專利名稱：一種包含氘燈電源的測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種測量裝置，特別是涉及一種包含氘燈電源的測量裝置。
背景技術(shù)：
氘燈電源是一種專為特種氘燈光源設(shè)計(jì)的專用電源。氘燈，是一種氣體放電管，它 的陽極在未擊穿之前呈高阻特性，一旦擊穿立即進(jìn)入低阻狀態(tài)。燈絲只是在陽極未擊穿之 前，發(fā)射電子幫助陽極擊穿。當(dāng)陽極一旦擊穿燈絲電流應(yīng)減半或關(guān)閉，以延長氘燈壽命。因 此氘燈電源是一種恒流狀態(tài)下工作的特殊穩(wěn)定電源。中國專利號200320110816. 7中介紹 了一種典型的氘燈電源電路，如圖1所示，該電源設(shè)計(jì)采用了工頻變壓器和大功率三極管， 具有紋波噪聲小，電路相對簡單，控制方便等特點(diǎn)。但也存在著一些不足的地方，工頻變壓 器體積大，交流輸入范圍小，電源整體效率低；氘燈的時(shí)序控制是固定的，若需要更改預(yù)熱 時(shí)間則需要更換元器件，不能監(jiān)測氘燈的工作狀態(tài)；另一方面該電源僅能驅(qū)動氘燈，不能驅(qū) 動鎢燈，穩(wěn)定性不理想。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明在于改進(jìn)上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足提供一種包含氘燈電源的測量裝置，該裝 置的氘燈電源體積小、效率高，方便對氘燈進(jìn)行時(shí)序控制、工作狀態(tài)監(jiān)測，可同時(shí)驅(qū)動鎢燈， 提高了電流、電壓、及陰極溫度的穩(wěn)定性。本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)一種包含氘燈電源的測量裝置，包含氘燈電源，所述的氘燈電源包括單片機(jī)控制 電路、開關(guān)電源、氘燈啟輝工作電路、氘燈恒流源電路、氘燈電源管理單元、氘燈工作狀態(tài)指 示單元、指令開關(guān)；所述的開關(guān)電源分別連接氘燈啟輝工作電路、氘燈電源管理單元、氘燈 恒流源電路，且開關(guān)單元分別經(jīng)所述的氘燈啟輝工作電路、氘燈電源管理單元至單片機(jī)控 制電路，所述的單片機(jī)控制電路連接指令開關(guān)，所述氘燈電源管理單元與所述的氘燈工作 狀態(tài)指示單元相連。所述的開關(guān)電源還連接有鎢燈電源管理單元，且經(jīng)所述鎢燈電源管理單元連接至 指令開關(guān)，所述鎢燈電源管理單元還連接有鎢燈工作狀態(tài)指示單元。所述的氘燈啟輝工作電路中包含充電電路、放電電路，所述放電電路與繼電器Kl 的第一觸點(diǎn)相連，所述充電電路與繼電器Kl的第二觸點(diǎn)相連，繼電器Kl的第三觸點(diǎn)作為氘 燈陽極觸點(diǎn)。所述的氘燈恒流源電路包括一比較器，所述比較器的第一輸入端與所述氘燈啟輝 工作電路的一個采樣電阻相連接，所述比較器的第一輸入端還連接一個基準(zhǔn)6. 95V電路， 所述比較器的第二輸入端連接一參考電平，所述比較器的輸出端與所述開關(guān)電源的補(bǔ)償調(diào) 整端相連，用于控制所述氘燈啟輝工作電路輸出的電流穩(wěn)定在300mA。所述單片機(jī)控制電路具有如下控制步驟步驟1 使所述氘燈電源管理單元輸出預(yù)熱電壓，并使所述氘燈啟輝工作電路為第一電容充電；步驟2 延時(shí)，等待氘燈預(yù)熱完成；步驟3 使所述氘燈啟輝工作電路的輸出端與氘燈的陽極連通，使第一電容放電， 同時(shí)，使所述氘燈啟輝工作電路向氘燈輸出300mA電流；步驟4:使所述氘燈電源管理單元向氘燈陰極輸出的預(yù)熱電壓調(diào)整為維持電壓。