專(zhuān)利名稱(chēng)：X射線變頻數(shù)字控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及的是X射線變頻工作控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
X射線電子變頻控制系統(tǒng)主要由三部分構(gòu)成提供直流穩(wěn)壓的整流調(diào)壓電路、變頻斬波電路和X射線發(fā)生器脈沖變壓器負(fù)載電路，其輔助電路部分還包括有整流調(diào)壓電路的KV調(diào)壓驅(qū)動(dòng)單元、變頻斬波電路的MA驅(qū)動(dòng)單元，和用于實(shí)現(xiàn)時(shí)間預(yù)置、數(shù)值顯示和報(bào)警啟動(dòng)等功能的中心控制單元，如圖1所示?，F(xiàn)有的X射線變頻控制系統(tǒng)雖也具有中心控制單元，但該單片機(jī)單元僅用于外圍數(shù)據(jù)處理、顯示等功能，而非用于系統(tǒng)整體協(xié)調(diào)控制，其組成中使用了數(shù)量相當(dāng)大的線性運(yùn)算放大器、電壓比較器和工作于放大區(qū)的晶體管等電子模擬器件，組成了模擬工作控制系統(tǒng)。這種系統(tǒng)構(gòu)成存在的技術(shù)問(wèn)題有控制靈敏度低、精度差，尤其是工作中由于受器件溫漂和傳遞參數(shù)的非線性干擾影響，參數(shù)漂移嚴(yán)重，使檢測(cè)和控制誤差加大，因而必須人工對(duì)工作參數(shù)時(shí)時(shí)校正使誤差最大限度地降低才能使檢測(cè)、探傷等工作得以準(zhǔn)確進(jìn)行、完成另外，由于這種模擬電子控制系統(tǒng)無(wú)糾錯(cuò)能力，也進(jìn)一步加劇了其控制失準(zhǔn)程度。
要解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的技術(shù)問(wèn)題，只有全面實(shí)施數(shù)字化微控制器管理控制系統(tǒng)。然而X射線裝置之所以無(wú)法突破現(xiàn)有的模擬系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模式，是因?yàn)橐砸磺度胧轿⒖刂破餍酒瑏?lái)組建邏輯數(shù)字控制系統(tǒng)存在的第一技術(shù)障礙就是如何協(xié)調(diào)解決多外中斷與定時(shí)器中斷優(yōu)先權(quán)競(jìng)爭(zhēng)沖突問(wèn)題。其多外中斷與定時(shí)器中斷優(yōu)先權(quán)競(jìng)爭(zhēng)沖突主要源于CPU即要準(zhǔn)確檢測(cè)、響應(yīng)半控橋整流調(diào)壓電路過(guò)零檢測(cè)和調(diào)壓定時(shí)控制信號(hào)，又要準(zhǔn)確響應(yīng)斬波電路變頻斬波定時(shí)信號(hào)，還要適時(shí)輸入響應(yīng)系統(tǒng)對(duì)各被檢模擬量的模/數(shù)轉(zhuǎn)換，并以中斷方式實(shí)現(xiàn)優(yōu)先響應(yīng)，顯然按模式化的一單片機(jī)CPU來(lái)組建數(shù)字控制系統(tǒng)，其硬件資源是無(wú)法滿足如此多的中斷優(yōu)先響應(yīng)要求的。所以這一技術(shù)問(wèn)題成為實(shí)施X射線控制系統(tǒng)數(shù)字化技術(shù)轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵障礙。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的發(fā)明目的在于通過(guò)理順多外中斷與定時(shí)器中斷的復(fù)雜優(yōu)先級(jí)響應(yīng)關(guān)系、從而為邏輯數(shù)據(jù)控制系統(tǒng)的建立創(chuàng)造技術(shù)平臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)高效、全方位系統(tǒng)管理控制的X射線變頻數(shù)字控制系統(tǒng)。