CN101854055A - 基于单片机控制的晶闸管故障检测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于单片机控制的晶闸管故障检测系统及方法，该系统包括：滤波整流电路，用于接收晶闸管电极端输入的交流信号，将交流信号整流为直流信号，并对直流信号进行滤波处理；光耦隔离电路，用于根据所接收的直流信号输出高电平或低电平信号；波形整形电路，用于滤除光耦隔离电路在导通或关断过程中产生的干扰信号，并对滤除干扰信号的电平信号进行信号整形处理；切换判断电路，用于根据单片机输出的控制信号，切换待接收的波形整形电路整形后的电平信号，并将所切换的信号发送给单片机的中断接口；单片机，用于根据切换的信号执行预先设定的晶闸管保护程序。本发明能够为晶闸管故障检测提供结构简单、抗干扰能力强的故障检测电路。

Description

基于单片机控制的晶闸管故障检测系统及方法

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，尤其涉及一种基于单片机控制的晶闸管(Thyristor)/可控硅(SCR，Silicon Controlled Rectifier)故障检测系统及方法。

背景技术

图1示出现有技术中晶闸管控制电源的电路结构示意图。如图1所示，晶闸管控制电源电路具有滤波电抗器(DCL)和平衡电抗器(IPL)；其主变压器(MTR)为Y-Y结构；晶闸管(SCR1～SCR3)具有共阳极A1，晶闸管(SCR4～SCR6)具有共阳极A2，晶闸管(SCR1～SCR6)各自具有阴极K1～K6；变压后的电源经由交流接触器(MS)控制，向外提供电源供应。对于由晶闸管(如SCR1～SCR6)控制的弧焊电源，在使用过程中，如果其内部的晶闸管发生短路故障，就会立刻引起主变压器的烧损。此外，如果其内部的晶闸管发生断路故障、主变压器次级缺相或晶闸管发生的触发信号丢失等电路故障，也会引起焊接缺陷，甚至造成焊机损坏。因此，需时时检测这些故障并进行有效保护。

为了避免前述故障的发生，当前也提出了一些对晶闸管进行检测和保护的技术方案。例如，专利申请“一种熔接装置”(公开号为WO2008/072387A1)，其公开了在每一路晶闸管的两端都设置电压检测装置，当该电压检测装置检测到至少有一路晶闸管两端电压始终为低时，将断开交流接触器，从而保护焊机设备。另一在先专利申请“一种可控硅焊机及其保护电路”(公开号为CN201291341A)，其公开了的检测保护装置，采用同一电路既可检测晶闸管的短路故障又可检测焊机输入缺相故障。但是前述两种保护装置均采用模拟电路实现，结构复杂，成本较高，且不能对晶闸管断路情况进行检测。现有技术中，另一专利申请“一种晶闸管工作状态检测方法”(公开号为CN1336555A)，其公开了利用单片机在同步信号的一周内对晶闸管的端电压进行检测，利用晶闸管的管压降反映其工作状态，应用例为三相交流电动机的电压或功率调节。但该方法需利用晶闸管的同步信号，并要判断负载的状态，在电压过零、晶闸管导通或关断时刻会造成电源电压波形振荡，影响交流光耦的检测状态，从而易发生误动作。

因此，为焊机电源控制电路所涉及的晶闸管提供结构简单、灵敏度高的故障检测电路，为焊机正常工作提供保护电路成为本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明要解决的一个技术问题是提供一种基于单片机控制的晶闸管故障检测系统及方法，能够为晶闸管故障检测提供结构简单、抗干扰能力强的故障检测电路。

本发明的一个方面提供了一种基于单片机控制的晶闸管故障检测系统，该系统包括：滤波整流电路，用于接收晶闸管电极端输入的交流信号，将交流信号整流为直流信号，并对直流信号进行滤波处理；光耦隔离电路，用于接收滤波整流电路滤波处理后的直流信号，根据所接收的直流信号输出高电平或低电平信号；波形整形电路，用于接收光耦隔离电路输出的电平信号，滤除光耦隔离电路在导通或关断过程中产生的干扰信号，并对滤除干扰信号的电平信号进行信号整形处理；切换判断电路，用于接收单片机输出的控制信号，根据控制信号，切换待接收的波形整形电路整形后的电平信号，并将所切换的信号发送给单片机的中断接口；单片机，用于向切换判断电路输出控制信号，接收的切换的信号，以及根据切换的信号执行预先设定的晶闸管保护程序。

本发明提供的基于单片机控制的晶闸管故障检测系统的一个实施例中，该滤波整流电路进一步包括：与晶闸管电极端连接的整流桥，以及与整流桥连接的滤波电路；其中整流桥用于接收晶闸管电极端输入的交流信号，将交流信号整流为直流信号；滤波电路采用RC滤波电路，用于对直流信号进行滤波处理。

