CN219718194U - 一种用于自动编程控制中的电调滤波器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于自动编程控制中的电调滤波器，包括依次连接的RC有源高通滤波电路、同相比例放大电路、整流单元和LC谐振单元，与LC谐振单元相连的谐波电流检测电路，与谐波电流检测电路相连的补偿电流控制电路，以及与补偿电流控制电路和RC有源高通滤波电路相连的隔离驱动电路。本实用新型的电调滤波器可以补偿电调滤波器工作时由补偿电流控制电路产生的补偿电流即与负载电流中的谐波分量大小相等，也就是说，交流电源电流电源只向负载提供基波电流，而谐波电流由电调滤波器的补偿电流控制电路提供。从而使得交流电源电流中只含基波，不含谐波。从而使得自动编程控制中信号指令的通信传输更加可靠，提升工业自动化设备的智能化程度。

Description

一种用于自动编程控制中的电调滤波器

技术领域

本实用新型属于电调滤波器技术领域，具体地说，是涉及一种用于自动编程控制中的电调滤波器。

背景技术

随着AI(Artificial Intelligence，人工智能)在工业领域得到广泛应用，如何快速将算法模型应用到工程领域，同时提供快捷的AI模型算法代码的生成，提供高效的系统性能，以此满足业务的快速迭代和广泛应用面临着巨大挑战。

在人工智能领域，自动编程是一种利用计算机辅助编程技术的方法，它是通过专用的计算机数控编程软件来处理零件的几何信息，实现数控加工刀位点的自动计算。对于几何形状复杂的零件需借助计算机使用规定的数控语言编写零件源程序，经过处理后生成加工程序。

在自动编程控制中，计算机与控制装置之间存在通信需求，而电调滤波器是通信系统中关键的部件，由于电调滤波器的中心频率可调，规定频率的信号能够通过器件，而规定频率信号以外的能量被反射，从而实现了无数个频率选择的功能。现有电调滤波器在工作时，无法有效抑制交流电源产生的谐波，从而使得通信指令传输过程中的可靠性降低。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种用于自动编程控制中的电调滤波器，主要解决电调滤波器在工作时无法有效抑制交流电源产生的谐波的问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种用于自动编程控制中的电调滤波器，包括依次连接的RC有源高通滤波电路、同相比例放大电路、整流单元和LC谐振单元，与LC谐振单元相连的谐波电流检测电路，与谐波电流检测电路相连的补偿电流控制电路，以及与补偿电流控制电路和RC有源高通滤波电路相连的隔离驱动电路。

进一步地，在本实用新型中，所述RC有源高通滤波电路包括一端与隔离驱动电路相连的电容C1，依次串联后的输入端与电容C1连接且输出端接地的电阻R2、电阻R3和电阻R4，依次串联后一端连接电容C1且另一端接地的电容C2、电阻R1，正极输入端与电容C2、电阻R1均相连且负极输入端与电阻R3、电阻R4均相连的运算放大器T1；运算放大器T1的输出端连接同相比例放大电路。

进一步地，在本实用新型中，所述同相比例放大电路包括与运算放大器T1的输出端相连的电阻R5，与电阻R5另一端均相连的电阻R6、电容C3、电容C4，一端与电容C3的另一端相连且另一端接地的电阻R7，正相输入端与电容C3、电阻R7的公共端相连的运算放大器T2，均与运算放大器T2的反相输入端相连的电阻R8、R9；其中，电容C4、电阻R8的另一端接地，电阻R6、电阻R9的另一端与运算放大器T2的输出端相连，运算放大器T2的输出端与整流单元相连。

进一步地，在本实用新型中，所述整流单元包括与运算放大器T3的输出端相连的电阻R10，与电阻R10另一端相连的电阻R11，与电阻R11另一端相连的电容C5，与电容C5另一端相连的电阻R12，反相输入端与电阻R12另一端相连且正相输入端接地的运算放大器T4，正极与运算放大器T4的输出端相连且负极与运算放大器A1的反相输入端相连的二极管D1，与二极管D1的负极相连的电阻R13，正极与电阻R13另一端相连且负极与运算放大器A1的输出端相连的二极管D2，与二极管D2的正极相连的电阻R14，以及反相输入端与电阻R14另一端相连且正相输入端接地的运算放大器T5；其中,运算放大器T5的反相输入端还与电阻R10、R11的公共端相连，运算放大器T5的输出端与LC谐振单元相连。

