专利名称:East装置实时锂粉注入控制信号发生器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及信号发生器领域，尤其是一种EAST装置实时锂粉注入控制信号发生器。
背景技术：
随着聚变装置等离子体与壁相互作用物理研究的深入，对壁处理的要求也越来越高。因为真空室壁的条件是影响壁处理效果的重要因素之一，而好的第一壁状态条件是托卡马克能够正常放电，并使等离子体物理实验达到高品质参数的前提条件。目前EAST装置真空壁处理手段主要有实验前的辉光放电清洗、烘烤和硼化，实验间隙的离子回旋放电清洗、离子回旋辅助下的硼化和锂蒸发壁处理等。辉光放电清洗、离子回旋放电清洗以及采用在强磁场环境中进行的离子回旋波(ICRF)辅助下硼化及锂蒸发壁处理等手段，可以为EAST装置等离子体提供良好的第一壁状态条件，有效地抑制杂质水平，扩展等离子体运 行区域，提高等离子体运行效率和参数。综合杂质清除、抑制、降低氢氘比及减少粒子再循环来比较，其中以锂蒸发壁处理效果最好，但是锂的蒸发只能在等离子体放电间隙进行，为了能够在等离子体放电前和放电过程中进行实时壁处理，我们引入了美国DIII装置上的Dropper锂粉注入系统。在进行锂粉注入实时壁处理时，将不同频率的正弦信号分别加载到Dropper系统的方形震动片和圆形震动片上，使其震动，从而注入锂粉到EAST装置真空室中，实现一种实时锂粉注入壁处理技术，其中加载到方形震动片上的正弦信号频率为312Hz,电压0-7Vrms可调；加载到圆形震动片上的正弦信号频率为2. 25kHz,电压0-7Vrms可调，通过控制这二路正弦信号的幅值和加载到震动片的时长来控制注入锂粉量的多少。此外还要求可通过串口远程设置此控制信号发生器输出的二路正弦波信号的频率和幅值，因此有必要研制新的锂粉注入控制信号发生器来对Dropper锂粉注入系统进行有效的控制。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种锂粉注入控制信号发生器，以解决传统的信号发生器输出信号幅值过低、输出频率范围过小及不能远程控制输出信号参数等问题。
为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案为
EAST装置实时锂粉注入控制信号发生器，包括有单片机，所述单片机外接外部时钟电路、LED显示模块，所述单片机依次连接D/A转换模块、电压偏移放大模块、信号产生模块，所述信号产生模块包括两个信号输出端，所述信号产生模块的信号输出端依次连接输出隔离模块、信号放大模块，所述信号放大模块包括有数字电位器，所述数字电位器与单片机相连，所述信号放大模块的输出端依次连接输入隔离模块、A/D转换模块，所述A/D转换模块接入单片机，所述单片机将采集到的信息通过串口通信模块接入计算机。
所述的EAST装置实时锂粉注入控制信号发生器，其特征在于所述单片机型号为INTEL 公司的 AT89C52。[0007]所述的EAST装置实时锂粉注入控制信号发生器，其特征在于所述串口通信模块的串口通信电平转换芯片型号为MAX232。
所述的EAST装置实时锂粉注入控制信号发生器，其特征在于所述LED显示模块的8位串行输入一并行输出转换芯片为74LS164芯片。
所述的EAST装置实时锂粉注入控制信号发生器，其特征在于所述A/D转换模块的芯片为LTC1288模数转换芯片。
所述的EAST装置实时锂粉注入控制信号发生器，其特征在于所述D/A转换模块的芯片为LTC1451数模转换芯片。
所述的EAST装置实时锂粉注入控制信号发生器，其特征在于所述电压偏移放大模块中的运放为LM324四运放放大器。
所述的EAST装置实时锂粉注入控制信号发生器，其特征在于所述信号产生模块中多波形输出震荡集成电路为ICL8038单片集成电路芯片。
所述的EAST装置实时锂粉注入控制信号发生器，其特征在于所述输入隔离模块、输出隔离模块、信号放大模块中的运放为0P07非斩波双极性运算放大器集成电路。
所述的EAST装置实时锂粉注入控制信号发生器，其特征在于所述外部时钟电路的晶振频率为11.0592MHz。
D/A转换模块将单片机输出的数字量转换为模拟量(电压)，通过电压偏移放大模块将电压偏移放大，偏移放大模块输出的电压值控制信号产生模块输出正弦信号的频率，单片机输出数字量来控制信号放大模块中数字电位器的数值进而确定放大倍数。单片机通过串口通信模块与控制室的计算机相连实现串口通信，在计算控制界面设置信号发生器的输出正弦信号的频率和幅值，接收单片机上传的输出正弦信号的实际频率和幅值，并在LED显示模块显示界面上实时显示。
本实用新型的优点是本实用新型可以同时输出二路幅值0-10Vrms、频率
0-30KHZ且分别连续可调的正弦信号，输出幅值高，频率范围大，精度高且工作稳定可靠，具有很好的推广前景。
图I为本实用新型的原理框图。
图2为本实用新型的结构工作流程图。
图3为本实用新型的算法流程图。
具体实施方式