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于1.體積小、模塊化程度高，可以同時(shí)驅(qū)動氘燈和鎢燈；2.啟輝成功率高；3.氘燈的電流穩(wěn)定性高，可以達(dá)到士30ppm/8小時(shí)；4.氘燈的電壓穩(wěn)定性高，1小時(shí)內(nèi)可以達(dá)到士0. 03% ；5.氘燈的陰極溫度穩(wěn)定性高，1小時(shí)內(nèi)可以達(dá)到士0. 03%。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)氘燈電源電路原理圖；圖2為氘鎢燈電源原理結(jié)構(gòu)框圖；圖3為圖2中開關(guān)電源、氘燈啟輝工作電路、氘燈恒流源電路電路4為圖2中鎢燈電源管理單元電路圖；圖5為圖2中氘燈電源管理單元電路圖；圖6為圖2中單片機(jī)控制電路原理圖；圖7為圖2中鎢燈工作狀態(tài)指示單元電路圖；圖8為圖2中指令開關(guān)電路圖；圖9為圖2中氘燈工作狀態(tài)指示單元電路圖；圖10為氘燈的電流隨時(shí)間變化示意圖；圖11為氘燈的電壓隨時(shí)間變化示意圖；圖12為氘燈的陰極溫度隨時(shí)間變化示意圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 如圖2所示，一種包含氘燈電源的測量裝置，所述的氘燈電源包括開關(guān)電源1、氘 燈啟輝工作電路2、單片機(jī)控制電路3、氘燈電源管理單元4、氘燈恒流源電路5、氘燈工作狀 態(tài)指示單元6、指令開關(guān)7 ；所述的開關(guān)電源1分別連接有氘燈啟輝工作電路2、氘燈電源管 理單元4、氘燈恒流源電路5，且開關(guān)單元1分別經(jīng)所述的氘燈啟輝工作電路2、氘燈電源管 理單元4至單片機(jī)控制電路3，所述的單片機(jī)控制電路3連接有指令開關(guān)7，所述氘燈電源 管理單元4與所述的氘燈工作狀態(tài)指示單元相連6。圖3-9為圖2框圖中各個部分的電路圖，氘燈的工作過程為指令開-預(yù)熱-啟 輝-限流-狀態(tài)指示，1.指令開如圖8所示，短接指令開關(guān)7中J4的1、2管腳，或者利用計(jì)算機(jī)發(fā)低 電平指令給指令開關(guān)7，使J3的3管腳為低電平，低電平為氘燈開指令。2.預(yù)熱如圖3、6、8所示，J3的3管腳與單片機(jī)控制電路3中的單片機(jī)TO的6管腳相連接，單片機(jī)控制電路3接收氘燈開的指令后，首先，將單片機(jī)TO的1管腳置為高電 平，使得氘燈電源管理單元4中的電源管理芯片U4的7管腳為高電平，電源管理芯片U4開 始工作，電源管理芯片U4的1管腳輸出2. 5V預(yù)熱電壓，該預(yù)熱電壓經(jīng)Jl的5管腳、7管腳 給氘燈陰極加熱，此時(shí)單片機(jī)控制電路3計(jì)時(shí)，預(yù)熱時(shí)間定為20秒。作為舉例說明，預(yù)熱時(shí) 間也可以定為30秒或其它時(shí)間。同時(shí)，單片機(jī)控制電路3通過J2的4管腳控制繼電器的開關(guān)Kl接通上面的觸點(diǎn)， 此時(shí)，氘燈啟輝工作電路2中，由C42，D17，D12，C31組成的倍壓整流電路構(gòu)成充電電路， 輸出500V電壓用于給電容C32充電。3.啟輝參考圖5、6，單片機(jī)控制電路3計(jì)時(shí)20秒 后，其1管腳維持高電平不變，其3管腳由低電平轉(zhuǎn)為高電平，繼電器Kl吸合到氘燈陽極觸 點(diǎn)；電阻R34、R35和電容C32構(gòu)成放電電路，C32上的500VDC通過R35、R34、Kl、R62、R63、 L3經(jīng)端子J1-8加到氘燈的陽極，使氘燈內(nèi)氣體放電，氘燈的陰陽極之間由高阻變?yōu)榈妥瑁?