一种振荡器的谐振频率测量方法及测量系统和谐振器与流程

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一种振荡器的谐振频率测量方法及测量系统和谐振器与流程

本发明涉及振荡器领域,特别涉及一种通过检测振荡器的谐振频率然后产生激励信号的振荡器的谐振频率测量方法及测量系统和振荡器。



背景技术:

振荡器(oscillator)是一种能量转换装置--将直流电能转换为具有一定频率的交流电能,其构成的电路叫振荡电路。目前,主要有由电容器和电感器组成的LC回路,通过电场能和磁场能的相互转换产生振荡。要维持振荡还要有具有正反馈的放大电路,LC振荡器又分为变压器耦合式和三点式振荡器,很多应用石英晶体的石英晶体振荡器,还有用集成运放组成的LC振荡器。

目前,电子打火机、臭氧发生器等采用弧光放电的装置,利用振荡器进行谐振,产生较高振荡幅度的信号在相隔较近的两个电极上产生高压振荡信号而放电。

目前,采用自激方式的振荡器如果要产生放电弧光,将需要较大的功率,如果采用它激的方式,只有谐振时功率才能降低输入功率,因此,需要有与振荡器相同频率的激励信号才能,而目前检测振荡器固有频率的装置都比较复杂,成本高昂。



技术实现要素:

本发明针对目前检测振荡器固有频率的装置都比较复杂,成本高昂的不足,提供一种振荡器的谐振频率测量方法及测量系统和振荡器。

本发明为实现其目的所采用的技术方案是:一种振荡器的谐振频率测量方法,包括以下步骤:

步骤1、起振,给振荡器输入能量,使振荡器振荡,然后停止输入能量,使振荡器进入阻尼振荡阶段;

步骤2、检测,该步骤中对振荡器阻尼振荡信号进行检测,获得阻尼振荡的频率,即为振荡器的谐振频率。

本发明的方法中通过测量振荡器阻尼振荡时的频率条件简单,测量速度快。

进一步的,上述的振荡器的谐振频率测量方法中:所述的步骤2中,包括:

步骤201、对振荡器阻尼振荡信号取样;

步骤202、对取样信号进行整形成方波信号;

步骤203、计算方波信号的频率。

进一步的,上述的振荡器的谐振频率测量方法中:所述的步骤202中采用一门限信号,取样信号过门限的为高电平,不过门限的为低电平。

进一步的,上述的振荡器的谐振频率测量方法中:所述的步骤201中,采用电压取样或者电流取样。

本发明还提供一种振荡器的谐振频率测量系统,包括待测振荡器、对待测振荡器提供能量的电源、设置在电源与待测振荡器的电源输入端之间的开关管、开关管的驱动电路;还包括对待测振荡器在阻尼振荡时输出阻尼振荡信号进行取样的取样电路,对取样电路输出的取样信号进行整形形成方波信号的整形电路、对整形电路输出的方波进行计数,并计算出方波信号频率的单片机。

该检测系统结构简单,取样方便。

进一步的,上述的振荡器的谐振频率测量系统中:所述的待测振荡器为LC振荡器,包括电容C10和电感L1,电容C10的一端通过开关管接电源的阳极,电容C10的另一端接电感L1的一端,电感L1的另一端接电源的阴极;在电容C10和电感L1相连的公共端引出信号线VPP形成取样电路,所述的整形电路包括三极管Q1,信号线VPP接三极管Q1的基极,三极管Q1的集电极接单片机的边沿捕获信号输入引脚,三极管Q1的发射极接地;所述的单片机通过其边沿捕获信号输入引脚输入的方波信号计算出方波的频率。

进一步的,上述的振荡器的谐振频率测量系统中:所述的待测振荡器为LC振荡器,包括电容C10和电感L1,电容C10的一端通过开关管接电源的阳极,电容C10的另一端接电感L1的一端;所述的取样电路包括取样电阻R5和对取样电阻R5两端电压进行比较的电压比较器RP1;电感L1的另一端与电源的阴极之间串连所述的取样电阻R5,所述的取样电阻R5分别接电压比较器RP1的输入端,电压比较器RP1的输出端形成方波信号从单片机的边沿捕获信号输入引脚输入,所述的单片机通过其边沿捕获信号输入引脚输入的方波信号计时,并计算出方波的频率。

