CN114172347B - 一种输出功率控制装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种输出功率控制装置及方法。输出功率控制装置包括：控制单元，用于在接收到启动信号后生成第一控制信号，并根据变送器反馈的电信号进行计算，生成第二控制信号；功率驱动器，用于根据第一控制信号开始运行并向线材输出第一功率，根据第二控制信号向线材输出第二功率；变送器，用于采集并反馈线材的电信号。本发明通过控制单元控制功率驱动器向线材输出第一功率，并实时通过变送器采集线材的电信号并反馈，再通过控制单元处理电信号进而控制功率驱动器输出第二功率，最终将变送器采集的电信号稳定在预设范围内，实现了线材上的功率的精确控制，从而提升了待测物质危险类别等级划分的准确度，并降低了线材的选择难度和成本。

Description

一种输出功率控制装置及方法

技术领域

本申请涉及电子技术领域，尤其是一种输出功率控制装置及方法。

背景技术

氧化性固体的运输包装在联合国《关于危险货物运输的建议书规章范本》中有明确且严格的规定，目前国内外也是主要以联合国《关于危险货物运输的建议书规章范本》作为检验依据。对于危险货物运输过程中固体氧化性的测试，则采用联合国《关于危险货物运输的建议书试验和标准手册》中的固体氧化性测试装置和方法。测试时，将待测物质与纤维素按照一定比例混合后点燃，观察燃烧情况直至燃烧结束，计时得出平均燃烧时间，并将样品的平均燃烧时间与一定比例标准物品和纤维素的混合物的平均燃烧时间进行比较，从而判定待测物质的危险性。联合国《关于危险货物运输的建议书试验和标准手册》中规定了点火源金属线耗电功率为150W±7W，而通过日常大量实验表明，现有的装置很难达到实验的要求，有可能会对待测物质的危险类别等级的划分造成错误的判定。

现有多数的固体物质的氧化性分类试验测定装置都是采用固定电压和电流来控制加热线材的。这种技术对加热源的线材要求较高，需要使用精准电阻值的线材才能够实现功率在150W±7W这个标准所要求的范围内的精准控制；同时，所采用的线材对温度的敏感度要比较低，避免温度升高造成的线材电阻变化，影响实际的输出功率，从而影响实验结果。

发明内容

本发明的目的在于至少一定程度上解决现有技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明实施例的一个目的在于提供一种输出功率控制装置，该装置实现了输出功率的精确控制。

本发明实施例的另一个目的在于提供一种输出功率控制方法。

为了达到上述技术目的，本发明实施例所采取的技术方案包括：

第一方面，本发明实施例提供了一种输出功率控制装置，包括：

控制单元，用于在接收到启动信号后生成第一控制信号，并根据变送器反馈的电信号进行计算，生成第二控制信号；

功率驱动器，用于根据所述第一控制信号开始运行并向线材输出第一功率，根据所述第二控制信号向线材输出第二功率；

变送器，用于采集线材的所述电信号，并将所述电信号反馈给所述控制单元。

另外，根据本发明上述实施例的一种输出功率控制装置，还可以具有以下附加的技术特征：

进一步地，本发明实施例的一种输出功率控制装置中，所述功率驱动器的输入端与所述控制单元的输出端连接，所述功率驱动器的输出端连接线材的一端，所述功率驱动器的接地端接地并与线材的另一端连接。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述功率驱动器的输入端与所述控制单元的输出端之间的连接通路上设置有继电器；

所述继电器根据所述第一控制信号切换到闭合状态，并将所述第一控制信号传输给所述功率驱动器。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述功率驱动器的输入端与所述控制单元的输出端之间的连接通路上还设置有耦合器。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述变送器包括电压变送器和电流变送器，所述电压变送器的一端与所述功率驱动器的输出端连接，所述电压变送器的另一端与所述功率驱动器的接地端连接，所述电流变送器的一端与所述功率驱动器的输出端连接，所述电流变送器的另一端与线材的一端连接；

所述电压变送器采集线材两端的电压，并将所述电压反馈给所述控制单元，所述电流变送器采集通过线材的电流，并将所述电流反馈给所述控制单元，所述控制单元根据所述电压和所述电流进行计算，获取第三功率。

