一种数字变频电击器及其脉冲控制方法与流程

本发明涉及电击器，特别涉及一种数字变频电击器及其脉冲控制方法。

背景技术：

1、电击器主要原理是基于电击效应和电流传导。内部通常由一个高压发生器、一个电容器和一个电极组成。当开启电击器时，高压发生器会产生一个高电压的脉冲电流，该电流被储存在电容器中。当电击器接触到攻击目标时，电容器会释放出储存的电能，形成一个高电压的电流脉冲。现有的电击器使用lc谐振脉冲变压器产生高压，频率固定，不具备变频特征，容易产生漏电，电路复杂且占用体积比较大；也有采用倍压升压方式。频率不固定，也不可控，频率随机性大，对人体产生危害不可控。现有电击器同时击发双根电击针击中目标，进行远距离控制，未命中目标后补救措施有限；电击器发射的两根电击针的距离无法改变，特殊情况下无法作用全身。

2、现有技术一，申请号：cn 201310618912.0公开了一种数字变频电击器及其变频脉冲的控制方法，包括数字控制器和脉冲输出电路，脉冲输出电路包括依次连接的电源、半桥逆变电路、前级变压器、全桥整流电路、软开关电路、分压电路、lc谐振电路、后级变压器和放电电极，电源、半桥逆变电路、全桥整流电路、软开关电路、分压电路、lc谐振电路分别通过电源电压检测电路、半桥逆变mosfet驱动电路、软开关mosfet驱动电路、整流后电压监测电路和lc谐振晶闸管驱动电路与数字控制器相连接。虽然解决了现有技术中存在的脉冲频率不可控、能量的利用率低的问题，提高了系统的工作效率、可靠性和使用期限。但是其脉冲输出电路的升压电路复杂，使用元器件多；对电子元器件的灌封工艺要求较高，否则容易产生漏电。

3、现有技术二，申请号：201611059845.3公开了一种便携式人体电击防暴器，包括：无线通信模块、液晶显示模块、实时时钟模块、按键输入模块、储存器、电源、mcu、驱动电路、升压交流器、高频谐振电路、高压引线；所述无线通信模块、液晶显示模块、实时时钟模块、按键输入模块、储存器、电源与mcu电性连接；所述mcu、驱动电路、升压交流器、高频谐振电路、高压引线依次电性连接。虽然可自动记录电击使用情况，便于后期查询和取证；还可以根据电击对象进行变频控制，自主选择电击频率、强度和时长，通过高压脉冲低电流电击人体，以达到有效制暴的目的，同时不会对人体造成伤害，是一种真正可用于实战的可靠防暴装置。但是其高压频率控制性能较差，在整个电击作用过程中，电能不可控，容易挣脱。

4、现有技术三，申请号：201811379955.7公开了一种电击器高压脉冲电源，第一级开关电源主要由开关管q1和变压器t1组成，第二级开关电源主要由放电管g1和高压变压器t2组成。第一级开关电源有多组直流高压输出，分别为v1、v2、vn等，它们之间以串联方式进行叠加，其中一组v1还兼为放电管g1和高压变压器t2的工作电压，多组直流高压与高压变压器t2的次级线圈n2、n3串联，当放电管g1工作时多组直流高压将与高压变压器t2的次级线圈产生的高压脉冲叠加输出，虽然极大限度地提高高压电源输出的脉冲功率，增强高压电击器的使用效果。但是整个电路元器件体积较大，不利于进一步减小电击器的体积，且高压只有正负两个端点，不可切换控制。

5、目前现有技术一、现有技术二及现有技术三存在升压电路复杂，增加制造成本，高压正负端点有限，导致不可切换控制，使得操作性较差。因而，本发明提供一种数字变频电击器及其脉冲控制方法，高压模组的电压为500-2000v，无法后级的lc谐振变压器，电路相对简单，体积较小；输出频率可变，输出能量可控，具有多个电击端口可以根据需要作用不同部位。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明提供了一种数字变频电击器，包含：

2、高压输出模块，负责产生电击器需求的目标电压的脉冲电流；

3、高压切换模块，负责根据电压控制模块的信号，切换8路电击回路的通断以及正负极；

4、电压控制模块，包含一个控制器子模块、电压检测电路及切换器驱动电路，负责监测和处理脉冲电流的高压电压，并改变脉宽调制pwm信号的输出，稳定高压输出在设定的电压数值范围内；

5、端口输出模块，负责提供电极回路的输出接口，连接和控制外部设备，通过控制信号输出接口发送触发信号，控制外部设备的启动或停止。

6、可选的，高压输出模块，包含：

7、高压电源子模块，负责采用电路元件进行电压升压和整流，提供电击器所需的高电压，以产生所需的目标电压；

8、参数控制子模块，负责产生高压输出的脉冲电流，控制高压脉冲的频率、宽度和幅值参数，通过调节参数，实现对高压脉冲的控制和调节；

9、保护电路子模块，负责采用过压保护器，保护电路免受电击器工作中产生的过压，及时切断高压输出。

10、可选的，保护电路子模块，包含：

11、电压检测单元，负责对高压电源子模块的高压电压进行监测，将任意一相电压超过额定电压1.5倍设置为是否过压的判断条件；

12、时长统计单元，负责在预设周期内对过压次数和每次过压的时长进行统计，将过压次数超过设定保护次数和过压总时长超过设定保护时长设置为是否启动过压保护器的判断条件；

