本实用新型属于加热器电源技术领域，涉及到一种全数字化感应加热电源，具体为基于dsp与fpga控制的全数字化感应加热电源。
背景技术：
感应加热电源多用于金属加热场景中，具有功率大的特点，它已经广泛应用于各行各业对金属材料的热加工、热处理、热装配及焊接、熔炼等工艺中。
感应加热电源功率大，多采用模拟电路完成控制和逆变，但是模拟电路信号不稳定，且很难实现标准化，当感应加热电源过热容易出现事故。
技术实现要素：
本实用新型为了解决上述问题，设计了基于dsp与fpga控制的全数字化感应加热电源，具有安全、可靠性高的特点。
本实用新型的具体技术方案是：
一种基于dsp与fpga控制的全数字化感应加热电源，包括控制模块、加热模块、电源模块和感应模块，所述控制模块的控制端与电源模块的受控端相连，所述控制模块的控制端与加热模块受控制连接，所述感应模块的输出端与控制模块的信号输入端相连，所述控制模块的控制端连接有温度异常报警模块，所述电源模块与加热模块供电连接。
所述加热模块包括继电器k1和加热器，所述继电器k1的线圈侧连接在电压源与控制模块的控制端之间，所述电源模块的供电输出端通过继电器k1的开关侧连接加热器的电能输入端，所述加热器的信号输入端连接有控制模块的信号输出端。
所述感应模块包括红外热源传感器和信号处理电路，所述红外热源传感器的信号输出端经过信号处理电路连接控制模块的信号输入端，所述信号处理电路包括差分放大器u1和差分放大器u2，所述差分放大器u1的同向端经过电阻r3连接红外热源传感器，所述差分放大器u1的反向端连接差分放大器u1的输出端，所述差分放大器u1的输出端还经过电阻r4连接差分放大器u2的同向段，所述差分放大器u2的反向端连接所述差分放大器u2的输出端，所述差分放大器u2的输出端作为感应模块的输出端。
所述温度异常报警模块包括三极管q2和报警器，所述三极管q2的基极作为温度异常报警模块的受控端连接控制模块的控制端，所述三极管q2的集电极经过电阻r2连接电压源，所述三极管q2的集电极还连接报警器的受控端，所述三极管q2的发射极接地。
所述电源模块包括加热电源和三极管q1，所述三极管q1的基极作为电源模块的受控端，所述三极管q1的集电极经过电阻r1连接电压源，所述三极管q1的发射极接地，所述三极管q1的集电极连接加热电源的受控端。
还包括电源报警模块，所述电源报警模块的信号输入端连接所述三极管q1的集电极。
所述电源报警模块包括反相器u3、蜂鸣器和发光二极管led1，所述反相器u3的输入端作为电源报警模块的信号输入端，所述蜂鸣器和发光二极管led1并联连接在反相器u3的输出端和地之间。
本实用新型的有益效果是：
控制模块可以对电源模块进行直接控制，通过控制模块实现对电源模块的控制实现对加热模块通断电的控制，同时控制模块也可以直接控制加热模块，当感应模块感应到温度异常时，做出反应，当温度刚刚超标时，会调整加热模块，当超标严重时，控制电源模块直接断电。
附图说明
图1为本实用新型的结构框图。
图2为本实用新型的电路原理图。
图3为本实用新型控制模块中控制器的连接图。
具体实施方式
以下结合具体实施例及附图对本实用新型的技术方案作进一步详细的描述，但本实用新型的保护范围及实施方式不限于此。
具体实施例，如说明书附图1所示，一种基于dsp与fpga控制的全数字化感应加热电源，包括控制模块、加热模块、电源模块和感应模块，所述控制模块的控制端与电源模块的受控端相连，所述控制模块的控制端与加热模块受控制连接，所述感应模块的输出端与控制模块的信号输入端相连，所述控制模块的控制端连接有温度异常报警模块，所述电源模块与加热模块供电连接。
控制模块可以对电源模块进行直接控制，通过控制模块实现对电源模块的控制实现对加热模块通断电的控制，同时控制模块也可以直接控制加热模块，当感应模块感应到温度异常时，做出反应，当温度刚刚超标时，会调整加热模块，当超标严重时，控制电源模块直接断电。
如说明书附图2所示，所述加热模块包括继电器k1和加热器，所述继电器k1的线圈侧连接在电压源与控制模块的控制端之间，所述电源模块的供电输出端通过继电器k1的开关侧连接加热器的电能输入端，所述加热器的信号输入端连接有控制模块的信号输出端。
当感应模块感应到温度过高时，控制模块与继电器k1线圈侧连接的控制端输出高电位电压，继电器k1的开关侧断开，加热电源停止对加热器的供电。
如说明书附图2所示，所述感应模块包括红外热源传感器和信号处理电路，所述红外热源传感器的信号输出端经过信号处理电路连接控制模块的信号输入端，所述信号处理电路包括差分放大器u1和差分放大器u2，所述差分放大器u1的同向端经过电阻r3连接红外热源传感器，所述差分放大器u1的反向端连接差分放大器u1的输出端，所述差分放大器u1的输出端还经过电阻r4连接差分放大器u2的同向段，所述差分放大器u2的反向端连接所述差分放大器u2的输出端，所述差分放大器u2的输出端作为感应模块的输出端。
红外热源传感器无需与被测物体直接接触，灵敏度高，不易损坏。红外热源传感器的输出信号经过差分放大器的两极放大输入控制模块中，可以起到放大信号的作用。
如说明书附图2所述，所述温度异常报警模块包括三极管q2和报警器，所述三极管q2的基极作为温度异常报警模块的受控端连接控制模块的控制端，所述三极管q2的集电极经过电阻r2连接电压源，所述三极管q2的集电极还连接报警器的受控端，所述三极管q2的发射极接地。
当温度异常时，控制模块向温度异常报警模块输出低电位电压，报警器上电，发出情报。
所述电源模块包括加热电源和三极管q1，所述三极管q1的基极作为电源模块的受控端，所述三极管q1的集电极经过电阻r1连接电压源，所述三极管q1的发射极接地，所述三极管q1的集电极连接加热电源的受控端。
当温度异常过大时，控制模块向三极管q1发出低电位信号，三极管导通，加热电源接收低电位信号关闭。
如说明书附图2所示，还包括电源报警模块，所述电源报警模块的信号输入端连接所述三极管q1的集电极。所述电源报警模块包括反相器u3、蜂鸣器和发光二极管led1，所述反相器u3的输入端作为电源报警模块的信号输入端，所述蜂鸣器和发光二极管led1并联连接在反相器u3的输出端和地之间。当加热电源接收低电位信号断电后，反相器u3输出高电位信号，电源报警模块发出声光报警。
如说明书附图3所示，本方案中控制模块的控制器为数字信号处理器，还包括fpga控制器，以数字信号代替模拟信号进行控制，所述数字信号处理器的型号为tms320f28335。
常规感应加热电源采用大部分采用模拟电路完成控制和逆变部分，少数采用数字控制与模拟逆变控制结合完成，逆变部分目前都是采用模拟电路完成控制。
1、模拟部分电路，受环境、温度、影响较大。
模拟电路处理模拟量是通过电路的结构完成，要解决干扰、失真等等问题，结构复杂，调试也困难，需要大量的电位器匹配参数而数字电路处理模拟量是通过程序完成，只要编程(全部通过触摸屏设置参数)就可以解决这些问题，结构简单，调试方便。
电源内需要大量的rc震荡电路，各种频率的波形，常规采用rc模拟电路完成(极易受外围环境温度影响，而导致精度和-稳定度差)，而新型电源，采用数字电路完成，基本不受环境影响，数字电路优势明显。
2、模拟电路很难实现标准化
不同的信号如果要求不同，目的不同，模拟电路结构就不同，必须改变电路结构，重新制板。而数字电路则可以在不改变电路结构的情况下，或者仅增加一些标准的辅助处理单元，通过改变程序来适用要求与目的变化。
对于多数量、多种类的信号处理，数字电路的这些优点更为突出。
标准化的最大好处就是成本急剧的下降，构建电路的时间大为缩短。
3、模拟电路不能够满足对信号高保真度的要求
现实应用中模拟量的保真度的要求是有一定限度的。
模拟电路是指用来对模拟信号进行传输、变换、处理、放大、测量和显示等工作的电路。模拟信号是指连续变化的电信号。模拟电路是电子电路的基础，它主要包括放大电路、信号运算和处理电路、振荡电路、调制和解调电路及电源等。数字电路传输是没有任何失真的。
4、模拟电路信息存储和传输很困难，数字化困难
感应加热需要新型功能，数字化，比如储存故障信息，迅速定位故障源，以及通讯上传信息等，非常困难，只能通过外围辅助装置(比如plc)完成，导致整个设备造价高，成本高，系统复杂，检修困难。
5、常规产品采用模拟锁相环，比如cd4046系列产品，进行逆变系统的锁相和自动跟踪定角控制，而数字化产品，采用fpga与dsp协调完成。效果好，调整方便。
6、常规感应加热，需要配置
模拟电路对数字电路用数字信号完成对数字量进行算术运算和逻辑运算的电路称为数字电路，或数字系统。由于它具有逻辑运算和逻辑处理功能，所以又称数字逻辑电路。现代的数字电路由半导体工艺制成的若干数字集成器件构造而成。
7、常规产品采用模拟或者单片机系统，进行三相可控硅的相序锁定，与脉冲列调配，而数字化产品，采用fpga与dsp协调完成。效果好，调整方便。
dsp与fpga控制的全数字化感应加热电源主要有以下部件构成：
采用dsp(数字信号处理器)
fpga(复杂可编程逻辑控制器)
强大的程序算法构成
全数字化的人机界面(触摸屏构成)
tms320f28335数字信号处理器是ti公司最新推出的32位浮点dsp控制器。与tms320f2812定点dsp相比,tms320f28335增加了单精度浮点运算单元(fpu)和高精度pwm,且flash增加了一倍(256k×16bit),同时增加了dma功能,可将adc转换结果直接存入dsp的任一存储空间。此外,它还增加了can通讯模块、sci接口和spi接口。tms320f28355的主频最高为150mhz,同时具有外部存储扩展接口、看门狗、三个定时器、18个pwm输出和16通道的12位ad转换器。
tms320f28335dsp具有150mhz的高速处理能力，具备32位浮点处理单元，6个dma通道支持adc、mcbsp和emif，有多达18路的pwm输出，其中有6路为ti特有的更高精度的pwm输出(hrpwm)，12位16通道adc。与前代dsc相比，平均性能提升50％，并与定点c28x控制器软件兼容，从而简化软件开发，缩短开发周期，降低开发成本。
fpga通常包含三类可编程资源：可编程逻辑功能块、可编程i/o块和可编程互连。可编程逻辑功能块是实现用户功能的基本单元，它们通常排列成一个阵列，散布于整个芯片；可编程i/o块完成芯片上逻辑与外部封装脚的接口，常围绕着阵列排列于芯片四周；可编程内部互连包括各种长度的连线线段和一些可编程连接开关，它们将各个可编程逻辑块或i/o块连接起，在可编程逻辑块的规模，内部互连线的结构和采用的可编程元件上存在较大的差异。
dsp与fpga控制的全数字化感应加热电源系统，由核心板与外配接口底板构成，核心板搭载了主要的核心控制部分，由dsp构成人机界面，通讯，以及主要计算，由fpga构成主要的时序控制部分，对于快速保护由fpga直接构成，对于辅助保护和控制由dsp完成，两个部分之间采用并行总线联通，并且设置了控制总线，这样整个系统能够达到一种最快速，最高效率工作。
系统的外扩高精度16bitad采样部分，采用公共并行通道，ad的控制权既可以交由dsp负责，也可以交由fpga负责，能灵活运用，高效采集数据。
人机界面预留了多种，pc机直接操作、外置液晶屏操作、机器自带的oled屏配合按键板操作，灵活组合，最终以实际情况再做最后确定。
人机界面的数据参数设置，可以调整整个系统的工作方式，以至于工作细节，比如pwm的各个细节参数(比如频率、周期、定角，占空、保护定值、压板设置、采集信息校准等)，整个机器无任何电位器调节，全部采用数字调节，数字控制，做到全数字化。
系统设计抗强振动、强干扰设计，确保系统安装于条件恶劣的现场时仍具备高可靠性。
本方案利用dsp+fpga+(数字通讯)触摸屏，组成完整的测量、保护、控制、显示、远传的复杂应用系统，在感应加热领域的应用。
具有全数字化、功能完备、系统强大、调整灵活，标准化配置、互换性好、保护可靠，抗干扰性强的特点。
1.一种基于dsp与fpga控制的全数字化感应加热电源，包括控制模块、加热模块、电源模块和感应模块，其特征在于，所述控制模块的控制端与电源模块的受控端相连，所述控制模块的控制端与加热模块受控制连接，所述感应模块的输出端与控制模块的信号输入端相连，所述控制模块的控制端连接有温度异常报警模块，所述电源模块与加热模块供电连接。
2.根据权利要求1所述的基于dsp与fpga控制的全数字化感应加热电源，其特征在于，所述加热模块包括继电器k1和加热器，所述继电器k1的线圈侧连接在电压源与控制模块的控制端之间，所述电源模块的供电输出端通过继电器k1的开关侧连接加热器的电能输入端，所述加热器的信号输入端连接有控制模块的信号输出端。
3.根据权利要求1所述的基于dsp与fpga控制的全数字化感应加热电源，其特征在于，所述感应模块包括红外热源传感器和信号处理电路，所述红外热源传感器的信号输出端经过信号处理电路连接控制模块的信号输入端，所述信号处理电路包括差分放大器u1和差分放大器u2，所述差分放大器u1的同向端经过电阻r3连接红外热源传感器，所述差分放大器u1的反向端连接差分放大器u1的输出端，所述差分放大器u1的输出端还经过电阻r4连接差分放大器u2的同向段，所述差分放大器u2的反向端连接所述差分放大器u2的输出端，所述差分放大器u2的输出端作为感应模块的输出端。
4.根据权利要求1所述的基于dsp与fpga控制的全数字化感应加热电源，其特征在于，所述温度异常报警模块包括三极管q2和报警器，所述三极管q2的基极作为温度异常报警模块的受控端连接控制模块的控制端，所述三极管q2的集电极经过电阻r2连接电压源，所述三极管q2的集电极还连接报警器的受控端，所述三极管q2的发射极接地。
5.根据权利要求1所述的基于dsp与fpga控制的全数字化感应加热电源，其特征在于，所述电源模块包括加热电源和三极管q1，所述三极管q1的基极作为电源模块的受控端，所述三极管q1的集电极经过电阻r1连接电压源，所述三极管q1的发射极接地，所述三极管q1的集电极连接加热电源的受控端。
6.根据权利要求5所述的基于dsp与fpga控制的全数字化感应加热电源，其特征在于，还包括电源报警模块，所述电源报警模块的信号输入端连接所述三极管q1的集电极。
7.根据权利要求6所述的基于dsp与fpga控制的全数字化感应加热电源，其特征在于，所述电源报警模块包括反相器u3、蜂鸣器和发光二极管led1，所述反相器u3的输入端作为电源报警模块的信号输入端，所述蜂鸣器和发光二极管led1并联连接在反相器u3的输出端和地之间。
技术总结