本发明提供的基于单片机控制的晶闸管故障检测系统的一个实施例中，该光耦隔离电路进一步包括：光耦合器件，用于接收滤波整流电路滤波处理后的直流信号，根据所接收的直流信号输出高电平或低电平信号；当晶闸管正常导通时，光耦合器件处于导通状态，输出高电平信号；当晶闸管关断时，光耦合器件处于关断状态，输出低电平信号。

本发明提供的基于单片机控制的晶闸管故障检测系统的一个实施例中，该波形整形电路进一步包括：与光耦隔离电路输出端连接的滤波电路，以及与滤波电路连接的整形电路；其中滤波电路采用RC滤波电路，用于接收光耦隔离电路输出的电平信号，滤除光耦隔离电路导通/关断过程中产生的干扰信号；整形电路包括非门电路，用于对RC滤波电路滤除干扰信号后的电平信号进行信号整形处理。

本发明提供的基于单片机控制的晶闸管故障检测系统的一个实施例中，该切换判断电路进一步包括：与波形整形电路输出端连接的电子开关，电子开关用于接收单片机输出的方波信号，以及当方波信号为高电平和低电平时，分别进行各路信号的切换，并将所切换的信号发送给单片机的中断接口。

本发明提供的基于单片机控制的晶闸管故障检测系统的一个实施例中，该系统进一步包括：与单片机连接的交流接触器；单片机根据中断接口接收到的信号，控制交流接触器的导通或关断；以及交流接触器，用于根据单片机的控制，导通或关断外接设备与交流电源间的电气连接。

本发明的另一个方面提供了一种基于单片机控制的晶闸管故障检测方法，该方法包括：接收晶闸管电极端输入的交流信号，将交流信号整流为直流信号，并对直流信号进行滤波处理；接收滤波整流电路滤波处理后的直流信号，根据所接收的直流信号输出高电平或低电平信号；接收光耦隔离电路输出的电平信号，滤除光耦隔离电路在导通或关断过程中产生的干扰信号，并对滤除干扰信号的电平信号进行信号整形处理；接收单片机输出的控制信号，根据控制信号，切换待接收的波形整形电路整形后的电平信号，并将所切换的信号发送给单片机的中断接口；以及接收的切换的信号，并根据切换的信号执行预先设定的晶闸管保护程序。

本发明提供的基于单片机控制的晶闸管故障检测方法的一个实施例中，该接收晶闸管电极端输入的交流信号，将交流信号整流为直流信号，并对直流信号进行滤波处理进一步包括：整流桥接收晶闸管电极端输入的交流信号，将交流信号整流为直流信号；以及RC滤波电路对直流信号进行滤波处理。

本发明提供的基于单片机控制的晶闸管故障检测方法的一个实施例中，该接收滤波整流电路滤波处理后的直流信号，根据所接收的直流信号输出高电平或低电平信号进一步包括：光耦合器件接收滤波整流电路滤波处理后的直流信号，根据所接收的直流信号输出高电平或低电平信号；当晶闸管正常导通时，光耦合器件处于导通状态，输出高电平信号；当晶闸管关断时，光耦合器件处于关断状态，输出低电平信号。

本发明提供的基于单片机控制的晶闸管故障检测方法的一个实施例中，接收光耦隔离电路输出的电平信号，滤除光耦隔离电路在导通或关断过程中产生的干扰信号，并对滤除干扰信号的电平信号进行信号整形处理进一步包括：与光耦隔离电路输出端连接的RC滤波电路，接收光耦隔离电路输出的电平信号，滤除光耦隔离电路导通/关断过程中产生的干扰信号；以及与RC滤波电路连接的非门电路，对RC滤波电路滤除干扰信号后的电平信号进行信号整形处理。

本发明提供的基于单片机控制的晶闸管故障检测方法的一个实施例中，接收单片机输出的控制信号，根据控制信号，切换待接收的波形整形电路整形后的电平信号，并将所切换的信号发送给单片机的中断接口进一步包括：与波形整形电路输出端连接的电子开关，接收单片机输出的方波信号，以及当方波信号为高电平或低电平时，分别进行各路信号的切换，并将所切换的信号发送给单片机的中断接口。

本发明提供的基于单片机控制的晶闸管故障检测方法的一个实施例中，接收的切换的信号，并根据切换的信号执行预先设定的晶闸管保护程序进一步包括：单片机根据中断接口接收到的信号，控制交流接触器的导通或关断；以及与单片机连接的交流接触器，根据单片机的控制，导通或关断外接设备与交流电源间的电气连接。