进一步地，在本实用新型中，所述LC谐振单元包括漏极与运算放大器T5的输出端相连的MOS管M1，与MOS管M1的栅极相连的电感L1、电容C6，与电容C6的另一端相连的电容C7，以及与电容C6、电容C7的公共端相连且另一端接地的电阻R15；其中，电容C7、电感L1的另一端相连接地，电阻R15的非接地端还与MOS管M1的源极相连，且MOS管M1的源极与谐波电流检测单元相连。

进一步地，在本实用新型中，所述谐波电流检测单元包括型号为TPS61252的升压转换器芯片U1，连接于升压转换器芯片U1的SW引脚与VIN引脚之间的电感L2，一端与升压转换器芯片U1的VIN引脚相连且另一端接地的电容C8，与升压转换器芯片U1的ILIM引脚相连并接地的电阻R16，连接于压转换器芯片U1的VOUT引脚与FB引脚之间的电阻R17，并联于电阻R17两端的电容C9，一端与压转换器芯片U1的FB引脚相连且另一端接地的电阻R18，接于压转换器芯片U1的VOUT引脚与PG引脚之间的电阻R19，以及一端与压转换器芯片U1的VOUT引脚相连且另一端接地的电容C10，其中，升压转换器芯片U1的OUT引脚接补偿电流控制电路。

进一步地，在本实用新型中，所述补偿电流控制电路包括串联后一端接升压转换器芯片U1的OUT引脚且另一端接地的电阻R20、R21，反相输入端与电阻R20、R21的公共端相连、同相输入端接2.5V电压的运算放大器T6，并联后一端与运算放大器T6的反相输入端相连且另一端与运算放大器T6的输出端相连的电解电容C11、电阻R22，与运算放大器T6的输出端依次串联的二极管D3、电阻R23，与二极管D3的正极和运算放大器T6的输出端相连的电流源Is，以及并联后一端与电阻R23的另一端相连且另一端接地的电阻R24和击穿二极管D4；其中，击穿二极管D4的正极接地；击穿二极管D4的负极作为输出端与隔离驱动电路相连。

进一步地，在本实用新型中，所述隔离驱动电路包括放大器A1，与放大器A1的正极输入端相连的电阻R25，与放大器A1的输出端相连的电阻R25，负极与电阻R25另一端相连的二极管D5，与二极管D5的正极相连的电阻R26，与电阻R26另一端相连的电容C12，正极与电容C12另一端相连的二极管D5，负极与放大器A1的正极输入端相连的二极管D6，均与二极管D6的正极相连的电阻R28、R29，一端与电阻R28另一端相连且另一端接地的电容C13，正极输入端与电阻R29另一端和二极管D6的正极均相连的放大器A2，一端与放大器A2的正极输入端相连且另一端接地的电阻R30，以及与放大器A2的输出端相连的电阻R31；其中，电阻R25的另一端与击穿二极管D4的负极相连，电阻R18的另一端与电容C1的自由端相连，放大器A1的负极输入端接基准电压VREF。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型的电调滤波器可以补偿电调滤波器工作时负载所产生的谐波电流时，电调滤波器检测出补偿对象负载电流的谐波分量，将其作为补偿电流的指令信号，由补偿电流控制电路产生的补偿电流即与负载电流中的谐波分量大小相等，也就是说，交流电源电流电源只向负载提供基波电流，而谐波电流由电调滤波器的补偿电流控制电路提供。从而使得交流电源电流中只含基波，不含谐波。这样就达到了抑制电源电流中谐波的目的。从而使得自动编程控制中信号指令的通信传输更加可靠，提升工业自动化设备的智能化程度。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构原理框图。

