专利名称：一种脉冲发生器的制作方法
技术领域：
本发明提供一种动态的脉冲发生器；这种脉冲发生器集脉冲发生器、脉冲分配器于一体，其产生脉冲的基本电路没有振荡电路和分频电路，因此也可以称它为机械式脉冲触发控制器。
目前，大量使用的较为复杂的电子脉冲发生器，受电网电压和电网波形畸变等外电源的诸多因素影响很大，输出脉冲的精度较难控制，而产生脉冲的电路易受干扰的影响，在自动控制技术领域中，数字----模拟混合控制系统的信号元件(如测速发电机等)，由于其主体结构和附加电路结构存在这样那样的缺点，使由它们组成系统的可靠性和精度以及组成系统的自由度降低很大。在脉冲技术领域中，虽然电子脉冲技术发展很快，但有序多列相关联的等间隔或不等间隔的变频的同步脉冲发生器，其结构和结构原理仍然很复杂。而且，一般电子脉冲发生器直接输出脉冲的功率也不能太大。
本发明的目的在于力图从一定程度上克服现有技术中的不足，提供一种利用原动元件控制的通过换向器电刷、换向器、集电环及其电刷把直流电转换成脉冲的装置，这种装置可以通过电磁转换元件输出大功率电磁脉冲；也可以通过相应的脉冲变压器输出触发脉冲信号。
该脉冲发生器主要有直流电源、换向器电刷、换向器、原动机、集电环、集电环电刷和脉冲变压器或其他脉冲负载等主要器件组成，这些主要器件之间有两种连接方案，第一种连接方案是直流电源的一端或两端与对应的换向器电刷的引线相连，换向器电刷与换向器摩擦接触，换向器各换向片的接线端与对应的集电环的接线端相连，集电环与对应的集电环电刷是摩擦接触，原动机带动换向器与集电环同轴转动，集电环电刷的引线与对应的脉冲变压器的初级绕组或脉冲负载的一端或两端相连；脉冲变压器的初级绕组或脉冲负载的另一端与对应的直流电源的另一端相连。第二种连接方案是直流电源的一端或两端与对应的集电环电刷的引线端相连，集电环电刷与对应的集电环摩擦接触，集电环的接线端与对应的换向器电刷的引线端相连，换向器电刷与换向器是摩擦接触，原动机带动集电环和换向器电刷同轴转动；换向器的各换向片的接线端与对应的脉冲变压器初级绕组或脉冲负载的一端或两端相连；脉冲变压器初级绕组或脉冲负载的另一端与对应的直流电源的另一端相连。
该脉冲发生器可以设计输出的脉冲有有序脉冲或有序多列脉冲、脉宽可调的脉冲、脉幅可调的脉冲、时刻可调的脉冲、频率可调的脉冲、等间隔的脉冲、不等间隔的脉冲等等；而输出以上脉冲的基本方法是脉宽可调的脉冲，是由移刷机构而通过两个并列在换向器同一轴线上的换向器电刷的开合完成；脉幅可调的脉冲，是通过调节直流电源的电压完成；时刻可调的脉冲，是通过由移刷机构操纵的可围绕换向器周围作360度位移的电刷架来调节换向器电刷与换向片的相对位置完成；频率可调的脉冲，是通过调节原动机的转速来完成；等间隔的脉冲和不等间隔的脉冲是通过对换向器的换向片和换向片之间的弧长的设计来完成。当然，也可以通过上述基本方法进行脉冲的组合调制。另外，在脉冲发生器中，其输出脉冲的列，可以通过改变直流电源的数目、换向器电刷的数目、换向器的换向片的数目、集电环及其电刷的数目以及这些部件之间的连接方式来改变，输出脉冲的波形与脉冲负载的性质和是否在直流电源的输入或输出端增加恒流电路结构有关。而且也可以通过电磁转换电路输出大功率电磁脉冲，依此制作电磁脉冲共振装置。为了防止换向片间断路，可以外加风扇或吹气口等措施。
该脉冲发生器的一个脉冲的宽度等于产生这个脉冲的换向器电刷的弧长乘以2，再加上产生这一脉冲的换向片的弧长。而换向器电刷的弧长，小于换向片之间的绝缘体的弧长。
该脉冲发生器的换向器的换向片是在一个圆柱体的圆周内表面或外表面上布置，也可以是在一个水平圆盘的平面上布置，换向片之间相互绝缘。而换向器的换向片的弧长和换向片之间绝缘体的弧长及换向器电刷的弧长，要按该脉冲发生器输出的脉冲波形要求设计。
下面将结合
