CN107272491A - 一种振动送料计量稳压装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及稳压电路技术领域，提供一种振动送料计量稳压装置，包括单片机、市电过零检测电路、整机电源电路、称重传感器电源电路、称重传感器、称重测量电路、通讯电路、调相振动驱动电路和市电电压信号检测电路，市电过零检测电路输出端与单片机输入端相连接，单片机经通讯电路与外部指令控制端通讯，称重测量电路输出端与单片机输入端相连接，市电电压信号检测电路输入端与市电相连接实时检测市电电压，市电电压信号检测电路输出端与单片机输入端相连接将实时的市电电压变化转换成单片机可识别的电平信号后输送给单片机。本发明解决了现有振动送料计量装置在调整送料或电压变化时无法工作在理想电压从而造成损坏的问题。
Description
技术领域
本发明涉及稳压电路，尤其涉及一种振动送料计量稳压装置。
背景技术
在这个工业高度发达的时代，电力在其中的作用不可替代。可以设想一天没有电的话会是什么情况。电同时也作为一种商品，在电站制作出来的时候它是被检验合格按着标准值出厂的，但是在传输的过程中却各种原因造成了损耗，这就使得这一级部分用户不能用到标准的电。更不利的情况是同一电路的用电户的用电功率是不固定变化的，直接使得电压高低浮动，而电压值对于所有的用电器来说都是关键参数，因而催生了市场对稳压器类产品的迫切需求。
目前市场也有专门稳定电压的相关稳压器类的产品，但其仍存在一定的缺点，特别是在振动所需的稳压控制方面，通常采用以下两种方式：
1、伺服电机式稳压控制，伺服电机式稳压器由接触式自耦调压器、伺服式电动机、自动控制电路等组成。工作原理是：当电网电压不稳定或负载变化时，自动采样控制电路发出信号并驱动伺服电机，调整自耦调压器碳刷的位置，使输出电压调整到额定值并达到稳定状态。其缺点是当电压浮动大时电机运转行程也长，碳刷移动过程中产生电弧，会对精密设备造成干扰。
2、继电器式稳压控制，继电器式稳压器由多抽头式自耦调压器、多个转换继电器、自动控制电路等组成。工作原理是：当电网电压不稳定或负载变化时，自动采样控制电路发出信号并驱动相应的继电器，调整变压器抽头的端子，使输出电压调整到额定值并达到稳定状态。其缺点是稳压精度差，因其每个抽头间形成电压间隔，继电器通断过程中产生电弧，而且产生浪涌电流，会对设备造成非常大的干扰。
目前计量装置结合电磁振动送料的振动送料计量装置，因结构简单，被越来越多的运用到各个行业。但是以上两种方式的稳压器和目前的振动送料计量装置结合后均不能达到理想状态，存在的缺陷使得振动送料计量装置在电压波动较大时或者频繁调整振动送料输出时振动器无法工作在理想电压从而造成振动送料计量装置受到损坏，尽管还使用其他手段辅助稳压，但是仅仅是无端增加了太多成本的同时依然没能从根本上解决存在的问题。
发明内容
因此，针对上述的问题，本发明提出一种有效避免因电压波动或调整振动送料过程对设备造成的损坏、稳压效果好、状态稳定的振动送料计量稳压装置。
为解决此技术问题，本发明采取以下方案：一种振动送料计量稳压装置，包括单片机、市电过零检测电路、整机电源电路、称重传感器电源电路、称重传感器、称重测量电路、通讯电路、调相振动驱动电路和市电电压信号检测电路，所述市电过零检测电路输入端与市电相连接，所述市电过零检测电路输出端与单片机输入端相连接，所述整机电源电路为单片机、市电过零检测电路、通讯电路和调相振动驱动电路供电，所述称重传感器电源电路为称重传感器和称重测量电路供电，所述单片机经通讯电路与外部指令控制端通讯，所述称重测量电路输入端与称重传感器相连接，所述称重测量电路输出端与单片机输入端相连接为单片机提供由称重传感器发送的模拟信号转换成数字信号的称重信号，所述市电电压信号检测电路输入端与市电相连接实时检测市电电压，所述市电电压信号检测电路输出端与单片机输入端相连接将实时的市电电压变化转换成单片机可识别的电平信号后输送给单片机,所述调相振动驱动电路包括SCR光电耦合器、触发电路和可控硅，所述SCR光电耦合器导通经触发电路触发可控硅为振动器的电磁振动线圈供电驱动振动器工作，所述单片机输出端与调相振动驱动电路的SCR光电耦合器触发端相连接。
进一步的，所述SCR光电耦合器为MOC3020芯片。
进一步的，所述单片机由STC15F2K16S2芯片及其外围电路构成。
进一步的，所述市电过零检测电路由桥式整流电路、分压电路、光电耦合器和信号放大器构成，所述桥式整流电路输入端连接市电，所述桥式整流电路输出经分压电路为光电耦合器提供驱动电源，所述光电耦合器将交流电的一个周期的两个过零信号经信号放大器形成一高一低矩形波发送至单片机。
进一步的，所述通讯电路由SN75176芯片及其外围电路组成。
进一步的，所述市电电压信号检测电路包括变压器、桥式整流电路和滤波电路，所述变压器输入端与市电相连接，所述变压器输出端经桥式整流电路整流后送至滤波电路滤波后输出电信号至单片机。