本发明提供了一种基于单片机控制的晶闸管故障检测系统及方法，。

附图说明

图1示出现有技术中晶闸管故障检测电路的结构示意图；

图2示出本发明实施例提供的一种基于单片机控制的晶闸管故障检测系统的结构示意图；

图3示出本发明提供的基于单片机控制的晶闸管故障检测系统的另一个实施例的结构示意图；

图4示出本发明提供的基于单片机控制的晶闸管故障检测系统的另一个实施例的结构示意图；

图5示出本发明提供的基于单片机控制的晶闸管故障检测系统的另一个实施例的结构示意图；

图6示出本发明提供的基于单片机控制的晶闸管故障检测系统的另一个实施例的结构示意图；

图7示出本发明提供的基于单片机控制的晶闸管故障检测系统的另一个实施例的结构示意图；

图8示出本发明提供的基于单片机控制的晶闸管故障检测系统的一个具体实施方式的电路结构示意图；

图9示出本发明实施例提供的基于单片机控制的晶闸管故障检测方法的流程图；

图10示出本发明提供的基于单片机控制的晶闸管故障检测方法的一个具体实施方式的流程图。

具体实施方式

下面参照附图用本发明的示例性实施例对本发明进行更全面的描述及说明。

图2示出本发明实施例提供的一种基于单片机控制的晶闸管故障检测系统的结构示意图。

如图2所示，一种基于单片机控制的晶闸管故障检测系统200包括：滤波整流电路202、光耦隔离电路204、波形整形电路206、切换判断电路208和单片机210。

其中，滤波整流电路202，用于接收晶闸管电极端输入的交流信号，将交流信号整流为直流信号，并对直流信号进行滤波处理。例如，晶闸管电极端输入的交流信号，经由整流电路将交流信号整流为直流信号，并通过滤波电路对所述直流信号进行滤波处理，从而获得具有预定规整形态或电平值的直流信号。

光耦隔离电路204，用于接收滤波整流电路滤波处理后的直流信号，根据所接收的直流信号输出高电平或低电平信号。例如，滤波整流电路202整流滤波处理后的直流信号，被输入到光耦隔离电路，并由光耦隔离电路根据所接收的直流信号来输出高电平或低电平信号；具体来说，当晶闸管正常导通时，直流信号可以高于光耦隔离电路的导通阈值，从而光耦隔离电路输出高电平信号；当晶闸管关断时，直流信号低于光耦隔离电阻的导通阈值，从而光耦隔离电路输出低电平信号。

波形整形电路206，用于接收光耦隔离电路输出的电平信号，滤除光耦隔离电路在导通或关断过程中产生的干扰信号，并对滤除干扰信号的电平信号进行信号整形处理。例如，波形整形电路接收光耦隔离电路204输出的电平信号，并对其进行滤波处理以滤除光耦隔离电路在导通或关断过程中产生的干扰信号；随后再对电平信号进行信号整形，以获得具有规整形态的信号。

切换判断电路208，用于接收单片机输出的控制信号，根据控制信号，切换待接收的波形整形电路整形后的电平信号，并将所切换后的信号发送给单片机的中断接口。例如，切换判断电路接收单片机210输出的控制信号，并根据该控制信号，切换待接收的各路电平信号；具体来说，控制信号为低电平时，切换某几路晶闸管的电平信号，当控制信号为高电平时，切换另几路晶闸管的电平信号；随后将接入的电平信号发送到单片机210相应的中断接口。本发明采用切换判断电路可以进一步节省对单片机中断I/O口的占用。

单片机210，用于向切换判断电路输出控制信号，接收的切换的信号，以及根据切换的信号执行预先设定的晶闸管保护程序。例如，单片机向切换判断电路208输出控制信号，用以控制切换判断电路进行电平信号切换；以及根据切换判断电路208发送的切换信号执行预定的晶闸管保护程序，具体来说，单片机接收所切换的信号可以是规整的脉冲信号，或持续的高电平信号，又或者是持续的低电平信号等等；根据所接收到的信号的不同，执行不同的服务程序(如退出中断服务程序、停机报警等)。

本发明提供的基于单片机控制的晶闸管故障检测系统，基于单片机的控制，实现对晶闸管故障的检测，所提供的故障检测系统采用数字电路，结构简单，故障检测灵敏度高，抗干扰能力强，具有很强的实用性。

图3示出本发明提供的基于单片机控制的晶闸管故障检测系统的另一个实施例的结构示意图。

如图3所示，一种基于单片机控制的晶闸管故障检测系统300包括：滤波整流电路302、光耦隔离电路304、波形整形电路306、切换判断电路308和单片机310。其中光耦隔离电路304、波形整形电路306、切换判断电路308和单片机310可以是与图2所示光耦隔离电路204、波形整形电路206、切换判断电路208和单片机210具有相同或相似的功能模块。为简洁起见，这里不再赘述。

