CN105955096A - 一种用于中性束注入系统的高速模拟量输入光调制卡 - Google Patents

一种用于中性束注入系统的高速模拟量输入光调制卡 Download PDF

Info

Publication number
CN105955096A
CN105955096A CN201610143956.6A CN201610143956A CN105955096A CN 105955096 A CN105955096 A CN 105955096A CN 201610143956 A CN201610143956 A CN 201610143956A CN 105955096 A CN105955096 A CN 105955096A
Authority
CN
China
Prior art keywords
signal
high speed
power supply
analog
digital
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201610143956.6A
Other languages
English (en)
Inventor
盛鹏
胡纯栋
赵远哲
宋士花
崔庆龙
杨振汉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Institute of Plasma Physics of CAS
Original Assignee
Institute of Plasma Physics of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Institute of Plasma Physics of CAS filed Critical Institute of Plasma Physics of CAS
Priority to CN201610143956.6A priority Critical patent/CN105955096A/zh
Publication of CN105955096A publication Critical patent/CN105955096A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/04—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
    • G05B19/042—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers using digital processors
    • G05B19/0423—Input/output
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/20—Pc systems
    • G05B2219/21—Pc I-O input output
    • G05B2219/21137—Analog to digital conversion, ADC, DAC

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)

Abstract

本发明公开了一种用于中性束注入系统的高速模拟量输入光调制输出卡，包括低通滤波器、信号调理模块、模数转换器构成的模拟信号区域，中央控制器、高速光电转换器、高速电光转换器构成的数字信号区域，总线供电电源构成的系统供电区域，模拟信号区域与数字信号区域通过数字信号隔离器实现电气隔离，系统供电区域与模拟信号区域、数字信号区域分别单独通过DC/DC隔离电源电气隔离。本发明可以解决加速器装置上模拟信号的高速传输与远程控制问题，实现控制系统的远程和本地可靠控制，应用灵活，亦可广泛应用于其他需要模拟信号隔离要求较高的控制应用领域。

