一种新型可控电磁敲打力度的电路的制作方法

本发明设计一种新型可控电磁敲打力度的电路，它是用于控制电磁敲打的器件，是驱动及控制人体体感座椅的重要组成部分，且控制电磁敲打力度性能的稳定和精准,属于新型电子产品娱乐领域。

背景技术：

随着人们生活水平的不断提高，人们对新型娱乐项目的需求进一步加大，在传统的三维影院普遍被观众所接受后，四维影院也悄然而生；四维影院实际上就是在三维影院的基础上加体感座椅，它会根据电影的情节产生出不同的动作，观众坐在上面就会有身临其境的感觉。

目前的体感座椅中增加两个电动缸，只能随着电影情节做一些摆动的动作来加强效果，但人身体的感应器官是多样的，急需增加新的元素，以加强人身体的触觉感应，为此，电磁敲打矩阵模块应用而生，12个模块把电影情节的主要场景转化成敲打人体的背部，电磁敲打时基本不发声，敲打的力度时轻时重，时动时不动，充分结合人体的体质特征，在观赏电影的同时，增加了娱乐感，同时，背部还达到了按摩效果，使人生心受益。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种可控制电磁敲打力度和频率的电路。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：由电源电路，电网电压过零点检测电路，过电压和过电流保护电路，CPU单元电路，Can通讯模块电路和驱动双向可控硅电路组成。所述电网电压过零点检测电路的输入端连接到电网的L和N上，输出端连接到CPU单元电路的输入引脚上；驱动双向可控硅电路的输入端连接到CPU单元电路的输出引脚上，其输出端和电磁敲打模块电连接；Can通讯模块电路连接到CPU单元电路的通讯引脚上；过电压和过电流保护电路到CPU单元电路的输入引脚上。

所述的电网电压过零点检测电路，包括隔离电压传感器、低通滤波器、比较器电路。隔离电压传感器输入端连接到电网的L和N上，输出与低通滤波器输入电连接；低通滤波器输出与比较器电路输入电连接，处理后的输出连接到CPU单元电路的输入引脚上。

所述的驱动双向可控硅电路，由CPU单元电路的输出引脚（Out1）、+5V电源（+5V）、驱动芯片（U1）、驱动隔离光耦（U2）、双向可控硅（Q1）、门极电阻（R1），吸收电阻（R2），吸收电容（C1）和电磁打击模块接线端子（P1）组成。

按上述方案，所述双向可控硅（Q1）的型号为BT136S。

本发明的工作原理是：电网电压经过零点检测电路后转换成0~3.3V的方波信号，此方波信号和电网电压是同相位，方波信号上升沿是电网电压由负电压到正电压的过零点，方波信号下降沿是电网电压由正电压到负电压的过零点；CPU单元接收和解码主机发出的打击强度和频率指令；CPU单元输出引脚为高电平时，可驱动双向可控硅导通，一直导通到交流电的下一个过零点，CPU单元输出引脚为低电平时，交流电的下一个过零点后双向可控硅截止；在方波信号上升沿延时Td（0~9.8ms之间）时刻后，CPU单元输出引脚给一个0.1ms的高脉冲到驱动双向可控硅电路，可使电磁打击模块中其中一个打击一次，此时，导通时间Tc=10-Td，故Td越大，导通时间Tc越小，打击力度越小，Td越小，导通时间Tc越大，打击力度越大。

本发明的有益效果是：

1）利用微机控制技术，电磁打击力度和频率可以精准控制，配有Can通讯接口，可做到多机并联控制，打击模块可以无限扩展，接线简单，抗干扰和可靠性大大提高；

2）12个电磁打击模块相对独立，有各自的触发指令信号，控制简单，易维护；

3）结合电影情节，12个电磁打击模块做出不一样的动作，使人达到身临其境的感觉；

4）具有独立的电压和电流监测电路，实时保证对打击模块的异常情况进行处理，保证安全可靠。

附图说明

图1为本发明的结构框图。

图2为本发明的驱动双向可控硅电路。

具体实施方式

下面结合附图详述本发明的具体实施方式：

参照图1所示，一种新型可控电磁敲打力度的电路，其特征在于，由电源电路，电网电压过零点检测电路，过电压和过电流保护电路，CPU单元电路，Can通讯模块电路和驱动双向可控硅电路组成。所述电网电压过零点检测电路的输入端连接到电网的L和N上，输出端电连接到CPU单元电路的输入引脚上；驱动双向可控硅电路的输入端电连接到CPU单元电路的输出引脚上，其输出端和电磁敲打模块电连接；Can通讯模块电路电连接到CPU单元电路的通讯引脚上；过电压和过电流保护电路电连接到CPU单元电路的输入引脚上。