图2为本实用新型-实施例中RC有源高通滤波电路的原理图。

图3为本实用新型-实施例中同相比例放大电路的原理图。

图4为本实用新型-实施例中整流单元的电路原理图。

图5为本实用新型-实施例中LC谐振单元的电路原理图。

图6为本实用新型-实施例中谐波电流检测电路的原理图。

图7为本实用新型-实施例中补偿电流控制电路的原理图。

图8为本实用新型-实施例中隔离驱动电路的原理图。

具体实施方式

下面结合附图说明和实施例对本实用新型作进一步说明，本实用新型的方式包括但不仅限于以下实施例。

实施例

如图1所示，本实用新型公开的一种用于自动编程控制中的电调滤波器，包括依次连接的RC有源高通滤波电路、同相比例放大电路、整流单元和LC谐振单元，与LC谐振单元相连的谐波电流检测电路，与谐波电流检测电路相连的补偿电流控制电路，以及与补偿电流控制电路和RC有源高通滤波电路相连的隔离驱动电路。该电调滤波器用于自动编程控制中的控制指令的交互通信中，在具体电路中，信号经过RC有源高通滤波电路进行滤波后，再由同相比例放大电路进行放大，然后通过整流单元对信号幅度进行调整，随后利用LC谐振单元提高输出信号的品质因数，同时谐波电流检测电路实时检测滤波器的工作电流，经指令电流运算计算得出补偿电流的指令信号，信号经补偿电流控制电路放大，得出补偿电流，补偿电流对要补偿的谐波电流进行抵消，最终得到期望的电源电流。例如，当需要补偿电调滤波器工作时负载所产生的谐波电流时，电调滤波器检测出补偿对象负载电流的谐波分量，将其作为补偿电流的指令信号，由补偿电流控制电路产生的补偿电流即与负载电流中的谐波分量大小相等，也就是说，交流电源电流电源只向负载提供基波电流，而谐波电流由电调滤波器的补偿电流控制电路提供。从而使得交流电源电流中只含基波，不含谐波。这样就达到了抑制电源电流中谐波的目的。

如图2所示，在本实施例中，所述RC有源高通滤波电路包括一端与隔离驱动电路相连的电容C1，依次串联后的输入端与电容C1连接且输出端接地的电阻R2、电阻R3和电阻R4，依次串联后一端连接电容C1且另一端接地的电容C2、电阻R1，正极输入端与电容C2、电阻R1均相连且负极输入端与电阻R3、电阻R4均相连的运算放大器T1；运算放大器T1的输出端连接同相比例放大电路。该部分电路主要用于滤除低频信号，让高频信号通过。并且，该电路不会反射信号源到RF系统电路中，能够有效抑制干扰信号，提高信号质量。

如图3所示，所述同相比例放大电路包括与运算放大器T1的输出端相连的电阻R5，与电阻R5另一端均相连的电阻R6、电容C3、电容C4，一端与电容C3的另一端相连且另一端接地的电阻R7，正相输入端与电容C3、电阻R7的公共端相连的运算放大器T2，均与运算放大器T2的反相输入端相连的电阻R8、R9；其中，电容C4、电阻R8的另一端接地，电阻R6、电阻R9的另一端与运算放大器T2的输出端相连，运算放大器T2的输出端与整流单元相连。该部分电路主要通过运算放大器T2的作用对信号进行放大传输。

如图4所示，所述整流单元包括与运算放大器T3的输出端相连的电阻R10，与电阻R10另一端相连的电阻R11，与电阻R11另一端相连的电容C5，与电容C5另一端相连的电阻R12，反相输入端与电阻R12另一端相连且正相输入端接地的运算放大器T4，正极与运算放大器T4的输出端相连且负极与运算放大器A1的反相输入端相连的二极管D1，与二极管D1的负极相连的电阻R13，正极与电阻R13另一端相连且负极与运算放大器A1的输出端相连的二极管D2，与二极管D2的正极相连的电阻R14，以及反相输入端与电阻R14另一端相连且正相输入端接地的运算放大器T5；其中,运算放大器T5的反相输入端还与电阻R10、R11的公共端相连，运算放大器T5的输出端与LC谐振单元相连。该部分电路主要用于改变信号的幅度，调整信号的波形。

如图5所示，所述LC谐振单元包括漏极与运算放大器T5的输出端相连的MOS管M1，与MOS管M1的栅极相连的电感L1、电容C6，与电容C6的另一端相连的电容C7，以及与电容C6、电容C7的公共端相连且另一端接地的电阻R15；其中，电容C7、电感L1的另一端相连接地，电阻R15的非接地端还与MOS管M1的源极相连，且MOS管M1的源极与谐波电流检测单元相连。

