一种基于氙灯光源的多稳压反馈调节控制系统技术方案

一种基于氙灯光源的多稳压反馈调节控制系统，属于紫外线光源领域。其特征在于：采用单片机作为控制器，在氙灯光源输出部分和氙灯电源稳压模块输入部分各引出一路反馈信号作为控制器输入，控制器对两种反馈进行分析判断后输出，并作用到继电器上，通过控制继电器的开关状态来确定接入的稳压模块；从而实现了对电源中接入电路的稳压模块的控制；当光源输出能量发生改变时，通过反馈装置和单片机控制系统及时对接入电源的稳压模块进行调整，使得电源输出达到稳定，从而实现了通过电学手段的调节改变了氙灯光源的稳定性。

A Multi-voltage Feedback Control System Based on Xenon Light Source

【技术实现步骤摘要】
一种基于氙灯光源的多稳压反馈调节控制系统
本专利技术属于紫外线光源领域。
技术介绍
1800年英国物理学家赫歇尔在三棱镜光谱的红光端外发现了不可见的热射线——红外线。德国物理学家里特(Ritte)对这一发现极感兴趣，他坚信物理学事物具有两极对称性，认为既然可见光谱红端之外有不可见的辐射，那么在可见光谱的紫端之外也一定可以发现不可见的辐射。终于在1801年的一天，当时他手头正好有一瓶氯化银溶液。人们当时已知道，氯化银在加热或受到光照时会分解而析出银，析出的银由于颗粒很小而呈黑色。里特(Ritte)就想通过氯化银来确定太阳光七色光以外的成份，他用一张纸片蘸了少许氯化银溶液，并把纸片放在白光经棱镜色散后七色光的紫光的外侧。没过多久，里特尔就发现纸片上的物质明显地变黑了。他又做了许多研究，最后确定纸片之所以变黑一定是受到一种看不见的射线的照射。里特把紫光外附近的不可见光叫做“去氧射线”以强调是化学反应。不久之后，这个名词被简化为“化学光”，并且成为当时广为人知的名词。直到1802年，化学光最终更名为“紫外线”。近几十年来，紫外线光源的开发和应用正处于一个高速发展的时期，光源的种类和应用范围日益扩大，按照紫外线各波长范围划分的波段，及A波段(400-320nm)；B波段(320-280rim)：c波段(280-200nm)；真空紫外波段(200-10nm)，光源的研制开发是逐渐地填补各紫外线波段的光源品种空白来进行的，根据现有的品种和规格，已部分地满足了应用的需要。紫外线应用范围发展速度更快，例如感光油漆、油墨等光敏材料的固化、照相制版、光刻、复印、皮肤病、内外科疾病治疗、杀菌消毒、保健、荧光分析等领域应用都有了快速发展。所以人类在防护紫外线伤害的同时又在开发和利用紫外线，人造紫外线光源是这种应用的前提和条件。氙灯光源作为紫外光源的一种，已经取得广泛应用，包括各类的光催化实验(例如光解水制氢、光降解污染物；模拟日光见光加速实验)，各类模拟日光紫外波段加速实验等研究等。在一些实验中，对氙灯光源稳定度的要求也相当高。随着工业化的发展，用电量大大增加，尤其在用电高峰期，市电电压会急骤下降，有时能降到160V-170V，因此，市电电压会在160V-240V范围内变化。对于线性直流稳压电源来说，通常都是通过反馈信号调节电源稳压电路中的可调器件去实现的，但是当电网电压变化过大时，这种调节方式的调节输出也会有一定的波动，造成氙灯光源不稳定。为了减弱电网电压波动过大以及环境因数的影响，提高氙灯在恶劣环境下的稳定度和氙灯电源的抗干扰性，本专利提出了一种基于氙灯光源的多稳压反馈调节控制系统。
技术实现思路
本专利技术的目的是：提供一种基于氙灯光源的多稳压反馈调节控制系统，采用单片机作为控制器，在氙灯光源输出部分和氙灯电源稳压模块输入部分各引出一路反馈信号作为控制器输入，控制器对两种反馈进行分析判断后输出，并作用到继电器上，通过控制继电器的开关状态来确定接入的稳压模块。从而实现了对电源中接入电路的稳压模块的控制。在电源中，稳压模块的数量为n，模块与模块之间的输入电压并不相同，输出电压相同。并且稳压模块根据模块输入电压按梯度排开。n越大，控制的精度越高，电源处于工作状态时，只有n个模块当中的一个接入电路。在本设计中，为了便于说明，采用n＝3。为了使调节效果达到最佳可控状态，需要满足以下公式，假设稳压模块输入部分波动范围的最低值为i，最高值为j，模块个数为n，则第m个模块的输入电压值为：当光源输出能量发生改变时，可以通过反馈装置和单片机控制系统及时对接入电源的稳压模块进行调整，使得电源输出达到稳定，从而实现了通过电学手段的调节改变了氙灯光源的稳定性。在光电转换系统中，使用光敏三级管进行光电转换。但是，当环境中存在多个光源时，会对氙灯输出的光束产生干扰，因此，本专利针对光电转换黑箱设计了光电转换黑箱来来解决这个问题。本系统如图1，图2所示，主要包含四大部分，分别是反馈部分，单片机控制部分，电源部分以及氙灯光源部分。其中反馈部分包括光路反馈系统与电信号反馈系统；单片机控制部分包括单片机及其外围电路，电源部分包括DC/DC模块和氙灯电源电路。光电转换黑箱由四部分组成，分别是光电转换黑箱外壳，衰减片，光学反光镜和光敏三极管。具体如图3所示。图1基于氙灯光源的负反馈氙灯电源控制系统原理图图2电源与单片机之间关系图图3光电转换黑箱抛面示意图A为电源，包括氙灯电源电路和DC/DC稳压模块；B为单片机控制部分，由单片机及其外部电路组成；C为反馈系统，包括电流反馈和光路反馈；K为氙灯电源电路，J为光电转换黑箱；D为氙灯光源；E为光电转换模块箱体；F为衰减片；G为光敏三极管，H为光学反光镜。具体实施方式该装置的具体工作流程如下：1、当氙灯的输出光束稳定性发生改变时，照射到光电转换黑箱的光束也对应发生改变2、该光信号经光电转换黑箱转换后传入单片机3、单片机得知光强发生改变后读取电信号反馈系统反馈的电信号，并判断其有没有变化，如无变化，则认定改变化由外部环境造成；如产生变化，则认定是电源部发生变化。4、单片机分析出是电源部分发生变化后，会相应的继电器进行控制。如果反馈回的信号是变小的，则向输入小的稳压模块梯度方向调节，直至稳定。相反，则向另一个梯度方向调节。5、调至稳压模块后，光源恢复稳定。举例一种状态，来更好的描述工作流程，我们假设稳压模块1的输入最小，其次是稳压模块2，稳压模块3的输入最大。假设在市电220V时，接入电路的是稳压2。当市电电压由220V变至160V，此时稳压模块2的输入电压会减小造成输出电压减小，随氙灯光源亮度减弱。接着该减弱的光束传入光电转换黑箱，经过转换后传入单片机。单片机判断出氙灯光源变弱后，会去读取电信号反馈系统的电信号，发现该信号也减弱。接着单片机作出处理，先接通稳压模块1，紧接着断开稳压模块2，该切换过程会使输出有瞬间的轻微波动，但是会立即消失。切换完成后，氙灯光束恢复至原来的光强。光电转换黑箱为长为2h，宽为h，高为h的长方体，长方体内空心，除上面长方形外，其余五个面均为不透光铝合金材质的外壳，铝合金内表面涂有黑漆。上面长方形有两个等大的正方形组成，其中一个正方形与其他五个面相同，另一个正方形为光学衰减片。光学反光镜与底面成角度a安装在黑箱内的一侧，a为45度，光学反光镜长度为另一侧正中央安放光敏三极管，光敏三极管中心与光电转换黑箱底部各边的距离分别为0.5h，0.5h，0.5h，1.5h。氙灯光源垂直于衰减片固定。当装置工作时，氙灯光源发出的光垂直于衰减片开始照射，光穿过衰减片后照射到光学反光镜上，经反射镜反射后，光束与底面平行照射到光敏三极管上。经光敏三级管转换为电信号。本专利的创新点如下：1、与传统的线性直流稳压电源相比，本装置可以在电网波动较大时仍然保证输出氙灯光源稳定。2、本装置采用一种全新的反馈调节方式，区别与传统的通过软件调节可调器件进行调节，而是采用反馈的方式从硬件上调节稳压模块，并且该模块可以是n。3、为了减弱环境中其他光源的影响，设计了光电转换黑箱。主要参数内容：1、各稳压模块的输入电压采用梯度式排开，在波动范围内等值排列。假设稳压模块输入部分波动范围的最低值为i，最高值为j，模块个数为n，则第m个模块的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于氙灯光源的多稳压反馈调节控制系统，其特征在于：采用单片机作为控制器，在氙灯光源输出部分和氙灯电源稳压模块输入部分各引出一路反馈信号作为控制器输入，控制器对两种反馈进行分析判断后输出，并作用到继电器上，通过控制继电器的开关状态来确定接入的稳压模块；从而实现了对电源中接入电路的稳压模块的控制；在电源中，稳压模块的数量为n，模块与模块之间的输入电压并不相同，输出电压相同；并且稳压模块根据模块输入电压按梯度排开；n越大，控制的精度越高，电源处于工作状态时，只有n个模块当中的一个接入电路；为了使调节效果达到最佳可控状态，需要满足以下公式，假设稳压模块输入部分波动范围的最低值为i，最高值为j，模块个数为n，则第m个模块的输入电压值为：

