CN203894322U - 一种磁控管采集器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种磁控管采集器，包括集成于一块电路板上的主微处理器、灯丝电流采集模块、市电电流采集模块、阳极电压采集模块、阳极电流采集模块以及温度采集模块，所述灯丝电流采集模块、市电电流采集模块、阳极电压采集模块、阳极电流采集模块以及温度采集模块分别输出信号至主微处理器。本实用新型的有益效果为：将阳极电压、阳极电流、灯丝电流以及市电电流等几个物理参量的采集集中到一块电路板上去，省去了以往磁控管参数测量大量的布线工作，减少了测量仪器的使用，操作简单且节省成本。并且将主微处理器应用到磁控管物理参量的采集中，基于主微处理器高速的数据处理和计算能力，提高了整个磁控管采集器的采集速度和精度。

Description

一种磁控管采集器

技术领域

本实用新型涉及一种物理参量的采集装置，更具体的说，尤其是一种磁控管采集器。

背景技术

磁控管是一种用来产生微波能的电真空器件。实质上是一个置于恒定磁场中的二极管。管内电子在相互垂直的恒定磁场和恒定电场的控制下，与高频电磁场发生相互作用，把从恒定电场中获得能量转变成微波能量，从而达到产生微波能的目的。在磁控管中，电子运动方向、径向直流电场和轴向恒定磁场三者相互垂直，因而它又属于正交场器件。

磁控管的工作状态可通过阳极电压、阳极电流、灯丝电流以及市电电流等几个物理参量的变化表现出来，对这些参量进行监控可以很好的判断磁控管的故障原因。

中国专利文献中，公开号CN200979580、名称是一种磁控管测试装置(参见该申请说明书具体实施方式部分)，公开了一种磁控管测试装置，由三相电参数测试仪接入市电，提供电源给磁控管的灯丝及变压器，变压器提供高压给电容，电容备压后接上磁控管组成一个高压回路，磁控管工作，三相电参数测试仪就能测量出其工作电压、电流、功率等性能参数。该现有技术不需要将磁控管从其设备中拆卸出来就能通过磁控管接线端子测出其电压、电流、功率等性能参数，达到检测磁控管质量的目的。其存在的不足是对磁控管电压、电流等物理参量的采集无专有的集成采集器；采集过程中需要用到多种测量设备，造价高且操作不灵活；采集依赖于人工操作，采集速度和精度低。

在这种情况下，如何实现采用较少测量设备或不使用测量设备对磁控管的物理参量进行自动采集，成为当前需要解决的主要问题。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种集成于一块电路板上且设置有微处理器的磁控管采集器，以解决现有技术中的磁控管采集装置造价高、操作不灵活、工作效率低且精度差的问题。

本实用新型的技术方案为：

一种磁控管采集器，包括采集装置和主微处理器；

所述采集装置包括分别用于采集灯丝电流、市电电流、阳极电压、阳极电流以及温度信号的灯丝电流采集模块、市电电流采集模块、阳极电压采集模块、阳极电流采集模块以及温度采集模块；

所述灯丝电流采集模块、市电电流采集模块、阳极电压采集模块、阳极电流采集模块以及温度采集模块分别输出灯丝电流、市电电流、阳极电压、阳极电流以及温度信号至主微处理器的不同输入端口，所述主微处理器用于将所述灯丝电流、市电电流、阳极电压、阳极电流以及温度信号进行模数转换并通过输出端口输出至上位机。

进一步的，所述灯丝电流采集模块包括电流互感器、运算放大器、桥式整流电路、电容以及电阻，灯丝电流通过电流互感器后产生的感应电流经过采样电路，并经过桥式整流电路，桥式整流电路的直流端的负极接地，且通过电容与桥式整流电路的直流端的正极连接后通过电阻连接运算放大器的一个输入端的正极，所述运算放大器的输入端的正极同时通过电阻接地，所述运算放大器的输入端的负极通过电阻接地，同时通过电阻连接至运算放大器的一个输出端，所述运算放大器的输出端通过电阻、接地的电容连接至主微处理器的模拟/数字转换端口。

进一步的，所述市电电流采集模块包括电流互感器、运算放大器、桥式整流电路、电容以及电阻，市电电流通过电流互感器后产生的感应电流经过采样电路，并经过桥式整流电路，桥式整流电路的直流端的负极接地，且通过电容与桥式整流电路的直流端的正极连接后通过电阻连接运算放大器的一个输入端的正极，所述运算放大器的输入端的正极同时通过电阻接地，所述运算放大器的输入端的负极通过电阻接地，同时通过电阻连接至运算放大器的一个输出端，所述运算放大器的输出端通过电阻、接地的电容连接至主微处理器的模拟/数字转换端口。

