基于DSP的新型中子發(fā)生器控制臺制造技術

本發(fā)明專利技術屬于中子發(fā)生器技術領域，具體涉及用DSP實現(xiàn)一種新型中子發(fā)生器控制臺。該新型中子發(fā)生器控制臺由觸摸屏、主控板、DA輸出模塊、AD采集模塊、儲存器電源、離子源電源和高壓加速電源組成。觸摸屏、主控板、DA輸出模塊和AD采集模塊構成了對中子管三路電源的檢測與控制并實時顯示的核心部分。主控板采用DSP為核心的控制芯片，與觸摸屏通信并控制DA輸出和AD采樣。觸摸屏與主控板通過串口線通訊，并作為人機交互界面起到了觸控輸出和中子管三路電源參量顯示的作用，可取代傳統(tǒng)控制臺所使用的機械電位器和指針式儀表。DA輸出模塊和AD采集模塊采用高精度AD和DA芯片，通過線性光偶隔離，實現(xiàn)對中子管三路電源的快速采樣和精確控制。使中子發(fā)生器產額的穩(wěn)定性不大于2%，同時還能滿足中子發(fā)生器長壽命的要求。

【技術實現(xiàn)步驟摘要】
【專利說明】基于DSP的新型中子發(fā)生器控制臺
本專利技術屬于中子發(fā)生器
，具體涉及一種新型中子發(fā)生器控制臺。
技術介紹
中子發(fā)生器中的中子管是目前中子源最熱門的技術，因其具有小型化、價格低、易普及等特點，而成為中子源中應用最廣泛的一種。中子發(fā)生器具有中子能量高、單色性好、可控制和使用安全的優(yōu)點，其在石油測井、煤質分析和爆炸物及毒品檢測等方面有著廣泛的應用。中子發(fā)生器作為電控設備，其中子的產額和穩(wěn)定性直接受到中子發(fā)生器控制臺的影響。傳統(tǒng)的中子發(fā)生器控制臺由于使用機械電位器調節(jié)與控制，開機過程需要比較有經驗的實驗人員調節(jié)，在正常運行過程中也需要不定時調節(jié)以使中子產額穩(wěn)定。中子發(fā)生器控制臺實際上就是要控制加在中子管上的三路電源，使中子管滿足產生中子的條件。中子管由于產生中子的條件比較復雜，而且存在大滯后環(huán)節(jié)，每次開機之后需要調節(jié)10分鐘左右的時間才能比較穩(wěn)定的產生中子，開機達到穩(wěn)定之后，在使用過程中隨時需要重新進行適當調節(jié)才能保持中子產額穩(wěn)定，中子產額穩(wěn)定性會直接或間接影響到實驗數(shù)據的準確性和科學性。另外由于在使用過程中存在放電等比較危險的情況，可能導致控制臺中的零部件損壞，仍然需要人工值守。針對上述問題，我們重新設計了控制臺，將其改為以單片微控制器為核心的自動調整裝置，控制目標值既可以由上位機設置，也可以在本機上設置(即本地設置)，對中子管三路電源的檢測及控制信號的發(fā)送，均采用了光偶隔離技術。因此，新型控制臺能夠比較快的達到穩(wěn)定狀態(tài)，抗干擾性能和抗沖擊性能明顯增強。在工作中自動對危險狀態(tài)進行快速處理，盡量避免較大的損失。最重要的是，在進行自動化控制之后，中子產額比原來手動調節(jié)的更加穩(wěn)定，在整個使用過程中不需要人工干預。
技術實現(xiàn)思路
為了克服傳統(tǒng)中子發(fā)生器控制臺的不足，本專利技術提供一種基于DSP單片微控制器的新型中子發(fā)生器控制臺，該控制臺與傳統(tǒng)中子發(fā)生器控制臺相比有以下幾點改進:一、用控制類DSP芯片為核心的主控板代替原來的機械電位器和指針式儀表，其處理速度、工作的穩(wěn)定性和可靠性，均可滿足自動控制模式的要求；二、增加了離子源電壓、離子源電流、儲存器電壓、儲存器電流、高壓源電壓和高壓源電流的采樣電路，便于主控芯片實時監(jiān)測各路電源參數(shù)的變化；三、使用觸摸屏代替原先的表頭顯示器，由于觸摸屏與控制板僅通過一根串口連接，減少了控制臺內部的連線，觸摸屏實時顯示AD采集的電壓電流值，同時，觸摸屏作為人機交互界面還可直接調控三路電源的輸出，并與上位機保持必要的通信，也可完全取代上位機獨立工作；四、系統(tǒng)中信號的采集和控制信號的發(fā)送，采用線性光偶進行隔離。本專利技術解決其技術問題所采用的技術方案是:該新型中子發(fā)生器控制臺由觸摸屏、基于DSP的主控板、DA輸出模塊、AD采集模塊、儲存器電源電路、離子源電源電路和高壓加速電源電路組成。主控板上有兩個串行通信接口，一個與觸摸屏連接，另一個預留給上位機，接收上位機的指令和向上位機發(fā)送信息。通過對主控芯片的程序設計，新型中子發(fā)生器有三種工作模式:一、本地調節(jié)；二、上位機調節(jié)；三、自動控制。本地調節(jié)模式下其工作過程是，人工調節(jié)觸摸屏上的觸控按鈕，觸摸屏通過串口線向主控板發(fā)送調控命令，DSP芯片控制DA模塊輸出相應的控制量，進而使三路電源輸出期望的電壓值或電流值；同時，DSP芯片通過控制AD實時采集三路電源的工作電壓和電流，主控板把采集的數(shù)據值通過串口發(fā)送給觸摸屏顯示。