本實(shí)用新型的X射線變頻數(shù)字控制系統(tǒng)之技術(shù)方案，其主要技術(shù)內(nèi)容是一種X射線變頻數(shù)字控制系統(tǒng)，主要由整流調(diào)壓電源電路、變頻斬波電路和X射線發(fā)生器脈沖變壓器負(fù)載回路構(gòu)成，其輔助部分包括有整流調(diào)壓驅(qū)動(dòng)單元、變頻斬波驅(qū)動(dòng)單元，系統(tǒng)中設(shè)有主嵌入式微控制器與上所述電路以及鍵盤(pán)、顯示單元組成微處理控制系統(tǒng)；受控于主嵌入式微控制器接口線所產(chǎn)生的斬波變頻控制指令信號(hào)設(shè)有斬波從嵌入式微控制器，其驅(qū)動(dòng)指令信號(hào)接口線輸送至變頻斬波驅(qū)動(dòng)電路，共同構(gòu)成變頻斬波控制單元；整流調(diào)壓驅(qū)動(dòng)單元連接設(shè)置于主嵌入式微控制器一組接口線上，主嵌入式微控制器的I/O接口總線還分別開(kāi)設(shè)有開(kāi)關(guān)量檢測(cè)通道和檢測(cè)整流調(diào)壓電源電路輸出電壓、X射線管管電流、設(shè)定參數(shù)等信號(hào)模擬值的數(shù)字轉(zhuǎn)換的模擬量檢測(cè)通道。
本實(shí)用新型提供的X射線變頻數(shù)字控制系統(tǒng)之技術(shù)方案，通過(guò)設(shè)置的多片嵌入式微控制器分別擔(dān)負(fù)主控、從控作用，來(lái)實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)、準(zhǔn)確響應(yīng)如交流電源過(guò)零檢測(cè)中斷INT0、整流調(diào)壓電源電路調(diào)壓定時(shí)控制、變頻斬波電路斬波觸發(fā)控制定時(shí)、系統(tǒng)時(shí)鐘定時(shí)、作為計(jì)數(shù)器定時(shí)使用的定時(shí)器等中斷及時(shí)序響應(yīng)，從而化解一直困擾X射線變頻控制系統(tǒng)無(wú)法由模擬結(jié)構(gòu)向數(shù)字控制結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化的多外中斷與定時(shí)器中斷優(yōu)先權(quán)競(jìng)爭(zhēng)沖突這一技術(shù)瓶頸，真正實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化X射線變頻控制系統(tǒng)的全面設(shè)計(jì)。本數(shù)字式X射線變頻系統(tǒng)的出現(xiàn)，對(duì)整流調(diào)壓控制和變頻斬波控制實(shí)施了微機(jī)化全程監(jiān)控管理和控制，其響應(yīng)速度提高、靈敏度增強(qiáng)，使系統(tǒng)控制精度和準(zhǔn)確性大大提高，并具有可靠的系統(tǒng)工作糾錯(cuò)能力，同時(shí)為設(shè)置消除電路溫漂和器件傳遞參數(shù)等非線性及干擾影響因素所實(shí)施的技術(shù)解決手段創(chuàng)造了硬件技術(shù)基礎(chǔ)。
以下將結(jié)合具體實(shí)施結(jié)構(gòu)來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)內(nèi)容。


圖1為現(xiàn)有X射線變頻模擬控制系統(tǒng)的系統(tǒng)組成框圖圖2和圖3分別為本X射線變頻數(shù)字控制系統(tǒng)的兩實(shí)施例的系統(tǒng)組成框圖圖4為圖3中變頻斬波驅(qū)動(dòng)單元和整流調(diào)壓驅(qū)動(dòng)單元的電路原理圖圖5、圖6和圖7分別為變頻斬波驅(qū)動(dòng)電路、斬波監(jiān)護(hù)電路和直流/直流轉(zhuǎn)換電源電路的電路原理圖圖8、圖9和圖10分別為抗諧振干擾電路三實(shí)施例的電路原理圖。
具體實(shí)施方式
