移相觸發(fā)芯片TCA785在磁粉探傷機周向電流控制中的應(yīng)用 2011-05-13 16:25:48來源:互聯(lián)網(wǎng)

摘要：針對現(xiàn)有熒光磁粉探傷機退磁不夠穩(wěn)定的問題，給出了移相觸發(fā)器TCA785的工作原理及其在車輪輪對熒光磁粉探傷機周向電流電路控制系統(tǒng)中的應(yīng)用方法。結(jié)果表明，基于移相觸發(fā)器TCA785的磁粉探傷機周向電流控制具有電路結(jié)構(gòu)簡單、退磁穩(wěn)定、穩(wěn)定性高，對提高熒光磁粉探傷的缺陷檢出率，減少列車事故，都具有較高的經(jīng)濟效益和社會效益。
關(guān)鍵詞：磁粉探傷機；移相觸發(fā)；TCA785；可控硅移相

0 引言
磁粉探傷機由于其結(jié)構(gòu)相對簡單、檢測速度快、成本低、對環(huán)境污染較小等特點，已廣泛應(yīng)用于航空、機械、汽車、內(nèi)燃機、鐵道、船泊等部門。由于某些車輪輪對熒光磁粉探傷機的退磁不穩(wěn)定，故需要對周向電流電路控制系統(tǒng)中的可控硅調(diào)壓方案進行改進。目前，在生產(chǎn)中使用的磁粉探傷設(shè)備中，周向電流多采用2只可控硅反向并聯(lián)組成調(diào)壓電路。而本文則給出了采用TCA785移相觸發(fā)器對可控硅實現(xiàn)調(diào)壓的方法。

1 可控硅調(diào)壓原理和觸發(fā)方式
可控硅具有體積小、重量輕、耐壓高、價格低廉、控制靈敏和使用壽命長等優(yōu)點，它使半導體器件的應(yīng)用從弱電領(lǐng)域進入強電領(lǐng)域，而且廣泛應(yīng)用于整流、逆變和調(diào)壓等大功率電子電路中?？煽毓枋且环N有源開關(guān)器件，平時它保持在非導通狀態(tài)，直到一個較小的控制信號對其觸發(fā)(或稱“點火”)使其導通，而且一旦導通后，即使撤離觸發(fā)信號，它也保持導通，而要使其關(guān)斷，可在其陽極與陰極間加上反向電壓或?qū)⒘鬟^可控硅二極管的電流減少到某一個閥值以下。磁粉探傷機的磁化電路絕大多采用可控硅調(diào)壓方式來控制周向磁化電流。
1．1 可控硅調(diào)壓原理
可控硅導通和關(guān)斷的條件是：當陽極電位高于陰極電位且控制極有足夠的正向電壓和電流時，即可實現(xiàn)從關(guān)斷到導通；而陽極電位高于陰極電位且陽極電流大于維持電流時，可維持可控硅的導通：陽極電位低于陰極電位或陽極電流小于維持電流時，可控硅便從導通狀態(tài)變?yōu)殛P(guān)斷。
產(chǎn)生觸發(fā)脈沖是可控硅導通的必要條件之一，其質(zhì)量將直接對可控硅的工作情況和性能造成影響。因此，產(chǎn)生觸發(fā)信號的觸發(fā)電路的可靠性直接關(guān)系到可控硅調(diào)壓裝置的質(zhì)量。
1．2 可控硅的觸發(fā)方式
用可控硅實現(xiàn)交流調(diào)壓通常有兩種觸發(fā)方式，即過零觸發(fā)方式和移相觸發(fā)方式。
過零觸發(fā)是在電源電壓零點附近觸發(fā)晶閘管導通，并通過改變設(shè)定周期內(nèi)晶閘管導通的周波數(shù)來實現(xiàn)交流調(diào)壓。可控硅定周期過零觸發(fā)工作波形如圖l所示。圖1中，Tc為控制信號的周期，t1和t2分別為可控硅的通、斷時間，且Tc=t1+t2。該電路是通過改變可控硅的通斷時間，即改變通斷的周波數(shù)來實現(xiàn)電壓調(diào)節(jié)。通?？刂齐娐废劝沿撦d與輸入電壓U在周期Tc時間接通t1秒(通n個周波)，然后再斷開t2秒(斷m個周波)，即通過改變通斷時間來調(diào)節(jié)負載的輸出電壓。


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移相觸發(fā)是通過改變導通角來實現(xiàn)調(diào)壓。圖2所示就是觸發(fā)脈沖的移相觸發(fā)角分別為45°、90°和135°時的導通情況，由圖2可知，負載兩端的電壓是隨移相觸發(fā)角的變化而變化的。


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移相觸發(fā)在可控硅的每個正或負周期中都有保持通斷的部分，即輸出連續(xù)可調(diào)，故能適應(yīng)各種負載，但在控制過程中，會對電網(wǎng)產(chǎn)生電磁干擾。根據(jù)負載性質(zhì)、使用條件和周圍環(huán)境，本設(shè)計選擇移相觸發(fā)作為可控硅的觸發(fā)控制方式。

2 可控硅移相觸發(fā)器電路的設(shè)計
隨著集成電路制作技術(shù)的提高，集成觸發(fā)器克服了分立元件觸發(fā)器的缺點，因而得到廣泛的應(yīng)用。本文采用集成觸發(fā)電路TCA785來改造現(xiàn)有設(shè)備，以提高設(shè)備性能。
2．1 TCA785移相觸發(fā)器簡介
TCA785移相觸發(fā)器屬單片移相觸發(fā)器，為雙列直插式16腳大規(guī)模集成電路，與其它芯片相比，TCA785具有輸出脈沖整齊度好、移相范圍
寬、輸出脈沖寬且可人為調(diào)節(jié)等優(yōu)點，所以適用范圍更為廣泛。
2．2 TCA785的工作原理
TCA785的原理如圖3所示，其中腳11接移相控制電平V11，腳6接調(diào)制信號，腳5接同步信號，腳12通過電容接地，腳9和10分別接鋸齒波斜率電阻和電容，腳15和14為脈沖輸出端Q1和Q2。


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