进一步的，所述称重测量电路由CS5530芯片及其外围电路组成。
进一步的，还包括状态指示电路，所述状态指示电路与单片机输出端相连接显示整机的通讯、电源和工作状态。
通过采用前述技术方案，本发明的有益效果是：通过称重测量电路实时检测称重信号发送至单片机，根据外部指令控制端设定的振动送料计量装置的振动器的理想工作电压发送通过通讯电路发送至单片机，再由市电电压检测电路检测实时的市电电压发送至单片机，单片机根据外部指令控制端设定的不同要求和市电电压值通过正玄函数运算列表算出所需要稳压的触发相位角，在市电过零检测电路检测市电的过零相位后跟踪，达到触发相位时立即发出触发指令至调相振动驱动电路，保证每次的触发指令都达到要求，从而使得振动送料计量装置的振动器按照人工设定的理想状态运行，不会因电压波动或者调整振动器的运行功率而对振动器造成损坏，有效避免因电压波动或调整振动送料过程对设备造成的损坏、稳压效果好、状态稳定，可广泛推广应用。
附图说明
图1是本发明实施例的电路原理图。
具体实施方式
现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
参考图1，优选的本发明的振动送料计量稳压装置，包括单片机1、市电过零检测电路2、整机电源电路3、称重传感器电源电路4、称重传感器、称重测量电路5、通讯电路6、调相振动驱动电路7、市电电压信号检测电路8和状态指示电路9，所述单片机1由STC15F2K16S2芯片及其外围电路构成，所述市电过零检测电路2输入端与市电相连接，所述市电过零检测电路2输出端与单片机1输入端相连接，所述市电过零检测电路2由桥式整流电路、分压电路、光电耦合器和信号放大器构成，桥式整流电路由整流二极管D10、D11、D12、D13构成，分压电路由电阻R10、R11构成，所述桥式整流电路输入端连接市电，所述桥式整流电路输出经分压电路为光电耦合器提供驱动电源，该光电耦合器为PC817C芯片，所述光电耦合器将交流电的一个周期的两个过零信号经信号放大器Q1形成一高一低矩形波发送至单片机1，所述整机电源电路3由电感L1、电容C1、C2做前置滤波、L7805稳压和电容C3、C4做后级滤波构成，所述整机电源电路3为单片机1、市电过零检测电路2、通讯电路6和调相振动驱动电路7供电，所述称重传感器电源电路4由电阻R2协助降压、78L05稳压和电容C5、C6滤波构成，所述称重传感器电源电路4为称重传感器和称重测量电路5供电，所述通讯电路6由SN75176芯片及其外围电路组成，所述单片机1经通讯电路6与外部指令控制端通讯，所述称重测量电路5由CS5530芯片及其外围电路组成，所述称重测量电路5输入端与称重传感器相连接，所述称重测量电路5输出端与单片机1输入端相连接为单片机1提供由称重传感器发送的模拟信号转换成数字信号的称重信号，所述市电电压信号检测电路8输入端与市电相连接实时检测市电电压，所述市电电压信号检测电路包括变压器、桥式整流电路和滤波电路，所述变压器输入端与市电相连接，所述变压器输出端经桥式整流电路整流后送至滤波电路滤波后输出电信号至单片机，即市电电压信号检测电路8包括变压器T1、整流二极管D5、D6、D7、D8和滤波电容C7，变压器T1将市电变压到4V左右，整流二极管D5、D6、D7、D8做桥式整流，滤波电容C7滤波后输出4V左右的电信号至单片机1，所述调相振动驱动电路7包括SCR光电耦合器、触发电路和可控硅，所述SCR光电耦合器为MOC3020芯片，触发电路由电容C17和电阻R15构成，所述可控硅为SCR元件BTA12，所述单片机1输出端与调相振动驱动电路7的SCR光电耦合器触发端相连接，所述SCR光电耦合器导通经触发电路触发可控硅为振动器的电磁振动线圈供电驱动振动器工作，所述状态指示电路9与单片机1输出端相连接显示整机的通讯、电源和工作状态。
其中单片机的正弦函数运算原理解释如下：
首先正弦交流电包括三要素：1.最大值Im(A)、Um(V)，2.频率f(Hz)或角频率ω（rad/s），3.相位ωt+φ(rad)或初相角φ(rad）；
其中：瞬时值i=ImSin（ωt+φi） （A）；
最大值 即（1）的Sin（ωt+φi）=1时的i值（A）；
有效值I=√2Im (A)；
平均值Iav=2/ПIm；
其次，由于在电路中电阻为固定值时，电压和电流的关系也是一定的，即I=U/R。所以上述关系中的i在一定时刻可以用u代替。而我们常说的市电电压意义上是有效值部分，其瞬时值=最大值*Sin（ωt+φi）的关系不变。在这里我们把多个瞬时值解释成我们所需要的对应电压的列表集合部分，单片机又是按着时钟频率进行运作。因而在单片机中设最大值是220V，频率50Hz，振动器工作需要最大值是110V，通过正弦函数应用运算出触发时间该在市电过零相位后什么时刻。