本发明还提供一种谐振器,包括振荡器、电源、设置在振荡器与电源之间的开关管,开关管的驱动电路;还包括在振荡器进行阻尼振荡时输出的阻尼振荡信号进行取样的取样电路,对取样电路输出的取样信号进行整形形成方波信号的整形电路、对整形电路输出的方波进行计数并计算出方波信号频率的单片机;所述的单片机输出与方波信号频率同频占空比为50%的PWMA信号输入到所述的驱动电路,驱动电路根据PWMA信号驱动所述的开关管。

该谐振器结构简单。

进一步的,上述的谐振器中:所述的振荡器为LC振荡器,包括电容C10和电感L1;所述的驱动电路包括型号为ADP3110A的电源驱动芯片IC3;所述的开关管包括MOS管Q2和MOS管Q3;所述的电源为电池B;所述的单片机产生的PWMA信号接电源驱动芯片IC3的IN端,电源驱动芯片IC3的DRVH接MOS管Q2的栅极,DRVL接MOS管Q3的栅极;MOS管Q2的漏极接电池B的阳极B+,MOS管Q2的源极接MOS管Q2的漏极,MOS管Q2的源极接电池B的阴极B-;MOS管Q2的源极与MOS管Q2的漏极的公共端接电容C10的一端,电容C10的另一端接电感L1的一端,电感L1的另一端接电池B的阴极B-。

进一步的,上述的谐振器中:所述的取样电路为电压取样电路,包括由电容C10和电感L1的公共端引出的导线VPP;所述的整形电路包括三极管Q1和限流电阻R4;导线VPP接三极管Q1的基极,三极管Q1的集电极接单片机的中断信号输入引脚,三极管Q1的发射极接地。所述的取样电路为电流取样电路,包括取样电阻R5和对取样电阻R5两端电压进行比较的电压比较器RP1;取样电阻R5串连到电感L1的另一端与电源的阴极之间,所述的取样电阻R5的两端分别接电压比较器RP1的输入端,电压比较器RP1的输出端形成方波信号从单片机的边沿捕获信号输入引脚输入。

下面结合具体实施例对本发明作较为详细的描述。

附图说明

图1是本发明实施例1谐振器原理图。

图2是本发明实施例1中使用的单片机用外围电路图。

图3是本发明实施例2谐振器原理图。

图4是本发明实施例2中使用的单片机用外围电路图。

图5是本发明实施例3谐振器原理图。

图6是本发明实施例3中使用的单片机用外围电路图。

具体实施方式

实施例1,如图1和图2所示,本实施例是一种谐振器,可以用于电弧打火机、臭氧发生器等需要弧光的设备中,它可以在较小的功率下就可以产生弧光,因为采用了一个与振荡器固有频率一致的他激信号激励。该谐振器主要包括振荡器、振荡器谐振频率的测量系统、利用测量到的谐振频率由单片机产生控制信号,该控制信号使振荡器的激励信号具有与振荡器谐振频率一致的激励频率,使振荡器产生谐振。

如图1所示,本实施例的谐振器主要振荡器、电源、设置在振荡器与电源之间的开关管,开关管的驱动电路;另外,还包括在振荡器进行阻尼振荡时输出的阻尼振荡信号进行取样的取样电路,对取样电路输出的取样信号进行整形形成方波信号的整形电路、对整形电路输出的方波进行计数并计算出方波信号频率的单片机;单片机输出与方波信号频率同频占空比为50%的PWMA信号输入到所述的驱动电路,驱动电路根据PWMA信号驱动所述的开关管。

本实施例中,通过对LC振荡器进行阻尼振荡时采样,对采样信号的频率进行测量获得谐振频率,根据测量的谐振频率,由单片机输出与方波信号频率同频占空比为50%的PWMA信号输入到所述的驱动电路,驱动电路根据PWMA信号驱动所述的开关管。这是一种电压采样型的检测电路。

如图1所示,本实施例中,振荡器为LC振荡器,包括电容C10和电感L1;驱动电路包括型号为ADP3110A的电源驱动芯片IC3;开关管包括MOS管Q2和MOS管Q3;电源为电池B。

单片机产生的PWMA信号接电源驱动芯片IC3的IN端,电源驱动芯片IC3的DRVH接MOS管Q2的栅极,DRVL接MOS管Q3的栅极;MOS管Q2的漏极接电池B的阳极B+,MOS管Q2的源极接MOS管Q2的漏极,MOS管Q2的源极接电池B的阴极B-;MOS管Q2的源极与MOS管Q2的漏极的公共端接电容C10的一端,电容C10的另一端接电感L1的一端,电感L1的另一端接电池B的阴极B-。

