一种可控硅触发导通检测装置的制作方法

本发明涉及可控硅触发导通检测领域，特别是涉及一种可控硅触发导通检测装置。

背景技术：

在大功率整流电源中，可控硅的可靠触发是保证整流电源稳定工作的关键。目前检测可控硅工作是否稳定的方法是通过检测可控硅输出电压或电流端波形的正确性，来确定可控硅是否被触发导通，由于可控硅使用环境常会出现低频强磁干扰，因此，上述检测方法需要配合复杂的滤波及分析电路或算法，可控硅触发导通检测过程复杂，此外，传统的可控硅触发导通检测方法还存在严重的电磁干扰，容易出现不电流或电压信号不规范造成无法测量的情况。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种可控硅触发导通检测装置，以解决可控硅触发导通检测过程复杂，电磁干扰严重，电流或电压信号不规范造成无法测量的的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种可控硅触发导通检测装置，包括：检测信号发射电路、第一耦合电路、可控硅主电路、第二耦合电路、检测信号接收电路、检测信号处理电路、本地控制器、通信模块以及主控制器；

所述检测信号发射电路的输入端接收40khz的超声波信号，所述检测信号发射电路的输出端与所述第一耦合电路的j1端相连接，所述第一耦合电路的p1端与所述可控硅主电路的输入端相连接，所述可控硅主电路的输出端与所述第二耦合电路的p1’端相连接，所述第二耦合电路的j1’端与所述检测信号接收电路的输入端相连接，所述检测信号接收电路的输出端与所述检测信号处理电路的输入端相连接，所述检测信号处理电路的输出端与所述本地控制器的输入端相连接，所述本地控制器的输出端与所述通信模块的输入端相连接，所述通信模块的输出端与所述主控器相连接；

所述检测信号处理电路用于将所述40khz的超声波信号处理为40khz的光信号，所述本地控制器根据所述光信号确定第一触发结果，并将所述第一触发结果通过所述通信模块发送至所述主控器得到第二触发结果，所述主控制器用于根据所述第二触发结果确定所述可控硅主电路是否触发成功；所述第一触发结果包括正常触发以及未触发；所述第二触发结果包括触发成功以及触发失败。

可选的，所述通信模块具体包括：第一光发射接收模块、第二光发射接收模块以及第三光发射接收模块；

所述本地控制器的输出端分别与所述第一光发射接收模块的一端以及所述第二光发射接收模块的一端相连接，所述第三光发射接收模块的一端分别与所述第一光发射接收模块的另一端以及所述第二光发射接收模块的另一端相连接，所述第三光发射接收模块的另一端与所述主控制器相连接；

所述第一光发射接收模块与所述第三光发射接收模块之间的距离小于所述第二光发射接收模块与所述第三光发射接收模块之间的距离。

可选的，所述检测信号发射电路具体包括：电路电源、p端、电容c1、电容c2、电容c3、电阻r1、电阻r2、稳压管d1、稳压管d2、二极管d3、二极管d4、三极管q1、三极管q2、三极管q3、三极管q4以及电感l1；

所述p端为所述检测信号发射电路的输入端，所述电容c1的一端与所述电容c2的一端相连接；所述p端设于所述电容c1与所述电容c2之间；

所述电容c1的另一端与所述电阻r1的一端相连接，所述电阻r1的另一端分别与所述稳压管d1的正极以及三极管q1的基极相连接，所述稳压管d1的负极分别与所述三极管q1的发射极以及所述二极管d3的负极相连接；所述三极管q1的集电极分别与所述三极管q3的基极、所述三极管q2的集电极以及所述三极管q4的基极相连接；所述三极管q3的集电极与所述电路电源相连接；所述三极管q3的发射极与所述三极管q4的发射极相连接；所述二极管d3的正极分别与所述电容c3的一端、所述二极管d4的负极以及所述三极管q4的发射极相连接；所述电容c3的另一端与所述电感l1的一端相连接，所述电感l1的另一端与所述第一耦合电路的j1端相连接；

所述电容c2的另一端与所述电阻r2的一端相连接，所述电阻r2的另一端分别与所述稳压管d2的负极以及所述三极管q2的基极相连接，所述稳压管d2的正极分别所述三极管q2的发射极、所述三极管q4的集电极以及所述二极管d4的正极相连接；所述稳压管d2的正极、所述三极管q2的发射极、所述三极管q4的集电极以及所述二极管d4的正极接地。

