CN115603711A - 一种高压单脉冲发生系统 - Google Patents
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Abstract
一种高压单脉冲发生系统，属于软件开发和电子工程领域。本发明主要包括软件系统和硬件系统两个子系统，两个子系统之间通过USB线进行连接和数据传输。硬件系统由Arduino开发板、高压开关电路、高压直流电源三部分组成，用户在软件中精确设置所需高压单脉冲的脉宽，随后将脉宽信息传输给硬件系统中的Arduino开发板，Arduino开发板发出峰值为5V、脉宽与软件中设置的数值相同的单个低压脉冲，高压开关电路负责接收Arduino开发板发出的单个低压脉冲信息，并根据该脉冲的脉宽驱动该电路中高压继电器触点的开合，高压直流电源负责为该系统提供脉冲峰值。通过软硬件系统的有机结合，可给出脉宽和峰值精确可调的单个高压脉冲，成本低，易实现，实用性强，易于推广。
Description
技术领域
本发明涉及一种高压单脉冲发生系统，属于软件开发和电子工程领域。
背景技术
高压脉冲在科学研究中应用较为广泛，如介质阻挡放电装置中所用的电源即为高压脉冲电源，具有一定频率和占空比的高压脉冲可通过简单的电路来实现。在某些应用场合，要根据使用者的需要及时给出脉宽和峰值精确可调的单个高压脉冲即高压单脉冲，该种高压单脉冲电源的制作往往要耗费较高的成本，制作过程也十分复杂。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种低成本、易实现的高压单脉冲发生系统，用于在某些应用场合及时给出脉宽和峰值精确可调的单个高压脉冲。为此，我们的解决办法如下：
一种高压单脉冲发生系统主要包括软件系统(“single_pulse”软件)和硬件系统两个子系统，两个子系统之间通过USB线进行连接和数据传输。两子系统连接完成后，用户可在“single_pulse”软件中精确设置高压单脉冲的脉宽，设置精度为1ms，脉宽范围为1ms至数秒，“single_pulse”软件随后将脉宽信息传输给硬件系统中的Arduino开发板，Arduino开发板发出单个低压脉冲，脉冲的峰值固定为5V，脉宽与“single_pulse”软件中设置的数值相同，该脉冲通过硬件系统中的高速光耦及三极管驱动后方高压继电器，从而产生脉宽与5V低压单脉冲脉宽相同的高压单脉冲，高压单脉冲的峰值由高压直流电源的输出电压决定。
本系统所述的软件系统为自行编写的“single_pulse”软件。该软件负责向硬件系统中的Arduino开发板发出指令，使Arduino开发板发出指定脉宽的5V低压单脉冲。该软件可以识别USB端口从而完成与硬件系统的连接与断开。该软件可以按照用户的需要精确设置高压单脉冲的脉宽，精度为1ms，脉宽范围为1ms至数秒。
本系统所述的硬件系统由Arduino开发板、高压开关电路、高压直流电源三部分组成。其中Arduino开发板负责接收软件系统发出的指令，产生脉宽与软件系统设定值相同的5V低压单脉冲；高压开关电路的核心元器件为高速光耦和三极管，高压开关电路负责接收Arduino开发板发出的5V低压单脉冲并根据该单脉冲的脉宽驱动该电路中高压继电器触点的开合，高压继电器触点的闭合时长与软件中设置的脉宽和5V低压单脉冲的脉宽相同，产生的高压单脉冲的脉宽即为软件设定值，高压单脉冲的峰值由外加高压直流电源的输出电压决定；高压直流电源负责为该系统提供脉冲峰值。
本系统与其它高压单脉冲电源相比，具有以下特点：
本系统成本低、易实现，可通过简单的操作和设置在某些应用场合及时给出脉宽和峰值精确可调的单个高压脉冲，具有很强的实用性和很高的推广价值。
附图说明
图1是一种高压单脉冲发生系统的原理图。
图2是一种高压单脉冲发生系统的软件界面。
具体实施方式
以下结合附图对一种高压单脉冲发生系统作进一步详细说明。
图1所示一种高压单脉冲发生系统由以下两大部分组成：软件系统和硬件系统。
图1中的软件系统是指自行开发的“single_pulse”软件，该软件安装在电脑中，可通过USB线与硬件系统连接，在该软件中可对高压单脉冲的脉宽进行精确设置，脉宽可为1ms至数秒，精度为1ms，该软件的作用为将用户设定的脉宽信息传输给硬件系统。软件具体的使用方法将结合图2在后文中详细介绍。
图1中的硬件系统由Arduino开发板、高压开关电路、高压直流电源三部分组成。Arduino开发板负责接收软件系统发出的指令，产生脉宽与软件设置值相同的、峰值为5V的低压单脉冲。Arduino开发板通过USB线与电脑直接相连，OUT引脚和GND引脚与高压开关电路相连接。高压开关电路的作用为接收Arduino开发板发出的5V低压单脉冲并根据该单脉冲的脉宽驱动该电路中高压继电器触点的开合。高压开关电路由电阻R1、电阻R2、高速光耦6N135、二极管D、三极管Q、低压直流电源、高压继电器这几部分组成，其中核心元器件为高速光耦6N135和三极管Q。Arduino开发板的OUT引脚与电阻R1串联后与高速光耦6N135的2脚相连，Arduino开发板的GND引脚与高速光耦6N135的3脚相连，高速光耦6N135的5脚与三极管Q的B极和电阻R2的一端都相连，三极管Q的C极连接二极管D的正极，二极管D的负极与高速光耦6N135的6脚和8脚均与低压直流电源的正极相连，电阻R2的另一端与三极管Q的E极均与低压直流电源的负极相连，高压继电器的线圈并联到二极管D的两端。高速光耦6N135接收Arduino开发板发出的峰值为5V的低压单脉冲，发生电→光→电的信号转换，三极管Q工作，高压继电器线圈中有电流通过，高压继电器的触点发生闭合，低压单脉冲消失后高压继电器的触点断开，高压继电器的触点闭合时长与低压单脉冲的脉宽和软件中的设定值相同。低压直流电源为高压继电器的工作提供电流，外加的高压直流电源的作用是为高压单脉冲提供峰值高压。