进一步地，本发明实施例的一种输出功率控制装置还包括触控组件，所述触控组件生成所述启动信号，所述启动信号中包括预设功率和预设偏差，所述控制单元将所述第三功率与所述预设功率进行比较，若所述第三功率与所述预设功率的偏差大于所述预设偏差，则所述控制单元生成第二控制信号。

第二方面，本发明实施例提出了一种输出功率控制方法，所述输出功率控制装置包括控制单元、功率驱动器和变送器，所述方法包括：

响应于启动信号，通过所述控制单元生成第一控制信号；

根据所述第一控制信号，通过所述功率驱动器向线材输出第一功率；

通过所述变送器采集线材的电信号；

根据所述电信号，通过所述控制单元进行计算，生成第二控制信号；

根据所述第二控制信号，通过所述功率驱动器向线材输出第二功率。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述功率驱动器的输入端与所述控制单元的输出端之间的连接通路上设置有继电器；

在所述根据所述第一控制信号，通过所述功率驱动器向线材输出第一功率这一步骤之前，还包括以下步骤：

根据所述第一控制信号，所述继电器切换到闭合状态，并将所述第一控制信号传输给所述功率驱动器。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述变送器包括电压变送器和电流变送器；

所述通过所述变送器采集线材的电信号，包括：

通过所述电压变送器采集线材两端的电压，并将所述电压反馈给所述控制单元；

通过所述电流变送器采集通过线材的电流，并将所述电流反馈给所述控制单元。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述启动信号中包括预设功率和预设偏差；

所述根据所述电信号，通过所述控制单元进行计算，生成第二控制信号，包括：

根据所述电压和所述电流进行计算，获取第三功率；

将所述第三功率与所述预设功率进行比较；

若所述第三功率与所述预设功率的偏差大于所述预设偏差，则所述控制单元生成第二控制信号。

本发明的优点和有益效果将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到：

本发明实施例通过控制单元控制功率驱动器向线材输出第一功率，并实时通过变送器采集线材的电信号并反馈，再通过控制单元处理电信号进而控制功率驱动器输出第二功率，最终将变送器采集的电信号稳定在预设范围内，实现了线材上的功率的精确控制，从而提升了待测物质危险类别等级划分的准确度，并降低了线材的选择难度和成本。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或者现有技术中的技术方案，下面对本申请实施例或者现有技术中的相关技术方案附图作以下介绍，应当理解的是，下面介绍中的附图仅仅为了方便清晰表述本申请的技术方案中的部分实施例，对于本领域的技术人员来说，在无需付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获取到其他附图。

图1为本发明一种输出功率控制装置具体实施例的电路示意图；

图2为本发明一种输出功率控制装置具体实施例的功率驱动器的结构示意图；

图3为本发明一种输出功率控制方法具体实施例的流程示意图。

附图标记：W、功率驱动器；K、继电器；V、电压变送器；A、电流变送器。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。对于以下实施例中的步骤编号，其仅为了便于阐述说明而设置，对步骤之间的顺序不做任何限定，实施例中的各步骤的执行顺序均可根据本领域技术人员的理解来进行适应性调整。

本发明的说明书和权利要求书及所述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本发明中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

氧化性固体的运输包装在联合国《关于危险货物运输的建议书规章范本》中有明确且严格的规定，目前国内外也是主要以联合国《关于危险货物运输的建议书规章范本》作为检验依据。对于危险货物运输过程中固体氧化性的测试，则采用联合国《关于危险货物运输的建议书试验和标准手册》中的固体氧化性测试装置和方法。测试时，将待测物质与纤维素按照一定比例混合后点燃，观察燃烧情况直至燃烧结束，计时得出平均燃烧时间，并将样品的平均燃烧时间与一定比例标准物品和纤维素的混合物的平均燃烧时间进行比较，从而判定待测物质的危险性。联合国《关于危险货物运输的建议书试验和标准手册》中规定了点火源金属线耗电功率为150W±7W，而通过日常大量实验表明，现有的装置很难达到实验的要求，有可能会对待测物质的危险类别等级的划分造成错误的判定。

现有多数的固体物质的氧化性分类试验测定装置都是采用固定电压和电流来控制加热线材的。这种技术对加热源的线材要求较高，需要使用精准电阻值的线材才能够实现功率在150W±7W这个标准所要求的范围内的精准控制；同时，所采用的线材对温度的敏感度要比较低，避免温度升高造成的线材电阻变化，影响实际的输出功率，从而影响实验结果。