1.由110=220 Sin（ωt+φi）得Sin（ωt+φi）=220/110=0.5。因为ωt在这里的意义上为0（即零相位）则得Sin（0.5）=30º，在这里的30º即是过零后达到110V的相位角度，但是我们需要的是最大值110V，使用的是SCR元件，所以需要在第二象限的镜像角度（第二象限中是由最大值到0的过程）导通，那么就是180-30=150º。原理上第三第四象限可以看做第一第二象限的翻版，在此不做叙述。
2，周期T=1/50=20ms则有触发时刻t=150/360*20=8.33ms
因而当振动器所要工作的稳定理想电压值要取得110V的有效值时应该在单片机检测到过零点相位后的8.33ms发出触发指令，而在市电变化后，也就相当于最大值在变化，在上述公式中将测得的实际电压值代入220V即可得到当前需要的触发时刻。
因而，可以在外部最大值在已知范围内变化（比方是110-220）而其他参数不变的基础上，我们可以直接获得110的稳定输出电压，即根据外部指令控制端设定的不同需求，单片机通过上述函数运算方式即可算出所需要的触发相位，进而使得振动器工作在的稳定理想电压值。上述仅为常规理解意义的简单解释，事实上是以负载在T时间段所作的功率为目标值加以计算的，是以一个市电正玄半周内从SCR元件触发导通到过零关闭的时间内电流流过负载时做功的总和为基准所形成的无数个循环。
本发明通过称重测量电路实时检测称重信号发送至单片机，根据外部指令控制端设定的振动送料计量装置的振动器的理想工作电压发送通过通讯电路发送至单片机，再由市电电压检测电路检测实时的市电电压发送至单片机，单片机根据外部指令控制端设定的不同要求和市电电压值通过正玄函数运算列表算出所需要稳压的触发相位角，在市电过零检测电路检测市电的过零相位后跟踪，达到触发相位时立即发出触发指令至调相振动驱动电路，保证每次的触发指令都达到要求，从而使得振动送料计量装置的振动器按照人工设定的理想状态运行，不会因电压波动或者调整振动器的运行功率而对振动器造成损坏，有效避免因电压波动或调整振动送料过程对设备造成的损坏、稳压效果好、状态稳定，可广泛推广应用。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种振动送料计量稳压装置，其特征在于：包括单片机、市电过零检测电路、整机电源电路、称重传感器电源电路、称重传感器、称重测量电路、通讯电路、调相振动驱动电路和市电电压信号检测电路，所述市电过零检测电路输入端与市电相连接，所述市电过零检测电路输出端与单片机输入端相连接，所述整机电源电路为单片机、市电过零检测电路、通讯电路和调相振动驱动电路供电，所述称重传感器电源电路为称重传感器和称重测量电路供电，所述单片机经通讯电路与外部指令控制端通讯，所述称重测量电路输入端与称重传感器相连接，所述称重测量电路输出端与单片机输入端相连接为单片机提供由称重传感器发送的模拟信号转换成数字信号的称重信号，所述市电电压信号检测电路输入端与市电相连接实时检测市电电压，所述市电电压信号检测电路输出端与单片机输入端相连接将实时的市电电压变化转换成单片机可识别的电平信号后输送给单片机,所述调相振动驱动电路包括SCR光电耦合器、触发电路和可控硅，所述SCR光电耦合器导通经触发电路触发可控硅为振动器的电磁振动线圈供电驱动振动器工作，所述单片机输出端与调相振动驱动电路的SCR光电耦合器触发端相连接。
2.根据权利要求1所述的振动送料计量稳压装置，其特征在于：所述SCR光电耦合器为MOC3020芯片。
3.根据权利要求1所述的振动送料计量稳压装置，其特征在于：所述单片机由STC15F2K16S2芯片及其外围电路构成。
4.根据权利要求1所述的振动送料计量稳压装置，其特征在于：所述市电过零检测电路由桥式整流电路、分压电路、光电耦合器和信号放大器构成，所述桥式整流电路输入端连接市电，所述桥式整流电路输出经分压电路为光电耦合器提供驱动电源，所述光电耦合器将交流电的一个周期的两个过零信号经信号放大器形成一高一低矩形波发送至单片机。
5.根据权利要求1所述的振动送料计量稳压装置，其特征在于：所述通讯电路由SN75176芯片及其外围电路组成。
6.根据权利要求1所述的振动送料计量稳压装置，其特征在于：所述市电电压信号检测电路包括变压器、桥式整流电路和滤波电路，所述变压器输入端与市电相连接，所述变压器输出端经桥式整流电路整流后送至滤波电路滤波后输出电信号至单片机。
7.根据权利要求1所述的振动送料计量稳压装置，其特征在于：所述称重测量电路由CS5530芯片及其外围电路组成。
8.根据权利要求1所述的振动送料计量稳压装置，其特征在于：还包括状态指示电路，所述状态指示电路与单片机输出端相连接显示整机的通讯、电源和工作状态。
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