如图3所示，本发明提供的基于单片机控制的晶体管故障检测系统的一个实施例中，滤波整流电路302进一步包括：与晶闸管电极端连接的整流桥3021，以及与整流桥连接的滤波电路3022；其中整流桥3021用于接收晶闸管电极端输入的交流信号，将交流信号整流为直流信号；滤波电路3022可以采用RC滤波电路，用于对直流信号进行滤波处理。

图4示出本发明提供的基于单片机控制的晶闸管故障检测系统的另一个实施例的结构示意图。

如图4所示，一种基于单片机控制的晶闸管故障检测系统400包括：滤波整流电路402、光耦隔离电路404、波形整形电路406、切换判断电路408和单片机410。其中滤波整流电路402、波形整形电路406、切换判断电路408和单片机410可以是与图2所示滤波整流电路202、波形整形电路206、切换判断电路208和单片机210具有相同或相似的功能模块。为简洁起见，这里不再赘述。

如图4所示，本发明提供的基于单片机控制的晶体管故障检测系统的一个实施例中，光耦隔离电路404进一步包括：光耦合器件4041，用于接收滤波整流电路滤波处理后的直流信号，根据所接收的直流信号输出高电平或低电平信号；当晶闸管正常导通时，光耦合器件4041处于导通状态，输出高电平信号；当晶闸管关断时，光耦合器件4041处于关断状态，输出低电平信号。

图5示出本发明提供的基于单片机控制的晶闸管故障检测系统的另一个实施例的结构示意图。

如图5所示，一种基于单片机控制的晶闸管故障检测系统500包括：滤波整流电路502、光耦隔离电路504、波形整形电路506、切换判断电路508和单片机510。其中滤波整流电路502、光耦隔离电路504、切换判断电路508和单片机510可以是与图2所示滤波整流电路202、光耦隔离电路204、切换判断电路208和单片机210具有相同或相似的功能模块。为简洁起见，这里不再赘述。

如图5所示，本发明提供的基于单片机控制的晶体管故障检测系统的一个实施例中，波形整形电路506进一步包括：与光耦隔离电路输出端连接的滤波电路5061，以及与滤波电路连接的整形电路5062；其中滤波电路5061采用RC滤波电路，用于接收光耦隔离电路输出的电平信号，滤除光耦隔离电路导通/关断过程中产生的干扰信号；整形电路5062包括非门电路，用于对RC滤波电路滤除干扰信号后的电平信号进行信号整形处理。

图6示出本发明提供的基于单片机控制的晶闸管故障检测系统的另一个实施例的结构示意图。

如图6所示，一种基于单片机控制的晶闸管故障检测系统600包括：滤波整流电路602、光耦隔离电路604、波形整形电路606和单片机610。其中滤波整流电路602、光耦隔离电路604、波形整形电路606、切换判断电路608和单片机610可以是与图2所示滤波整流电路202、光耦隔离电路204、波形整形电路206和单片机210具有相同或相似的功能模块。为简洁起见，这里不再赘述。

如图6所示，本发明提供的基于单片机控制的晶体管故障检测系统的一个实施例中，切换判断电路608进一步包括：与波形整形电路606输出端连接的电子开关6081，电子开关用于接收单片机610输出的方波信号，以及当方波信号为高电平和低电平时，分别进行各路信号的切换，并将所切换的信号发送给单片机的中断接口。

图7示出本发明提供的基于单片机控制的晶闸管故障检测系统的另一个实施例的结构示意图。

如图7所示，一种基于单片机控制的晶闸管故障检测系统700包括：滤波整流电路702、光耦隔离电路704、波形整形电路706、切换判断电路708、单片机710和交流接触器712。其中滤波整流电路702、光耦隔离电路704、波形整形电路706、切换判断电路708和单片机710可以是与图2所示滤波整流电路202、光耦隔离电路204、波形整形电路206、切换判断电路208和单片机210具有相同或相似的功能模块。为简洁起见，这里不再赘述。

如图7所示，本发明提供的基于单片机控制的晶体管故障检测系统的一个实施例中，该系统700进一步包括：与单片机710连接的交流接触器712；其中单片机710根据中断接口接收到的信号，控制交流接触器712的导通或关断；以及交流接触器712根据单片机的控制，导通或关断外接设备与交流电源间的电气连接。