同時(shí)單片機(jī)控制電路3的3管腳高電平控制Q12和電源管理芯片U4,使氘燈電源管理單 元4的預(yù)熱電壓減至維持電壓。根據(jù)不同的氘燈，維持電壓有的為0V，有的為IV左右，例 如室溫為25°時(shí)，電壓控制在IV，可使氘燈的陰極溫度控制在245-290°C之間的某一點(diǎn)，如 265 0C 士 0. 1%。氘燈在各電路的控制下的啟輝步驟為1)氘燈電源管理單元4向氘燈的陰極輸出預(yù)熱電壓，并使氘燈啟輝工作電路2為 電容C32充電；2)單片機(jī)控制電路3通過延時(shí)，等待氘燈預(yù)熱完成；3)氘燈啟輝工作電路2的輸出端和氘燈的陽極連通，使電容C32經(jīng)過電阻R34、 R35向氘燈的陽極放電；4)由氘燈啟輝工作電路2向氘燈輸出300mA電流，并使氘燈電源管理單元4把向 氘燈陰極輸出的預(yù)熱電壓調(diào)整為維持電壓。4.限流圖3中，氘燈啟輝的同時(shí)，由開關(guān)電源1中的PMW控制芯片驅(qū)動的推挽電 路經(jīng)高頻變壓器Tl和D5，D8整流輸出+140V，通過L2、D13、Kl、R62、R63、L3經(jīng)端子J1-8 加到氘燈的陽極，使氘燈陰陽極之間電流迅速增加到300mA ；電流采樣電阻R33上的壓降被 連接到比較器U2的一個輸入端，該輸入端還通過一個電阻似9連接Zl基準(zhǔn)6. 95v電路，在 本實(shí)施例中，基準(zhǔn)Zl采用LM399，比較器U2的另一輸入端連接一參考電平，該比較器U2的 輸出端輸出的開關(guān)信號，通過QlO連接到開關(guān)電源電路中PMW控制芯片的補(bǔ)償調(diào)整端12管 腳，用于控制氘燈啟輝工作電路2向氘燈輸出的電流穩(wěn)定在300mA。從以上氘燈工作過程及圖3可以看出，氘燈啟輝工作電路2、由C42，D17，D12，C31 組成的倍壓整流電路及與PMW控制芯片與高頻變壓器Tl，及開關(guān)Kl之間的這種連接方式， 可以使電容C32放電啟輝后，氘燈恒流源電路5輸出的電流300mA無間隙地施加在氘燈的 陽極上，使得氘燈的啟輝率極大提高。5.狀態(tài)指示如圖9氘燈工作狀態(tài)指示電路圖，I-和基準(zhǔn)3. 3v經(jīng)運(yùn)放U6A作比 較，輸出DF信號，低電平為氘燈點(diǎn)亮，高電平為未點(diǎn)亮，通過端子J3-5輸出，用于通知計(jì)算 機(jī)。實(shí)施例2本發(fā)明測量裝置還可以在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上進(jìn)一步包括鎢燈電源管理單元8、連接于鎢燈電源管理單元8的鎢燈工作狀態(tài)指示單元9，開關(guān)電源1經(jīng)鎢燈電源管理單元8接 于指令開關(guān)7。鎢燈的工作過程指令開-穩(wěn)壓工作-狀態(tài)指示。指令開如圖8所示，短路指令開關(guān)7中J3的1、2管腳，或者計(jì)算機(jī)發(fā)給低電平指 令給指令開關(guān)7中J3的2管腳，低電平為鎢燈開指令。鎢燈穩(wěn)壓工作如圖4鎢燈穩(wěn)壓工作電路圖，鎢燈開關(guān)信號w通過Q7，將電源管理 芯片U7的7管腳由低電平轉(zhuǎn)為高電平 ’U7開始工作，輸出4v/1.5A，經(jīng)Jl的1管腳，Jl的 2管腳給鎢燈燈絲。鎢燈狀態(tài)指示如圖7鎢燈狀態(tài)指示電路圖，鎢燈工作電壓+4V經(jīng)D6，R6，輸出WF 信號，低電平為鎢燈點(diǎn)亮，高電平為未點(diǎn)亮，通過端子J3-4輸出，用于通知計(jì)算機(jī)。本發(fā)明經(jīng)測試氘燈的電流、電壓及陰極溫度穩(wěn)定性高，圖10為氘燈的電流隨時(shí)間 變化示意圖，電流穩(wěn)定性高，可以達(dá)到士30ppm/8小時(shí)；圖11為氘燈的電壓隨時(shí)間變化示意 圖，1小時(shí)內(nèi)可以達(dá)到士0. 03% ；圖12為氘燈的陰極溫度隨時(shí)間變化示意圖，1小時(shí)內(nèi)可以 達(dá)到 士 0. 03%。
