)特征和實(shí)施方案，在說明書附圖中加以說明。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)本微機(jī)控制裝置的結(jié)構(gòu)緊湊，它采用一片單片機(jī)(CPU)構(gòu)成微機(jī)的最小單元，采用加模數(shù)轉(zhuǎn)換(A/D)實(shí)現(xiàn)移相實(shí)時(shí)控制。在移相觸發(fā)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)對(duì)主電路的調(diào)壓(調(diào)功)、穩(wěn)壓(或穩(wěn)流)、限壓過流等故障的快速保護(hù)這四種基本功能。它簡(jiǎn)化現(xiàn)有單片機(jī)系統(tǒng)，并加強(qiáng)功能。在結(jié)構(gòu)上它具有以下三個(gè)特點(diǎn)1、在硬件上，采用內(nèi)含程序存貯器的低功耗8位單片機(jī)，把微機(jī)最小單元簡(jiǎn)化到最簡(jiǎn)。2、在軟件上，啟用單片機(jī)內(nèi)另一個(gè)16位C/T用子程序直接從單片機(jī)輸出6路雙脈沖(雙脈沖的獲得，不需要外擴(kuò)可編程I/O口或外加邏輯電路)。3、設(shè)置可組合定時(shí)器電路(10)，以擴(kuò)展對(duì)某類設(shè)備的專項(xiàng)功能，如自動(dòng)定時(shí)加熱(對(duì)螺柱弧焊機(jī)、鉆頭淬火高頻機(jī))，無柵流(即停振)保護(hù)(對(duì)電子管高頻加熱設(shè)備)，無間斷轉(zhuǎn)換(可控硅中頻的他激轉(zhuǎn)自激逆變啟動(dòng))等功能。因此，有利于推廣應(yīng)用和易于生產(chǎn)實(shí)施。
以下結(jié)合說明書附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體結(jié)構(gòu)特征和實(shí)施方案加以說明。
圖1給出本微機(jī)控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2給出本微機(jī)控制裝置的可組合定時(shí)器電路(10)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3給出本微機(jī)控制裝置應(yīng)用于電子管高頻加熱設(shè)備的實(shí)施例之一示意圖。
圖4給出本微機(jī)控制裝置應(yīng)用于螺柱弧焊機(jī)的實(shí)施例之二示意圖。
一，先給出圖1的實(shí)施例它主要由一片單片機(jī)(CPU)、加模數(shù)轉(zhuǎn)換(A/D)、同步鎖相環(huán)電路(1)、單片機(jī)的6拍中斷及認(rèn)相接口電路(2)、(3)、自鎖式比較器(4)、模擬調(diào)節(jié)器(5)、脈沖列調(diào)制器(6)、場(chǎng)效應(yīng)管驅(qū)動(dòng)電路(7)、六路場(chǎng)效應(yīng)管功放電路V-MOSFET(8)、整流及穩(wěn)壓電源(9)以及可組合定時(shí)器電路(10)等部分所組成。其中，單片機(jī)(CPU)采用內(nèi)含4K字節(jié)程序存貯器的低功耗8位單片機(jī)87C51或兼容的，加模數(shù)轉(zhuǎn)換(A/D)采用逐次逼近式單通道8位模數(shù)轉(zhuǎn)換ADC0804，接口電路(2)采用上升沿翻轉(zhuǎn)雙D觸發(fā)器7474，(3)是與門、與非門、非門結(jié)合的門電路，脈沖列調(diào)制器(6)是采用兩片六或門74LS32，驅(qū)動(dòng)電路(7)采用集電極開路OC六非門74LS06或等效的，加上電阻排R2(2K×6)構(gòu)成六路V-MOS的驅(qū)動(dòng)電路(7)，以上七塊集成電路與片外阻容等元器件，包括各集成電路各引腳的所有片際連線，以及單片機(jī)各引腳的功能設(shè)置，如圖1所示。還有同步鎖相環(huán)電路(1)、自鎖式比較器(4)及模擬調(diào)節(jié)器(5)、六路場(chǎng)效應(yīng)管功放電路V-MOSFET(8)以及整流和穩(wěn)壓電源(9)均為常規(guī)單元電路。為推廣應(yīng)用，設(shè)置可組合定時(shí)器電路(10)，如圖2所示，以擴(kuò)展某類設(shè)備的專用功能，即用于螺柱弧焊機(jī)控制定時(shí)、高頻加熱制備無柵流保護(hù)等的功能。按照上述制作即可構(gòu)成本實(shí)用新型——移相觸發(fā)多功能微機(jī)控制裝置?？梢姳緦?shí)用新型單片機(jī)控制系統(tǒng)電路之簡(jiǎn)潔。電路簡(jiǎn)化有利于可靠性，也使功耗降低，控制極的熱穩(wěn)定性提高。