进一步的，所述阳极电压采集模块包括电阻、电容、二极管以及运算放大器，所述电阻的一端接阳极高电压，另一端分别连接并联的电阻、并联的电容以及电阻，并联的电阻的另一端以及并联的电容的另一端分别接地，电阻的另一端分别连接电阻、二极管的负极、二极管的正极以及运算放大器的一个输入端的负极，所述运算放大器的一个输入端的正极接电阻的一端，电阻的另一端、二极管的正极以及二极管的负极接地，运算放大器的工作电源加电容滤波，运算放大器的一个输出端接电阻的一端，电阻的另一端分别连接电容、二极管的正极、二极管的负极后连接至主微处理器的模拟/数字转换端口，其中电容的另一端和二极管的正极分别接地，二极管的负极接VCC。

优选的，所述电阻RH1为耐高压的玻璃釉电阻。

又进一步的，所述灯丝电流采集模块、市电电流采集模块以及阳极电压采集模块分别使用运算放大器的不同的输入输出端。

进一步的，所述阳极电流采集模块包括高压二极管、电阻以及电容，阳极电流接入高压二极管的正极，高压二极管的负极分别连接电容和电阻的一端，电容和电阻的另一端接地。

进一步的，所述温度采集模块为温度传感器。

进一步的，所述磁控管采集器内设置有复位与电源检测模块，所述复位与电源检测模块与主微处理器连接，用于对输入电压VCC进行监控。

进一步的，所述磁控管采集器通过串口协议连接至上位机。

本实用新型的有益效果为：

1)将阳极电压、阳极电流、灯丝电流以及市电电流等几个物理参量的采集集中到一块电路板上去，省去了以往磁控管参数测量大量的布线工作，减少了测量仪器的使用，操作简单且节省成本。

2)将主微处理器应用到磁控管物理参量的采集中，基于主微处理器高速的数据处理和计算能力，提高了整个磁控管采集器的采集速度和精度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例而已，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型提出的灯丝电流采集模块的电路原理图；

图3为本实用新型提出的市电电流采集模块的电路原理图；

图4为本实用新型提出的阳极电压采集模块的电路原理图；

图5为本实用新型提出的阳极电流采集模块的电路原理图；

图6为本实用新型提出的电源监控模块的电路原理图。

具体实施方案

下面给出本实用新型的优选实例，对本实用新型做进一步说明，并不是对本实用新型的限定。

一种磁控管采集器，包括采集装置和主微处理器；

所述采集装置包括分别用于采集灯丝电流、市电电流、阳极电压、阳极电流以及温度信号的灯丝电流采集模块、市电电流采集模块、阳极电压采集模块、阳极电流采集模块以及温度采集模块；

所述灯丝电流采集模块、市电电流采集模块、阳极电压采集模块、阳极电流采集模块以及温度采集模块分别输出灯丝电流、市电电流、阳极电压、阳极电流以及温度信号至主微处理器的不同输入端口，所述主微处理器用于将所述灯丝电流、市电电流、阳极电压、阳极电流以及温度信号进行模数转换并通过输出端口输出信号至上位机。

本实用新型将阳极电压、阳极电流、灯丝电流以及市电电流等几个物理参量的采集集中到一块电路板上去，省去了以往磁控管参数测量大量的布线工作，减少了测量仪器的使用，操作简单且节省成本；并将主微处理器应用到磁控管物理参量的采集中，基于主微处理器高速的数据处理和计算能力，提高了整个磁控管采集器的采集速度和精度。

灯丝电流采集模块包括电流互感器CT1、运算放大器LM324D、桥式整流电路BR2、电容CF1、CF2以及电阻RF0、RF1、RF2、RF3、RF4、RF5、RF6，灯丝电流通过20A/20mA电流互感器CT1后产生的感应电流经过采样电路RF0、RF1，并经过桥式整流电路BR2整流，滤波后通过运算放大器LM324D的输入端。桥式整流电路BR2的直流端的负极接地，且通过电容CF1与桥式整流电路BR2的直流端的正极连接后通过电阻RF2连接运算放大器LM324D的一个输入端的正极，所述运算放大器LM324D的输入端的正极同时通过电阻RF6接地，所述运算放大器LM324D的输入端的负极通过电阻RF3接地，同时通过电阻RF4连接至运算放大器LM324D的一个输出端，所述运算放大器的输出端通过电阻RF5、接地的电容CF2连接至主微处理器的模拟/数字转换端口。运算放大器LM324D的放大倍数为(1+RF4/RF3)，运算放大器LM324D输出的信号再经过滤波后进入主微处理器的模拟/数字转换端口。