为此，本发明提出了一种输出功率控制装置和方法，不同于传统的输出功率控制装置及方法存在只能通过难以实现功率精确控制和线材要求高的问题，本发明通过控制单元控制功率驱动器向线材输出第一功率，并实时通过变送器采集线材的电信号并反馈，再通过控制单元处理电信号进而控制功率驱动器输出第二功率，最终将变送器采集的电信号稳定在预设范围内，实现了线材上的功率的精确控制，从而提升了待测物质危险类别等级划分的准确度，并降低了线材的选择难度和成本。

下面参照附图详细描述根据本发明实施例提出的一种输出功率控制装置和方法，首先将参照附图描述根据本发明实施例提出的一种输出功率控制装置。

参照图1，本发明实施例中的一种输出功率控制装置包括：

控制单元，用于在接收到启动信号后生成第一控制信号，并根据变送器反馈的电信号进行计算，生成第二控制信号；

功率驱动器W，用于根据所述第一控制信号开始运行并向线材输出第一功率，根据所述第二控制信号向线材输出第二功率；

变送器，用于采集线材的所述电信号，并将所述电信号反馈给所述控制单元。

其中，控制单元，采用可编程逻辑控制器(PLC)，用于在接收到启动信号后生成第一控制信号，并根据变送器反馈的电信号进行计算，生成第二控制信号。控制单元的控制持续、自动地执行，直至变送器采集的电信号在预设范围内，实现了线材上的功率的精确控制，提升了待测物质危险类别等级划分的准确度，并降低了线材的选择难度和成本。

功率驱动器W，参照图2，采用PWM功率调节器，用于根据控制单元的控制信号向线材输出功率。

作为一种可选的实施方式，所述功率驱动器W的输入端与所述控制单元的输出端连接，所述功率驱动器的输出端连接线材的一端，所述功率驱动器的接地端接地并与线材的另一端连接。

具体地，功率驱动器W的V+端连接32V的直流电源，V_out端与线材的一端连接，GND端接地，并与线材的另一端连接，C+端和C-端(输入端)与PLC的Sign端(输出端)连接。

作为一种可选的实施方式，所述功率驱动器W的输入端与所述控制单元的输出端之间的连接通路上设置有继电器K；

其中，所述继电器K用于在控制单元的控制下切换到闭合状态，实现自动开关。

具体地，所述继电器K根据所述第一控制信号切换到闭合状态，并将所述第一控制信号传输给所述功率驱动器W。

作为一种可选的实施方式，所述功率驱动器W的输入端与所述控制单元的输出端之间的连接通路上还设置有耦合器。

其中，耦合器采用光电耦合器，用于避免控制单元与功率驱动器W之间产生物理电力链接。

作为一种可选的实施方式，所述变送器包括电压变送器V和电流变送器A，所述电压变送器V的一端与所述功率驱动器W的输出端连接，所述电压变送器V的另一端与所述功率驱动器W的接地端连接，所述电流变送器A的一端与所述功率驱动器W的输出端连接，所述电流变送器A的另一端与线材的一端连接；

所述电压变送器V采集线材两端的电压，并将所述电压反馈给所述控制单元，所述电流变送器A采集通过线材的电流，并将所述电流反馈给所述控制单元，所述控制单元根据所述电压和所述电流进行计算，获取第三功率。

作为一种可选的实施方式，本发明实施例的一种输出功率控制装置还包括触控组件，所述触控组件生成所述启动信号，所述启动信号中包括预设功率和预设偏差，所述控制单元将所述第三功率与所述预设功率进行比较，若所述第三功率与所述预设功率的偏差大于所述预设偏差，则所述控制单元生成第二控制信号。

在本发明的实施例中，所述触控组件采用触摸屏，用于通过触控交互设置预设功率和预设偏差，从而向控制单元发送启动信号，并实现了本发明实施例的一种输出功率控制装置的状态显示。