二、給出圖2的實(shí)施例，其在具體應(yīng)用中給出組合定時(shí)器(10)的三種組合實(shí)例即組合(a)、組合(b)、組合(c)。組合(a)中K1、K2兩開關(guān)在IC13的定時(shí)器段內(nèi)接通，用于圖4中的螺柱弧焊機(jī)控制定時(shí)；組合(c)是延時(shí)工作單元，Kc接通后，經(jīng)過IC13定時(shí)段之后，三極管V81才開始工作，用于圖3中的高頻加熱設(shè)備無柵流保護(hù)；組合(b)中Kb一接通，306、309分別接通常開接點(diǎn)307、310，定時(shí)一結(jié)束，306、309分別轉(zhuǎn)換到接通305、308。圖2中IC13、IC14選為定時(shí)器555，IC13接成典型的定時(shí)器，IC14接成類反相器，三極管V81選為3DG12，Z1、Z2選為直流12V小型繼電器以及所有元器件的片際連線，如圖2所示，即可實(shí)施。
三、給出圖3的應(yīng)用實(shí)施例之一。圖3中主要給出電子管高頻加熱器的電路圖，其中框圖組合[10(c)]是延時(shí)工作單元，用于高頻加熱設(shè)備無柵流保護(hù)，即停振保護(hù)，因當(dāng)故障停振時(shí)，盡管電流未加大，但仍易燒壞電子管。圖中引腳211、212繼電器，由用戶選用，作常規(guī)的機(jī)械接點(diǎn)切斷三相交流接觸器。由圖3可見，本實(shí)用新型應(yīng)用于高頻加熱設(shè)備，接線簡(jiǎn)單，功能齊全。實(shí)測(cè)表明調(diào)壓平穩(wěn)，高壓穩(wěn)定精度可達(dá)1/100；過流及停振快速保護(hù)能有效地保護(hù)可控硅和電子管；對(duì)工作電壓不需要高于12KV的設(shè)備進(jìn)行限壓調(diào)節(jié)，加上穩(wěn)壓作用，使負(fù)柵封鎖時(shí)的陽壓也上升不明顯，這些都使設(shè)備運(yùn)行中的故障率降低，還有突出的優(yōu)點(diǎn)是抗干擾性強(qiáng)。
四、給出圖4的應(yīng)用實(shí)例之二，圖4中主要給出螺柱弧焊機(jī)的電路圖，其中框圖組合[10(a)]是用定時(shí)開關(guān)來控制定時(shí)工作，其體現(xiàn)在本控制板的引腳216是經(jīng)定時(shí)開關(guān)K1和設(shè)備繼電器J5接點(diǎn)串聯(lián)后接地，在螺柱弧焊機(jī)的焊接過程中，有兩個(gè)要點(diǎn)提升和引弧要超前于大電流弧焊；弧焊電流大(1000-2500A)，時(shí)間要短而準(zhǔn)(一般在1.2秒內(nèi)預(yù)置自動(dòng)定時(shí))。在繼電器操作電路中的按鈕Q是焊槍上的手動(dòng)板機(jī)，當(dāng)板機(jī)Q一扣住，J1使定時(shí)開關(guān)組合[10(a)]得電工作，K2接通繼電器J2J3，使提升和引弧兩電源工作，同時(shí)J2再接通J5，J5接點(diǎn)與K1串聯(lián)，使單片機(jī)運(yùn)行，觸發(fā)三相全橋，當(dāng)在1.2秒內(nèi)的自動(dòng)定時(shí)完成時(shí)，則K1、K2切斷主電路的三個(gè)電源。此時(shí)螺柱被機(jī)械彈力壓入母板的熔池中，而凝固，實(shí)現(xiàn)了螺柱與母板的焊接。即完成組合[10(a)]用定時(shí)開關(guān)來控制弧焊機(jī)定時(shí)工作的應(yīng)用。
權(quán)利要求1.一種移相觸發(fā)多功能微機(jī)控制裝置，它主要由一片單片機(jī)(CPU)、加模數(shù)轉(zhuǎn)換(A/D)、同步鎖相環(huán)電路(1)、單片機(jī)的6拍中斷及認(rèn)相接口電路(2)、(3)、自鎖式比較器(4)、模擬調(diào)節(jié)器(5)、脈沖列調(diào)制器(6)、六路場(chǎng)效應(yīng)管的功放電路(8)和場(chǎng)效應(yīng)管的驅(qū)動(dòng)電路(7)、整流和穩(wěn)壓電源(9)和可組合定時(shí)器電路(10)部分所組成，其特征在于它由一片單片機(jī)(CPU)構(gòu)成微機(jī)的最小單元，加模數(shù)轉(zhuǎn)換(A/D)是實(shí)現