Description

一种用于中性束注入系统的高速模拟量输入光调制卡
技术领域
本发明涉及聚变装置高压隔离领域，具体是一种用于中性束注入系统的高速模拟量输入光调制卡。
背景技术
在能源需求日益加剧的今天，核聚变作为一种清洁能源越来越受到广泛关注。中性束注入器是磁约束核聚变装置的重要加热手段之一。在中性束注入器系统中的高电压加速系统给中性束注入控制系统间的信号传输带来了挑战。模拟量传输系统间的电气隔离和高速传输是控制系统中安全可靠运行的重要技术手段，在核聚变装置的控制系统中更是如此。
在核聚变装置的重要的辅助加热系统中性束注入器需要各种模拟量信号的传输和变换。在实际的中性束注入器控制系统中模拟信号和数字信号一般是分开处理和控制的。模拟信号一般用来控制执行器的幅值控制,设定报警阈值等；数字信号一般用来实现对系统时序的控制和逻辑控制。当前中性束注入器系统中应用的较多的是基于V/F和F/V的模拟信号隔离技术。其系统带宽和精度偏低，不利于控制系统提高系统的响应和提高系统的可靠性。
发明内容 本发明的目的是提供一种用于中性束注入系统的高速模拟量输入光调制卡，以解决现有技术核聚变装置中模拟信号隔离技术不利于控制系统提高系统的响应和提高系统的可靠性的问题。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：
一种用于中性束注入系统的高速模拟量输入光调制卡，其特征在于：包括模拟信号区域、数字信号区域、系统供电区域，其中：
模拟信号区域由低通滤波器、信号调理模块、模数转换器构成，低通滤波器的输入端引入模拟信号，低通滤波器的输出端与信号调理模块输入端连接，信号调理模块输出端与模数转换器输入端连接；
数字信号区域由中央控制器、高速光电转换器、高速电光转换器构成，所述高速光电转换器输入端引入光信号，高速光电转换器输出端与中央控制器连接，所述高速电光转换器输入端与中央控制器连接，高速电光转换器输出端输出光信号，所述中央控制器通过一个数字信号隔离器与模拟信号区域中模数转换器输出端连接，由数字信号隔离器电气隔离模拟信号区域和数字信号区域；
系统供电区域由总线供电电源构成，总线供电电源通过一个DC/DC隔离电源分别供电至模拟信号区域中的低通滤波器、信号调理模块、模数转换器，由该DC/DC隔离电源电气隔离模拟信号区域和系统供电区域，总线供电电源还通过第二个DC/DC隔离电源分别供电至数字信号区域中的中央控制器、高速光电转换器、高速电光转换器，由第二个DC/DC隔离电源电气隔离数字信号区域和系统供电区域。
所述的一种用于中性束注入系统的高速模拟量输入光调制卡，其特征在于：所述的低通滤波器将输入的模拟信号进行低通滤波，保留系统所需的低频模拟信号；所述的信号调理模块将滤波后得到低频模拟信号进行增益调节，以满足系统的带宽。
所述的一种用于中性束注入系统的高速模拟量输入光调制卡，其特征在于：所述的数字信号隔离器将模数转换器和中央控制器间的信号进行隔离，提高系统可靠性，并实现将模拟信号区域和数字信号区域电气隔离。
所述的一种用于中性束注入系统的高速模拟量输入光调制卡，其特征在于：所述的模数转换器根据中央控制器的控制命令将模拟信号转换为数字信号并经数字隔离器传送给中央控制器。
所述的一种用于中性束注入系统的高速模拟量输入光调制卡，其特征在于：所述的中央控制器将高速光电转换器传送的数字信号转换为控制命令和时钟信号，根据传入的控制命令控制模数转换器进行模数转换，并将转换得到的数字信号根据输入的时钟信号进行调制，并将调制后的数字信号传送给高速电光转换器。
所述的一种用于中性束注入系统的高速模拟量输入光调制卡，其特征在于：所述的高速光电转换器将输入的光信号转换为数字信号传送给中央控制器；所述的高速电光转换器将中央处理器输出的转换为光信号耦合到光纤中输出。本发明优点为。
本发明中性束注入器高速模拟信号连锁保护控制器对输入的模拟信号进行处理，根据设定的保护阈值和控制逻辑进行系统连锁保护，满足了实验装置系统的安全保护要求。
本发明的有益效果：
本发明实现了一种用于中性束注入器系统的高速模拟信号输入光调制输出卡。本发明中的中央处理器接收高速光电转换器接收的控制命令和时钟信号，通过执行控制命令控制模数转换器实现对模拟信号转换为高速数字信号；中处理器根据时钟信号对输入的高速数字信号进行调制，并通过高速电光转换器输出光信号。本发明不仅可以解决聚变装置上存在高压设备和低压设备间模拟信号转换为光信号的高速传输，实现控制系统对设备的幅值设置和报警阈值设定，应用灵活，亦可广泛应用于其他需要高速模拟信号转换为光信号传输的应用领域。
附图说明
图1为本发明结构原理框图。
具体实施方式
如图1所示，一种用于中性束注入系统的高速模拟量输入光调制卡，包括模拟信号区域A、数字信号区域B、系统供电区域C，其中：
模拟信号区域A由低通滤波器1、信号调理模块2、模数转换器3构成，低通滤波器1的输入端引入模拟信号，低通滤波器1的输出端与信号调理模块2输入端连接，信号调理模块2输出端与模数转换器3输入端连接；
数字信号区域B由中央控制器5、高速光电转换器7、高速电光转换器6构成，高速光电转换器7输入端引入光信号，高速光电转换器7输出端与中央控制器5连接，高速电光转换器6输入端与中央控制器5连接，高速电光转换器6输出端输出光信号，中央控制器5通过一个数字信号隔离器4与模拟信号区域A中模数转换器3输出端连接，由数字信号隔离器4电气隔离模拟信号区域A和数字信号区域B；
系统供电区域C由总线供电电源10构成，总线供电电源10通过一个DC/DC隔离电源8分别供电至模拟信号区域A中的低通滤波器1、信号调理模块2、模数转换器3，由该DC/DC隔离电源8电气隔离模拟信号区域A和系统供电区域C，总线供电电源10还通过第二个DC/DC隔离电源9分别供电至数字信号区域B中的中央控制器5、高速光电转换器7、高速电光转换器6，由第二个DC/DC隔离电源9电气隔离数字信号区域B和系统供电区域C。