如圖2所示，本X射線變頻數(shù)字控制系統(tǒng)，其主工作電路包括有半控橋整流調(diào)壓電源電路1、變頻斬波電路2和X射線發(fā)生器脈沖變壓器負(fù)載回路3，其輔助部分包括有半控橋整流調(diào)壓驅(qū)動(dòng)單元10、變頻斬波驅(qū)動(dòng)單元20；本數(shù)字控制系統(tǒng)中設(shè)有主嵌入式微控制器M，該微控制器M與上所述電路以及鍵盤(pán)和顯示單元6、開(kāi)關(guān)電源電路7組成微處理控制系統(tǒng)。主嵌入式微控制器M可選用內(nèi)含A/D轉(zhuǎn)換電路的單片機(jī)芯片，如圖2所示，如89C51GB系列芯片，對(duì)于檢測(cè)的模擬量信號(hào)包括有半控橋整流調(diào)壓電源電路輸出電壓上限值VH下、下限值VL下、變頻斬波單元的上極限值MAH下、下極限值MAL下，以及運(yùn)行中的直流電壓VCC1和X射線管管電流mA真值、受溫漂和電壓波動(dòng)的基準(zhǔn)參照VJ等七路模擬量信號(hào)，連接送入本主控芯片M內(nèi)含的8路A/D轉(zhuǎn)換器輸入端構(gòu)成主嵌入式微控制器的模擬量檢測(cè)通道，其中的運(yùn)行中的直流電壓VCC1和X射線管管電流mA真值經(jīng)過(guò)光電耦合管R1隔離輸入連接至主控芯片M，由于其轉(zhuǎn)換結(jié)果是存入主控芯片內(nèi)的8個(gè)AD0-AD8結(jié)果寄存器中，經(jīng)8次轉(zhuǎn)換后產(chǎn)生一次中斷，所以其內(nèi)部作為計(jì)數(shù)器的定時(shí)器0可不優(yōu)先中斷響應(yīng)模擬轉(zhuǎn)換，因而可由主控芯片M來(lái)直接響應(yīng)交流電源過(guò)零中斷INT0信號(hào)，進(jìn)而啟動(dòng)定時(shí)器T1，實(shí)施半控橋開(kāi)啟延時(shí)定時(shí)，當(dāng)T1開(kāi)啟延時(shí)到，半控橋整流調(diào)壓驅(qū)動(dòng)電路被開(kāi)啟，此時(shí)定時(shí)器T1即啟動(dòng)半控橋整流調(diào)壓驅(qū)動(dòng)電路的關(guān)斷延時(shí)定時(shí)，該延時(shí)到則半控橋整流調(diào)壓驅(qū)動(dòng)電路關(guān)斷，定時(shí)器T1關(guān)閉，這樣就以主芯片M的高優(yōu)先響應(yīng)級(jí)別響應(yīng)INT0和T1中斷，而INTO和T1在時(shí)序上不存在優(yōu)先權(quán)競(jìng)爭(zhēng)沖突；主控芯片M的I/O接口線經(jīng)光電隔離耦合管R2輸出開(kāi)啟指令信號(hào)直接連接至半控橋整流調(diào)壓驅(qū)動(dòng)電路，構(gòu)成半控橋整流調(diào)壓驅(qū)動(dòng)單元10。受控于主控微控制器M的一組接口指令線上設(shè)置有斬波從嵌入式微控制器N2，變頻斬波驅(qū)動(dòng)電路經(jīng)光電耦合管R3設(shè)置于該從微控制器N2的接口指令線上，構(gòu)成變頻斬波驅(qū)動(dòng)單元20。
主嵌入式微控制器芯片也可選用不含A/D轉(zhuǎn)換器的嵌入式微控制器芯片。如圖3所示，在該系統(tǒng)中受控于其主嵌入式微控制器M的I/O接口總線輸出的控制指令信號(hào)聯(lián)接設(shè)有調(diào)壓從嵌入式微控制器N1。在本實(shí)施例中，交流電源過(guò)零觸發(fā)電路的過(guò)零檢測(cè)信號(hào)作為INTO中斷信號(hào)同時(shí)連接觸發(fā)主嵌入式微控制器M和調(diào)壓從微控制器N1的INTO中斷腳；同時(shí)，其半控橋整流調(diào)壓驅(qū)動(dòng)電路采用了以脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)模塊及其外圍元件構(gòu)成的脈沖列發(fā)生驅(qū)動(dòng)電路、通過(guò)調(diào)壓從控微控制器N1的調(diào)壓指令來(lái)控制脈沖列發(fā)生驅(qū)動(dòng)電路的電源對(duì)可控硅KK1、KK2實(shí)施導(dǎo)通角控制實(shí)現(xiàn)半控橋整流調(diào)壓驅(qū)動(dòng)控制，如圖4所示，該電路組成不僅具有電路簡(jiǎn)單、電路模塊管腳少的優(yōu)點(