图8示出本发明提供的基于单片机控制的晶闸管故障检测系统的一个具体实施方式的电路结构示意图。

如图8所示，一种基于单片机控制的晶闸管故障检测系统800，其中A1/K1、A1/K2、A1/K3、A2/K4、A2/K5、A2/K6分别为晶闸管SCR1～SCR6的阳极与阴极两端，晶闸管SCR1(阳极A1，阴极K1)、晶闸管SCR2(阳极A1，阴极K2)、晶闸管SCR3(阳极A1，阴极K3)具有共阳极A1，晶闸管SCR4(阳极A2，阴极K4)、晶闸管SCR5(阳极A2，阴极K5)、晶闸管SCR6(阳极A2，阴极K6)具有共阳极A2。晶闸管SCR1和SCR6的检测电路分别连接到电子开关IC3A的“1”、“2”引脚，晶闸管SCR2和SCR5的检测电路分别连接到电子开关IC3B的“3”、“5”引脚，晶闸管SCR3和SCR4的检测电路分别连接到电子开关IC3C的“12”、“13”引脚。电子开关IC3A、IC3B、IC3C的输出端“15”、“4”、“14”脚分别连接到单片机的INT4、INT5、INT6三个中断口。电子开关IC3A、IC3B、IC3C的控制端“10”、“9”、“11”都连接到单片机的“P3_5”接口，单片机的“P3_5”口输出高电位时检测SCR1、SCR2、SCR3三个晶闸管，其输出低电位时检测SCR1、SCR2、SCR3三个晶闸管。当系统检测到SCR1～SCR6任意一个晶闸管发生故障时，由单片机的“P4_3”端口控制交流接触器断开电源，停机报警。鉴于与晶闸管SCR1～SCR6连接的六路检测电路具有相似性的电路结构和功能，这里选取与晶闸管SCR1连接的检测电路做进一步的详细介绍。

如图8所示，与晶闸管SCR1阳极A1、阴极K1连接的故障检测电路主要包括整流滤波电路、光耦隔离电路、波形整形电路、切换判断电路等四部分。

其中，整流滤波电路具体包括整流桥(DB1)和RC滤波电路(包括电阻R2、R3和电容C3)，晶闸管SCR1的A1/K1两端的交流信号经整流桥DB1整流后变为直流信号，该直流信号经R2、R3、C3组成的滤波电路滤波后，被加载到光耦隔离电路上。

光耦隔离电路包括光耦合器件PC1(可以采用型号为“TLP521”的光耦器件)。当晶闸管SCR1为正常导通状态时，光耦器件PC1导通，其“3”引脚电位为高；当晶闸管SCR1为正常关断状态时，光耦器件PC1关断，其“3”引脚电位为低。因此，晶闸管SCR1为正常导通/关断状态时，光耦器件PC1的“3”引脚得到是规整的周期信号(如周期为20ms的方波信号)。当晶闸管SCR1为短路故障状态时，光耦器件PC1处于恒关断，其“3”引脚电位恒为低。当晶闸管SCR1为断路、次级缺相或触发信号丢失故障时，光耦器件PC1恒导通，其“3”引脚电位恒为高。随后，光耦器件PC1的“3”引脚信号被输出并连接到波形整形电路。

波形整形电路包括滤波电路(如包括电阻器R4、R7和电容器C4的RC滤波电路)和整形电路(包括非门IC2A，可以采用型号为“TC4069”的非门器件)，其中电阻起R4、R7和电容器C4组成滤波电路用于滤除光耦器件PC1导通/中断过程中产生的干扰，以及通过非门电路IC2A对过滤干扰信号后的电平信号进行整形；然后接入切换判断电路。

切换判断电路由电阻器R5、R6、R10、电子开关IC3A、稳压二极管(或称为齐纳二极管)ZD1和电容器C6组成，其中电子开关IC3A(可以采用型号为“TC4053”的电子开关)的“10”引脚用于接收单片机“P3_5”引脚输出的控制信号，控制电子开关IC3A在晶闸管SCR1连接电路和晶闸管SCR6连接电路这两路信号间进行切换。

单片机(IC1)的“P3_5”向切换判断电路的电子开关输出切换控制信号，中断端口“INT4、INT5、INT6”中的“INT4”端口与电子开关IC3A进行耦合，用于接收电子开关IC3A切换的信号，采用切换判断的方式进一步节省了对单片机的中断I/O口的占用。

需要说明的是本发明所具体选取的电路，如滤波、整形电路，所选取的器件型号，例如型号为“TC4053”的电子开关、型号为“TC4069”的非门器件，仅仅是为了描述本发明而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。本领域技术人员可以根据本发明的教导以及实际应用的需要可以自由变换电路的具体构造，选取适合的器件来以实现相同的功能。

图9示出本发明实施例提供的基于单片机控制的晶闸管故障检测方法的流程图。

如图9所示，基于频谱空洞不均匀性的频谱接入方法包括步骤902，接收晶闸管电极端输入的交流信号，将交流信号整流为直流信号，并对直流信号进行滤波处理。例如，晶闸管电极端输入的交流信号，经由整流电路将交流信号整流为直流信号，并通过滤波电路对所述直流信号进行滤波处理，从而获得具有预定规整形态或电平值的直流信号。