参照图1所示，电网电压过零点检测电路由隔离电压传感器、低通滤波器和比较器电路组成。过电压和过电流保护电路由模拟隔离光耦、运送放大器、比较器和AD采样电路组成。

参照图2所示，驱动双向可控硅电路，由CPU单元电路的输出引脚（Out1）、+5V电源（+5V）、驱动芯片（U1）、驱动隔离光耦（U2）、双向可控硅（Q1）、门极电阻（R1），吸收电阻（R2），吸收电容（C1）和电磁打击模块接线端子（P1）组成。

按上述方案，所述双向可控硅（Q1）的型号为BT136S。

实施例中，CPU的型号为STM32F407，U1的型号是74HC245，U2的型号是MOC3021，R1=100欧，R2=100欧,2瓦特，C1=0.1uF/275V，P1是250VAC，5A的接线端子。

CPU单元电路由ARM处理器、晶振电路、复位电路和存储电路组成。

驱动双向可控硅电路由驱动芯片、隔离光耦和吸收回路电路组成。

实施例的工作原理如下：

电网电压经过零点检测电路后转换成0~3.3V的方波信号，此方波信号和电网电压是同相位，方波信号上升沿是电网电压由负电压到正电压的过零点，方波信号下降沿是电网电压由正电压到负电压的过零点；CPU单元接收和解码主机发出的打击强度和频率指令；CPU单元输出引脚为高电平时，可驱动双向可控硅导通，一直导通到交流电的下一个过零点，CPU单元输出引脚为低电平时，交流电的下一个过零点后双向可控硅截止；在方波信号上升沿延时Td（0~9.8ms之间）时刻后，CPU单元输出引脚给一个0.1ms的高脉冲到驱动双向可控硅电路，可使电磁打击模块中其中一个打击一次，此时，导通时间Tc=10-Td，故Td越大，导通时间Tc越小，打击力度越小;Td越小，导通时间Tc越大，打击力度越大。

电源电路将输入的+5V直流电，转换成±12V，+3.3V电源。±12V和3.3V电源与电网电压过零点检测电路电连接；+3.3V电源与CPU单元电路电连接；+3.3V电源与Can通讯模块电连接；+3.3V电源和+5V与驱动双向可控硅电路电连接，其为整个控制系统供电。电网电压过零点检测电路输入连接到电网的L和N上，隔离电压传感器将其转换成0~3.3V的小电压正弦波信号；低通滤波器对小电压正弦波信号中的中高频噪声进行处理；比较器电路对正弦波信号进行处理成方波信号，此时方波信号的上升沿是电网电压由负电压到正电压的过零点，便于CPU进行处理。CPU单元电路包括一个ARM处理器和存储器，存储器是在CPU的SPI接口上加上一个EEPROM存储芯片，用于存储电路的运行数据和信息；ARM处理器用于控制其他电路的管理和控制；驱动双向可控硅电路的控制信号是由CPU输出引脚（Out1）发出的，并通过驱动芯片（U1）将此信号由3.3V转换成5V，输出电流能达200mA，通过驱动隔离光耦（U2）对信号进行隔离，直接驱动双向可控硅（Q1）。CPU输出引脚（Out1）为高电平时，通过门极电阻后可驱动双向可控硅（Q1）导通，一直到交流电的下一个过零点； CPU输出引脚（Out1）为低电平时，交流电的下一个过零点后双向可控硅（Q1）截止，电磁打击模块接线端子（P1）两端连接一个电磁打击模块。门极电阻（R1）可以提高抗干扰能力，电阻（R2）和电容(C1)串联在双向可控硅（Q1）回路中，组成浪涌吸收电路，可以减小浪涌电压，保护双向可控硅（Q1）。Can通讯模块电路用于和主机的通讯，可实现多机并联等功能，主机通过Can通讯模块下达12个电磁打击的强度和频率命令，CPU单元电路对命令进行解码分析，以其中一个电磁打击为例，打击频率命令用于在一定时间区间内某个时刻进行打击，此时控制在CPU单元电路中输出引脚（Out1）给一个相应的0.1ms的高脉冲；打击的强度则规定了此时刻具体打击多重的力度，此时控制在CPU单元电路中输出引脚（Out1）高脉冲的上升沿与电网电压过零点的相位差，相位差在0~9.8ms之间，相位差越小，打击力度越大，反之，相位差越大，打击力度越小，利用现有微机技术很容易实现，分辨率可到0.1ms。过电压和过电流保护电路中，过电压保护电路可判断电网电压断电、欠压和过压，并将这些信号通过Can通讯模块上传主机，实时进行监控，在过压比较严重情况下，可保护待机，以免发生意外情况；过电流保护电路对每一路的电磁打击模块输出电流进行实时监控，同时比对设置要求输出电流，可判断该模块是否正常运行。