如图6所示，在本实用新型中，所述谐波电流检测单元包括型号为TPS61252的升压转换器芯片U1，连接于升压转换器芯片U1的SW引脚与VIN引脚之间的电感L2，一端与升压转换器芯片U1的VIN引脚相连且另一端接地的电容C8，与升压转换器芯片U1的ILIM引脚相连并接地的电阻R16，连接于压转换器芯片U1的VOUT引脚与FB引脚之间的电阻R17，并联于电阻R17两端的电容C9，一端与压转换器芯片U1的FB引脚相连且另一端接地的电阻R18，接于压转换器芯片U1的VOUT引脚与PG引脚之间的电阻R19，以及一端与压转换器芯片U1的VOUT引脚相连且另一端接地的电容C10，其中，升压转换器芯片U1的OUT引脚接补偿电流控制电路。该部分电路主要用于实时检测滤波器的工作电流。

如图7所示，在本实用新型中，所述补偿电流控制电路包括串联后一端接升压转换器芯片U1的OUT引脚且另一端接地的电阻R20、R21，反相输入端与电阻R20、R21的公共端相连、同相输入端接2.5V电压的运算放大器T6，并联后一端与运算放大器T6的反相输入端相连且另一端与运算放大器T6的输出端相连的电解电容C11、电阻R22，与运算放大器T6的输出端依次串联的二极管D3、电阻R23，与二极管D3的正极和运算放大器T6的输出端相连的电流源Is，以及并联后一端与电阻R23的另一端相连且另一端接地的电阻R24和击穿二极管D4；其中，击穿二极管D4的正极接地；击穿二极管D4的负极作为输出端与隔离驱动电路相连。该部分电路主要用于通过指令电流运算计算得出补偿电流的指令信号。

如图8所示，所述隔离驱动电路包括放大器A1，与放大器A1的正极输入端相连的电阻R25，与放大器A1的输出端相连的电阻R25，负极与电阻R25另一端相连的二极管D5，与二极管D5的正极相连的电阻R26，与电阻R26另一端相连的电容C12，正极与电容C12另一端相连的二极管D5，负极与放大器A1的正极输入端相连的二极管D6，均与二极管D6的正极相连的电阻R28、R29，一端与电阻R28另一端相连且另一端接地的电容C13，正极输入端与电阻R29另一端和二极管D6的正极均相连的放大器A2，一端与放大器A2的正极输入端相连且另一端接地的电阻R30，以及与放大器A2的输出端相连的电阻R31；其中，电阻R25的另一端与击穿二极管D4的负极相连，电阻R18的另一端与电容C1的自由端相连，放大器A1的负极输入端接基准电压VREF。该部分电路主要对得出补偿电流的指令信号进行放大，得出补偿电流，补偿电流对要补偿的谐波电流进行抵消，最终得到期望驱动滤波器的电源电流。

通过上述设计，本实用新型中的电调滤波器中的交流电源电流电源只向负载提供基波电流，而谐波电流由电调滤波器的补偿电流控制电路提供。从而使得交流电源电流中只含基波，不含谐波。这样就达到了抑制电源电流中谐波的目的，使得自动编程控制中信号指令的通信传输更加可靠，提升工业自动化设备的智能化程度。因此，与现有技术相比，本实用新型具有实质性的特点和进步。

上述实施例仅为本实用新型的优选实施方式之一，不应当用于限制本实用新型的保护范围，但凡在本实用新型的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本实用新型一致的，均应当包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于自动编程控制中的电调滤波器，其特征在于，包括依次连接的RC有源高通滤波电路、同相比例放大电路、整流单元和LC谐振单元，与LC谐振单元相连的谐波电流检测电路，与谐波电流检测电路相连的补偿电流控制电路，以及与补偿电流控制电路和RC有源高通滤波电路相连的隔离驱动电路。

2.根据权利要求1所述的一种用于自动编程控制中的电调滤波器，其特征在于，所述RC有源高通滤波电路包括一端与隔离驱动电路相连的电容C1，依次串联后的输入端与电容C1连接且输出端接地的电阻R2、电阻R3和电阻R4，依次串联后一端连接电容C1且另一端接地的电容C2、电阻R1，正极输入端与电容C2、电阻R1均相连且负极输入端与电阻R3、电阻R4均相连的运算放大器T1；运算放大器T1的输出端连接同相比例放大电路。

3.根据权利要求2所述的一种用于自动编程控制中的电调滤波器，其特征在于，所述同相比例放大电路包括与运算放大器T1的输出端相连的电阻R5，与电阻R5另一端均相连的电阻R6、电容C3、电容C4，一端与电容C3的另一端相连且另一端接地的电阻R7，正相输入端与电容C3、电阻R7的公共端相连的运算放大器T2，均与运算放大器T2的反相输入端相连的电阻R8、R9；其中，电容C4、电阻R8的另一端接地，电阻R6、电阻R9的另一端与运算放大器T2的输出端相连，运算放大器T2的输出端与整流单元相连。