通过实施例的形式更详细地描述本发明；为简便描述起见，仅对由转动的换向器来产生脉冲的装置进行描述。
图1是根据本发明的动态的脉冲发生器电路方框图。
图2是根据本发明的动态脉冲发生器中的一个具体电路原理图。
图3是图2的脉冲发生器输出的直流脉冲电压图。
图1所示动态的脉冲发生器包括了直流电源1、换向器电刷2、换向器3、集电环4、集电环电刷5、脉冲变压器6或脉冲负载6、原动机7、移刷机构8。
上述脉冲发生器的直流电源1可以是一个直流电源，也可以是多个各自独立的直流电源；换向器电刷2可以是一个换向器电刷，也可以是多个各自独立的换向器电刷；换向器电刷可以是放在相互独立的，由移刷机构8操纵的可以围绕换向器周围作360度位移的电刷架中。换向器3的换向片可以等宽，也可以不等宽；换向片之间的绝缘可以等宽，也可以不等宽；换向片的弧长与换向器电刷2的弧长可以按脉冲负载6对脉冲的宽度要求进行设计。集电环4可以是一个集电环，也可以是多个各自独立的集电环；集电环电刷5可以是一个集电环电刷，也可以是多个各自独立的集电环电刷；脉冲负载6可以是电感负载，可以是电容负载，也可以是电感负载与电容负载混合的负载；在混合的负载电路中，需要防止电磁振荡时，则在混合电路中，增加防止电磁振荡的电路元件(如在电路中串连二极管等)。
图2也是本发明的一种脉冲发生器，是具体电路图，图中U是直流电源，G1是换向器电刷。10是换向器上换向片的展开图。展开图上，A1至A12是换向片，每片换向片的弧度是5度，换向器电刷的弧度是5度。B1至B12是与换向片A1至A12分别对应的集电环，F1至F12是与集电环B1至B12分别对应的集电环电刷，L1至L12是与集电环电刷F1至F12分别对应的脉冲变压器BM1至BM12的初级绕组，L’1至L’12分别是脉冲变压器BM1至BM12的次级绕组，D1至D12是与L’1至L’12分别对应的二极管。其中，直流电源U的正极与换向器电刷G1的引线端相连；换向器电刷G1布于换向器外围，换向器电刷G1与换向器摩擦接触。其中，换向片A1的接线端与集电环B1的接线端相连，集电环B1的输出端与集电环电刷F1的输入端相连，集电环电刷F1的输出端与所对应的脉冲变压器BM1的初级绕组L1的输入端连接；初级绕组L1通过磁耦合与脉冲变压器BM1的次级绕组L’1相连，次级绕组L’1的输出端与所对应的二极管D1的阳极相连，二极管D1的阴极与所对应的可控硅元件T1的控制极相连，次级绕组L’1的另一端与所对应的可控硅元件T1的阴极相连，在换向器10均匀的转动一周时，可控硅元件T1的控制极就接收一个由脉冲变压器BM1的次级绕组L’1输出的触发脉冲；换向片A2的接线端与集电环B2的接线端相连，集电环B2的输出端与集电环电刷F2的输入端相连，集电环电刷F2的输出端与所对应的脉冲变压器BM2的初级绕组L2的输入端连接；初级绕组L2通过磁耦合与脉冲变压器BM2的次级绕组L’2相连，次级绕组L’2的输出端与所对应的二极管D2的阳极相连，二极管D2的阴极与所对应的可控硅元件T2的控制极相连，次级绕组L’2的另一端与所对应的可控硅元件T2的阴极相连，在换向器10均匀的转动一周时，可控硅元件T的控制极就接收一个由脉冲变压器BM2的次级绕组L’2输出的触发脉冲；换向片A3的接线端与集电环B3的接线端相连，集电环B3的输出端与集电环电刷F 3的输入端相连，集电环电刷F3的输出端与所对应的脉冲变压器BM3的初级绕组L 