專利名稱：可控硅控制系統(tǒng)觸發(fā)脈沖參數(shù)監(jiān)測及報警裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電氣測量及報警裝置。
在可控硅控制系統(tǒng)中，可控硅觸發(fā)脈沖的品質(zhì)如何可以直接反映系統(tǒng)中主要部件的工作狀況，故在工礦企業(yè)，常用測量可控硅觸發(fā)脈沖電參數(shù)和時間參數(shù)的方法判斷系統(tǒng)是否工作正常。然而，到目前為止，各類可控硅控制系統(tǒng)中均無對上述參數(shù)的自動測量裝置，對這些參數(shù)的測量一般都是用示波器或其它類似儀器在主回路停電的情況下進(jìn)行。由于系統(tǒng)故障的偶發(fā)性、突發(fā)性，用上述測量方法難以達(dá)到預(yù)防或及早發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)故障的目的。
本實(shí)用新型旨在提供一種對運(yùn)行中的可控硅控制系統(tǒng)的可控硅觸發(fā)脈沖的電參數(shù)和時間參數(shù)進(jìn)行自動測量的裝置，用于監(jiān)測上述脈沖的幅值、序列脈沖間的相位、雙脈沖間隔時間、脈沖寬度等參數(shù)，并在上述參數(shù)之一或一個以上不正常時判斷出故障狀況，發(fā)故障報警信號。
本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)措施得以實(shí)現(xiàn)的。
本實(shí)用新型由顯示單元、操作單元和測量控制單元組成。
本實(shí)用新型所指的顯示單元包括有數(shù)碼管和發(fā)光二極管，用于測量結(jié)果的數(shù)字顯示，脈沖故障狀態(tài)顯示，測量功能顯示，量綱及單位顯示。
本實(shí)用新型所指的操作單元是一組鍵盤，與測量有關(guān)的所有操作均通過鍵盤進(jìn)行。
本實(shí)用新型所指的測量控制單元由一套數(shù)字和模擬電路構(gòu)成，它們包括有中央控制電路、鍵盤／顯示器接口電路、信號輸入及隔離電路、模擬／數(shù)字變換電路，其信號輸入端與被測點(diǎn)的可控硅的陰極和控制極連接。
附圖1是本實(shí)用新型的電路結(jié)構(gòu)圖。
附圖1中，中央控制電路(11)以單片計算機(jī)為核心輔以存貯器、I／O括展等若干外圍器件，用于處理各種操作指令，進(jìn)行所測脈沖信號的讀取、各項(xiàng)參數(shù)的數(shù)值測定和品質(zhì)判斷；控制測量通道選擇、測量功能選擇、鍵盤及顯示等電路完成規(guī)定的任務(wù)。在單片機(jī)系統(tǒng)中的程序存貯器中，存放有一個系統(tǒng)控制程序和若干獨(dú)立功能的子程序。(12)和(13)分別是顯示電路和鍵盤。
由于可控硅常用于高電壓場合，故通過脈沖變壓器(1)檢取脈沖信號，將檢測裝置與控制系統(tǒng)隔離，脈沖變壓器的輸出端接一電壓跟隨器(2)。
檢取的脈沖信號同時送給電參數(shù)檢測回路和時間參數(shù)檢測回路。
電參數(shù)檢測回路中有一個峰值電壓記憶電路(4)，用于記憶脈沖的峰值電平，這個電平輸出給A／D轉(zhuǎn)換器(6)，待中央控制電路在A／D轉(zhuǎn)換完成后讀取。中央控制電路完成讀取操作后即發(fā)一脈沖信號，在脈沖信號有效期間，電路中的電子開關(guān)將記憶的電平對地旁路。
比例調(diào)節(jié)及限幅電路(5)是按一合適的比例，將記憶峰值電壓調(diào)整為適于A／D器件的電壓值，并當(dāng)峰值電壓過高時，將最高電壓限制在不至于損壞A／D器件的數(shù)值以下。
時間參數(shù)檢測回路中有一個開環(huán)比較放大器(7)，該電路有極大的放大倍數(shù)，即使在脈沖電壓很小的情況下，也能保證有足夠的信號電平輸出。放大器輸入端加有一比較門欄電壓(Vref)，該電壓根據(jù)被測可控硅器件的觸發(fā)脈沖電壓下限值調(diào)定。當(dāng)信號電壓低于該電壓值時，放大器保持原輸出狀態(tài)，檢測單元認(rèn)定無脈沖信號。放大器輸出端接有信號隔離和電平轉(zhuǎn)換器(8)，(9)是脈沖信號整形電路。
對于多路脈沖信號的測量，峰值電壓記憶電路(4)前要接入模擬多路開關(guān)(3)中央控制電路與脈沖時間參數(shù)檢測電路間要接數(shù)據(jù)選擇器(10)。