權(quán)利要求
1.一種包含氘燈電源的測量裝置，包含氘燈電源，其特征在于所述的氘燈電源包括 單片機(jī)控制電路、開關(guān)電源、氘燈啟輝工作電路、氘燈恒流源電路、氘燈電源管理單元、氘燈 工作狀態(tài)指示單元、指令開關(guān)；所述的開關(guān)電源分別連接氘燈啟輝工作電路、氘燈電源管理 單元、氘燈恒流源電路，且開關(guān)單元分別經(jīng)所述的氘燈啟輝工作電路、氘燈電源管理單元至 單片機(jī)控制電路，所述的單片機(jī)控制電路連接指令開關(guān)，所述氘燈電源管理單元與所述的 氘燈工作狀態(tài)指示單元相連。
2.如權(quán)利要求1所述的包含氘燈電源的測量裝置，其特征在于所述的開關(guān)電源還連 接有鎢燈電源管理單元，且經(jīng)所述鎢燈電源管理單元連接至指令開關(guān)，所述鎢燈電源管理 單元還連接有鎢燈工作狀態(tài)指示單元。
3.如權(quán)利要求1所述的包含氘燈電源的測量裝置，其特征在于所述的氘燈恒流源電 路包括一比較器，所述比較器的第一輸入端與所述氘燈啟輝工作電路的一個采樣電阻相連 接，所述比較器的第一輸入端還連接一個基準(zhǔn)6. 95V電路，所述比較器的第二輸入端連接 一參考電平，所述比較器的輸出端通過一個三極管與所述開關(guān)電源的補(bǔ)償調(diào)整端相連，用 于控制所述氘燈啟輝工作電路輸出的電流穩(wěn)定在300mA。
4.如權(quán)利要求1所述的包含氘燈電源的測量裝置，其特征在于所述單片機(jī)控制電路 具有如下控制步驟步驟1 使所述氘燈電源管理單元輸出預(yù)熱電壓，并使所述氘燈啟輝工作電路為第一 電容充電；步驟2 延時(shí)，等待氘燈預(yù)熱完成；步驟3 使所述氘燈啟輝工作電路的輸出端與氘燈的陽極連通，使第一電容放電，同 時(shí)，使所述氘燈啟輝工作電路向氘燈輸出300mA電流；步驟4 使所述氘燈電源管理單元向氘燈陰極輸出的預(yù)熱電壓調(diào)整為維持電壓。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種包含氘燈電源的測量裝置，包含氘燈電源，所述的氘燈電源包括單片機(jī)控制電路、開關(guān)電源、氘燈啟輝工作電路、氘燈恒流源電路、氘燈電源管理單元、氘燈工作狀態(tài)指示單元、指令開關(guān)；所述的開關(guān)電源分別連接有氘燈啟輝工作電路、氘燈電源管理單元、氘燈恒流源電路，且開關(guān)單元分別經(jīng)所述的氘燈啟輝工作電路、氘燈電源管理單元至單片機(jī)控制電路，所述的單片機(jī)控制電路連接有指令開關(guān)，所述氘燈電源管理單元與所述的氘燈工作狀態(tài)指示單元相連。本發(fā)明體積小、模塊化程度高，可以同時(shí)驅(qū)動氘燈和鎢燈；且氘燈啟輝成功率高，同時(shí)氘燈的電流、電壓及陰極溫度穩(wěn)定性高。
文檔編號G01R31/40GK102053231SQ20091023689
公開日2011年5月11日 申請日期2009年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月4日
發(fā)明者李維森, 王悅, 王鐵軍 申請人:北京普源精電科技有限公司