CN106304455A - 基于dsp的微波发生器功率控制装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于DSP的微波发生器功率控制装置，以实现稳定输出功率及增强系统保护功能。以C6000系列浮点型DSP作为控制核心，高压信号调理电路和电压信号调理电路与其AD口相连，CAN总线电路与DSP通信接口相连，RS485电路与DSP复用口相连，报警关断电路连接GPIO口，具备通断能力，复位电路连接DSP复位口，多路供电模块给控制器整体供电。PLC通过RS485电路输入给定功率和实际功率值DSP，后者在判断进线电压及高压具备条件后通过CAN总线输出调节信号至可调电压源。本发明具有使微波发生器稳定输出微波功率的功能，同时兼具系统保护、供电自检、远程报警功能。
Description
技术领域
本发明涉及微波电源控制领域，具体涉及一种利用DSP作为核心的微波发生器功率控制装置。
背景技术
微波发生器亦称微波电源，目前，微波电源功率控制主要由磁控管、电磁铁、可调电压源、开关电源、PLC等器件实现。具体工作方式为，通过PLC采集实际微波功率值，利用开关电源给定可调电压源信号，电压源受控输出不同电压至电磁铁上，以此改变电磁铁固有磁场，实现微波功率改变。但是，当电磁铁形成的磁场一定时，磁控管形成微波输出并非是恒定的，这取决于磁控管自身漂移，所以功率输出存在波动。而此波动若通过PLC检测显示后再进行调节电压源改变磁场大小之一办法法在调控时间上是远不到达到的，相反会造成调节失控，系统稳定性失调。所以现只能采用不调节措施，任微波功率在自身波动范围内输出，造成输出微波功率不稳定，影响生产生活的应用。
因此，改进现有微波发生器的微波控制装置，实现微波功率平稳可控输出就显得尤为重要。
发明内容
针对上述现有技术存在的微波功率输出不稳定、电源系统可控性差的问题，本发明提出一种基于DSP(digital signal processor，DSP微处理器)作为核心的，与其他相关器件配合应用于微波发生器系统控制装置，该装置不仅能实现微波发生器稳定的输出功率，还能保证发生器系统运行稳定，另外还具有故障报警和高压保护的功能。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：采用C6000系列的浮点运算型DSP作为控制器的核心控制芯片，其处理频率高达850MHz并带有丰富的外设接口，能满足发生器对于快速运算响应及扩展功能的要求。围绕此DSP搭建供电回路及复位电路，使其构成DSP最小核心板。根据核心板外设功能，分别构建电压信号调理电路和高压采集信号调理电路，二者作用为利用外界采集的系统三相电压信号和高压大小信号，送入调理电路处理后输入DSP中进行对进线电压和高压的判断，若进线电压或高压值与DSP中设定值不符，则禁止开机操作。组建CAN总线和RS485电路，分别用来与外界进行数据通信。其中，CAN总线用来实现DSP与下位机可调电压源之间的通信，利用其抗干扰能力强，传输速度快的特点，实现可调电压源的快速准确输出所需电压值。RS485电路是DSP与上位机PLC进行通信的桥梁，接收PLC给出的需求功率及实际功率信号。当微波发生器运行过程中，DSP判断出有损电源工作的异常条件，将通过报警电路向外界给出执行信号。
具体的，电压调理电路与三相电压检测电路相连接，信号在DSP内进行判断，达到进线电压要求，执行开机操作。
具体的，高压检测电路与高压信号调理电路相连接，开启且达到DSP内预设高压值，执行输出微波功率操作。
具体的，报警电路与报警执行电路相连接，DSP判断参数存在不合理后输出报警信号，可使在远程的视觉上得知报警故障。
具体的，高压关断器件与关断电路相连接，DSP判断系统出现故障后，发出关断指令直接切断高压，以保证人身安全和设备完好。
具体的，RS485电路与PLC相连接，DSP接收PLC发出的功率给定信号和实际功率信号，功率给定信号用以要求DSP控制输出的微波功率大小，实际功率信号用以为DSP在功率输出参考值。
具体的，CAN总线电路与可调电压源相连接，DSP通过CAN总线向电压源发送调节指令。同时电压源与电磁铁相连；电磁铁与磁控管相连；磁控管与微波输出机构相连；输出机构检测功率器件与PLC相连；电磁铁电压检测电路与电压信号调理电路相连。DSP通过预设参数判断具备输出微波条件后，PLC给定功率值至DSP中，DSP内置功率与磁场电压对应的数据库，利用给定功率值，提取需调整电压的控制信号并送至可调电压源，实现电压源准确输出，产生特定磁场，产生特定微波，利用检测的电磁铁电压不停校正可调电压源的输出电压，利用PLC输送的给定与实际值判断需发出调节信号的大小，使系统形成不停的动态联调。
具体的，开关电源与DSP控制器相连，为其提供电力供应。
本发明的有益效果是：实现微波发生器稳定的输出功率，不再出现功率在不同范围内波动的情况，同时增加了微波发生器自身故障排除和远程报警功率，使得保护系统免受外界因素带来的损害，也实现了安全可靠和操作便利。
附图说明
图1是本发明提供的一种DSP功率控制器的电路示意图。