在中央控制電路中設(shè)置有兩個計時器，當(dāng)中央控制電路接收到可控硅觸發(fā)脈沖信號時，即啟動其中一計時器計時。這個計時器，對于雙脈沖觸發(fā)系統(tǒng)用于確定表征兩個脈沖信號之間相位關(guān)系的時間；對于寬脈沖觸發(fā)系統(tǒng)用于確定脈沖的寬度。中央控制電路中的另一計時器用于確定表征相鄰兩路脈沖之間相位關(guān)系的時間，當(dāng)中央控制電路接收到某路脈沖信號時，先讀取該計時器的值然后將計時器復(fù)位，重新計時。所讀取的計時值就是當(dāng)前脈沖與相鄰一路脈沖之間的時間間隔(即相位差)。
本實(shí)用新型所描述的裝置，可以對運(yùn)行中的可控硅控制系統(tǒng)的一路或多路可控硅觸發(fā)脈沖的電參數(shù)和時間參數(shù)進(jìn)行自動監(jiān)測，以數(shù)字方式顯示脈沖的幅值、脈沖寬度、雙脈沖間隔時間、序列脈沖相位，判斷上述各參數(shù)是否正常。當(dāng)任一路脈沖的任一參數(shù)不正常時，發(fā)出報警信號，同時指示故障部位，自動存儲故障脈沖代號及相應(yīng)參數(shù)值，通過鍵盤操作可調(diào)看這些數(shù)據(jù)。
本實(shí)用新型可用于雙脈沖或?qū)捗}沖作可控硅觸發(fā)脈沖的控制系統(tǒng)。


，附圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)框圖，附圖2～5是本實(shí)用新型實(shí)施方案的電路圖。
實(shí)施方案本實(shí)用新型的實(shí)施方案是針對12路脈沖監(jiān)測設(shè)計的。
由于可控硅系統(tǒng)中各可控硅元件在工頻交流電的一個周期內(nèi)(20ms)均被觸發(fā)一次，為了精確測出脈沖間的時序關(guān)系，必須在20ms內(nèi)對各脈沖信號分別進(jìn)行一次測量，所以各單元電路一般不帶滯后環(huán)節(jié)或僅帶時間常數(shù)不大于0.5ms的滯后環(huán)節(jié)。A／D轉(zhuǎn)換器要求選用轉(zhuǎn)換速度和精度較高的逐次比較型器件。
附圖2是脈沖信號檢取及時間參數(shù)檢測電路，其中T是脈沖變壓器，變比為11輸入端接在可控硅的陰極和控制極上。運(yùn)算放大器A5和電阻器R1，R2接成電壓跟隨器，CMP是電壓比較器，其正向輸入端接門欄電壓，該電壓由電位器RH1調(diào)定，當(dāng)脈沖電平高于門欄電壓時，CMP輸出端呈低電平，光藕合器輸出低電平，施密特觸發(fā)器輸出高電平。光藕合器和施密特觸發(fā)器組成脈沖信號的隔離、電平轉(zhuǎn)換和整形電路。施密特觸發(fā)器的輸出端與多路數(shù)據(jù)選擇器(附圖4中的IC5)的一個輸入端連接，附圖2中所注P11／IC5表示與IC5的P11端連接，余類推。電壓跟隨器輸出端還與多路模擬開關(guān)(附圖3中的IC6)的一個輸入端連接，圖2中所注V11／IC6表示與IC6的V11端連接，余類推。
附圖3是脈沖的電參數(shù)檢測電路，中央控制電路控制多路開關(guān)IC6，使線路能分時檢測多路脈沖信號。圖中，運(yùn)算放大器A1、A2，電容器C，場效應(yīng)管Q，二極管D1、D2等組成峰值電壓記憶電路。Q在這里作電子開關(guān)，由中央控制電路控制其通斷，當(dāng)Q關(guān)斷時，電容器C上的電壓隨A1的輸入電壓上升，當(dāng)輸入電壓小于C上的電壓時，D1阻斷，C上的電壓保持。D2的作用是補(bǔ)償D1的管壓降，保證測量精度。運(yùn)算放大器A3與D3～D6，DZ等組成電壓限幅電路，限幅值由DZ確定；A4、RH2等組成比例調(diào)節(jié)器，通過RH2改變調(diào)節(jié)器的增益值。在限幅范圍內(nèi)，調(diào)節(jié)器的輸出電壓與輸入電壓呈線性關(guān)系。A4輸出端直接與A／D轉(zhuǎn)換器(附圖4中的IC2)的模擬輸入端連接，將電壓信號送A／D轉(zhuǎn)換器，當(dāng)A／D轉(zhuǎn)換結(jié)束后中央控制電路發(fā)控制信號使Q導(dǎo)通，電容C放電。
