专利名称：一种用于大功率电磁脉冲声源的控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及换能器领域，具体地，本发明涉及一种用于大功率电磁脉冲声源的控制系统。
背景技术：
电磁脉冲声源的原理是高压储能电容器通过电感线圈放电，使线圈上覆盖的振膜感应产生电磁场，振膜磁场与线圈磁场相互作用产生排斥力，激发周围介质形成声波。与其它声源相对比，电磁脉冲声源有以下特点(1)这种声源所辐射的声脉冲特性，主要取决于声源本身的电声结构，辐射的声脉冲的波形十分规则，具有极佳的宽带谱结构，而且能够根 据要求很方便地改变声脉冲的峰值压力和宽度；(2)安全可靠，信号可重复性好。可以作为水声物理实验、地质勘探和非线性声学的研究等领域的宽带声源。美国专利3227. 996和中国专利85100714都涉及到了这种换能器。但是，二者均未对其控制方式进行描述。在大电流、高电压的情况下，利用手动开关去控制电容的充放电是危险的，同时也很不方便，而且这些控制方式只能对单一的换能器进行控制。
发明内容
本发明的目的在于为了克服上述问题，提供了一种用于大功率电磁脉冲声源的控制系统。为了实现上述目的，本发明提供的用于大功率电磁脉冲声源的控制系统包括计算机和变压器，该系统还包括一单片机、CAN总线芯片、MOSFET驱动芯片、高低电压电源驱动芯片、电容和至少一个MOSFET ；所述单片机的CAN总线接口通过CAN总线芯片与所述计算机连接,用于接收计算机发出的控制指令；所述单片机的输入、输出端口连接高低电压电源驱动芯片输入端口，所述高低电压电源驱动芯片输出端口连接若干继电器，用于控制电容A和外部脉冲电容的充电；所述单片机输入、输出端口连接MOSFET驱动芯片的输入端口，所述MOSFET驱动芯片的输出端口连接MOSFET的栅极，所述MOSFET的漏极接电容A，源极接地，用于控制对电容A并通过变压器实现外部脉冲电容的放电。根据本发明的用于大功率电磁脉冲声源的控制系统，所述的系统还包括电源模块和电源转换模块，该电源模块用于将220V的电压转换为12V的电压，电源转换模块用于将12V的电压转换为5V的电压。根据本发明的用于大功率电磁脉冲声源的控制系统，该系统还包括一防护电路，该一防护电路设置在CAN总线和计算机之间，用于消除放电瞬间产生的强电磁场对控制电路中芯片的破坏和干扰。根据本发明的用于大功率电磁脉冲声源的控制系统，所述的防护电路包括三路并联设置在CAN总线的两端的两个串联的瞬态抑制二极管、两个串联的防雷管和另一个防雷管，其中，两个串联的瞬态抑制二极管之间接地，两个串联的防雷管之间接地。此外，本发明还提供了一种用于大功率电磁脉冲声源的控制方法，该方法由上述的控制系统实现的，该方法包括以下步骤I)所述单片机通过CAN总线接收到计算机发出的低电压充电的指令后，单片机的输入输出端口打开，并通过与单片机电连接的高低电压电源驱动芯片控制低电压电源对电容A充电，当单片机接收到计算机发出的低电压停止充电的指令后，停止对电容A充电；2)所述单片机通过CAN总线接收到计算机发出的高电压充电的指令后，单片机的输入输出端口打开，并通过与单片机电连接的高低电压电源驱动芯片控制电路外部高电压电源对脉冲电容充电，当单片机接收到计算机发出的高电压停止充电的指令后，停止对脉冲电容充电；3)所述单片机通过CAN总线接收到计算机发出的发送指令后，单片机的输入输出端口打开，与单片机电连接的MOSFET驱动芯片控制MOSFET导通，MOSFET导通后，与之连接 的电容A通过变压器初级线圈放电，进而在次级线圈产生高电压促使外部脉冲电容放电。本发明提供的一种通过单片机及一些外围电路去控制电容的充电和放电，并利用CAN总线通讯与计算机联系的控制系统。其具体操作步骤如下I)当单片机接收到计算机发出的低电压充电的指令后(从端口 A进入)，单片机的过高低电压电源驱动芯片端口打开，由O变为1，通过输出驱动芯片(从端口 B输出)控制低电压电源对电容A充电。2)当单片机接收到计算机发出的低电压停止充电的指令后(从端口 A进入)，单片机的过高低电压电源驱动芯片端口关闭，由I变为0，通过输出驱动芯片(从端口 B输出)控制低电压电源停止对电容A充电。