diǎn)，而且其電源可直接取自交流電源，經(jīng)其高頻變壓器BD701負(fù)載回路的雙路控制輸出構(gòu)成了半控橋整流調(diào)壓驅(qū)動(dòng)電路，使該驅(qū)動(dòng)電路的整體組成極為簡(jiǎn)單、控制精度也高，其調(diào)壓控制指令是由其調(diào)壓從控嵌入式微控制器N1的兩路輸出線P1.6、P1.7經(jīng)光電隔離耦合管U705、U706、U708輸出驅(qū)動(dòng)連接子脈沖列發(fā)生驅(qū)動(dòng)電路的高頻變壓器負(fù)載回路中，通過(guò)對(duì)脈沖列發(fā)生驅(qū)動(dòng)電路的電源開(kāi)斷實(shí)現(xiàn)半控橋調(diào)壓控制。受控子主控嵌入式微控制器M的I/O接口總線輸出的變頻控制指令信號(hào)聯(lián)接設(shè)有其斬波從嵌入式微控制器N2，由本從嵌入式微控制器N2產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)指令控制信號(hào)，由其I/O接口線P3.7、P3.5和光電耦合管U703、U704輸入至變頻斬波驅(qū)動(dòng)電路構(gòu)成變頻斬波控制單元20。其變頻斬波電路2除可以采用雙硅雙控?cái)夭娐吠?，為有效地提高電路變頻斬波性能，在本實(shí)施例中其變頻斬波電路2是由絕緣柵雙極晶體管IGBT構(gòu)成，即該絕緣柵雙極晶體管IGBT的漏極D-源極S連接設(shè)置于X射線發(fā)生器脈沖變壓器初級(jí)負(fù)載回路3中，斬波驅(qū)動(dòng)電路設(shè)置于該絕緣柵雙極晶體管IGBT的柵極G端；如圖5所示的是絕緣柵雙極晶體管IGBT的斬波驅(qū)動(dòng)電路的-實(shí)施例電路原理圖，本IGBT斬波驅(qū)動(dòng)電路的輸出級(jí)是由PNP型開(kāi)關(guān)三極管Q802與NPN型開(kāi)關(guān)三極管Q803組成的集電極互補(bǔ)推挽驅(qū)動(dòng)輸出電路，兩三極管Q802、Q803的射極輸入端分別連接絕緣柵雙極晶體管IGBT開(kāi)啟、關(guān)斷直流驅(qū)動(dòng)電源+15V、-7V，其基極分別串聯(lián)用于設(shè)置兩開(kāi)關(guān)管Q802、Q803的開(kāi)關(guān)控制區(qū)的穩(wěn)壓管DW803、DW804及限流電阻R812、R813后并接，經(jīng)驅(qū)動(dòng)輸入級(jí)和其隔離設(shè)置的光電耦合管U801連接于斬波從嵌入式微控制器N2的I/O接口指令線P3.7上。該斬波驅(qū)動(dòng)電路的驅(qū)動(dòng)輸入級(jí)為變頻控制指令信號(hào)的放大驅(qū)動(dòng)電路，它是由射極跟隨器Q801和與非門(mén)構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)級(jí)電路，其輸出端與互補(bǔ)推挽電路并聯(lián)點(diǎn)連接；在本實(shí)施例中，為對(duì)IGBT導(dǎo)通狀態(tài)的過(guò)電流故障實(shí)施監(jiān)測(cè)保護(hù)，其輸入級(jí)的與非門(mén)為一雙與非門(mén)U1AA，其一“與”信號(hào)來(lái)源于其輸入級(jí)射極跟隨器Q801的輸出信號(hào)，其另一“與”信號(hào)來(lái)源于如圖6所示的監(jiān)測(cè)保護(hù)電路輸出信號(hào)A；經(jīng)電容C807與電阻R816、R817串聯(lián)構(gòu)成了本監(jiān)測(cè)保護(hù)電路的電壓采樣電路，經(jīng)穩(wěn)壓管DW805耦合連接至開(kāi)關(guān)管Q804的輸入端構(gòu)成故障電壓?jiǎn)?dòng)電路，開(kāi)關(guān)管Q804輸出端經(jīng)雙與非門(mén)U1BA和雙與非門(mén)U1CA，輸出經(jīng)二極管D803連接至斬波驅(qū)動(dòng)電路的雙與非門(mén)U1AA的-“與”輸入端A，共同構(gòu)成本監(jiān)測(cè)保護(hù)電路。