中央控制電路由單片計算機(jī)、數(shù)據(jù)鎖存器和程序存儲器(附圖4中的IC1、IC3、IC4)構(gòu)成，單片機(jī)選用MCS－51系列中的8031，各I／O口的分配情況是P0口作系統(tǒng)的數(shù)據(jù)總線P2口的低4位作IC4的高位地址線，高4位用于外圍芯片的選通信號；P1口低4位作多路數(shù)據(jù)選擇器和模擬多路開關(guān)的地址線P3.0是峰值記憶電路電子開關(guān)的控制線，兩個外部中斷輸入分別用于響應(yīng)脈沖檢測信號和A／D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，P3.1輸出故障報警控制信號。附圖4中的IC2是A／D轉(zhuǎn)換器，選用AD574，轉(zhuǎn)換時間25uS，IC5是16選1數(shù)據(jù)選擇器，選用74LS150。單片計算機(jī)中有兩個計時器，一個用于確定雙脈沖觸發(fā)系統(tǒng)兩個脈沖信號之間相位關(guān)系的時間或?qū)捗}沖觸發(fā)系統(tǒng)觸發(fā)脈沖的寬度；另一計時器用于確定表征相鄰兩路脈沖之間相位關(guān)系的時間。
附圖5是顯示及鍵盤控制電路，圖中IC7、IC8是并行I／O擴(kuò)展芯片，接在單片機(jī)的數(shù)據(jù)總線上；IC15～I(xiàn)C18是BCD－鎖存／7段譯碼／驅(qū)動器。IC7選用8155芯片，其PA口高4位是數(shù)據(jù)顯示器的共用數(shù)據(jù)線，以BCD碼的形式輸出數(shù)據(jù)信號，PA口的低4位是IC15～I(xiàn)C18的選通線；PB口是鍵盤接口，鍵盤采用矩陣聯(lián)接方式，IC9是3－8位譯碼器選用74LS138；PC口輸出測量功能和數(shù)據(jù)單位顯示信號，經(jīng)緩沖器IC10驅(qū)動發(fā)光二極管。
IC8選用8255芯片，其24位I／O口均用于信號輸出，PA口和PC口的高4位用于輸出檢測位置指示信號，PB口和PC口的低4位用于輸出發(fā)生故障的檢測位置的指示信號，8255的輸出經(jīng)緩沖器IC11～I(xiàn)C14驅(qū)動發(fā)光二極管。
權(quán)利要求一種可控硅控制系統(tǒng)觸發(fā)脈沖參數(shù)監(jiān)測及報警裝置，它由顯示單元、操作單元和測量控制單元組成，所指的顯示單元包括有數(shù)碼管和發(fā)光二極管，用于測量結(jié)果的數(shù)字顯示，脈沖故障狀態(tài)顯示，測量功能顯示，量綱及單位顯示，所指的操作單元是一組鍵盤，與監(jiān)測有關(guān)的所有操作均通過鍵盤進(jìn)行，所指的測量控制單元由一組數(shù)字和模擬電路構(gòu)成，其信號輸入端分別與各測點(diǎn)的可控硅的陰極和控制極連接；本實(shí)用新型的技術(shù)特征在于，測量控制單元包括有脈沖電參數(shù)檢測電路、脈沖時間參數(shù)檢測電路、中央控制電路，在電參數(shù)檢測電路中有記憶脈沖峰值電壓的環(huán)節(jié)和模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，電壓的記憶與旁路由中央控制電路提供控制信號控制電壓記憶電路中的電子開關(guān)來實(shí)現(xiàn)，在中央控制電路中有兩個計時器，一個計時器對于雙脈沖觸發(fā)系統(tǒng)用于確定表征雙脈沖信號之間相位關(guān)系的時間，對于寬脈沖觸發(fā)系統(tǒng)用于確定脈沖的寬度；中央控制電路中的另一計時器用于確定表征相鄰兩路脈沖之間相位關(guān)系的時間。
專利摘要可控硅控制系統(tǒng)觸發(fā)脈沖參數(shù)監(jiān)測及報警裝置，本實(shí)用新型涉及一種電氣測量和報警裝置，它由顯示單元、操作單元和測量控制單元組成，測量控制單元包括有脈沖電參數(shù)和時間參數(shù)檢測電路、中央控制電路、中央控制電路中有兩個計時器，一個計時器對于雙脈沖觸發(fā)系統(tǒng)用于確定雙脈沖信號之間相位關(guān)系，對于寬脈沖觸發(fā)系統(tǒng)用于確定脈沖的寬度；另一計時器用于確定相鄰兩路脈沖之間相位關(guān)系。
文檔編號G01R19/04GK2107660SQ9122935
公開日1992年6月17日 申請日期1991年11月17日 優(yōu)先權(quán)日1991年11月17日
發(fā)明者喻青 申請人:喻青