步骤904，接收滤波整流电路滤波处理后的直流信号，根据所接收的直流信号输出高电平或低电平信号。例如，滤波整流电路整流滤波处理后的直流信号，被输入到光耦隔离电路，并由光耦隔离电路根据所接收的直流信号来输出高电平或低电平信号；具体来说，当晶闸管正常导通时，直流信号可以高于光耦隔离电路的导通阈值，从而光耦隔离电路输出高电平信号；当晶闸管关断时，直流信号低于光耦隔离电阻的导通阈值，从而光耦隔离电路输出低电平信号。

步骤906，接收光耦隔离电路输出的电平信号，滤除光耦隔离电路在导通或关断过程中产生的干扰信号，并对滤除干扰信号的电平信号进行信号整形处理。例如，波形整形电路接收光耦隔离电路输出的电平信号，并对其进行滤波处理以滤除光耦隔离电路在导通或关断过程中产生的干扰信号；随后再对电平信号进行信号整形，以获得具有规整形态的信号。

步骤908，接收单片机输出的控制信号，根据控制信号，切换待接收的波形整形电路整形后的电平信号，并将所切换的信号发送给单片机的中断接口。例如，切换判断电路接收单片机输出的控制信号，并根据该控制信号，切换待接收的各路电平信号；具体来说，控制信号为低电平时，切换某几路晶闸管的电平信号，当控制信号为高电平时，切换另几路晶闸管的电平信号；随后将接入的电平信号发送到单片机相应的中断接口。本发明采用切换判断电路可以进一步节省对单片机中断I/O口的占用。

步骤910，接收的切换的信号，并根据切换的信号执行预先设定的晶闸管保护程序。例如，单片机向切换判断电路输出控制信号，用以控制切换判断电路进行电平信号切换；以及根据切换判断电路发送的切换信号执行预定的晶闸管保护程序，具体来说，单片机接收所切换的信号可以是规整的脉冲信号，或持续的高电平信号，又或者是持续的低电平信号等等；根据所接收到的信号的不同，执行不同的服务程序(如退出中断服务程序、停机报警等)。

本发明提供的基于单片机控制的晶闸管故障检测方法，基于单片机的控制，实现对晶闸管故障检测电路的切换，所提供的故障检测系统采用数字电路，结构简单，故障检测灵敏度高，抗干扰能力强，具有很强的实用性，能够有效地检测晶闸管故障，保护焊机等外接设备。

本发明提供的基于单片机控制的晶闸管故障检测方法的一个实施例中，步骤902“接收晶闸管电极端输入的交流信号，将交流信号整流为直流信号，并对直流信号进行滤波处理”进一步包括：整流桥接收晶闸管电极端输入的交流信号，将交流信号整流为直流信号；以及RC滤波电路对直流信号进行滤波处理。

本发明提供的基于单片机控制的晶闸管故障检测方法的一个实施例中，步骤904“接收滤波整流电路滤波处理后的直流信号，根据所接收的直流信号输出高电平或低电平信号”进一步包括：光耦合器件接收滤波整流电路滤波处理后的直流信号，根据所接收的直流信号输出高电平或低电平信号；当晶闸管正常导通时，光耦合器件处于导通状态，输出高电平信号；当晶闸管关断时，光耦合器件处于关断状态，输出低电平信号。

本发明提供的基于单片机控制的晶闸管故障检测方法的一个实施例中，步骤906“接收光耦隔离电路输出的电平信号，滤除光耦隔离电路在导通或关断过程中产生的干扰信号，并对滤除干扰信号的电平信号进行信号整形处理”进一步包括：与光耦隔离电路输出端连接的RC滤波电路，接收光耦隔离电路输出的电平信号，滤除光耦隔离电路导通/关断过程中产生的干扰信号；以及与RC滤波电路连接的非门电路，对RC滤波电路滤除干扰信号后的电平信号进行信号整形处理。

本发明提供的基于单片机控制的晶闸管故障检测方法的一个实施例中，步骤908“接收单片机输出的控制信号，根据控制信号，切换待接收的波形整形电路整形后的电平信号，并将所切换的信号发送给单片机的中断接口”进一步包括：与波形整形电路输出端连接的电子开关，接收单片机输出的方波信号，以及当方波信号为高电平或低电平时，分别进行各路信号的切换，并将所切换的信号发送给单片机的中断接口。

本发明提供的基于单片机控制的晶闸管故障检测方法的一个实施例中，步骤910“接收的切换的信号，并根据切换的信号执行预先设定的晶闸管保护程序”进一步包括：单片机根据中断接口接收到的信号，控制交流接触器的导通或关断；以及与单片机连接的交流接触器，根据单片机的控制，导通或关断外接设备与交流电源间的电气连接。