本高压单脉冲发生系统所使用的软件的界面如图2所示。软件名称为“single_pulse”，“port”后的下拉列表框中显示的是可用的电脑端口，用户可以根据需要更改“脉宽(ms)”后的数值从而实现对高压单脉冲的脉宽的设置，脉宽的可设置范围为1ms至数秒，脉宽的设置精度为1ms，“connect”和“disconnect”按钮可实现软件与硬件系统的连接与断开，“pulse”按钮可将软件指令下达给硬件系统从而产生脉宽和峰值精确可调的单个高压脉冲，“fresh”按钮可使可用的电脑端口保持最新。
本高压单脉冲发生系统在实际使用时，首先用USB线连接软件系统和硬件系统，USB线插入电脑的USB接口后，点击“single_pulse”软件上的“fresh”按钮，选中最新的port端口，单击“connect”按钮建立软件系统与硬件系统的连接，此时对话框显示“COM？isopen！”，随后接通硬件系统部分的低压直流电源和高压直流电源，用户在“single_pulse”软件上设置所需的脉宽，调节高压直流电源输出电压值为所需高压单脉冲的峰值，点击“single_pulse”软件上的“pulse”按钮向硬件系统发出指令，从而产生脉宽和峰值精确可调的单个高压脉冲，高压单脉冲的脉宽为软件设定值，高压单脉冲的峰值为高压直流电源的输出电压值。在系统使用完毕后，用户需关闭高压直流电源与低压直流电源，点击软件中的“disconnect”按钮断开软件系统与硬件系统的连接，此时软件显示“No connection！”，关闭软件并移除USB连接线。
本高压单脉冲发生系统通过软件系统和硬件系统的结合可给出脉宽和峰值精确可调的单个高压脉冲，成本较低，易于实现，可用于某些需要高压单脉冲的场合，实用性强，推广价值高。
以上所述内容是对一种高压单脉冲发生系统所作的举例说明。该装置所属技术领域的技术人员在以上所述范围内进行各种修改、补充或替换，均应属于本发明保护范围。
Claims (8)
1.一种高压单脉冲发生系统，主要包括：软件系统和硬件系统两个子系统，软件系统为“single_pulse”软件，硬件系统由Arduino开发板、高压开关电路、高压直流电源三部分组成，两子系统之间通过USB线连接；用户在“single_pulse”软件中精确设置高压单脉冲的脉宽，“single_pulse”软件随后将脉宽信息传输给硬件系统中的Arduino开发板，Arduino开发板负责接收软件系统发出的指令；高压开关电路负责接收Arduino开发板发出的脉冲信息并根据该脉冲的脉宽驱动该电路中高压继电器触点的开合；高压直流电源负责为该系统提供脉冲峰值。
2.根据权利要求1所述的一种高压单脉冲发生系统，其特征在于：“single_pulse”软件中精确设置高压单脉冲的脉宽，设置精度为1ms，脉宽范围为1ms至数秒。
3.根据权利要求1所述的一种高压单脉冲发生系统，其特征在于：高压开关电路由电阻R1、电阻R2、高速光耦6N135、二极管D、三极管Q、高压继电器和低压直流电源组成，Arduino开发板的OUT引脚与电阻R1串联后与高速光耦6N135的2脚相连，Arduino开发板的GND引脚与高速光耦6N135的3脚相连，高速光耦6N135的5脚与三极管Q的B极和电阻R2的一端都相连，三极管Q的C极连接二极管D的正极，二极管D的负极与高速光耦6N135的6脚和8脚均与低压直流电源的正极相连，电阻R2的另一端与三极管Q的E极均与低压直流电源的负极相连，高压继电器的线圈并联到二极管D的两端。
4.根据权利要求1所述的一种高压单脉冲发生系统，其特征在于：Arduino开发板接收“single_pulse”软件发出的指令，产生脉宽与软件设定值相同的峰值为5V的低压单脉冲。
5.根据权利要求3所述的一种高压单脉冲发生系统，其特征在于：高速光耦6N135接收来自Arduino开发板的低压单脉冲信号，发生电→光→电的信号转换，三极管工作，高压继电器触点闭合，低压单脉冲消失后高压继电器的触点断开，从而发出脉宽与低压单脉冲脉宽和软件设定值相同的高压单脉冲。
6.根据权利要求3所述的一种高压单脉冲发生系统，其特征在于：低压直流电源为高压继电器的工作提供电流，高压继电器的线圈中有电流通过时其触点发生闭合。
7.根据权利要求1所述的一种高压单脉冲发生系统，其特征在于：高压直流电源为高压单脉冲提供峰值电压，通过调节高压直流电源的输出电压，得到不同峰值的高压单脉冲。
8.根据权利要求1所述的一种高压单脉冲发生系统，其特征在于：通过软硬件系统的有机结合，可给出脉宽和峰值精确可调的单个高压脉冲，脉宽由软件设置，精度为1ms，可调范围为1ms至数秒，峰值由外加高压直流电源决定。
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| CN202211228924.8A Pending CN115603711A (zh) | 2022-10-08 | 2022-10-08 | 一种高压单脉冲发生系统 |
Country Status (1)
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2022
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