(xiàn)移相實(shí)時(shí)控制，觸發(fā)脈沖與主電路三相電網(wǎng)電壓之間的相位關(guān)系，由同步鎖相環(huán)電路(1)鎖定，并通過單片機(jī)(CPU)的6拍中斷及認(rèn)相接口電路(2)、(3)，依靠軟硬件結(jié)合而實(shí)現(xiàn)認(rèn)相同步中斷，并直接由單片機(jī)(CPU)輸出的6路等間隔有序雙脈沖，經(jīng)過脈沖列調(diào)制(6)，以上組成單片機(jī)(CPU)數(shù)字觸發(fā)器，再經(jīng)過六路場(chǎng)效應(yīng)管的功放電路(8)及場(chǎng)效應(yīng)管的驅(qū)動(dòng)電路(7)去觸發(fā)主電路的可控硅，還設(shè)置模擬調(diào)節(jié)器(5)、自鎖式比較器(4)，并從主電路檢測(cè)相應(yīng)的信號(hào)再加以處理，在移相觸發(fā)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)對(duì)主電路的調(diào)壓、穩(wěn)壓或穩(wěn)流、限壓及過流故障的快速保護(hù)這四種基本功能，并設(shè)置可組合定時(shí)器電路(10)，以擴(kuò)展對(duì)某類設(shè)備的專項(xiàng)功能，即用于螺柱弧焊機(jī)控制定時(shí)、高頻加熱設(shè)備無柵流保護(hù)的功能。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微機(jī)控制裝置，其特征在于單片機(jī)(CPU)采用內(nèi)含4K字節(jié)程序存貯器的低功耗8位單片機(jī)87C51或兼容的，加模數(shù)轉(zhuǎn)換(A/D)采用逐次逼近式單通道8位模數(shù)轉(zhuǎn)換ADC0804，接口電路(2)采用上升沿翻轉(zhuǎn)雙D觸發(fā)器7474，(3)是與門、與非門、非門結(jié)合的門電路，脈沖列調(diào)制器(6)是采用兩片六或門74LS32，驅(qū)動(dòng)電路(7)采用集電極開路OC六非門74LS06或等效的，加上電阻排R2(2K×6)構(gòu)成六路V-MOS的驅(qū)動(dòng)電路(7)以及六路場(chǎng)效應(yīng)管功放電路(8)采用V-MOSFET。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微機(jī)控制裝置，其特征在于設(shè)置可組合定時(shí)器電路(10)，以擴(kuò)展某類設(shè)備的專用功能，其在具體應(yīng)用中給出組合定時(shí)器電路(10)的三種組合實(shí)例即組合(a)、組合(b)、組合(c)，組合(a)中K1、K2兩開關(guān)在IC13的定時(shí)器段內(nèi)接通，用于螺柱弧焊機(jī)控制定時(shí)；組合(c)是延時(shí)工作單元，Kc接通后，經(jīng)過IC13定時(shí)段之后，三極管V81才開始工作，用于高頻加熱設(shè)備無柵流保護(hù)；組合(b)中Kb一接通，306、309分別接通常開接點(diǎn)307、310，定時(shí)一結(jié)束，306、309分別轉(zhuǎn)換到接通305、308，其中IC13、IC14選為定時(shí)器555，IC13接成典型的定時(shí)器，IC14接成類反相器，三極管V81選為3DG12。
專利摘要一種移相觸發(fā)多功能微機(jī)控制裝置,主要用于高頻加熱、直流電機(jī)調(diào)速、螺柱弧焊機(jī)等機(jī)電設(shè)備的控制。主要由單片機(jī)、模數(shù)轉(zhuǎn)換、同步鎖相環(huán)、認(rèn)相接口、脈沖列調(diào)制器及可組合定時(shí)器等電路所構(gòu)成。具有以下特點(diǎn):在硬件上,采用內(nèi)含程序存貯器的低功耗8位單片機(jī),把微機(jī)最小單元簡(jiǎn)化到最簡(jiǎn);在軟件上,啟用單片機(jī)內(nèi)另一個(gè)16位C/T用子程序直接從單片機(jī)輸出6路雙脈沖;設(shè)置可組合定時(shí)器,以擴(kuò)展專項(xiàng)功能。有利于推廣應(yīng)用和易于實(shí)施。
文檔編號(hào)G06F19/00GK2366896SQ9824154
公開日2000年3月1日 申請(qǐng)日期1998年10月19日 優(yōu)先權(quán)日1998年10月19日
發(fā)明者吳兆安 申請(qǐng)人:吳兆安, 宗洪良, 吳川