其電壓采樣電路的電源端取自于正向偏壓開(kāi)關(guān)推挽管Q802的輸出端C，兩電阻R816、R817之間的結(jié)點(diǎn)經(jīng)快速二極管D802與采樣取樣端——IGBT模塊的漏極D聯(lián)接，以檢測(cè)IGBT導(dǎo)通時(shí)VDS的高低來(lái)判斷是否發(fā)生短路。IGBT模塊正常工作時(shí)，電容C807上無(wú)法形成啟動(dòng)開(kāi)關(guān)管Q804的啟動(dòng)電壓，當(dāng)IGBT發(fā)生過(guò)電流故障時(shí)，IGBT漏極D——源極S之間的導(dǎo)通電壓高出正常值，就在電容C807形成穩(wěn)壓管DW805的擊穿電位而導(dǎo)通，雙與非門(mén)U1BA的一輸入端變低，其輸出端被拉高、迫使與非門(mén)U1CA輸出低電平，經(jīng)二極管D803拉低了雙與非門(mén)U1AA的一輸入電平，從而輸出高電平來(lái)封鎖IGBT的開(kāi)通信號(hào)，其雙與非門(mén)U1CA的輸出端信號(hào)又經(jīng)電阻R822饋聯(lián)至與雙與非門(mén)U1BA的一與輸入端，拉低雙與非門(mén)U1BA的一個(gè)輸入端，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)保護(hù)電路動(dòng)作自鎖。同時(shí)為使該監(jiān)測(cè)保護(hù)電路能夠同步輸出IGBT故障信號(hào)ERR，與非門(mén)U1BA的輸出端經(jīng)光電隔離耦合管U802輸出故障信號(hào)ERR。
由于IGBT變頻斬波電路工作于高電壓、大電流、高頻率的工作環(huán)境中，為了避免其工作對(duì)于周?chē)娐返母蓴_影響，就應(yīng)對(duì)變頻斬波驅(qū)動(dòng)電路工作電源采用嚴(yán)格的電磁隔離措施，即斬波驅(qū)動(dòng)電路的電源電路應(yīng)設(shè)計(jì)采用電磁隔離的直流/直流轉(zhuǎn)換電路，在圖7所示的實(shí)施例中，其電磁隔離直流/直流轉(zhuǎn)換電路是由脈寬調(diào)制開(kāi)關(guān)電源電路和電磁耦合整流穩(wěn)壓電路構(gòu)成，以脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)模塊N801及外圍元件組成開(kāi)關(guān)電源電路，經(jīng)變壓器BD801、由其次級(jí)輸出兩路整流穩(wěn)壓電路，分別為IGBT斬波電路輸出正向偏置電壓+15V、負(fù)向偏置電壓-7V。
為抑制該X射線變頻數(shù)字控制系統(tǒng)的諧振干擾，在本實(shí)施例中，并聯(lián)于X射線發(fā)生器脈沖變壓器負(fù)載回路3兩端設(shè)置有抑制諧振干擾電路，該抑制諧振干擾電路上設(shè)有反向限流二極管D6，如圖10所示，其陰極輸出端上串聯(lián)設(shè)有限流電阻R305和由電容C302、電阻R306并聯(lián)構(gòu)成的諧振吸收電路，X射線發(fā)生器脈沖變壓器BD101在斬波電路的脈沖信號(hào)作用下，其初級(jí)線圈L2感生電動(dòng)勢(shì)逆程電流激勵(lì)疊加于正常幅度諧振波動(dòng)信號(hào)上，該信號(hào)經(jīng)反向二極管D6引入該抗諧振并聯(lián)支路中，由濾波電容C302吸收，其波峰過(guò)后，電容C302的能量再由其放電電阻R306予以泄放。但由于該原理電路存在的技術(shù)問(wèn)題是在正常工作狀態(tài)下仍處于吸收、消耗正常工作信號(hào)能量的抗諧振干擾工作狀態(tài)，為了削弱、消除不必要的工作能量消耗，圖8和圖9的兩實(shí)施例分別給出了功耗極小的抗諧振干擾電路。