3)当单片机接收到计算机发出的高电压充电的指令后(从端口 A进入)，单片机的过高低电压电源驱动芯片端口打开，由O变为1，通过输出驱动芯片(从端口 C输出)控制控制电路外部高电压电源对脉冲电容充电。4)当单片机接收到计算机发出的高电压停止充电的指令后(从端口 A进入)，单片机的过高低电压电源驱动芯片端口关闭，由I变为0，通过输出驱动芯片(从端口 C输出)控制控制电路外部高电压电源停止对脉冲电容充电。5)当单片机接收到计算机发出的发射指令后(从端口 A进入)，单片机的I/O端口 RCO打开，由O变为I，通过输出驱动芯片用于控制MOSFET开通，此时，电容A通过外部变压器(经端口 D连接)初级线圈放电，进而在次级线圈产生高电压促使外部脉冲电容放电。本发明的要点在于在控制电路与外部接口处添加放雷管和瞬态抑制二极管以防止放电瞬间产生的强电磁场对控制电路中芯片的破坏和干扰。本发明采用的防护电路如图2所示。和现有技术相比，本发明的用于电磁脉冲声源换能器的控制系统有如下特点提供一种用于电磁脉冲声源的控制方式，解决了手动控制的危险性和不灵活性问题，并解决了在强电磁场情况下的干扰和破坏问题。本发明的设计采用PIC18F系列单片机和一系列外围芯片，实现了对电磁脉冲声源的安全灵活控制。具体的灵活性表现在PIC单片机可以通过CAN总线实现与人之间的信息交换，操作人员可以通过单片机反馈回的已充电压值，对声源进行实时的监控，并可同时控制已充电电量。具体的安全性体现在通过CAN总线使人机分离，避免了人与机器的直接接触，避免了操作人员接触高电压的危险。
图I为本发明的用于大功率电磁脉冲声源的控制系统的结构示意图；图2为本发明控制系统的防护电路图。
具体实施例方式下面对本发明的控制系统以及实施方式进行详细的说明。本发明提供的用于大功率电磁脉冲声源的控制系统包括计算机和变压器，该系 统还包括一单片机、CAN总线芯片、MOSFET驱动芯片、高低电压电源驱动芯片、电容和6个MOSFET ；所述单片机的CANTX和CANRX端口通过CAN总线芯片与所述计算机连接，用于接收计算机发出的控制指令；所述单片机I/O端口 RDO和RDl连接高低电压电源驱动芯片INA和INB端口，高低电压电源驱动芯片OUTA和OUTB端口连接若干继电器，用于控制电容A和外部脉冲电容的充电； 所述单片机I/O端口 RCO连接MOSFET驱动芯片INA端口、驱动芯片OUTA和OUTB端口连接6个并联的MOSFET单元的栅极，所述6个并联的MOSFET单元的漏极接电容，源极接地，用于控制对电容A并通过变压器实现外部脉冲电容的放电。本发明提供了一种通过单片机及一些外围电路去控制电容的充电和放电，并利用CAN总线通讯与计算机联系的控制系统。其具体操作步骤如下I)当单片机接收到计算机发出的低电压充电的指令后(从端口 A进入)，单片机的过高低电压电源驱动芯片端口打开，由O变为1，通过输出驱动芯片(从端口 B输出)控制低电压电源对电容A充电。2)当单片机接收到计算机发出的低电压停止充电的指令后(从端口 A进入)，单片机的过高低电压电源驱动芯片端口关闭，由I变为0，通过输出驱动芯片(从端口 B输出)控制低电压电源停止对电容A充电。3)当单片机接收到计算机发出的高电压充电的指令后(从端口 A进入)，单片机的过高低电压电源驱动芯片端口打开，由O变为1，通过输出驱动芯片(从端口 C输出)控制控制电路外部高电压电源对脉冲电容充电。4)当单片机接收到计算机发出的高电压停止充电的指令后(从端口 A进入)，单片机的过高低电压电源驱动芯片端口关闭，由I变为0，通过输出驱动芯片(从端口 C输出)控制控制电路外部高电压电源停止对脉冲电容充电。5)当单片机接收到计算机发出的发射指令后(从端口 A进入)，单片机的I/O端口 RCO打开，由O变为I，通过输出驱动芯片用于控制MOSFET开通，此时，电容A通过外部变压器(经端口 D连接)初级线圈放电，进而在次级线圈产生高电压促使外部脉冲电容放电。
权利要求
1.一种用于大功率电磁脉冲声源的控制系统，该控制系统包括计算机和变压器其特征在于，该系统还包括一单片机、CAN总线芯片、MOSFET驱动芯片、高低电压电源驱动芯片、电容和至少I个MOSFET ；所述单片机的CAN总线接口通过CAN总线芯片与所述计算机连接，用于接收计算机发出的控制指令；所述单片机的输入、输出端口连接高低电压电源驱动芯片的输入端口，所述高低电压电源驱动芯片的输出端口连接若干继电器，用于控制电容A和外部脉冲电容的充电；所述单片机输入、输出端口连接MOSFET驱动芯片的输入端口，所述MOSFET驱动芯片的输出端口连接MOSFET的栅极，所述MOSFET的漏极接电容A，源极接地，用于控制电容A并通过变压器实现外部脉冲电容的放电。
