本帖最后由 薛定谔的猫 于 2014-8-27 15:37 编辑

在特斯拉线圈中一个很重要的部分就是灭弧器。

传统的555灭弧器普遍存在低ontime下不稳定，难以精确定量输出，数据不直观，RC设计繁琐，制作良品率低等问题。

而使用单片机的灭弧器又对玩家的技术水品要求比较高，但是单片机精确定量，直观显示的优势又是显而易见。

这里我们抛砖引玉，使用目前市面上非常常见的开源硬件arduino来制作一个简单易用的灭弧器。

（仅简单的介绍一个实例，不对单片机的技术细节问题作出介绍，有问题欢迎大家多多交流）


1、Hardware

    


这里我们使用高压局前段时间开发的一款硬件，基于arduino UNO设计，MCU使用MEGA328，USB2TTL使用FT232，增加了光纤头，MIDI接口等外设。

shield上有USB2MIDI，I2C扩展并口（主要用来驱动1602 2004等并口显示屏）等芯片，附带了四个脉冲按键和两个E12编码器。

由于开发阶段仓促和前期考虑不周等原因，这俩板子现在有一打bug（图中可以看到大量跳线），所以暂不对大家开放

首先讲一下硬件的连接部分。

为了实现1602显示状态，两个编码器设定灭弧的频率和工作周期，并且用光纤头输出等功能，我们在硬件上做出如下设计：

1）减少IO使用，用I2C扩展芯片PCF8574T扩展出四线并口用于驱动LCD（具体接法和本文用到的arduino I2C1602库见附件）；
                                                            
IIC模块资料.zip 1.19MB ZIP 72次下载

2）使用中断方式读取编码器状态，需要将编码器连接在mcu的外部中断脚上，mega328有PD2、PD3两个中断引脚，就是arduino UNO板子上的数字IO口 2、3
                                                            

3）我们随便找一个IO用于输出灭弧信号，这里使用的是PD5，arduino的IO5
                                                            


这样基本的硬件已经搭建完成了。


2、Software

1）首先我们介绍灭弧器的核心部分，就是如何产生并输出一个特定频率和脉宽的波形。
    
    这里我们用mega328的timer1，CTC模式来产生频率。
    arduino的晶振频率是16MHz，8分频产生500KHz的信号 ，每周期就是0.5us，可以基本达到我们需要的频率精度。
    再设置比较器的值，来输出我们需要的频率 。


    



   这里我们就得到默认的50HZ的灭弧信号了

   然后是输出


    


这时就能从我们定义的输出引脚输出灭弧信号了。



3）改变灭弧信号的值。

    这里可以用多种方法方法改变灭弧信号，我们用比较直观的数字编码器来改变频率和脉宽

    
    我们使用的旋转编码器接法时序为
                    ← CCW(逆时针)
A   -----------             --------------  HIGH
                   ----------                    LOW

                   → CW(顺时针)
B  --------             ------------------  HIGH
              ----------                         LOW
    

     ENA脚下降沿触发时查询B脚的电平，若为低电平时，由时序图可知为顺时针方向旋转(CW)，位置增加1
    
     而ENA脚上升沿触发时查询B脚的电平，若为高电平时，由时序图可知为顺时针方向旋转(CW)。
    
     ENB脚下降沿触发时查询B脚的电平，若为高电平时，由时序图可知为逆时针方向旋转(CCW)，位置减少1
    
     而ENA脚上升沿触发时查询B脚的电平，若为低电平时，由时序图可知为逆时针方向旋转(CCW)。


    使用中断读取编码器位置后  对bps和ontime重新赋值，再复位定时器，输出新的灭弧信号

    




于是，这个arduino灭弧器大部分的功能就已经完成了。


3）显示状态，


   把当前灭弧器的状态直接显示在LCD上，更加直观
   这里我们直接调用I2c 1602的库文件来简化代码，这个库文件在上面的附件中有。
   由于1602并不适合快速刷新，在中断里面又不能放太多操作，所以我们在主循环中检测到BPS或者ONTIME变化时再改变显示内容，以提升显示效果，
   内容很简单，直接看代码

    




    





以上就是整个灭弧器的功能了，非常简单，这只是目前基于这个硬件的一个初步功能，直接上传ino文件供大家交流


arduino interrupterV0.9.attach 3.65KB ATTACH 60次下载


目前的效果


  

这只是目前初步实现的一部分功能，一个试验，将来会基于这个硬件做更多的开发，加入midi灭弧  音色控制等等功能。

上学期C语言差点挂科，花了两天时间大致学习了一下arduino，凭着我个人的一知半解完成的整个程序的编写，内容肯定存在很多不足之处，还请大家指正。