其次，参照图3，本发明实施例提出了一种输出功率控制方法，所述方法应用于输出功率控制装置，所述输出功率控制装置包括控制单元、功率驱动器和变送器，所述方法包括：

S101、响应于启动信号，通过所述控制单元生成第一控制信号；

其中，所述启动信号中包括预设功率和预设偏差。

具体地，控制单元接收到输出功率控制装置的启动信号时，生成第一控制信号。

S102、根据所述第一控制信号，通过所述功率驱动器向线材输出第一功率；

其中，在所述根据所述第一控制信号，通过所述功率驱动器向线材输出第一功率这一步骤之前，还包括以下步骤：

根据所述第一控制信号，所述继电器切换到闭合状态，并将所述第一控制信号传输给所述功率驱动器。

具体地，功率驱动器接收到控制单元生成的第一控制信号后，向线材输出一个初始功率，即第一功率，使线材两端产生电压、线材上通过电流。

S103、通过所述变送器采集线材的电信号；

其中，所述变送器包括电压变送器和电流变送器；

具体地，通过所述电压变送器采集线材两端的电压，并将所述电压反馈给所述控制单元；通过所述电流变送器采集通过线材的电流，并将所述电流反馈给所述控制单元。

S104、根据所述电信号，通过所述控制单元进行计算，生成第二控制信号；

具体地，根据步骤S103中电压变送器反馈的线材两端的电压和电流变送器反馈的通过线材的电流，通过控制单元计算线材上的功率。

S104可以进一步划分为以下步骤S1041-S1043：

步骤S1041、根据所述电压和所述电流进行计算，获取第三功率；

步骤S1042、将所述第三功率与所述预设功率进行比较；

步骤S1043、若所述第三功率与所述预设功率的偏差大于所述预设偏差，则所述控制单元生成第二控制信号。

具体地，若线材上的功率与预设功率的差值的绝对值大于可接受的偏差(预设偏差)，则通过控制单元生成第二控制信号，继续控制功率驱动器向线材输出功率，调节线材上的功率。

S105、根据所述第二控制信号，通过所述功率驱动器向线材输出第二功率。

具体地，根据步骤S104可知，当线材上的功率与预设功率的差值的绝对值大于可接受的偏差(预设偏差)时，控制单元会生成第二控制信号继续控制功率驱动器向线材输出功率，以调节线材上的功率。并通过电压变送器和电流变送器持续采集线材两端的电压和通过线材的电流，控制单元根据反馈得到的电压和电流继续计算线材上的功率，并与预设功率进行比较，将线材上的功率与预设功率的差值的绝对值稳定至小于或者等于预设偏差。

上述方法实施例中的内容均适用于本装置实施例中，本装置实施例所具体实现的功能与上述方法实施例相同，并且达到的有益效果与上述方法实施例所达到的有益效果也相同。

在一些可选择的实施例中，在方框图中提到的功能/操作可以不按照操作示图提到的顺序发生。例如，取决于所涉及的功能/操作，连续示出的两个方框实际上可以被大体上同时地执行或所述方框有时能以相反顺序被执行。此外，在本申请的流程图中所呈现和描述的实施例以示例的方式被提供，目的在于提供对技术更全面的理解。所公开的方法不限于本文所呈现的操作和逻辑流程。可选择的实施例是可预期的，其中各种操作的顺序被改变以及其中被描述为较大操作的一部分的子操作被独立地执行。

此外，虽然在功能性模块的背景下描述了本申请，但应当理解的是，除非另有相反说明，功能和/或特征中的一个或多个可以被集成在单个物理装置和/或软件模块中，或者一个或多个功能和/或特征可以在单独的物理装置或软件模块中被实现。还可以理解的是，有关每个模块的实际实现的详细讨论对于理解本申请是不必要的。更确切地说，考虑到在本文中公开的装置中各种功能模块的属性、功能和内部关系的情况下，在工程师的常规技术内将会了解该模块的实际实现。因此，本领域技术人员运用普通技术就能够在无需过度试验的情况下实现在权利要求书中所阐明的本申请。还可以理解的是，所公开的特定概念仅仅是说明性的，并不意在限制本申请的范围，本申请的范围由所附权利要求书及其等同方案的全部范围来决定。

应当理解，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的程序执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

在本说明书的上述描述中，参考术语“一个实施方式/实施例”、“另一实施方式/实施例”或“某些实施方式/实施例”等的描述意指结合实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本申请的实施方式，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本申请的原理和宗旨的情况下可以对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，本申请的范围由权利要求及其等同物限定。