本发明中性束注入器系统的高速模拟信号输入光调制输出卡包括低通滤波器1、信号调理模块2、模数转换器3、数字信号隔离器4、中央控制器5、高速光电转换器6、高速电光转换器7、DC/DC隔离电源8、DC/DC隔离电源9和总线供电电源10组成，完成将模拟信号转换为光信号输出的功能，其连接如图1所示。
低通滤波器首先将高速输入的模拟信号经过LM6152组成的4阶有源低通滤波器进行滤波和放大输出到信号调理模块。
信号调理模块首先由RC阻容滤波进行再次波形过滤，经单端到差分运放转换成差分信号，差分信号经过可编程增益调节芯片调节差分信号到模数转换器的信号幅值范围。模数转换芯片ADS5562将差分信号转换为数字信号。
转换后的数字信号经由ISO7421实现的数字信号隔离器传输到中央控制器，实现中央控制器和模拟信号的电气隔离。
高速光电转换器将输入的光信号转换为控制命令和时序信号，对整个中性束注入系统的高速模拟信号输入光调制卡进行配置，实现远程控制功能。
中央控制器由FPGA芯片实现，按照高速光电转换器输入的控制命令控制和时序信号发出对模数转换器和高速电光转换器进行实时控制。中央控制器对模数转换器的控制命令和配置参数经过数字信号隔离器进行隔离，并将来自模数转换器的经隔离后的数字信号根据控制命令进行处理和调制，调制后的数字信号输出到高速电光转换器。
调制后的数字信号经过高速电光转换器进行驱动和电光转换，转换后的光信号耦合到光纤进行远距离传输。
DC/DC隔离电源由两块MIW10-12D15实现，两块隔离电源模块分别为模拟信号区域和数字信号区域供电。DC/DC隔离电源实现模拟信号区域、数字信号区域和系统供电区域的三方电气隔离。
总线供电电源由总线接口连接器和电源滤波器组成，实现将总线的电源传输给DC/DC隔离电源的功能。
以上所述仅为发明专利较佳的具体实施方式与具有代表性的具体实施方式，同时所述的高速模拟信号输入光信号输出模块的结构也仅是有代表性的结构；但本发明专利的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明专利揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应该涵盖在本发明专利的保护范围之内。因此，本发明专利的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种用于中性束注入系统的高速模拟量输入光调制卡，其特征在于：包括模拟信号区域、数字信号区域、系统供电区域，其中：
模拟信号区域由低通滤波器、信号调理模块、模数转换器构成，低通滤波器的输入端引入模拟信号，低通滤波器的输出端与信号调理模块输入端连接，信号调理模块输出端与模数转换器输入端连接；
数字信号区域由中央控制器、高速光电转换器、高速电光转换器构成，所述高速光电转换器输入端引入光信号，高速光电转换器输出端与中央控制器连接，所述高速电光转换器输入端与中央控制器连接，高速电光转换器输出端输出光信号，所述中央控制器通过一个数字信号隔离器与模拟信号区域中模数转换器输出端连接，由数字信号隔离器电气隔离模拟信号区域和数字信号区域；
系统供电区域由总线供电电源构成，总线供电电源通过一个DC/DC隔离电源分别供电至模拟信号区域中的低通滤波器、信号调理模块、模数转换器，由该DC/DC隔离电源电气隔离模拟信号区域和系统供电区域，总线供电电源还通过第二个DC/DC隔离电源分别供电至数字信号区域中的中央控制器、高速光电转换器、高速电光转换器，由第二个DC/DC隔离电源电气隔离数字信号区域和系统供电区域。
2.根据权利要求1所述的一种用于中性束注入系统的高速模拟量输入光调制卡，其特征在于：所述的低通滤波器将输入的模拟信号进行低通滤波，保留系统所需的低频模拟信号；所述的信号调理模块将滤波后得到低频模拟信号进行增益调节，以满足系统的带宽。
3.根据权利要求1所述的一种用于中性束注入系统的高速模拟量输入光调制卡，其特征在于：所述的数字信号隔离器将模数转换器和中央控制器间的信号进行隔离，提高系统可靠性，并实现将模拟信号区域和数字信号区域电气隔离。
4.根据权利要求1所述的一种用于中性束注入系统的高速模拟量输入光调制卡，其特征在于：所述的模数转换器根据中央控制器的控制命令将模拟信号转换为数字信号并经数字隔离器传送给中央控制器。
5.根据权利要求1所述的一种用于中性束注入系统的高速模拟量输入光调制卡，其特征在于：所述的中央控制器将高速光电转换器传送的数字信号转换为控制命令和时钟信号，根据传入的控制命令控制模数转换器进行模数转换，并将转换得到的数字信号根据输入的时钟信号进行调制，并将调制后的数字信号传送给高速电光转换器。
6.根据权利要求1所述的一种用于中性束注入系统的高速模拟量输入光调制卡，其特征在于：所述的高速光电转换器将输入的光信号转换为数字信号传送给中央控制器；所述的高速电光转换器将中央处理器输出的转换为光信号耦合到光纤中输出。
CN201610143956.6A 2016-03-14 2016-03-14 一种用于中性束注入系统的高速模拟量输入光调制卡 Pending CN105955096A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610143956.6A CN105955096A (zh) 2016-03-14 2016-03-14 一种用于中性束注入系统的高速模拟量输入光调制卡