2.根据权利要求I所述的用于大功率电磁脉冲声源的控制系统，其特征在于，所述的系统还包括电源模块和电源转换模块，该电源模块用于将220V的电压转换为12V的电压， 电源转换模块用于将12V的电压转换为5V的电压，用于给单片机供电。
3.根据权利要求I所述的用于大功率电磁脉冲声源的控制系统，其特征在于，该系统还包括一防护电路，该一防护电路设置在CAN总线和计算机之间，用于消除放电瞬间产生的强电磁场对控制电路中芯片的破坏和干扰。
4.根据权利要求3所述的用于大功率电磁脉冲声源的控制系统，其特征在于，所述的防护电路包括三路并联设置在CAN总线的两端的两个串联的瞬态抑制二极管、两个串联的防雷管和另一个防雷管，其中，两个串联的瞬态抑制二极管之间接地，两个串联的防雷管之间接地。
5.一种用于大功率电磁脉冲声源的控制方法，该方法由一单片机、CAN总线芯片、 MOSFET驱动芯片、高低电压电源驱动芯片、电容和至少一个MOSFET组成的控制系统实现的，其中，所述单片机的CAN总线接口通过CAN总线芯片与所述计算机连接，用于接收计算机发出的控制指令；所述单片机的输入、输出端口连接高低电压电源驱动芯片输入端口，所述高低电压电源驱动芯片输出端口连接若干继电器，用于控制电容A和外部脉冲电容的充电；所述单片机输入、输出端口连接MOSFET驱动芯片的输入端口，所述MOSFET驱动芯片的输出端口连接MOSFET的栅极，所述MOSFET的漏极接电容A，源极接地，用于控制对电容A并通过变压器实现外部脉冲电容的放电；其特征在于，所述方法包括以下步骤1)所述单片机通过CAN总线接收到计算机发出的低电压充电的指令后，单片机的输入输出端口打开，并通过与单片机电连接的高低电压电源驱动芯片控制低电压电源对电容A 充电，当单片机接收到计算机发出的低电压停止充电的指令后，停止对电容A充电；2)所述单片机通过CAN总线接收到计算机发出的高电压充电的指令后，单片机的输入输出端口打开，并通过与单片机电连接的高低电压电源驱动芯片控制电路外部高电压电源对脉冲电容充电，当单片机接收到计算机发出的高电压停止充电的指令后，停止对脉冲电容充电；3)所述单片机通过CAN总线接收到计算机发出的发送指令后，单片机的输入输出端口打开，与单片机电连接的MOSFET驱动芯片控制MOSFET导通，MOSFET导通后，与之连接的电容A通过变压器初级线圈放电，进而在次级线圈产生高电压促使外部脉冲电容放电。
6.根据权利要求5所述的用于大功率电磁脉冲声源的控制方法，其特征在于，所述步骤I)中CAN总线和计算机之间设一防护电路，用于消除放电瞬间产生的强电磁场对控制电路中芯片的破坏和干扰。
7.根据权利要求6所述的用于大功率电磁脉冲声源的控制方法，其特征在于，所述的防护电路包括三路并联设置在CAN总线的两端的两个串联的瞬态抑制二极管、两个串联的防雷管和另一个防雷管，其中，两个串联的瞬态抑制二极管之间接地，两个串联的防雷管之间接地。
全文摘要
本发明涉及一种用于大功率电磁脉冲声源的控制系统。该控制系统包括一单片机、CAN总线芯片、MOSFET驱动芯片、高低电压电源驱动芯片、电容和至少1个MOSFET；所述单片机的CAN总线接口通过CAN总线芯片与所述计算机连接，用于接收计算机发出的控制指令；所述单片机的输入、输出端口连接高低电压电源驱动芯片输入端口，所述高低电压电源驱动芯片输出端口连接若干继电器，用于控制电容A和外部脉冲电容的充电；所述单片机输入、输出端口连接MOSFET驱动芯片的输入端口，所述MOSFET驱动芯片的输出端口连接MOSFET的栅极，所述MOSFET的漏极接电容A，源极接地，用于控制对电容A并通过变压器实现外部脉冲电容的放电。通过改进更加灵活安全。
文档编号H03G3/20GK102931934SQ20111022888
公开日2013年2月13日 申请日期2011年8月10日 优先权日2011年8月10日
发明者于钟德, 于晋生, 费兴波 申请人:中国科学院声学研究所