市电电流采集模块包括电流互感器CT2、运算放大器LM324D、桥式整流电路BR1、电容CL1、CL2以及电阻RL0、RL1、RL2、RL3、RL4、RL5、RL6，市电电流通过电流互感器CT2后产生的感应电流经过采样电路RL0、RL1，并经过桥式整流电路BR1整流，滤波后通过运算放大器LM324D的输入端。桥式整流电路BR1的直流端的负极接地，且通过电容CL1与桥式整流电路BR1的直流端的正极连接后通过电阻RL2连接运算放大器LM324D的一个输入端的正极，所述运算放大器LM324D的输入端的正极同时通过电阻RL6接地，所述运算放大器LM324D的输入端的负极通过电阻RL3接地，同时通过电阻RL4连接至运算放大器LM324D的一个输出端，所述运算放大器的输出端通过电阻RL5、接地的电容CL2连接至主微处理器的模拟/数字转换端口。运算放大器LM324D的放大倍数为(1+RL4/RL3)，运算放大器LM324D输出的信号再经过滤波后进入主微处理器的模拟/数字转换端口。

阳极电压采集模块包括电阻RH1、RH2、RH3、RH4、RH5、RH6、RH7，电容CH1、CH2、CH3、CH4，二极管DH1、DH2、DH3、DH4以及运算放大器LM324D，所述电阻RH1的一端接阳极高电压，另一端分别连接并联的电阻RH2和RH3、并联的电容CH1和CH2以及电阻RH4，并联的电阻RH2和RH3的另一端以及并联的电容CH1和CH2的另一端分别接地，电阻RH4的另一端分别连接电阻RH5、二极管DH1的负极、二极管DH2的正极以及运算放大器LM324D的一个输入端的负极，所述运算放大器LM324D的一个输入端的正极接电阻RH6的一端，电阻RH6的另一端、二极管DH1的正极以及二极管DH2的负极接地，运算放大器LM324D的工作电源加电容CH3滤波，运算放大器LM324D的一个输出端接电阻RH7的一端，电阻RH7的另一端分别连接电容CH4、二极管DH3的正极、二极管DH4的负极后连接至主微处理器的模拟/数字转换端口，其中电容CH4的另一端和二极管DH4的正极分别接地，二极管DH3的负极接VCC。电阻RH1为耐高压的玻璃釉电阻。磁控管阳极负高压绝对值很高(达到几千伏)，将阳极负高压采用耐高压的玻璃釉电阻进行分压，经过滤波后进入运算放大器LM324D的输入端。其中二极管DH1、DH2、DH3、DH4起到产生钳位电压作用，防止脉冲冲击集成运放和主微处理器模块。

灯丝电流采集模块、市电电流采集模块以及阳极电压采集模块分别使用运算放大器LM324D的不同的输入输出端。

阳极电流采集模块包括高压二极管DY1、电阻RY1以及电容CY1、CY2，阳极电流接入高压二极管DY1的正极，高压二极管DY1的负极分别连接电容CY1、CY2和电阻RY1的一端，电容CY1、CY2和电阻RY1的另一端接地。磁控管阳极电流经过高压二极管DY1和采样电阻RY1，并经过滤波，与大地形成闭合回路，并从AD2点处引出电压信号接入主微处理器的模拟/数字转换端口处，依据采集到的AD2处的电压以及电阻RY1的阻值来获得阳极电流的数值

温度采集模块为温度传感器，用于采集温度数据并通过运算放大器传送至主微处理器，所述温度传感器为PT100温度传感器。PT100温度传感器将采集的数据通过相关接口电路接入到主微处理器的模拟/数字转换端口。

磁控管采集器内设置有复位与电源检测模块，所述复位与电源监控模块与主微处理器连接，用于对输入电压VCC进行监控。当输入电压VCC低于阀值电压时，主微处理器自动复位。磁控管采集器通过RS485串口总线协议连接至上位机，实时监控磁控管性能参数，当设备在工作过程中发生故障时，采集器能够在最短时间内发出警告，使现场工作人员采取补救措施。

Claims (10)

1.一种磁控管采集器，其特征在于：包括采集装置和主微处理器；

所述采集装置包括分别用于采集灯丝电流、市电电流、阳极电压、阳极电流以及温度信号的灯丝电流采集模块、市电电流采集模块、阳极电压采集模块、阳极电流采集模块以及温度采集模块；

所述灯丝电流采集模块、市电电流采集模块、阳极电压采集模块、阳极电流采集模块以及温度采集模块分别输出灯丝电流、市电电流、阳极电压、阳极电流以及温度信号至主微处理器的不同输入端口，所述主微处理器用于将所述灯丝电流、市电电流、阳极电压、阳极电流以及温度信号进行模数转换并通过输出端口输出至上位机。