圖8和圖9的抑制諧振干擾電路均由設(shè)置的開(kāi)關(guān)三極管和該三極管基極設(shè)置的含有電容電壓保持回路的分壓偏置電路共同構(gòu)成的諧振信號(hào)閾值開(kāi)關(guān)電路，其中圖8的開(kāi)關(guān)三極管選用的是NPN型管，圖9的開(kāi)關(guān)三極管選用的是PNP型管，其三極管Q301的基極端設(shè)有電阻R301、R302、R303的分壓電路，其中的電阻R303為可調(diào)電阻，由其分壓結(jié)點(diǎn)設(shè)置含有電容C301和電阻R304的電容電壓保持回路的分壓偏置支路，該支路上串接有反向限流二極管D301，在本實(shí)施例中，其電容C301的容量較大，在正常工作的逆程電流狀態(tài)下，三極管Q301為截止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)諧振干擾影響時(shí)，作用于電容C301上的波峰信號(hào)高于正常充電電流，三極管的電位上升迫使三極管Q301導(dǎo)通，由吸收電容C302將非正常涌起的擾動(dòng)波峰能量吸收，使其不能激勵(lì)干擾工作回路。波峰值過(guò)后，由電阻R306將電容C302的能量泄放掉。
主嵌入式微控制器的I/O接口總線分別開(kāi)設(shè)開(kāi)關(guān)量檢測(cè)通道5檢測(cè)斬波電路過(guò)流、TE信號(hào)、X射線發(fā)生器高溫WK溫控器信號(hào)和安全門(mén)聯(lián)鎖ML信號(hào)；和設(shè)置模擬量檢測(cè)通道4，輸入檢測(cè)上述的七路模擬量，該模擬量檢測(cè)通道4中設(shè)有由8選一模擬開(kāi)關(guān)芯片和V/F轉(zhuǎn)換器構(gòu)成的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，將模擬量轉(zhuǎn)換為計(jì)數(shù)脈沖值輸入至主嵌入式微控制器M的TO計(jì)數(shù)器口線進(jìn)行運(yùn)算處理。主微控制器通過(guò)兩根I/O口線連接設(shè)置EEPROM，其中存貯設(shè)定的開(kāi)高壓的工作時(shí)間和X射線管電壓千伏值。
權(quán)利要求1.一種X射線變頻數(shù)字控制系統(tǒng)，由整流調(diào)壓電源電路、變頻斬波電路和X射線發(fā)生器脈沖變壓器負(fù)載回路構(gòu)成，其輔助部分包括有整流調(diào)壓驅(qū)動(dòng)單元(10)、變頻斬波驅(qū)動(dòng)單元(20)，其特征在于系統(tǒng)中設(shè)有主嵌入式微控制器(M)與上所述電路以及鍵盤(pán)顯示單元組成微處理控制系統(tǒng)；受控于主嵌入式微控制器接口線所產(chǎn)生的斬波變頻控制指令信號(hào)設(shè)有斬波從嵌入式微控制器(N2)，其驅(qū)動(dòng)指令信號(hào)接口線輸送至變頻斬波驅(qū)動(dòng)電路，共同構(gòu)成變頻斬波控制單元；整流調(diào)壓驅(qū)動(dòng)單元連接設(shè)置于主嵌入式微控制器一組接口線上，主嵌入式微控制器的I/O接口總線還分別開(kāi)設(shè)有開(kāi)關(guān)量檢測(cè)通道(5)和檢測(cè)整流調(diào)壓電源電路輸出電壓、X射線管管電流、設(shè)定參數(shù)等信號(hào)模擬值的數(shù)字轉(zhuǎn)換的模擬量檢測(cè)通道(4)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的X射線變頻數(shù)字控制系統(tǒng)，其特征在于主控嵌入式微控制器M為內(nèi)含A/D轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的單片機(jī)芯片，被檢模擬量信號(hào)連接送入該主控芯片M內(nèi)含的8路A/D轉(zhuǎn)換器輸入端構(gòu)成模擬量檢測(cè)通道(4)，主控芯片M的I/O接口線經(jīng)光電隔離耦合管輸出開(kāi)啟指令信號(hào)連接至半控橋整流調(diào)壓驅(qū)動(dòng)單元(10)；受控于主控微控制器的一組接口指令線設(shè)置有斬波從嵌入式微控制器(N2)，斬波驅(qū)動(dòng)電路設(shè)置于該從微控制器(N2)的接口指令線上，構(gòu)成變頻斬波驅(qū)動(dòng)控制單元(20)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的X射線變頻數(shù)字控制系統(tǒng)，其特征在于主控嵌入式微控制器芯片為不含A/D轉(zhuǎn)換器的嵌入式微控制器芯