上位機調節(jié)模式是通過上位機的界面進行人工調節(jié)，調節(jié)指令通過串口由上位機實時發(fā)送給控制臺的主控板，主控板把采集到的三路電源的電壓、電流值及時回送上位機顯示。自動控制模式下其工作工程是，主控板上的DSP根據控制目標，通過DSP高速采樣各路電源參數(shù)，了解各路電源及整體工作情況，通過調整算法分時分步自動調節(jié)相應參量的變化，其目標是控制中子產額的穩(wěn)定。控制目標既可以在本地設置，也可以通過上位機設置，并可以在控制臺工作過程中隨時修改和保存。使用者只需開啟中子發(fā)生器，關閉中子發(fā)生器。本專利技術的有益效果是，提高了中子發(fā)生器的調整精度和調整速度，減少了控制臺內部的連線，降低了控制臺的故障率，增加了多路AD采樣，而且觸摸屏可實時顯示各路電源參數(shù)值，并可取代上位機直接調節(jié)控制臺工作，中子發(fā)生器的中子產額穩(wěn)定性明顯提高。【附圖說明】附圖1是基于DSP的新型中子發(fā)生器控制臺的結構示意圖。其中1.觸摸屏，2.串口線，3.主控板，4.DA輸出模塊，5.AD采集模塊，6.儲存器電源，7.離子源電源，8.高壓加速電源，9.線性光偶，10.線性光偶。下面結合附圖對本專利技術進一步說明。【具體實施方式】本專利技術的新型中子發(fā)生器控制臺是把觸摸屏、主控板、AD轉換器、DA轉換器、線性光偶和三路電源全部集成在一個控制箱內，體積小，重量輕便于攜帶。參考圖1，在本地調節(jié)和上位機調節(jié)模式下，首先選擇人工調節(jié)，調節(jié)觸摸屏1，通過串口線2向主控板3發(fā)送離子源調節(jié)命令，然后主控板3控制DA輸出模塊4輸出相應的調節(jié)值，經過線性光偶9傳輸，進而使離子源電源7輸出電壓；當離子源電源7加上兩千伏電壓時，調節(jié)觸摸屏1，通過串口線2向主控板3發(fā)送儲存器電源6調節(jié)命令，然后主控板3控制DA輸出模塊4輸出相應的調節(jié)值，經過線性光偶9傳輸，進而使儲存器電源6輸出電流；當儲存器電源6加上一定電流時，等待加熱絲升溫加熱，使儲存器中的氘氚混合氣體釋出，在離子源電壓作用下電離成氘氚離子；然后調節(jié)觸摸屏1，通過串口線2向主控板3發(fā)送高壓加速電源8調節(jié)命令，然后主控板3控制DA輸出模塊4輸出相應的調節(jié)值，經過線性光偶9傳輸，進而使高壓加速電源8輸出負-120KV高壓。同時，AD采集模塊5經過線性光偶10，實時采集三路電源的電壓和電流值，并通過主控板3發(fā)送到觸摸屏I顯示。在自動控制模式下，首先在本地或上位機輸入控制目標，主控板3上的DSP執(zhí)行控制程序，根據采集到的三路電源的電壓、電流值與目標值的差異，產生對三路電源的控制信號輸出，實現(xiàn)中子管三路電源的自動調節(jié)，直至達到預設的目標值，并保持其恒定。最終，新型中子發(fā)生器控制臺使中子產額的穩(wěn)定性不大于2%，同時還能滿足中子發(fā)生器長壽命的要求。【主權項】1.基于DSP的新型中子發(fā)生器控制臺是由觸摸屏、主控板、DA輸出模塊、AD采集模塊、線性光偶隔離模塊、儲存器電源、離子源電源和高壓加速電源構成，其特征是:中子發(fā)生器控制臺是把觸摸屏、主控板和三路電源等全部集成在一個機箱內。2.根據權利要求1所述的新型中子發(fā)生器控制臺，其特征是:主控板以DSP為核心芯片，主控板有兩個串行通信接口，一個與觸摸屏連接，另一個預留給上位機，觸摸屏和電腦上位機完全同步，二者可互相替代。3.根據權利要求1所述的新型中子發(fā)生器控制臺，其特征是:主控板直接與DA輸出模塊和AD采集模塊連接，并驅動DA輸出模塊輸出相應控制量，這些控制量作為小信號控制儲存器電源、離子源電源和高壓加速電源由低到高的輸出；同時，主控板控制AD采集模塊實時采集儲存器電源、離子源電源和高壓源電源的電壓電流值。4.根據權利要求1所述的新型中子發(fā)生器控制臺，其特征是:在AD通道和DA通道上設置了線性光偶隔離模塊，增強了中子發(fā)生器控制臺的抗干擾性和抗沖擊性。5.根據權利要求1所述的新型中子發(fā)生器控制臺，其特征是:本控制臺既可以實現(xiàn)自本文檔來自技高網...

【技術保護點】
基于DSP的新型中子發(fā)生器控制臺是由觸摸屏、主控板、DA輸出模塊、AD采集模塊、線性光偶隔離模塊、儲存器電源、離子源電源和高壓加速電源構成，其特征是：中子發(fā)生器控制臺是把觸摸屏、主控板和三路電源等全部集成在一個機箱內。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：喬雙，張洋，
申請(專利權)人：東北師范大學，
類型：發(fā)明
國別省市：吉林;22