3的输入端连接；初级绕组L3通过磁耦合与脉冲变压器BM3的次级绕组L’3相连，次级绕组L’3的输出端与所对应的二极管D3的阳极相连，二极管D3的阴极与所对应的可控硅元件T3的控制极相连，次级绕组L’3的另一端与所对应的可控硅元件T3的阴极相连，在换向器10均匀的转动一周时，可控硅元件T3的控制极就接收一个由脉冲变压器BM3的次级绕组L’3输出的触发脉冲；换向片A4的接线端与集电环B4的接线端相连，集电环B4的输出端与集电环电刷F4的输入端相连，集电环电刷F4的输出端与所对应的脉冲变压器BM4的初级绕组L4的输入端连接；初级绕组L4通过磁耦合与脉冲变压器BM4的次级绕组L’4相连，次级绕组L’4的输出端与所对应的二极管D4的阳极相连，二极管D4的阴极与所对应的可控硅元件T4的控制极相连，次级绕组L’4的另一端与所对应的可控硅元件T4的阴极相连，在换向器10均匀的转动一周时，可控硅元件T4的控制极就接收一个由脉冲变压器BM4的次级绕组L’4输出的触发脉冲；换向片A5的接线端与集电环B5的接线端相连，集电环B5的输出端与集电环电刷F5的输入端相连，集电环电刷F5的输出端与所对应的脉冲变压器BM5的初级绕组L5的输入端连接；初级绕组L5通过磁耦合与脉冲变压器BM5的次级绕组L’5相连，次级绕组L’5的输出端与所对应的二极管D5的阳极相连，二极管D5的阴极与所对应的可控硅元件T5的控制极相连，次级绕组L’5的另一端与所对应的可控硅元件T5的阴极相连，在换向器10均匀的转动一周时，可控硅元件T5的控制极就接收一个由脉冲变压器BM5的次级绕组L’5输出的触发脉冲；换向片A6的接线端与集电环B6的接线端相连，集电环B6的输出端与集电环电刷F6的输入端相连，集电环电刷F6的输出端与所对应的脉冲变压器BM6的初级绕组L6的输入端连接；初级绕组L6通过磁耦合与脉冲变压器BM6的次级绕组L’6相连，次级绕组L’6的输出端与所对应的二极管D6的阳极相连，二极管D6的阴极与所对应的可控硅元件T6的控制极相连，次级绕组L’6的另一端与所对应的可控硅元件T6的阴极相连，在换向器10均匀的转动一周时，可控硅元件T6的控制极就接收一个由脉冲变压器BM6的次级绕组L’6输出的触发脉冲；换向片A7的接线端与集电环B7的接线端相连，集电环B7的输出端与集电环电刷F7的输入端相连，集电环电刷F7的输出端与所对应的脉冲变压器BM7的初级绕组L7的输入端连接；初级绕组L7通过磁耦合与脉冲变压器BM7的次级绕组L’7相连，次级绕组L’7的输出端与所对应的二极管D7的阳极相连，二极管D7的阴极与所对应的可控硅元件T7的控制极相连，次级绕组L’7的另一端与所对应的可控硅元件T7的阴极相连，在换向器10均匀的转动一周时，可控硅元件T7的控制极就接收一个由脉冲变压器BM7的次级绕组L’7输出的触发脉冲；换向片A8的接线端与集电环B8的接线端相连，集电环B8的输出端与集电环电刷F8的输入端相连，集电环电刷F8的输出端与所对应的脉冲变压器BM8的初级绕组L8的输入端连接；初级绕组L8通过磁耦合与脉冲变压器BM8的次级绕组L’8相连，次级绕组L’8的输出端与所对应的二极管D8的阳极相连，二极管D8的阴极与所对应的可控硅元件T8的控制极相连，次级绕组L’8的另一端与所对应的可控硅元件T8的阴极相连，在换向器10均匀的转动一周时，可控硅元件T8的控制极就接收一个由脉冲变压器BM8的次级绕组L’8输出的触发脉冲；换向片A9的接线端与集电环B9的接线端相连，集电环B9的输出端与集电环电刷F9的输入端相连，集电环电刷F9的输出端与所对应的脉冲变压器BM9的初级绕组L9的输入端连接；初级绕组L9通过磁耦合与脉冲变压器BM9的次级绕组L’9相连，次级绕组L’9的输出端与所对应的二极管D9的阳极相连，二极管D9的阴极与所对应的可控硅元件T9的控制极相连，次级绕组L’9的另一端与所对应的可控硅元件T9的阴极相连，在换向器10均匀的转动一周时，可控硅元件T9的控制极就接收一个由脉冲变压器BM9的次级绕组L’9输出的触发脉冲；换向片A10的接线端与集电环B10的接线端相连，集电环B10的输出端与集电环电刷F10的输入端相连，集电环电刷F10的