片，在該系統(tǒng)中受控于該主嵌入式微控制器(M)的I/O接口總線輸出的控制指令信號(hào)聯(lián)接設(shè)有調(diào)壓從嵌入式微控制器(N1)，該調(diào)壓從嵌入式微控制器(N1)的接口線作為調(diào)壓控制指令線輸出連接至半控橋整流調(diào)壓驅(qū)動(dòng)電路，構(gòu)成半控橋整流調(diào)壓驅(qū)動(dòng)單元(10)；受控于主嵌入式微控制器(M)的I/O接口總線輸出的變頻斬波控制指令信號(hào)聯(lián)接設(shè)有其斬波從嵌入式微控制器(N2)，該從嵌入式微控制器(N2)產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)指令控制信號(hào)由其I/O接口線輸入至變頻斬波驅(qū)動(dòng)電路構(gòu)成變頻斬波控制單元(20)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的X射線變頻數(shù)字控制系統(tǒng)，其特征在于由脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)模塊及其外圍元件構(gòu)成的脈沖列發(fā)生驅(qū)動(dòng)電路，該脈沖列發(fā)生驅(qū)動(dòng)電路和其高頻變壓器(BD701)負(fù)載回路的雙路控制輸出構(gòu)成半控橋整流調(diào)壓驅(qū)動(dòng)電路，由從嵌入式微控制器(N1)調(diào)壓控制指令輸出口線經(jīng)光電隔離耦合管(U705、U706、U708)輸出驅(qū)動(dòng)連接于脈沖列發(fā)生驅(qū)動(dòng)電路的高頻變壓器負(fù)載回路中、控制其電源的關(guān)斷。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的X射線變頻數(shù)字控制系統(tǒng)，其特征在于其變頻斬波電路(2)是由絕緣柵雙極晶體管IGBT構(gòu)成，其絕緣柵雙極晶體管IGBT的漏極D—源極S連接設(shè)置于X射線發(fā)生器脈沖變壓器初級(jí)負(fù)載回路(3)中，斬波驅(qū)動(dòng)電路設(shè)置于該絕緣柵雙極晶體管IGBT的柵極G端，該驅(qū)動(dòng)電路是由PNP型開(kāi)關(guān)三極管(Q802)與NPN型開(kāi)關(guān)三極管(Q803)組成的集電極互補(bǔ)推挽驅(qū)動(dòng)輸出電路，兩三極管(Q802、Q803)的射極輸入端分別連接絕緣柵雙極晶體管IGBT開(kāi)啟、關(guān)斷直流驅(qū)動(dòng)電源，其基極分別串聯(lián)用于設(shè)置兩開(kāi)關(guān)管(Q802、Q803)的開(kāi)關(guān)控制區(qū)的穩(wěn)壓管(DW803、DW804)后并接，經(jīng)驅(qū)動(dòng)輸入級(jí)和其隔離設(shè)置的光電耦合管連接于斬波從嵌入式微控制器(N2)的I/O接口指令線上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的X射線變頻數(shù)字控制系統(tǒng)，其特征在于斬波變頻驅(qū)動(dòng)電路的輸入級(jí)是由射極跟隨器(Q801)和一雙與非門(mén)(U1AA)構(gòu)成，與非門(mén)(U1AA)的一“與”信號(hào)來(lái)源于其輸入級(jí)射極跟隨器(Q801)的輸出信號(hào)，其另一“與”信號(hào)來(lái)源于監(jiān)測(cè)保護(hù)電路輸出信號(hào)A；經(jīng)電容(C807)與電阻(R816、R817)串聯(lián)構(gòu)成監(jiān)測(cè)保護(hù)電路的電壓采樣電路，經(jīng)穩(wěn)壓管(DW805)耦合連接至開(kāi)關(guān)管(Q804)的輸入端構(gòu)成故障電壓?jiǎn)?dòng)電路，開(kāi)關(guān)管(Q804)輸出端經(jīng)雙與非門(mén)(U1BA)和雙與非門(mén)(U1CA)，輸出經(jīng)二極管(D803)連接至IGBT驅(qū)動(dòng)電路的雙與非門(mén)(U1AA)的一“與”輸入端A，共同構(gòu)成監(jiān)測(cè)保護(hù)電路，其電壓采樣電路的電源端取自于正向偏壓開(kāi)關(guān)推挽管的輸出端(C)，兩電阻(R816、R817)之間的結(jié)點(diǎn)經(jīng)快速二極管(D802)與采樣取樣端——IGBT模塊的漏極D聯(lián)接。