可选的，所述第一耦合电路具体包括双向稳压管以及变压器；

所述j1端分别与所述双向稳压管的一端以及所述变压器的p2端相连；所述双向稳压管的另一端接地；

所述第二耦合电路与所述第一耦合电路的结构相同。

可选的，所述检测信号接收电路具体包括：电阻r3、电容c4、电容c5、电容c6、电感l2、二极管d5以及二极管d6；

所述电阻r3的一端与所述j1’端相连接，按照所述电容c4、所述电容c5、所述电感l2、所述二极管d5以及所述二极管d6的顺序并联，所述电阻r1的另一端分别与所述电容c4的一端、所述电容c5的一端、所述电感l2的一端、所述二极管d5的负极、所述二极管d6的正极以及所述电容c6的一端相连接；所述电容c4的另一端、所述电容c5的另一端、所述电感l2的另一端、所述二极管d5的正极、所述二极管d6的负极接地，所述电容c6的另一端与所述检测信号处理电路的输入端相连接。

可选的，所述检测信号处理电路具体包括：sigin端、发光二极管、光敏三极管q5、电阻r4、电阻r6、电阻r7、电容c7、电容c8、电容c9、超声波接收芯片以及四通道二输入与非门；

所述sigin端为所述检测信号处理电路的输入端，所述sigin端与所述发光二极管的正极相连接，所述发光二极管的负极接地，所述发光二极管用于将超声波信号转换为光信号；

所述光敏三极管q5的集电极分别与电阻r4的一端以及所述超声波接收芯片的引脚1相连接，所述光敏三极管q5的发射极接地；所述电阻r4的另一端与第一电源相连接；所述光敏三极管q5、所述电阻r4以及所述第一电源构成整形电路，所述整形电路用于将所述光信号转换为方波信号；

所述超声波接收芯片的引脚2与所述电阻r5的一端相连接，所述电阻r5的另一端与所述电容c7的一端相连接，所述电容c7的另一端接地，并分别与所述电容c8的一端、所述超声波接收芯片的引脚4以及所述电容c9的一端相连接；所述电容c8的另一端与所述超声波接收芯片的引脚3相连接，所述电容c9的另一端与所述超声波接收芯片的引脚6相连接；所述超声波接收芯片的引脚5与所述电阻r6的一端相连接，所述电阻r6的另一端与第二电源相连接；所述超声波接收芯片的引脚7分别与所述电阻r7的一端以及所述四通道二输入与非门的引脚2相连接，所述电阻r7的另一端分别与第三电源以及所述超声波接收芯片的引脚8相连接；

所述四通道二输入与非门的引脚3与所述本地控制器相连接，所述四通道二输入与非门的引脚1输出触发信号；所述触发信号包括低电平触发信号以及高电平触发信号，所述触发信号为所述第一触发结果。

可选的，所述第一电源的电压值为5v；

所述第二电源的电压值以及所述第三电源的电压值等于所述第一电源的电压值。

可选的，所述超声波接收芯片的型号为cx20106a。

可选的，所述四通道二输入与非门的型号为74hc00d。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明提供了一种可控硅触发导通检测装置，将所述40khz的超声波信号处理为40khz的光信号，本地控制器根据所述光信号确定第一触发结果以确定可控硅主电路是否被正常触发，并由所述主控器根据第一触发结果确定第二触发结果以确定可控硅主电路是否触发成功。本发明通过将超声波信号处理为光信号，从而避免了由于电流或电压信号不规范造成无法测量的问题；同时，采用光通信避免了电磁的干扰，从而能够更精确的判断可控硅主电路是否导通，提高检测的稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的可控硅触发导通检测装置结构图；