图10示出本发明提供的基于单片机控制的晶闸管故障检测方法的一个具体实施方式的流程图。

如图10所示，基于单片机控制的晶闸管故障检测方法1000包括步骤1002，系统进入晶闸管保护中断服务状态。例如：焊机开始工作后，故障检测系统进入晶闸管保护中断服务状态，该系统中的单片机的“P3_5”引脚向电子开关器件输出周期为200ms的方波信号。

步骤1004，检测各晶闸管的状态。具体来说，根据单片机“P3_5”引脚输出的方波信号，当方波信号处于高电位期间，电子开关分别切换晶闸管SCR1、SCR2、SCR3，从而将三路信号分别送入单片机的中断端口INT4、INT5、INT6；在方波信号处于低电位期间，电子开关分别切换晶闸管SCR4、SCR5、SCR6，从而将三路信号分别送入单片机的中断端口INT4、INT5、INT6。

步骤1006，检测是否为脉冲信号。例如，前述三路信号分别送入单片机的中断端口INT4、INT5和INT6后，单片机检测相应端口接收的信号是否是脉冲信号；如果是脉冲信号，则执行步骤1007；否则执行步骤1008。

步骤1007，报警计数器清零。例如，当晶闸管正常导通/关断时，单片机的中断端口INT4、INT5、INT6得到的是一组周期为20ms的脉冲信号；此时单片机通过中断端口接收的信号可以判断对应的晶闸管处于正常工作的状态，也就是说，晶闸管没有发生故障；那么将报警计数器清零，单片机判定晶闸管为正常工作状态；因此，故障检测系统可以退出晶闸管保护中断服务状态。

步骤1008，报警计数器+1。例如，当晶闸管发生短路故障时，单片机的中断口INT4、INT5、INT6得到的是持续的高电位信号(如+5V)；当晶闸管发生断路故障、主变次级缺相或丢失晶闸管触发信号时，单片机的中断口INT4、INT5、INT6得到的是持续的低电位信号(如0V)；也就是说，当晶闸管发生故障时，送入单片机中断端口的信号不是脉冲信号，此时报警计数器进行计数。

步骤1010，判断计数值是否大于阈值。如果报警计数器计数的计数值大于阈值，例如本领域技术人员可以根据实际应用的需要，预先设置阈值为300，则执行步骤1012；否则返回步骤1004。

步骤1012，检测信号电位是否为高电平。如果信号电位为高，则执行步骤1013；否则执行步骤1014。

步骤1013，停机，提示晶闸管短路故障。对于检测的信号电位为高电平的情况，表明晶闸管发生了短路故障，焊机停机并显示晶闸管短路报警提示，最后退出晶闸管保护中断服务程序。

步骤1014，停机，提示晶闸管短路故障。对于检测的信号电位为低电平的情况，表明晶闸管发生断路故障、主变次级缺相或丢失晶闸管触发信号，焊机停机并显示晶闸管断路报警提示，最后退出晶闸管保护中断服务程序。

参考前述本发明示例性的描述，本领域技术人员可以清楚的知晓本发明提供的基于单片机控制的晶闸管故障检测系统及方法具有以下优点：

本发明公开了一种基于单片机控制的晶闸管故障检测系统，基于单片机的控制，实现对晶闸管故障的检测，所提供的故障检测系统采用数字电路，结构简单，故障检测灵敏度高，抗干扰能力强，具有很强的实用性。

本发明公开了一种基于单片机控制的晶闸管故障检测方法，基于单片机的控制，实现对晶闸管故障检测电路的切换，所提供的故障检测系统采用数字电路，结构简单，故障检测灵敏度高，抗干扰能力强，具有很强的实用性，能够有效地检测晶闸管故障，保护焊机等外接设备。

本发明的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。本发明中描述的电路结构以及选取的器件型号仅为说明本发明的思想，本领域技术人员根据本发明的教导以及实际应用的需要可以自由变换电路的具体构造以实现相同的功能；选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (12)

1.一种基于单片机控制的晶闸管故障检测系统，其特征在于，所述系统包括：

滤波整流电路，用于接收晶闸管电极端输入的交流信号，将所述交流信号整流为直流信号，并对所述直流信号进行滤波处理；

光耦隔离电路，用于接收所述滤波整流电路滤波处理后的直流信号，根据所接收的直流信号输出高电平或低电平信号；

波形整形电路，用于接收所述光耦隔离电路输出的电平信号，滤除所述光耦隔离电路在导通或关断过程中产生的干扰信号，并对滤除所述干扰信号的电平信号进行信号整形处理；

切换判断电路，用于接收所述单片机输出的控制信号，根据所述控制信号，切换待接收的所述波形整形电路整形后的电平信号，并将所切换的信号发送给所述单片机的中断接口；

所述单片机，用于向所述切换判断电路输出所述控制信号，接收的所述切换的信号，以及根据所述切换的信号执行预先设定的晶闸管保护程序。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述滤波整流电路进一步包括：与所述晶闸管电极端连接的整流桥，以及与所述整流桥连接的滤波电路；其中

