基于單片機(jī)控制的靜電除塵電源調(diào)壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

80C196KC 單片機(jī)有著豐富的內(nèi)部資源，主控電路以單片機(jī)芯片為核心，擴(kuò)展了一片外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器6264，一片外部程序存儲(chǔ)器2764，一片外部功能擴(kuò)展芯片8155，輔以地址鎖存器74LS373，地址譯碼器74LS138，復(fù)位電路，晶振電路，A/D 轉(zhuǎn)換隔離電路等。

3.2 晶閘管觸發(fā)電路設(shè)計(jì)
三相交流調(diào)壓是通過(guò)調(diào)節(jié)反并聯(lián)晶閘管的導(dǎo)通角，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)電源輸出電壓的有效控制的，因此晶閘管能否穩(wěn)定可靠地觸發(fā)，是至關(guān)重要的。本控制系統(tǒng)采用CA6100 晶閘管通用觸發(fā)板，其基本原理如圖3 所示

CA6100 通用可控硅觸發(fā)板是以40 芯CMOS 大規(guī)模集成電路（專(zhuān)用芯片）為核心，利用鎖相環(huán)技術(shù)（PLL）和多芯片合成技術(shù)（MCM），通過(guò)壓控振蕩器（VCO）鎖定的三相同步信號(hào)間的邏輯關(guān)系設(shè)計(jì)出的一種晶閘管觸發(fā)系統(tǒng)。0～5V 的直流輸入電壓，可以控制輸出脈沖的移相范圍從5°～175°連續(xù)線性可調(diào)，且晶閘管觸發(fā)脈沖幅值可達(dá)到15V/2A，能夠滿足靜電除塵電源對(duì)晶閘管觸發(fā)脈沖的要求。

3.3 信號(hào)采集與檢測(cè)電路設(shè)計(jì)
系統(tǒng)主要檢測(cè)一次電壓、一次電流、二次電壓和二次電流四路模擬量。采用電壓和電流互感器分別對(duì)一次電壓和電流進(jìn)行檢測(cè)。由于靜電除塵電源二次電壓輸出很高，所以需經(jīng)電阻分壓，然后通過(guò)霍爾電壓傳感器進(jìn)行檢測(cè)，二次電流檢測(cè)則采用回路串電阻的方式。這四路檢測(cè)型號(hào)經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)理電路，進(jìn)入單片機(jī)的A/D 轉(zhuǎn)換口，單片機(jī)的ADC 模塊分別對(duì)其順序采樣和A/D 轉(zhuǎn)換。圖4 為一次電流信號(hào)調(diào)理電路，主要包括整流、比例放大和二階有源濾波三部分。

3.4 液晶顯示模塊設(shè)計(jì)
為了使裝置的人機(jī)接口界面更加友好、直觀，在本裝置中采用中文液晶顯示模塊作為人機(jī)接口界面。采用液晶模塊型號(hào)為L(zhǎng)CM320240ZK，顯示內(nèi)容20×15 行，內(nèi)含7602 個(gè)簡(jiǎn)體中文字型。但是其工作時(shí)序和80C196 單片機(jī)不兼容，需要用到8155 擴(kuò)展。其他管腳則直接與單片機(jī)相連接，讀(E)、寫(xiě)(R/W)端口分別和80C196KC 單片機(jī)的讀、寫(xiě)信號(hào)相連，片選信號(hào)(CS1、CS2)由38 譯碼器提供。
3.5 軟件設(shè)計(jì)
主程序完成整個(gè)模塊的控制流程和子程序模塊調(diào)用等功能。子程序模塊完成整個(gè)裝置的不同功能的實(shí)現(xiàn)，包括初始化模塊、液晶顯示模塊、A/D 采集轉(zhuǎn)換模塊、PID 調(diào)節(jié)穩(wěn)壓穩(wěn)流模塊等。其中初始化模塊的主要功能是完成單片機(jī)的有關(guān)初始化設(shè)置，包括有關(guān)端口的選通、功能的選擇，以及中斷的允許等。A/D 采集轉(zhuǎn)換模塊是實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)信號(hào)的重復(fù)采樣，并且在單片機(jī)中完成數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。穩(wěn)壓穩(wěn)流模塊的功能是采用PID 控制算法并結(jié)合80C196 單片機(jī)輸出的D/A 電壓信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)電壓或電流的穩(wěn)定，且具有軟啟動(dòng)功能。
3.6 火花快速檢測(cè)的實(shí)現(xiàn)方式
要提高靜電除塵電源的除塵效率，每個(gè)除塵反應(yīng)器都要工作在最佳火花率下。為了實(shí)現(xiàn)火花控制，必須檢測(cè)火花放電現(xiàn)象。當(dāng)產(chǎn)生火花放電時(shí)，會(huì)引起二次電流大幅度增加，利用這一特點(diǎn)就可以采用硬件直接比較的方法，通過(guò)LM393 將二次電流反饋值與設(shè)定的火花放電閾值進(jìn)行比較，經(jīng)6N138 光耦和RS 觸發(fā)器后，接至單片機(jī)80C196KC 的外部中斷口。由于中斷級(jí)別很高（外部中斷XINT1），當(dāng)檢測(cè)到火花放電時(shí)，就執(zhí)行相應(yīng)的火花放電程序，記憶當(dāng)前放電時(shí)的運(yùn)行電壓，并將當(dāng)前運(yùn)行電壓降低到設(shè)定的火花回壓點(diǎn)，運(yùn)行電壓再?gòu)幕?BR>壓點(diǎn)以分段上升的方式上升至上次放電時(shí)的運(yùn)行電壓，這樣就保證了靜電高壓除塵電源始終保持在臨界放電電壓狀態(tài)。
4. 結(jié)語(yǔ)
基于單片機(jī) 80C196KC 的靜電除塵電源智能控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)響應(yīng)快、精度高、可監(jiān)控性好、抗干擾性強(qiáng)，通過(guò)實(shí)際運(yùn)行證明，能夠自動(dòng)跟蹤電場(chǎng)的變化，輸出最佳電暈功率，從而使除塵效率大為提高，具有廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用前景。本文作者創(chuàng)新點(diǎn)：本文提出了一種新型的基于單片機(jī) 80C196KC 控制的靜電除塵電源調(diào)壓智能系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)方便調(diào)節(jié)，動(dòng)態(tài)性能好，使得電源能夠方便地跟蹤電場(chǎng)變化，放電電壓保持到最佳火花率，極大提高除塵器電源效率。