图2为本发明所提供的检测信号发射电路的电路图；

图3为本发明所提供的第一耦合电路的电路图；

图4为本发明所提供的检测信号接收电路的电路图；

图5为本发明所提供的检测信号处理电路的电路图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种可控硅触发导通检测装置，能够解决可控硅触发导通检测过程复杂以及电磁干扰严重等问题，同时，能够避免由于电流或电压信号不规范造成无法测量的的问题。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明所提供的可控硅触发导通检测装置结构图，如图1所示，一种可控硅触发导通检测装置，包括：检测信号发射电路1、第一耦合电路2、可控硅主电路3、第二耦合电路4、检测信号接收电路5、检测信号处理电路6、本地控制器7、通信模块8以及主控制器9；所述检测信号发射电路1的输入端接收40khz的超声波信号，所述检测信号发射电路1的输出端与所述第一耦合电路2的j1端相连接，所述第一耦合电路2的p1端与所述可控硅主电路3的输入端相连接，所述可控硅主电路3的输出端与所述第二耦合电路4的p1’端相连接，所述第二耦合电路4的j1’端与所述检测信号接收电路5的输入端相连接，所述检测信号接收电路5的输出端与所述检测信号处理电路6的输入端相连接，所述检测信号处理电路6的输出端与所述本地控制器7的输入端相连接，所述本地控制器7的输出端与所述通信模块8的输入端相连接，所述通信模块8的输出端与所述主控器相连接；所述检测信号处理电路6用于将所述40khz的超声波信号处理为40khz的光信号，所述本地控制器7根据所述光信号确定第一触发结果，并将所述第一触发结果通过所述通信模块8发送至所述主控器，所述第一触发结果经过所述通信模块8确定第二触发结果，所述主控制器用于根据所述第二触发结果确定所述可控硅主电路3是否触发成功；所述第一触发结果包括正常触发以及未触发；所述第二触发结果包括触发成功以及触发失败。

如图2所示，所述检测信号发射电路1具体包括：电路电源、p端、电容c1、电容c2、电容c3、电阻r1、电阻r2、稳压管d1、稳压管d2、二极管d3、二极管d4、三极管q1、三极管q2、三极管q3、三极管q4以及电感l1；所述p端为所述检测信号发射电路1的输入端，所述电容c1的一端与所述电容c2的一端相连接；所述p端设于所述电容c1与所述电容c2之间；所述电容c1的另一端与所述电阻r1的一端相连接，所述电阻r1的另一端分别与所述稳压管d1的正极以及三极管q1的基极相连接，所述稳压管d1的负极分别与所述三极管q1的发射极以及所述二极管d3的负极相连接；所述三极管q1的集电极分别与所述三极管q3的基极、所述三极管q2的集电极以及所述三极管q4的基极相连接；所述三极管q3的集电极与所述电路电源相连接；所述三极管q3的发射极与所述三极管q4的发射极相连接；所述二极管d3的正极分别与所述电容c3的一端、所述二极管d4的负极以及所述三极管q4的发射极相连接；所述电容c3的另一端与所述电感l1的一端相连接，所述电感l1的另一端与所述第一耦合电路2的j1端相连接；所述电容c2的另一端与所述电阻r2的一端相连接，所述电阻r2的另一端分别与所述稳压管d2的负极以及所述三极管q2的基极相连接，所述稳压管d2的正极分别所述三极管q2的发射极、所述三极管q4的集电极以及所述二极管d4的正极相连接；所述稳压管d2的正极、所述三极管q2的发射极、所述三极管q4的集电极以及所述二极管d4的正极接地。

检测信号发射电路由超声波发射模块、超声波接收头及放大整形电路构成；超声波发射模块发出频率为40khz的声波信号，该超声波信号被超声波接收头接收到后转换成40khz的电信号，再通过典型的整形电路整形，注入可控硅主电流，主电流作为载波信号，载着40khz信号通过可控硅。

检测过程是可控硅获得门极导通信号同时，门极导通信号引入到超声波模块一的trig端，控制超声波模块一发出一40khz的超声波信号。超声波模块采用市场现售的超声波测距模块。

超声波模块二接收到40khz的超声波信号后由echo端输出一个5v，40khz的方波信号。

40khz的方波信号从检测信号发射电路1的p端输入，经过r1、r2、c1、c2整形，再经q1、q2、q3、q4构成的后级推挽电路用于对该脉冲信号进行功率放大，二极管d1以及二极管d2用于对三极管的发射极电压进行限幅从而保护三极管，其中，二极管d1以及二极管d2均为稳压二极管；二极管d3、d4用于钳位，吸收低压电力线上的尖峰干扰。芯片发送的载波信号一般为脉冲信号，经过功率放大后谐波含量较大，为了不污染电网，使用c3和l1进行整形滤波后，接入第一耦合电路的j1端；vhh作为发送电路的电源，其幅值直接影响发送功率的大小，一定程度上提高vhh幅值可以增大发送功率从而可以提高通信距离。同时为避免过大功率注入而污染电网，vhh一般取值为15～18v。

