基于單片機控制的靜電除塵電源調壓系統設計

80C196KC 單片機有著豐富的內部資源，主控電路以單片機芯片為核心，擴展了一片外部數據存儲器6264，一片外部程序存儲器2764，一片外部功能擴展芯片8155，輔以地址鎖存器74LS373，地址譯碼器74LS138，復位電路，晶振電路，A/D 轉換隔離電路等。

3.2 晶閘管觸發電路設計
三相交流調壓是通過調節反并聯晶閘管的導通角，來實現對電源輸出電壓的有效控制的，因此晶閘管能否穩定可靠地觸發，是至關重要的。本控制系統采用CA6100 晶閘管通用觸發板，其基本原理如圖3 所示

CA6100 通用可控硅觸發板是以40 芯CMOS 大規模集成電路（專用芯片）為核心，利用鎖相環技術（PLL）和多芯片合成技術（MCM），通過壓控振蕩器（VCO）鎖定的三相同步信號間的邏輯關系設計出的一種晶閘管觸發系統。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°連續線性可調，且晶閘管觸發脈沖幅值可達到15V/2A，能夠滿足靜電除塵電源對晶閘管觸發脈沖的要求。

3.3 信號采集與檢測電路設計
系統主要檢測一次電壓、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一次電壓和電流進行檢測。由于靜電除塵電源二次電壓輸出很高，所以需經電阻分壓，然后通過霍爾電壓傳感器進行檢測，二次電流檢測則采用回路串電阻的方式。這四路檢測型號經過信號調理電路，進入單片機的A/D 轉換口，單片機的ADC 模塊分別對其順序采樣和A/D 轉換。圖4 為一次電流信號調理電路，主要包括整流、比例放大和二階有源濾波三部分。

3.4 液晶顯示模塊設計
為了使裝置的人機接口界面更加友好、直觀，在本裝置中采用中文液晶顯示模塊作為人機接口界面。采用液晶模塊型號為LCM320240ZK，顯示內容20×15 行，內含7602 個簡體中文字型。但是其工作時序和80C196 單片機不兼容，需要用到8155 擴展。其他管腳則直接與單片機相連接，讀(E)、寫(R/W)端口分別和80C196KC 單片機的讀、寫信號相連，片選信號(CS1、CS2)由38 譯碼器提供。
3.5 軟件設計
主程序完成整個模塊的控制流程和子程序模塊調用等功能。子程序模塊完成整個裝置的不同功能的實現，包括初始化模塊、液晶顯示模塊、A/D 采集轉換模塊、PID 調節穩壓穩流模塊等。其中初始化模塊的主要功能是完成單片機的有關初始化設置，包括有關端口的選通、功能的選擇，以及中斷的允許等。A/D 采集轉換模塊是實現對被測信號的重復采樣，并且在單片機中完成數據轉換。穩壓穩流模塊的功能是采用PID 控制算法并結合80C196 單片機輸出的D/A 電壓信號進行調節，從而實現電壓或電流的穩定，且具有軟啟動功能。
3.6 火花快速檢測的實現方式
要提高靜電除塵電源的除塵效率，每個除塵反應器都要工作在最佳火花率下。為了實現火花控制，必須檢測火花放電現象。當產生火花放電時，會引起二次電流大幅度增加，利用這一特點就可以采用硬件直接比較的方法，通過LM393 將二次電流反饋值與設定的火花放電閾值進行比較，經6N138 光耦和RS 觸發器后，接至單片機80C196KC 的外部中斷口。由于中斷級別很高（外部中斷XINT1），當檢測到火花放電時，就執行相應的火花放電程序，記憶當前放電時的運行電壓，并將當前運行電壓降低到設定的火花回壓點，運行電壓再從回
壓點以分段上升的方式上升至上次放電時的運行電壓，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。
4. 結語
基于單片機 80C196KC 的靜電除塵電源智能控制系統實時響應快、精度高、可監控性好、抗干擾性強，通過實際運行證明，能夠自動跟蹤電場的變化，輸出最佳電暈功率，從而使除塵效率大為提高，具有廣闊的市場應用前景。本文作者創新點：本文提出了一種新型的基于單片機 80C196KC 控制的靜電除塵電源調壓智能系統，該控制系統方便調節，動態性能好，使得電源能夠方便地跟蹤電場變化，放電電壓保持到最佳火花率，極大提高除塵器電源效率。