输出端与所对应的脉冲变压器BM10的初级绕组L10的输入端连接；初级绕组L10通过磁耦合与脉冲变压器BM10的次级绕组L’10相连，次级绕组L’10的输出端与所对应的二极管D10的阳极相连，二极管D10的阴极与所对应的可控硅元件T10的控制极相连，次级绕组L’10的另一端与所对应的可控硅元件T10的阴极相连，在换向器10均匀的转动一周时，可控硅元件T10的控制极就接收一个由脉冲变压器BM10的次级绕组L’10输出的触发脉冲；换向片A11的接线端与集电环B11的接线端相连，集电环B11的输出端与集电环电刷F11的输入端相连，集电环电刷F11的输出端与所对应的脉冲变压器BM11的初级绕组L11的输入端连接；初级绕组L11通过磁耦合与脉冲变压器BM11的次级绕组L’11相连，次级绕组L’11的输出端与所对应的二极管D11的阳极相连，二极管D11的阴极与所对应的可控硅元件T11的控制极相连，次级绕组L’11的另一端与所对应的可控硅元件T11的阴极相连，在换向器10均匀的转动一周时，可控硅元件T11的控制极就接收一个由脉冲变压器BM11的次级绕组L’11输出的触发脉冲；换向片A12的接线端与集电环B12的接线端相连，集电环B12的输出端与集电环电刷F12的输入端相连，集电环电刷F12的输出端与所对应的脉冲变压器BM12的初级绕组L12的输入端连接；初级绕组L12通过磁耦合与脉冲变压器BM12的次级绕组L’12相连，次级绕组L’12的输出端与所对应的二极管D12的阳极相连，二极管D12的阴极与所对应的可控硅元件T12的控制极相连，次级绕组L’12的另一端与所对应的可控硅元件T12的阴极相连，在换向器10均匀的转动一周时，可控硅元件T12的控制极就接收一个由脉冲变压器BM12的次级绕组L’12输出的触发脉冲。
上述换向器上换向片之间绝缘体的弧度相等，都是25度，脉冲变压器BM1至BM12的初级绕组L1至L12和次级绕组L’1至L’12电抗相等；以上所描述的是直流电源的一个极通过换向器电刷输入给换向器的情形，这一种情形与直流电源的两个极通过换向器电刷输入给换向器的情形，最关键的区别是；第一种情形中，直流电源的另一个极直接与脉冲变压器或脉冲负载相连，第二种情形中，直流电源的另一个极是通过相应的换向器电刷、换向器的换向片、集电环及其电刷与脉冲变压器或脉冲负载相连。
图3是本发明的上述实施例2的换向器及集电环在原动机带动下均匀的转动一周，脉冲变压器BM1至BM12的次级绕组L’1至L’12通过分别对应的二极管D1至D12输入给分别对应的可控硅元件T1至T12的控制极的矩形波直流脉冲电压图。实施例2所描述的是有序脉冲发生器，它兼有脉冲分配器的作用，这是该脉冲发生器的基本特点，为简便描述起见，对于其它类型的脉冲发生器不再一一描述。
上面仅仅是描述了本发明的一个实施组，按本发明的实施目的，可以对本发明的脉冲发生器进行变形，各种变形均必须使用换向器和换向器电刷这些关键部件；本发明的保护范围将通过所附的权利要求加以限定。
权利要求
1.一种脉冲发生器，有直流电源1、换向器电刷2、换向器3、原动机7、集电环4、集电环电刷5和脉冲变压器6或其他脉冲负载6组成，这些器件之间有两种连接方案，第一种连接方案是直流电源1的一端或两端与对应的换向器电刷2的引线相连，换向器电刷2与换向器3摩擦接触，换向器3各换向片的接线端与对应的集电环4的接线端相连，集电环4与对应的集电环电刷5是摩擦接触，原动机7带动换向器3与集电环4同轴转动，集电环电刷5的引线与对应的脉冲变压器6的初级绕组或脉冲负载6的一端或两端相连；脉冲变压器6的初级绕组或脉冲负载6的另一端与对应的直流电源1的另一端相连；第二种连接方案是直流电源1的一端或两端与对应的集电环电刷5的引线端相连，集电环电刷5与对应的集电环4摩擦接触，集电环4的接线端与对应的换向器电刷2的引线端相连，换向器电刷2与换向器3是摩擦接触，原动机7带动集电环4和换向器电刷2同轴转动；换向器3的各换向片的接线端与对应的脉冲变压器6初级绕组或脉冲负载6的一端或两端相连；脉冲变压器6初级绕组或脉冲负载6的另一端与对应的直流电源1的另一端相连。