如图3所示，所述第一耦合电路2具体包括双向稳压管以及变压器；所述j1端分别与所述双向稳压管的一端以及所述变压器的p2端相连；所述双向稳压管的另一端接地；所述第二耦合电路4与所述第一耦合电路2的结构相同，其中，变压器的变比10:15。

检测信号发射电路1通过第一耦合电路2将40khz信号注入到主电路中。40khz信号从第一耦合电路2的j1端进入并经过所述第一耦合电路的p2端，则p1端上也会感应出一40khz信号；p1端串入可控硅主电路3的输入端；根据叠加定理，40khz信号与主电路电流叠加，即完成将信号注入到可控硅主电路3中。

将第二耦合电路4的p1’端串入到可控硅主电路3的输出端，第二耦合电路4与第一耦合电路2结构完全相同。如果可控硅成功导通，40khz信号就会通过可控硅到达第二耦合电路4的p1’端。则在第二耦合电路4的p2’端就会感应出40khz信号，感应出的信号从j1’进入到检测信号接收电路5中。

如图4所示，所述检测信号接收电路5具体包括：电阻r3、电容c4、电容c5、电容c6、电感l2、二极管d5以及二极管d6；所述电阻r3的一端与所述j1’端相连接，按照所述电容c4、所述电容c5、所述电感l2、所述二极管d5以及所述二极管d6的顺序并联，所述电阻r1的另一端分别与所述电容c4的一端、所述电容c5的一端、所述电感l2的一端、所述二极管d5的负极、所述二极管d6的正极以及所述电容c6的一端相连接；所述电容c4的另一端、所述电容c5的另一端、所述电感l2的另一端、所述二极管d5的正极、所述二极管d6的负极接地，所述电容c6的另一端与所述检测信号处理电路6的输入端相连接。

r1避免检测信号发送电路和检测信号接收电路5在电气上直接相连。电容c4、电容c5和电感l2通过并联谐振作用构成一个带通滤波器，只允许谐振频率处的40khz检测信号有效通过，其余信号则进行滤除。并联谐振的中心频率如式(1)所示：

由于载波中心频率为40khz，当取l2＝9mh时，由式1可得(c4+c5)＝1.8nf，参考普通电容的标准容值，取c4＝150pf，c5＝1.5nf。

二极管d5、d6用于将接收到的信号电平限制在±0.7v范围内，从而保护接口电路免受电力线尖峰电压的破坏。经过滤波后的40khz检测信号通过电容c6在sigin处输出到检测信号处理模块。

如图5所示，所述检测信号处理电路6具体包括：sigin端、发光二极管、光敏三极管q5、电阻r4、电阻r6、电阻r7、电容c7、电容c8、电容c9、超声波接收芯片以及四通道二输入与非门；所述sigin端为所述检测信号处理电路6的输入端，所述sigin端与所述发光二极管的正极相连接，所述发光二极管的负极接地，所述发光二极管用于将超声波信号转换为光信号；所述光敏三极管q5的集电极分别与电阻r4的一端以及所述超声波接收芯片的引脚1相连接，所述光敏三极管q5的发射极接地；所述电阻r4的另一端与第一电源相连接；所述光敏三极管q5、所述电阻r4以及所述第一电源构成整形电路，所述整形电路用于将所述光信号转换为方波信号；所述超声波接收芯片的引脚2与所述电阻r5的一端相连接，所述电阻r5的另一端与所述电容c7的一端相连接，所述电容c7的另一端接地，并分别与所述电容c8的一端、所述超声波接收芯片的引脚4以及所述电容c9的一端相连接；所述电容c8的另一端与所述超声波接收芯片的引脚3相连接，所述电容c9的另一端与所述超声波接收芯片的引脚6相连接；所述超声波接收芯片的引脚5与所述电阻r6的一端相连接，所述电阻r6的另一端与第二电源相连接；所述超声波接收芯片的引脚7分别与所述电阻r7的一端以及所述四通道二输入与非门的引脚2相连接，所述电阻r7的另一端分别与第三电源以及所述超声波接收芯片的引脚8相连接；所述四通道二输入与非门的引脚3与所述本地控制器7相连接，所述四通道二输入与非门的引脚1输出触发信号；所述触发信号包括低电平触发信号以及高电平触发信号，所述触发信号为所述第一触发结果。