图2是本发明中应用DSP功率控制器实现稳定功率计系统保护的外围电路示意图。
图中11.高压信号调理电路，12.电压信号调理电路，13.复位电路，14.多路供电模块，15.报警关断电路，16.DSP芯片，17.RS485通信电路，18.CAN总线电路，21.PLC控制器，22.报警执行器件，23.高压关断器件，24.三相电压检测电路，25.高压检测电路，26.开关电源，27.可调电压源，28.电磁铁，29.磁控管。
具体实施方式
下面结合附图和具体应用实例，进一步阐述本发明。应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
在图1中，DSP16选用C6000系列浮点型DSP。高压信号调理电路11利用运算放大器和光耦组成的放大隔离电路实现，其输出端接入DSP16的AD采样接口A0。电压信号调理电路包括三相电压检测24和电磁铁电压28的调理电路，分布利用运算放大器和光耦组成的放大隔离电路实现，其输出端分别接入DSP16的AD采样接口B0、A1、B1、A2。复位电路13通过下拉电阻与按钮开关接入DSP16复位端口。多路供电模块14采用电压转换芯片，提供不同电压值电压连接至复位电路13、电压调理电路11、DSP16等，为各个部分供电。DSP16的GPIO0接入报警关断电路15，当DSP16发出高电平信号，表示发生报警，启动报警关断电路15内三极管导通，驱动继电器和开关管值外围电路。DSP16内通用复用端口与RS48517电路内转换芯片相连接，电路输出端送至外界端口。CAN总线电路18输入端与DSP16的GPIO复用口连接，输出端接至外接端子。
在图2所示的实施例中，PLC21连接至RS485电路17输出端，由PLC21给出给定功率和实际功率值通过RS485电路17送入DSP16中，以此信号作为设定和维持输出此功率的基准值。高压关断器件22特指中间继电器线包，其与报警开关电路15的开关管输出端相连接，当DSP16发出锁死信号，继电器吸合，关闭高压，停止输出功率。报警执行器件22指指示灯和蜂鸣器，用以提示操作人员故障报警需要检修，其与报警开关电路15继电器一端连接，利用导通关断显示报警与否。三相电压检测电路24与电压调理电路12输入端连接，检测进线电压大小与相位，判断是否系统处于正常的供电环境，是开机的前提条件。高压检测电路25是利用兆欧级电阻采集高压的大小，输出电流送至高压信号调理电路11，DSP16判断高压值到后，执行给定功率的输出功率操作。开关电源26分别与电路内其他用电器件相连，使各部分正常工作。可调电压源27由给定回路、调压变压器回路、整流回路组成，给定回路连接CAN总线电路18，接收DSP16做过闭环控制的处理信号，输出实时可变的电压值，可调电压源27整流输出端连接电磁铁28接线端，电磁铁28接收实时可变的电压后，产生变化的磁场，磁控管29安装至磁场中心，在磁场变化的情况下，产生变化的电子发射，实现变化的输出微波，在DSP16输出调节信号快速的作用下，弥补了磁控管29自身波动带来的功率波动，同时采集电磁铁28侧所给电压连接至电压信号调理电路11，用以控制输出磁场电压维持稳定。PLC21检测微波输出侧的实际功率大小，做显示及DSP16内控制使用。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种基于DSP的微波发生器功率控制装置，其特征在于，包括DSP、电压信号调理电路、高压信号调理电路、CAN总线电路、RS485电路、复位电路、多路供电模块和报警开关电路，其中，
所述电压信号调理电路和高压信号调理电路自身通过运算放大器处理的信号与所述的DSP中AD口相连接；
所述CAN总线电路与所述DSP中CAN总线复用端口相连接；
所述RS485电路与所述DSP中串口通信复用端口相连接；
所述复位电路和报警开关电路分别与所述DSP中的复位端口和GPIO口相连接；
所述多路供电模块与以上所述所有电路中的供电电路连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于DSP的微波发生器功率控制装置，其特征在于，所述电压信号调理电路和高压信号调理电路的输入端分别接入三相电压检测和高压检测信号，分别利用运算放大电路将输入的检测信号做比例运算和隔离后输入到DSP中。
3.根据权利要求1所述的一种基于DSP的微波发生器功率控制装置，其特征在于，所述CAN总线电路的输出端与可调电压源相连，可调电压源与电磁铁相连，以此控制磁控管输出微波功率。
4.根据权利要求1所述的一种基于DSP的微波发生器功率控制装置，其特征在于，所述RS485电路的接收端与PLC相连，接收给定和实际的功率数据。
5.根据权利要求1所述的一种基于DSP的微波发生器功率控制装置，其特征在于，所述报警开关电路的输出端分别接到高压关断器件和报警执行器件，报警开关电路的接收端与PLC相连，接收给定和实际的功率数据。
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