EAST装置实时锂粉注入控制信号发生器，包括有单片机I，所述单片机I外接外部时钟电路2、LED显示模块3，所述单片机I依次连接D/A转换模块4、电压偏移放大模块5、信号产生模块6,所述信号产生模块6包括两个信号输出端,所述信号产生模块6的信号输出端依次连接输出隔离模块7、信号放大模块9，所述信号放大模块9包括有数字电位器，所述数字电位器与单片机I相连，所述信号放大模块7的输出端依次连接输入隔离模块8、A/D转换模块10，所述A/D转换模块10接入单片机1，所述单片机I将采集到的信息通过串口通信模块11接入计算机12。[0021]所述所述单片机I的型号为INTEL公司的AT89C52。
所述串口通信模块11的串口通信电平转换芯片型号为MAX232。
所述LED显示模块的8位串行输入一并行输出转换芯片为74LS164芯片。
所述A/D转换模块10的芯片为LTC1288模数转换芯片。
所述D/A转换模块4的芯片为LTC1451数模转换芯片。
所述电压偏移放大模块5中的运放为LM324四运放放大器。
所述信号产生模块6中多波形输出震荡集成电路为ICL8038单片集成电路芯片。所述输入隔离模块8、输出隔离模块7、信号放大模块9中的运放为0P07非斩波双极性运算放大器集成电路。
所述外部时钟电路2的晶振频率为11. 0592MHz。
本实用新型工作模式
在EAST装置顶部的H窗口安装Dropper锂粉注入装置，安装的过程中一定要要带上眼罩及口罩并在高纯Ar的保护下进行。Dropper离真空室大约3米，从顶端落下的时间大约是0. 8秒。
实验前需要进行锂粉实时壁处理时连通Dropper与EAST真空室，锂粉注入前，转动Dropper上的螺纹从000到878 (7)，打开挡板，连接laser激光器，并设置信号发生器(CHl:圆型震动片的震动频率为2. 25kHZ，电压0-7Vrms (信号发生器最大到7Vrms);方形震动片震动频率为312HZ，电压0-7Vrms);在计算机远程控制界面上设置输出的二路正弦信号的幅值和频率。然后在放电过程中由等离子体运行人员从总控按照充气模式控制(5V以上的电压信号)，实施放电过程中的实时锂化壁处理。
当结束锂球注入壁处理实验后，务必进入现场，切断电源，转回上面的螺纹到000，关闭挡板，断掉laser连接，关闭控制信号发生器电源，关闭插板阀。
权利要求
1.一种EAST装置实时锂粉注入控制信号发生器，包括有单片机，其特征在于所述单片机外接外部时钟电路、LED显示模块，所述单片机依次连接D/A转换模块、电压偏移放大模块、信号产生模块，所述信号产生模块包括两个信号输出端，所述信号产生模块的信号输出端依次连接输出隔离模块、信号放大模块，所述信号放大模块包括有数字电位器，所述数字电位器与单片机相连，所述信号放大模块的输出端依次连接输入隔离模块、A/D转换模块，所述A/D转换模块接入单片机，所述单片机将采集到的信息通过串口通信模块接入计算机。
2.根据权利要求
I所述的EAST装置实时锂粉注入控制信号发生器，其特征在于所述单片机型号为INTEL公司的AT89C52。
3.根据权利要求
I所述的EAST装置实时锂粉注入控制信号发生器，其特征在于所述串口通信模块的串口通信电平转换芯片型号为MAX232。
4.根据权利要求
I所述的EAST装置实时锂粉注入控制信号发生器，其特征在于所述LED显示模块的八位串行输入一并行输出转换芯片为74LS164芯片。
5.根据权利要求
I所述的EAST装置实时锂粉注入控制信号发生器，其特征在于所述A/D转换模块的芯片为LTC1288模数转换芯片。
6.根据权利要求
I所述的EAST装置实时锂粉注入控制信号发生器，其特征在于所述D/A转换模块的芯片为LTC1451数模转换芯片。
7.根据权利要求
I所述的EAST装置实时锂粉注入控制信号发生器，其特征在于所述电压偏移放大模块中的运放为LM324四运放放大器。
8.根据权利要求
I所述的EAST装置实时锂粉注入控制信号发生器，其特征在于所述信号产生模块中多波形输出震荡集成电路为ICL8038单片集成电路芯片。
9.根据权利要求
I所述的EAST装置实时锂粉注入控制信号发生器，其特征在于所述输入隔离模块、输出隔离模块、信号放大模块中的运放为0P07非斩波双极性运算放大器集成电路。
10.根据权利要求
I所述的EAST装置实时锂粉注入控制信号发生器，其特征在于所述外部时钟电路的晶振频率为11. 0592MHzo
专利摘要
本实用新型公开了一种EAST装置实时锂粉注入控制信号发生器，包括有单片机，所述单片机外接外部时钟电路、LED显示模块，所述单片机依次连接D/A转换模块、电压偏移放大模块、信号产生模块，所述信号产生模块包括两个信号输出端，所述信号产生模块的信号输出端依次连接输出隔离模块、信号放大模块，所述信号放大模块包括有数字电位器，所述数字电位器与单片机相连，所述信号放大模块的输出端依次连接输入隔离模块、A/D转换模块，所述A/D转换模块接入单片机，所述单片机将采集到的信息通过串口通信模块接入计算机。本实用新型可以同时输出二路幅值0-10Vrms、频率0-30KHz且分别连续可调的正弦信号，输出幅值高，频率范围大，精度高且工作稳定可靠，具有很好的推广前景。
文档编号G21B1/25GKCN202487182SQ201120442698
公开日2012年10月10日 申请日期2011年11月10日
发明者孙震, 王玲, 陈强 申请人:中国科学院等离子体物理研究所导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan