基于单片机的低压脉冲发生器研制

赵亚妮　乔丽萍

摘 要：随着科学技术的不断创新发展，电力工业在很大程度上取得显著的效果。但是先进设备的不断更换，在电力系统中往往电缆会在运行过程中出现故障问题，为了保证电力系统电缆线的正常安全工作，本文主要对单片机的低压脉冲发生器进行研究和分析。

关键词：单机片；低压脉冲；脉冲发生器

电力系统中电缆故障对电力系统安全运行造成一定的影响，也是当前研究和探讨的重点问题。确定了电力电缆故障并及时进行处理，是减少电力损耗的有效途径，也是保证电力系统正常可靠运行的重要前提。经研究人员研究分析，单片机的低压脉冲发生器能检测到电力系统中电缆故障的发生点。这种检测方式首先要在电缆上安装一个发射脉冲，通过脉冲对电缆线的的检测确定故障发生的准确位置。但是在电缆线检测过程中脉冲的传播在遇到故障点时就会出现反向的传播，如何更为准确的确定故障点，需要将脉冲传播时间和反向传播时间之间的时间差进行检测。但是基于晶体振荡器和分频器脉冲传播检测过程还会存在一定的缺点，因此本文主要研究的是基于单片机低压脉冲发生器。

1 基于单片机低压脉冲发生器设计思路

上图表示的是基于单片机的低压脉冲发生器整体的结构图，其脉冲控制主要是建立在单片机输入和输出口以及脉冲变压器灵活性的基础上。控制电路的控制变压器低电压电路系统主要由单片机，MOSFET和MOSFET触发电路以及控制脉冲输出，按键输入，脉冲变压器等组成。

1.1 单片机电路控制优势

单片机电路控制的输入和输出口与基于晶体振荡器和分频器脉冲相比具有很大的优势，脉冲的宽度和频率可以进行自由调整。通化市单片机还可以通过输入和输出口接收足够的信息，产生的脉冲较窄，并且具有较强的驱动力造作速度较快等的优点。但是在实际造作过程中单片机的速度只能达到4MHz，不能满足操作速度10MHz，因此需要使用RISC单片机。

1.2 MOSFET触发电路

MOSFET电力电子元件的的导通和关断的速度很快，这种快速能在单片机中产生比较窄的脉冲，达到检测电力电缆线路故障的要求。但是触电脉冲必须要具有一定的驱动力才能关断放电，吸收电荷，因此MOSFET触发脉冲需要降低到零才能满足吸附电荷的效果。如下图所示，触发电路中包含了一个变压脉冲器和MOSFET触发脉冲，其中电压为5V。

1.3 脉冲变压器

脉冲变压器在低脉冲电缆故障检测过程中，通常情况下选用的是负脉冲检测的信号。为了测试效果更好需要在测试过程中，需要将测试电路和电缆进行隔离。电路在测试过程中最重要的检测部分是脉冲，脉冲变压器能更好的进行电压和电流变换实现电气隔离。

1.4 阻抗匹配网络和调压装置

脉冲变压器的负载能力增强，需要阻抗匹配好才能得到有效的实现。阻抗匹配主要实现的方式，需要在脉冲变压器中设计中才能得到更好的运行，并且能阻止发射脉值的减小。调整阻抗值和输出脉冲幅值需要在阻抗匹配网中实现，因此需要在输出电路中设置一个阻抗匹配网。如果在故障检测过程中出现脉冲衰减幅度增大，检测到信号也越来越弱的情况下，可以利用电阻网络匹配来解决这些问题。其中调压装置可以很据不同的电压进行电缆长度的设置，保证电缆线路的正常，稳定运行。

2 实际测试结果分析

基于单片机的低压脉冲发生器在研究和探讨之后，需要进行实际测试才能确定电力电缆系统运行过程中故障检测方式的有效实现。首先采用TDS3032B示波器对波形进行观察和采集，其波形较好。如下图所示是断路故障波形：

3 总结

基于单片机低压脉冲发生器的研制能对各种必行进行处理，一种将快速通断和脉冲变压器相结合的电力电子元件。上述中也对单片机控制优势进行了分析，并进一步阐述了基于单片机低压脉冲发生器的设计思路，同时也进行实际测试，得出较好的效果，不但控制方便而且测试性能较好，对电力电缆系统的检测具有很重要的作用，是保证电缆系统的最佳方式。通过快速通断和脉冲变压器相结合可以组成一个数字电路控制，形成人机交换的效果。在上述实际测量中脉冲发生器产生的脉冲最小值能达到0.14?s，同时也可以进行随意调整。不同状态下的脉冲变压器所参考的参数也会发生改变，也需要根据不同情况采用阻抗匹配网调整电压幅值。

[参考文献]

[1]孙志勇，王仲生.基于单片机技术的电缆故障定位仪设计[J].计算机测量与控制.2008（10）.

[2]魏书宁，龚仁喜，刘珺.电缆故障测试仪硬件的设计和实现[J].电测与仪表.2004（12）.