频率测量系统中,取样电路为电压取样电路,包括由电容C10和电感L1的公共端引出的导线VPP;整形电路包括三极管Q1和限流电阻R4;导线VPP接三极管Q1的基极,三极管Q1的集电极接单片机的边沿捕获信号输入引脚,三极管Q1的发射极接地。

本实施例的工作过程如下:

单片机的PWMA输出端产生任一一个输出信号,使驱动电路驱动开关管,让电池对LC振荡器加电,随即驱动电路使开关管断开电池与LC振荡器之间的连接,LC振荡器振荡,由于实践中有内阻,因此,LC振荡器实践上是在做阻尼振荡。

单片机的一个边沿捕获接口,本实施例中使用的单片机的型号是STM8S003F3U6,这个边沿捕获接口是13号引脚的CI/PC6接收经过整形后的振荡信号,就是一个通过三极管Q1对阻尼振荡信号限幅放大形成的方波,当阻尼振荡信号幅度高于三极管Q1的导通电压如0.7V时,三极管导通,进入到单片机的13号引脚的信号是低电平,当阻尼振荡信号幅度低如0.7V时,三极管截止,进入到单片机的13号引脚的信号是高阻信号,这样形成了方波,单片机根据边沿捕获接口中下降沿的计数再利用自己本身的时钟,就可以计算出振荡器的谐振频率了,然后以谐振频率产生PWMA信号,该信号的占空比是50%,从单片机的另外一个输出接口第14号引脚输出,到电源驱动芯片IC3的IN端,另外,单片机的第12号引脚输出使能信号接到电源驱动芯片IC3的OD端,本实施例中电源驱动芯片IC3使用的型号是ADP3110A,这样,电源驱动芯片IC3的两个输出端DRVH和DRVL,交错有效,驱动MOS管Q2和MOS管Q3交错通过,向LC振荡器提供能量(激励信号),由于激励信号是与振荡器固有频率一样的频率,因此振荡器工作在近似谐振状态。如图2所示,该图中还为单片机加了一些外围电路如滤波器、指示灯等。

本实施例中,为了说明方便,采用的是一非常简单的振荡器LC振荡器,在实践过程中,还可以使用其它振荡器,如晶体振荡器,通过先激励一下,让它产生阻尼振荡,然后通过测量阻尼振荡的频率,按照测量出来的频率向振荡器加入激励信号。这样,振荡器就能输出较高幅度的振荡信号,如果在电感周围设置一个圈数足够多的线圈,在线圈两端将很快就会产生高压放电。

实施例2,如图3和图4所示,本实施例采用了实施例1所示的振荡器、电源驱动芯片IC3、一对开关管Q2和Q3等,区别在于本实施例采样时采样的是阻尼振荡的振荡电流,在电感L1与电池阴极(地)相连的时候,还串连一个取样电阻R5组成取样电路,对流过R5两端的电流进行检测,通过检测电阻R5中电流的方向变化,就可以形成输入到单片机上的方波信号,本实施例中整形电路由电压比较器RP1充当,取样电阻R5的两端分别接电压比较器RP1的输入端也就是电压比较器RP1的+、-两端(1、3脚),2脚V-接地,5、6脚接电池的阳极,第4脚输出信号VPP就是一个方波信号,电阻R5中一个方向的电流是高电平,反方向的电流就是低电平,这是一个非常标准的方波信号。单片机及其外围电路如图4所示,同样VPP信号从单片机的13号引脚(边沿捕获信号引脚)输入,PWMA信号和使能信号P_ENB分别从14号引脚和12号引脚接到电源驱动芯片IC3的IN端和OD端。

实施例3如图5和图6所示,本实施例的谐振器与实施例1和实施例2一样,都具有检测振荡器的谐振频率的检测电路,该检测电路中采用了电流采样和电压采样两种方式,在单片机中,可以通过多次采样计算得出非常精确的振荡器谐振频率。

如图5所示,在LC振荡器的电容C10和电感L1的公共端引出电压采样信号,在电感L1和电池地B-之间串连电流采样电阻R5,电压比较器RP1通过对电阻R5,两端电流的方向进行采集形成标准的方波输出VPP还是接单片机的13引脚的中断输入,电压采样时所使用的三极管做整形电路,三极管Q1的集电极接单片机的第3引脚,单片机输出的PWMA信号和使能信号P_ENB分别从14号引脚和12号引脚接到电源驱动芯片IC3的IN端和OD端。

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