2.如权利要求1所述的磁控管采集器，其特征在于：所述灯丝电流采集模块包括电流互感器(CT1)、运算放大器(LM324D)、桥式整流电路(BR2)、电容(CF1、CF2)以及电阻(RF0、RF1、RF2、RF3、RF4、RF5、RF6)，灯丝电流通过电流互感器(CT1)后产生的感应电流经过采样电路(RF0、RF1)，并经过桥式整流电路(BR2)，桥式整流电路(BR2)的直流端的负极接地，且通过电容(CF1)与桥式整流电路(BR2)的直流端的正极连接后通过电阻(RF2)连接运算放大器(LM324D)的一个输入端的正极，所述运算放大器(LM324D)的输入端的正极同时通过电阻(RF6)接地，所述运算放大器(LM324D)的输入端的负极通过电阻(RF3)接地，同时通过电阻(RF4)连接至运算放大器(LM324D)的一个输出端，所述运算放大器(LM324D)的输出端通过电阻(RF5)、接地的电容(CF2)连接至主微处理器的模拟/数字转换端口。

3.如权利要求1所述的磁控管采集器，其特征在于：所述市电电流采集模块包括电流互感器(CT2)、运算放大器(LM324D)、桥式整流电路(BR1)、电容(CL1、CL2)以及电阻(RL0、RL1、RL2、RL3、RL4、RL5、RL6)，市电电流通过电流互感器(CT2)后产生的感应电流经过采样电路(RL0、RL1)，并经过桥式整流电路(BR1)，桥式整流电路(BR1)的直流端的负极接地，且通过电容(CL1)与桥式整流电路(BR1)的直流端的正极连接后通过电阻(RL2)连接运算放大器(LM324D)的一个输入端的正极，所述运算放大器(LM324D)的输入端的正极同时通过电阻(RL6)接地，所述运算放大器(LM324D)的输入端的负极通过电阻(RL3)接地，同时通过电阻(RL4)连接至运算放大器(LM324D)的一个输出端，所述运算放大器的输出端通过电阻(RL5)、接地的电容(CL2)连接至主微处理器的模拟/数字转换端口。

4.如权利要求1所述的磁控管采集器，其特征在于：所述阳极电压采集模块包括电阻(RH1、RH2、RH3、RH4、RH5、RH6、RH7)，电容(CH1、CH2、CH3、CH4)，二极管(DH1、DH2、DH3、DH4)以及运算放大器(LM324D)，所述电阻(RH1)的一端接阳极高电压，另一端分别连接并联的电阻(RH2、RH3)、并联的电容(CH1、CH2)以及电阻(RH4)，并联的电阻(RH2、RH3)的另一端以及并联的电容(CH1、CH2)的另一端分别接地，电阻(RH4)的另一端分别连接电阻(RH5)、二极管(DH1)的负极、二极管(DH2)的正极以及运算放大器(LM324D)的一个输入端的负极，所述运算放大器(LM324D)的一个输入端的正极接电阻(RH6)的一端，电阻(RH6)的另一端、二极管(DH1)的正极以及二极管(DH2)的负极接地，运算放大器(LM324D)的工作电源加电容(CH3)滤波，运算放大器(LM324D)的一个输出端接电阻(RH7)的一端，电阻(RH7)的另一端分别连接电容(CH4)、二极管(DH3)的正极、二极管(DH4)的负极后连接至主微处理器的模拟/数字转换端口，其中电容(CH4)的另一端和二极管(DH4)的正极分别接地，二极管(DH3)的负极接VCC。

5.如权利要求4所述的磁控管采集器，其特征在于，所述电阻(RH1)为耐高压的玻璃釉电阻。

6.如权利要求1-4中任一项所述的磁控管采集器，其特征在于：所述灯丝电流采集模块、市电电流采集模块以及阳极电压采集模块分别使用运算放大器(LM324D)的不同的输入输出端。

7.如权利要求1所述的磁控管采集器，其特征在于：所述阳极电流采集模块包括高压二极管(DY1)、电阻(RY1)以及电容(CY1、CY2)，阳极电流接入高压二极管(DY1)的正极，高压二极管(DY1)的负极分别连接电容(CY1、CY2)和电阻(RY1)的一端，电容(CY1、CY2)和电阻(RY1)的另一端接地。

8.如权利要求1所述的磁控管采集器，其特征在于：所述温度采集模块为温度传感器。

9.如权利要求1所述的磁控管采集器，其特征在于：所述磁控管采集器内设置有复位与电源检测模块，所述复位与电源检测模块与主微处理器连接，用于对输入电压VCC进行监控。

10.如权利要求1所述的磁控管采集器，其特征在于：所述磁控管采集器通过串口协议连接至上位机。