所述整流桥用于接收晶闸管电极端输入的交流信号，将所述交流信号整流为直流信号；

所述滤波电路采用RC滤波电路，用于对所述直流信号进行滤波处理。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述光耦隔离电路进一步包括：光耦合器件，用于接收所述滤波整流电路滤波处理后的直流信号，根据所接收的直流信号输出高电平或低电平信号；

当所述晶闸管正常导通时，所述光耦合器件处于导通状态，输出高电平信号；

当所述晶闸管关断时，所述光耦合器件处于关断状态，输出低电平信号。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述波形整形电路进一步包括：与所述光耦隔离电路输出端连接的滤波电路，以及与所述滤波电路连接的整形电路；其中

所述滤波电路采用RC滤波电路，用于接收所述光耦隔离电路输出的电平信号，滤除所述光耦隔离电路导通/关断过程中产生的干扰信号；

所述整形电路包括非门电路，用于对RC滤波电路滤除所述干扰信号后的电平信号进行信号整形处理。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述切换判断电路进一步包括：与所述波形整形电路输出端连接的电子开关，所述电子开关用于接收所述单片机输出的方波信号，以及

当所述方波信号为高电平和低电平时，分别进行各路信号的切换，并将所切换的信号发送给所述单片机的中断接口。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统进一步包括：与所述单片机连接的交流接触器；

所述单片机根据所述中断接口接收到的信号，控制所述交流接触器的导通或关断；以及

所述交流接触器，用于根据所述单片机的控制，导通或关断外接设备与交流电源间的电气连接。

7.一种基于单片机控制的晶闸管故障检测方法，其特征在于，所述方法包括：

接收晶闸管电极端输入的交流信号，将所述交流信号整流为直流信号，并对所述直流信号进行滤波处理；

接收所述滤波整流电路滤波处理后的直流信号，根据所接收的直流信号输出高电平或低电平信号；

接收所述光耦隔离电路输出的电平信号，滤除所述光耦隔离电路在导通或关断过程中产生的干扰信号，并对滤除所述干扰信号的电平信号进行信号整形处理；

接收所述单片机输出的控制信号，根据所述控制信号，切换待接收的所述波形整形电路整形后的电平信号，并将所切换的信号发送给所述单片机的中断接口；以及

接收的所述切换的信号，并根据所述切换的信号执行预先设定的晶闸管保护程序。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述接收晶闸管电极端输入的交流信号，将所述交流信号整流为直流信号，并对所述直流信号进行滤波处理进一步包括：

整流桥接收所述晶闸管电极端输入的交流信号，将所述交流信号整流为直流信号；以及

RC滤波电路对所述直流信号进行滤波处理。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述接收所述滤波整流电路滤波处理后的直流信号，根据所接收的直流信号输出高电平或低电平信号进一步包括：

光耦合器件接收所述滤波整流电路滤波处理后的直流信号，根据所接收的直流信号输出高电平或低电平信号；当所述晶闸管正常导通时，所述光耦合器件处于导通状态，输出高电平信号；当所述晶闸管关断时，所述光耦合器件处于关断状态，输出低电平信号。

10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述接收所述光耦隔离电路输出的电平信号，滤除所述光耦隔离电路在导通或关断过程中产生的干扰信号，并对滤除所述干扰信号的电平信号进行信号整形处理进一步包括：

与所述光耦隔离电路输出端连接的RC滤波电路，接收所述光耦隔离电路输出的电平信号，滤除所述光耦隔离电路导通/关断过程中产生的干扰信号；以及

与所述RC滤波电路连接的非门电路，对所述RC滤波电路滤除所述干扰信号后的电平信号进行信号整形处理。

11.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述接收所述单片机输出的控制信号，根据所述控制信号，切换待接收的所述波形整形电路整形后的电平信号，并将所切换的信号发送给所述单片机的中断接口进一步包括：

与所述波形整形电路输出端连接的电子开关，接收所述单片机输出的方波信号，以及

当所述方波信号为高电平或低电平时，分别进行各路信号的切换，并将所切换的信号发送给所述单片机的中断接口。

12.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述接收的所述切换的信号，并根据所述切换的信号执行预先设定的晶闸管保护程序进一步包括：

所述单片机根据所述中断接口接收到的信号，控制所述交流接触器的导通或关断；以及

与所述单片机连接的交流接触器，根据所述单片机的控制，导通或关断外接设备与交流电源间的电气连接。

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