返回主页 单片机教程XL2000开发板 单片机学习 自制编程器 单片机资料 软件下载 电子技术产品介绍如何购买 进入论坛

利用单片机控制的数字触发器

摘要:介绍了8051单片机在晶阐管触发电路中的应用,同时有单片机与上位机进行串口通讯的软件设计。由软件控制可产生不同顺序的6组触发脉冲。

关键词:单片机 VB 晶阐管 数字触发器

    电力电子技术研究的内容包括三个方面:电力电子器件、变流电路和控制电路。电力电子变流技术在工业化领域有着广泛的应用。家用电器节能灯、电子拖动、电炉控制系统中已采用相控整流技术。但多数触发装置普遍是模拟的,调节十分的不便,触发精度差、故障率高。采用单片机来控制晶阐管的触发,是晶阐管应用的发展趋势。本文介绍了一种由8051单片机组成的触发控制系统,可实现高分辨率的数字触发器。

   1 系统硬件组成及其原理

    系统硬件组成如图1,被控对象是三相全控桥整流电路。控制电路由8051单片机及其外围电路组成。外围电路主要是由键盘电路、同步脉冲形成电路、驱动输出电路等组成。

    1.1 控制角θ

    控制角θ是滞后自然换相点的电度角,在工频条件下,它和时间Tθ有如下关系: 
    Tθ=T/360*θ=(20*θ)/360=0.056ms
    其中T是工频电源周期,θ是控制角。

    由上式可知,只要知道控制角就可以算出定时时间Tθ,采用定时计数器来完成对控制角的定时。
8051单片机有两个定时计数器,可由程序选择作为定时器用或作为计数器用,定时时间或计数值也可由程序设定。随便选择定时或计数方式,其实质都是一样的。

    如果选择的是方式1的话,定时时间可由下式计算

    Td=(65536-x)*Tcy 

    其中Tcy=1μS  因为采用的是12MHz的晶振,x是计数值。

    分辨率为:φ=360/T*Tcy=0.018(度)

    方式1是16位的定时器,其最大的定时角度为:

    θmax=0.018*65536=1179.648(度)

    从上面可知,不论是分辨率还是移相范围都能达到令人满意的结果。

    1.2同步脉冲形成电路

    由于触发脉冲的自然换相点要与三相电源的线电压的过零点同步,所以要由同步脉冲形成电路产生同步脉冲。

    交流电经过降压后,由LM339过零比较器进等过零检测,然后经过光电隔离各微分电路输出脉冲信号,加到单片机外部中断引脚去作为同步信号。

同步脉冲形成电路主要由过零比较器、同步变压器及整形电路组成。三相交流电源经过变压器降压后从副边输出,然后送到过零比较器电路,在每一个电源周期的过零点将输出两个同步脉冲,一个周期内,三相电源将输出6个同步脉冲,这6个同步脉冲在相位上相差60度,在时间上就会相差3.333ms,它们就每隔3.33ms加到单片机的外部中断引脚INT0上。由于在三相桥式全控桥电路中,它的自 然换相点是线电压的过零,所以加在过零比较器电路的是线电压。

根据三相桥式整流电路对触发脉冲的要求,必须对应导通的一对晶阐管同时加触发脉冲。常用的方法有两种:一种采用宽脉冲触发,它要求触发脉冲的宽度大于60度;另一种采用双脉冲触发,即触发一个晶阐管时向小一个序号的晶阐管发补脉冲。关系如下:

触发的晶阐管    V1      V2      V3       V4      V5      V6

补发的晶阐管    V6      V1      V2       V3      V4      V5

在本文中将采用双脉冲触发方式,因为60度的脉宽在单片机中所对应的定时是比较长的,所以此方法不佳。采用双脉冲触发是,就要在软件设计时用标志旗的方法来标注,特别是V1,因为它并不是V0,它是V6,其余的都是Vn和Vn-1。

1.4  驱动电路

驱动电路主要由光电隔离和脉冲变压器组成。

2软件设计

2.1单片机部分

软件设计的流程图如下:采用双脉冲触发是,就要在软件设计时用标志旗的方法来标注,特别是V1,因为它并不是V0,它是V6,其余的都是Vn和Vn-1。

流程图如下:

设控制角为α,为使可靠触发,触发脉冲脉宽为15度,那么每一个周期的第一个脉冲上升沿所对应的时间Tup=α*T/360,其下降沿时间Tlow=(α+15)*T/360。这样只要定时器定相对的时间,就可以得到准确的触发脉冲。在编程时可以用计数的方式,把定时方式改为计数,Cup 、Clow。.

程序片段:

;***********输出触发脉冲程序*************

 ORG     0003H

         AJMP    P_INT0

         ORG     0030H

P_INT0:

         MOV  TMOD,#11H

         MOV  TH0,#CUP_H    ;上升沿计数值高位

         MOV  TL0,#CUP_L    ;上升沿计数值低位

MOV  TH1,#CLOW_H  ;下降沿计数值高位

         MOV  TL1,#CLOW_L   ;下降沿计数值低位

         MOV  IE, #8FH        

         SETB  TRO            

         SETB  TR1              

   SJMP  $

;********定时器0中断******************

ORG     00BH

T0_SERVE:

          SETB  P1.6

          RETI

;********定时器1中断******************

ORG     001BH

T1_SERVE:

          CLR   P1.6

          RETI

2.2 上位机部分

3外围电路

组合电路是从P1.6输出的同步脉冲与应该触发的晶阐管(P1.0~P1.5)脉冲相与,输出到驱动电路,这样就可以得到期满意的触发脉冲。

键盘显示电路是在无上位机的情况下,由自制键盘输入,并在LED上显示控制角。

采用单片机控制触发电路是未来晶阐管触发电路的趋势。但在环境恶烈的地方安全性不高。不过应用在实验室却是一种非常好的手段。