以上是对本申请的较佳实施进行了具体说明，但本申请并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本申请精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (6)

1.一种输出功率控制装置，其特征在于，包括：

触控组件，所述触控组件生成启动信号，所述启动信号中包括预设功率和预设偏差；

控制单元，用于在接收到启动信号后生成第一控制信号，并根据变送器反馈的电信号进行计算，生成第二控制信号；

功率驱动器，用于根据所述第一控制信号开始运行并向线材输出第一功率，根据所述第二控制信号向线材输出第二功率；

变送器，用于采集线材的所述电信号，并将所述电信号反馈给所述控制单元；

其中，所述变送器包括电压变送器和电流变送器，所述电压变送器的一端与所述功率驱动器的输出端连接，所述电压变送器的另一端与所述功率驱动器的接地端连接，所述电流变送器的一端与所述功率驱动器的输出端连接，所述电流变送器的另一端与线材的一端连接；

所述电压变送器采集线材两端的电压，并将所述电压反馈给所述控制单元，所述电流变送器采集通过线材的电流，并将所述电流反馈给所述控制单元，所述控制单元根据所述电压和所述电流进行计算，获取第三功率；

所述控制单元将所述第三功率与所述预设功率进行比较，若所述第三功率与所述预设功率的偏差大于所述预设偏差，则所述控制单元生成第二控制信号。

2.根据权利要求1所述的一种输出功率控制装置，其特征在于，所述功率驱动器的输入端与所述控制单元的输出端连接，所述功率驱动器的输出端连接线材的一端，所述功率驱动器的接地端接地并与线材的另一端连接。

3.根据权利要求2所述的一种输出功率控制装置，其特征在于，所述功率驱动器的输入端与所述控制单元的输出端之间的连接通路上设置有继电器；

所述继电器根据所述第一控制信号切换到闭合状态，并将所述第一控制信号传输给所述功率驱动器。

4.根据权利要求2所述的一种输出功率控制装置，其特征在于，所述功率驱动器的输入端与所述控制单元的输出端之间的连接通路上还设置有耦合器。

5.一种输出功率控制方法，其特征在于，所述方法应用于输出功率控制装置，所述输出功率控制装置包括触控组件、控制单元、功率驱动器和变送器，所述触控组件生成启动信号，所述启动信号中包括预设功率和预设偏差；所述变送器包括电压变送器和电流变送器，所述电压变送器的一端与所述功率驱动器的输出端连接，所述电压变送器的另一端与所述功率驱动器的接地端连接，所述电流变送器的一端与所述功率驱动器的输出端连接，所述电流变送器的另一端与线材的一端连接；所述电压变送器采集线材两端的电压，并将所述电压反馈给所述控制单元，所述电流变送器采集通过线材的电流，并将所述电流反馈给所述控制单元，所述方法包括：

响应于启动信号，通过所述控制单元生成第一控制信号；

根据所述第一控制信号，通过所述功率驱动器向线材输出第一功率；

通过所述变送器采集线材的电信号；

根据所述电信号，通过所述控制单元进行计算，生成第二控制信号；

根据所述第二控制信号，通过所述功率驱动器向线材输出第二功率；

其中，所述通过所述变送器采集线材的电信号，包括：

通过所述电压变送器采集线材两端的电压，并将所述电压反馈给所述控制单元；

通过所述电流变送器采集通过线材的电流，并将所述电流反馈给所述控制单元；

所述根据所述电信号，通过所述控制单元进行计算，生成第二控制信号，包括：

根据所述电压和所述电流进行计算，获取第三功率；

将所述第三功率与所述预设功率进行比较；

若所述第三功率与所述预设功率的偏差大于所述预设偏差，则所述控制单元生成第二控制信号。

6.根据权利要求5所述的一种输出功率控制方法，其特征在于，所述功率驱动器的输入端与所述控制单元的输出端之间的连接通路上设置有继电器；

在所述根据所述第一控制信号，通过所述功率驱动器向线材输出第一功率这一步骤之前，还包括以下步骤：

根据所述第一控制信号，所述继电器切换到闭合状态，并将所述第一控制信号传输给所述功率驱动器。