13、电阻测试单元，负责对过压保护器进行绝缘电阻测试，将测试结果小于设定保护值设置为是否启动高压电源子模块维护保护的判断条件。

14、可选的，高压输出模块的目标电压为500v-2000v。

15、可选的，高压切换模块，包含：

16、回路正极切换控制子模块，负责控制高压回路正极的切换操作，通过控制正极切换，实现对高压回路的通断控制；

17、高压回路正极切换子模块，与高压输出模块的正极和端口输出模块的电击端口连接，负责实际执行高压回路正极切换操作的模块，根据回路正极切换控制子模块的控制信号，切换高压回路的正极连接或断开，实现对高压电源的开关控制；

18、回路负极切换控制子模块，负责控制高压回路负极的切换操作，通过控制负极切换，实现对高压回路的通断控制；

19、高压回路负极切换子模块，与高压输出模块的负极和端口输出模块的电击端口连接，负责实际执行高压回路负极切换操作，根据回路负极切换控制子模块的控制信号，切换高压回路的负极连接或断开，实现对高压电源的开关控制。

20、可选的，高压切换模块中，通断切换包含8路电击回路的通断状态；正负极切换包含实现正负极的切换，任意两个电极被选为正极和负极，通过改变电击回路中的正负极性，改变电流的流向。

21、可选的，电压控制模块，包含：

22、控制器子模块，负责通过改变电击回路的通断频率，控制脉冲电流的高压电压输出在设定的电压数值范围内；通过调整通断频率，调整脉冲电流的脉宽调制pwm信号的输出，稳定高压电压输出在设定的电压数值范围内；

23、电压检测电路，负责监测脉冲电流的高压电压水平，并提供反馈信号给控制器子模块；通过检测高压电压的大小和波形，电压检测电路提供实际电压的信息，控制器子模块根据反馈信号调整电击回路的通断频率，实现对高压电压的精确控制；

24、切换器驱动电路，负责将控制器子模块的信号转化为适合切换器操作所需的驱动信号；通过驱动切换器的开关操作，切换器驱动电路实现电击回路的通断操作，控制脉冲电流的高压电压输出在设定的电压数值范围内。

25、可选的，电压检测电路，包含：

26、信号处理子模块，负责接收脉冲电流的高压电压信号，将输入的高压电压信号放大到预设范围，对放大后的高压电压信号进行滤波；

27、信号采样子模块，负责对滤波后的高压电压信号进行采样，获取离散的电压数值；将模拟高压电压信号转换为数字信号；对采样得到的数字信号进行计算及校准；

28、信号反馈子模块，负责将处理后的反馈信号输出给控制器子模块，控制器子模块根据反馈信号调整电击回路的通断频率。

29、可选的，信号采样子模块对采样得到的数字信号进行平均计算，得到对高压电压数值；校准包括校准系数的计算，通过与已知标准进行比较，使得数字信号与实际高压电压之间的差距最小化。

30、本发明提供的一种数字变频电击器的脉冲控制方法，包含以下步骤：

31、产生电击器需求的目标电压的脉冲电流；根据电压控制模块的信号，切换8路电击回路的通断以及正负极；

32、监测和处理脉冲电流的高压电压，并改变脉宽调制pwm信号的输出，稳定高压输出在设定的电压数值范围内；

33、提供电极回路的输出接口，连接和控制外部设备，通过控制信号输出接口发送触发信号，控制外部设备的启动或停止。

34、本发明的高压输出模块产生电击器需求的目标电压的脉冲电流，目标电压为500v-2000v；高压切换模块根据电压控制模块的信号，切换8路电击回路的通断以及正负极；其中，通断切换包含8路电击回路的通断状态；正负极切换包含实现正负极的切换，任意两个电极可以被选为正极和负极，通过改变电击回路中的正负极性，改变电流的流向；电压控制模块，包含一个控制器子模块、电压检测电路及切换器驱动电路监测和处理脉冲电流的高压电压，并改变脉宽调制pwm信号的输出，稳定高压输出在设定的电压数值范围内；端口输出模块提供电击器的输出接口，连接和控制外部设备，通过控制信号输出接口发送触发信号，控制外部设备的启动或停止；外部设备包含电极及电击棒等。上述方案的高压输出模块通过产生高压脉冲电流，实现电击器的功能，用于电击或刺激目标物体或生物体；提供稳定且可调节的高压输出，确保电击器能够产生所需的电击效果并满足不同应用需求。高压切换模块通过通断切换和正负极切换，实现对电击回路的灵活配置和控制；实现多路电击回路的切换和正负极性的切换，扩展电击器的应用范围和提供更多的操作灵活性。电压控制模块通过监测和处理高压电压，并调节pwm信号的输出，实现对高压输出的稳定控制；提供稳定且可调节的电压输出，确保电击器的稳定性和安全性。端口输出模块通过提供输出接口和控制信号，实现与外部设备的连接和控制，与其他设备或系统进行集成和协作；实现电击器与外部设备的互联互通，扩展电击器的应用场景和功能，提供更多的控制和操作选项。

35、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

36、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。