2.根据权利要求1所述脉冲发生器，其特征是输出的脉冲有有序脉冲或有序多列脉冲、脉宽可调的脉冲、脉幅可调的脉冲、时刻可调的脉冲、频率可调的脉冲、等间隔的脉冲、不等间隔的脉冲；而输出以上脉冲的直接的基本方法是输出脉冲的列是通过改变直流电源、换向器电刷、换向器的换向片以及相应的集电环及电刷的数目来改变，脉宽可调的脉冲，是由移刷机构而通过两个并列在换向器同一轴线上的换向器电刷的开合完成；脉幅可调的脉冲，是通过调节直流电源的电压完成；时刻可调的脉冲，是通过由移刷机构操纵的可围绕换向器周围作360度位移的电刷架来调节换向器电刷与换向片的相对位置完成；频率可调的脉冲，是通过调节原动机的转速来完成；等间隔的脉冲和不等间隔的脉冲是通过对换向器的换向片和换向片之间的弧长的设计来完成。当然，也可以通过上述基本方法进行脉冲的组合调制。
3.根据权利要求1或2所述的脉冲发生器，其特征是直流电源1可以是一个直流电源，也可以是多个各自独立的直流电源；换向器电刷2可以是一个换向器电刷，也可以是多个各自独立的换向器电刷；换向器电刷2可以是放在相互独立的，由移刷机构操纵的可以围绕换向器3周围作360度位移的电刷架中。换向器3的换向片可以等宽，也可以不等宽；换向片之间的绝缘可以等宽，也可以不等宽；换向片的弧长与换向器电刷的弧长可以按脉冲变压器6或脉冲负载6对脉冲的宽度要求进行设计。集电环4可以是一个集电环，也可以是多个各自独立的集电环；集电环电刷5可以是一个集电环电刷，也可以是多个各自独立的集电环电刷；脉冲负载6可以是电感负载，可以是电容负载，也可以是电感负载与电容负载混合的负载。
4.根据权利要求1或2或3所述的脉冲发生器，其特征是同时具有脉冲分配器的作用。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的脉冲发生器，其特征是换向器3的换向片是在一个圆柱体的圆周内表面或外表面上布置，也可以是在一个水平圆盘的平面上布置，换向片之间相互绝缘。
6.根据权利要求1所述的脉冲发生器，其特征是由于电的输入通道和输出通道与换向器电刷的数目、换向器的换向片的数目、集电环的数目、集电环电刷的数目有直接的关系，也就是说当换向器是传动的时，该脉冲发生器具有n路(n＜p，n是换向器电刷的数目，p是换向器的换向片数目)各自独立的电的信号输入或输出通道；具有m路(m≤p，m是集电环电刷的数目，p同上)各自独立的电的信号输出或输入通道。当换向器是静止的，该脉冲发生器具有p路(p同上)各自独立的电的信号输出或输入通道；具有m路(m≤p，m、p同上)各自独立的电的信号输入或输出通道。通过改变原动元件的配置及其控制指令，则可以使电信号输入或输出规定的通道；与计算机接口，可以用作复杂电信号的通道控制元件，因为当换向器电刷与换向器的相对位置变化不同的角位移，就可以不同的信号通过对应的信号通道来控制对应的执行元件。
全文摘要
本发明涉及一种脉冲发生器，该脉冲发生器是由原动机，换向器电刷，换向器，集电环，集电环电刷和脉冲变压器或脉冲负载等主要部件组成。该脉冲发生器中产生脉冲的基本电路不受外界干扰，输出脉冲的精度较高，而且具有脉冲分配器的作用，适宜于设计自动控制系统中的反馈信号元件和可控硅元件的脉冲触发控制器等。
文档编号H03K3/02GK1117668SQ9510796
公开日1996年2月28日 申请日期1995年8月7日 优先权日1994年8月9日
发明者王东奎, 王登正 申请人:王东奎