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的X射線變頻數(shù)字控制系統(tǒng)，其特征在于斬波變頻驅(qū)動(dòng)電路的電源電路為電磁隔離的直流/直流轉(zhuǎn)換電路，由脈寬調(diào)制開(kāi)關(guān)電源電路和電磁耦合整流穩(wěn)壓電路構(gòu)成，由脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)模塊(N801)及外圍元件組成開(kāi)關(guān)電源電路，經(jīng)變壓器(BD801)、由其次級(jí)輸出兩路為IGBT斬波電路輸出正向偏置電壓和負(fù)向偏置電壓的整流穩(wěn)壓電路。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的X射線變頻數(shù)字控制系統(tǒng)，其特征在于并聯(lián)于X射線發(fā)生器脈沖變壓器負(fù)載回路(3)兩端設(shè)置有抑制諧振干擾電路，該抑制諧振干擾電路上設(shè)有反向限流二極管(D6)，其陰極輸出端上串聯(lián)設(shè)有限流電阻(R305)和由電容(C302)、電阻(R306)并聯(lián)構(gòu)成的諧振吸收電路。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的X射線變頻數(shù)字控制系統(tǒng)，其特征在于抑制諧振干擾電路中設(shè)有由開(kāi)關(guān)三極管(Q301)和該三極管基極設(shè)置的含有電容電壓保持回路的分壓偏置電路共同構(gòu)成的諧振信號(hào)閾值開(kāi)關(guān)電路，其三極管(Q301)的基極端設(shè)有電阻(R301、R302、R303)的分壓電路，由其分壓結(jié)點(diǎn)設(shè)置含有電容(C301)和電阻(R304)的電容電壓保持回路的分壓偏置支路，該支路上串接有反向限流二極管(D301)，限流電阻(R305)和由電容(C302)、電阻(R306)并聯(lián)構(gòu)成的諧振吸收電路設(shè)置于三極管(Q301)的輸出端。
專(zhuān)利摘要為實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有X射線變頻控制系統(tǒng)數(shù)字控制技術(shù)轉(zhuǎn)化，就必須解決系統(tǒng)多中斷與多時(shí)序響應(yīng)的沖突競(jìng)爭(zhēng)難題，本實(shí)用新型提供了一種X射線變頻數(shù)字控制系統(tǒng)之技術(shù)方案，其技術(shù)方案的內(nèi)容是在系統(tǒng)中設(shè)置主嵌入式微控制器，還設(shè)有受控于主嵌入式微控制器、產(chǎn)生斬波變頻驅(qū)動(dòng)指令控制信號(hào)的從嵌入式微控制器，由主嵌入式微控制器負(fù)責(zé)響應(yīng)交流電流過(guò)零中斷信號(hào)等中斷信號(hào)，由從嵌入式微控制器單獨(dú)響應(yīng)變頻斬波單元控制變頻的開(kāi)斷定時(shí)中斷信號(hào)。由于本技術(shù)協(xié)調(diào)解決了多中斷與多時(shí)序間的競(jìng)爭(zhēng)矛盾，因而實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化X射線變頻控制系統(tǒng)的技術(shù)設(shè)計(jì)目的。
文檔編號(hào)G01N23/02GK2896274SQ20052009332
公開(kāi)日2007年5月2日 申請(qǐng)日期2005年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月2日
發(fā)明者張繼科 申請(qǐng)人:張繼科