4.根据权利要求3所述的一种用于自动编程控制中的电调滤波器，其特征在于，所述整流单元包括与运算放大器T3的输出端相连的电阻R10，与电阻R10另一端相连的电阻R11，与电阻R11另一端相连的电容C5，与电容C5另一端相连的电阻R12，反相输入端与电阻R12另一端相连且正相输入端接地的运算放大器T4，正极与运算放大器T4的输出端相连且负极与运算放大器A1的反相输入端相连的二极管D1，与二极管D1的负极相连的电阻R13，正极与电阻R13另一端相连且负极与运算放大器A1的输出端相连的二极管D2，与二极管D2的正极相连的电阻R14，以及反相输入端与电阻R14另一端相连且正相输入端接地的运算放大器T5；其中,运算放大器T5的反相输入端还与电阻R10、R11的公共端相连，运算放大器T5的输出端与LC谐振单元相连。

5.根据权利要求4所述的一种用于自动编程控制中的电调滤波器，其特征在于，所述LC谐振单元包括漏极与运算放大器T5的输出端相连的MOS管M1，与MOS管M1的栅极相连的电感L1、电容C6，与电容C6的另一端相连的电容C7，以及与电容C6、电容C7的公共端相连且另一端接地的电阻R15；其中，电容C7、电感L1的另一端相连接地，电阻R15的非接地端还与MOS管M1的源极相连，且MOS管M1的源极与谐波电流检测单元相连。

6.根据权利要求5所述的一种用于自动编程控制中的电调滤波器，其特征在于，所述谐波电流检测单元包括型号为TPS61252的升压转换器芯片U1，连接于升压转换器芯片U1的SW引脚与VIN引脚之间的电感L2，一端与升压转换器芯片U1的VIN引脚相连且另一端接地的电容C8，与升压转换器芯片U1的ILIM引脚相连并接地的电阻R16，连接于压转换器芯片U1的VOUT引脚与FB引脚之间的电阻R17，并联于电阻R17两端的电容C9，一端与压转换器芯片U1的FB引脚相连且另一端接地的电阻R18，接于压转换器芯片U1的VOUT引脚与PG引脚之间的电阻R19，以及一端与压转换器芯片U1的VOUT引脚相连且另一端接地的电容C10，其中，升压转换器芯片U1的OUT引脚接补偿电流控制电路。

7.根据权利要求6所述的一种用于自动编程控制中的电调滤波器，其特征在于，所述补偿电流控制电路包括串联后一端接升压转换器芯片U1的OUT引脚且另一端接地的电阻R20、R21，反相输入端与电阻R20、R21的公共端相连、同相输入端接2.5V电压的运算放大器T6，并联后一端与运算放大器T6的反相输入端相连且另一端与运算放大器T6的输出端相连的电解电容C11、电阻R22，与运算放大器T6的输出端依次串联的二极管D3、电阻R23，与二极管D3的正极和运算放大器T6的输出端相连的电流源Is，以及并联后一端与电阻R23的另一端相连且另一端接地的电阻R24和击穿二极管D4；其中，击穿二极管D4的正极接地；击穿二极管D4的负极作为输出端与隔离驱动电路相连。

8.根据权利要求7所述的一种用于自动编程控制中的电调滤波器，其特征在于，所述隔离驱动电路包括放大器A1，与放大器A1的正极输入端相连的电阻R25，与放大器A1的输出端相连的电阻R25，负极与电阻R25另一端相连的二极管D5，与二极管D5的正极相连的电阻R26，与电阻R26另一端相连的电容C12，正极与电容C12另一端相连的二极管D5，负极与放大器A1的正极输入端相连的二极管D6，均与二极管D6的正极相连的电阻R28、R29，一端与电阻R28另一端相连且另一端接地的电容C13，正极输入端与电阻R29另一端和二极管D6的正极均相连的放大器A2，一端与放大器A2的正极输入端相连且另一端接地的电阻R30，以及与放大器A2的输出端相连的电阻R31；其中，电阻R25的另一端与击穿二极管D4的负极相连，电阻R18的另一端与电容C1的自由端相连，放大器A1的负极输入端接基准电压VREF。