【技术特征摘要】
1.一种基于氙灯光源的多稳压反馈调节控制系统，其特征在于：采用单片机作为控制器，在氙灯光源输出部分和氙灯电源稳压模块输入部分各引出一路反馈信号作为控制器输入，控制器对两种反馈进行分析判断后输出，并作用到继电器上，通过控制继电器的开关状态来确定接入的稳压模块；从而实现了对电源中接入电路的稳压模块的控制；在电源中，稳压模块的数量为n，模块与模块之间的输入电压并不相同，输出电压相同；并且稳压模块根据模块输入电压按梯度排开；n越大，控制的精度越高，电源处于工作状态时，只有n个模块当中的一个接入电路；为了使调节效果达到最佳可控状态，需要满足以下公式，假设稳压模块输入部分波动范围的最低值为i，最高值为j，模块个数为n，则第m个模块的输入电压值为：当光源输出能量发生改变时，通过反馈装置和单片机控制系统及时对接入电源的稳压模块进行调整，使得电源输出达到稳定，从而实现了通过电学手段的调节改变了氙灯光源的稳定性。2.根据权利要求1所述的一种基于氙灯光源的多稳压反馈调节控制系统，其特征在于：在光电转换系统中，使用光敏三级管进行光电转换；但是，当环境中存在多个光源时，设计了光电转换黑箱；光电转换黑箱由四部分组成，分别是光电转换黑箱外壳，衰减片，光学反光镜和光敏三极管；光电转换黑箱为长为2h，宽为h，高为h的长方体，长方体内空心，除上面长方形...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴坚，郭磊钊，叶杏，陈涛，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：北京,11