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610143956.6A CN105955096A (zh) 2016-03-14 2016-03-14 一种用于中性束注入系统的高速模拟量输入光调制卡

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN105955096A true CN105955096A (zh) 2016-09-21

Family

ID=56918073

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610143956.6A Pending CN105955096A (zh) 2016-03-14 2016-03-14 一种用于中性束注入系统的高速模拟量输入光调制卡

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105955096A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112034362A (zh) * 2020-07-22 2020-12-04 北京交通大学 一种动力电池多通道同步检测板
CN116504427A (zh) * 2023-06-29 2023-07-28 中国科学院合肥物质科学研究院 一种离子源高速实验参数光隔离传输装置及其控制方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103197626A (zh) * 2013-03-07 2013-07-10 中国科学院等离子体物理研究所 一种中性束注入器控制系统微弱信号检测与变送模块
CN103605302A (zh) * 2013-10-25 2014-02-26 中国科学院等离子体物理研究所 一种用于中性束注入器的模拟信号连锁保护控制器
CN104157313A (zh) * 2014-07-25 2014-11-19 中国科学院等离子体物理研究所 中性束注入器系统控制总线系统

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103197626A (zh) * 2013-03-07 2013-07-10 中国科学院等离子体物理研究所 一种中性束注入器控制系统微弱信号检测与变送模块
CN103605302A (zh) * 2013-10-25 2014-02-26 中国科学院等离子体物理研究所 一种用于中性束注入器的模拟信号连锁保护控制器
CN104157313A (zh) * 2014-07-25 2014-11-19 中国科学院等离子体物理研究所 中性束注入器系统控制总线系统

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112034362A (zh) * 2020-07-22 2020-12-04 北京交通大学 一种动力电池多通道同步检测板
CN116504427A (zh) * 2023-06-29 2023-07-28 中国科学院合肥物质科学研究院 一种离子源高速实验参数光隔离传输装置及其控制方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105955096A (zh) 一种用于中性束注入系统的高速模拟量输入光调制卡
CN107276680B (zh) 多路光电光信号集成电路转换板
CN105306042A (zh) 一种用于宽带混沌激光储备池并行计算的装置
CN105929215B (zh) 一种高压信号隔离传输系统
CN102541139B (zh) 一种模拟量电流输出系统及方法
CN203278656U (zh) 开关电源及用于数字控制开关电源的光电耦合器隔离传输电路
CN205670806U (zh) 一种光接收机模块
CN105490307B (zh) 中高压并网发电系统、中高压并网系统及其控制单元
CN204190491U (zh) 基于can总线通信的运载火箭测量系统的配电控制系统
CN107302177B (zh) 基于黑磷可饱和吸收体的主被动混合锁模脉冲产生系统
CN103382945A (zh) 一种风扇控制系统
CN207573224U (zh) 一种用于开关电源的隔离反馈模块及电源
CN101013523A (zh) 高压电源高压隔离装置
CN108566090A (zh) 一种低压直流双向双极性dcdc变换器
CN209710091U (zh) 一种等离子喷涂防烧枪系统
CN107039880B (zh) 主被动混合锁模光纤激光器脉冲产生系统
KR101667904B1 (ko) 개선된 게이트웨이 모듈을 갖는 전기 설비
CN108445289B (zh) 一种高压直流光学谐波测量装置
CN102932064B (zh) 提高受激布里奥散射的门限的方法
CN102308516B (zh) 通信电源系统
CN105403955A (zh) 波长可调谐的光学滤波器
CN206060211U (zh) 一种提高功率因数的配电系统
CN205231456U (zh) 一种脉冲光源
CN106301015B (zh) 用于电除尘器的电源控制系统
CN206209046U (zh) 基于光同步的分布式阻性电流选线装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20160921