所述第一电源的电压值为5v；所述第二电源的电压值以及所述第三电源的电压值等于所述第一电源的电压值。

所述超声波接收芯片的型号为cx20106a；所述四通道二输入与非门的型号为74hc00d。

信号通过u1的发光二极管变成了40khz的光信号，光信号再经过由u1的光敏三极管q5、r4及5v电源构成的整形电路，形成稳定的40khz、5v的方波信号，方波信号通过1引脚送入cx20106芯片中，cx20106接收到40khz信号后，就会在cx20106的引脚7发出一个低电平信号，说明可控硅是正常导通的；若未接到40khz信号，若cx20106没接收到40khz信号，则在cx20106的引脚7发出一个高电平信号，说明可控硅没有导通。

cx20106芯片发出的信号和可控硅触发信号进行与非运算，74hc00是二输入与非门，若触发信号是低电平，说明可控硅没有被触发，因此，不论cx20106输出什么信号都是无效信号。此时，系统默认为工作正常，74hc00输出高电平。若触发信号是高电平，说明可控硅被正常触发，此时cx20106输出低电平，说明可控硅已正常导通；若cx20106输出高电平，说明可控硅没有正常导通，则74hc00输出低电平，即故障信号。74hc00输出的信号送到本地控制器7中。

本地控制器7得到判断结果后，将结果通过通信模块8传送给主控制器9。计时器与主控制器9连接。通信模块8由三套光发射接收模块构成：第一光发射接收模块、第二光发射接收模块、第三光发射接收模块。第一光发射接收模块和第二光发射接收模块与本地控制器7连接。第三光发射接收模块与主控制器9连接。空间位置上第一光发射接收模块与第三光发射接收模块的直线距离较近；第二光发射接收模块与第三光发射接收模块的直线距离较远。

直线距离指的是第三光发射接收模块与第一光发射接收模块之间的距离h1，以及第三光发射接收模块与第二光发射接收模块之间的距离h2。在安装时，这两个距离值设置成不同值使得h1<h2；同时，第一光发射接收模块与第三光发射接收模块没有直接的连接关系。

在本发明中设定用第一光发射接收模块来表示“0”信号；第二光发射接收模块来表示“1”信号。开启第一光发射接收模块或第二光发射接收模块由本地控制器7决定。主控制器9每隔1ms启动第三光发射接收模块发出光信号，同时启动计时器。第一光发射接收模块和第二光发射接收模块同时接到光信号。本地控制器7根据通信协议决定第一光发射接收模块或第二光发射接收模块返回光信号。第三光发射接收模块接收到光信号后停止计时。因为第一光发射接收模块与第三光发射接收模块之间的距离和第二光发射接收模块与第三光发射接收模块之间的距离不同。因此耗时也不同，计时器的测得时间也不一样。即可判断出传到主控制器9的信号是“0”或者“1”。本发明设定的通信协议是：主控制器9每隔1ms接收到一位数据，每八位组成一组。其中，前四位是数据位，后四位为停止位。四位停止位全为“0”，四位数据位为1001时，表示可控硅成功触发；0110时表示触发失败；其它情况通信错误，等待下一组数据。如果触发失败，主控制器9会记录本次失败，并将结果显示到显示电路中，提示操作人员查找故障点。

本发明采用光通信的方法检测可控硅主电路是否导通，在可控硅主电流上叠加一个高频信号，使可控硅主电流成为载波信号，如果导通成功，在可控硅另一端自然可接收到载波及信号；为了避开低频强磁干扰，高频信号频率选定在40khz，这样在接收端可使用cx20106直接进行判断是否导通。整个系统的结构及方法上得了很大的简化，稳定性也大大提高。

本专利采用的是光测距的方法，近距离的是0远距离的是1。这样降低了对光发生装置的要求，简化了通信协议，使得系统更适用于本发明所涉及的触发信号的传输。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。