CN110266289A - 虚拟脉冲发生器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种虚拟脉冲发生器，由软件和硬件两部分组成，软件包括虚拟脉冲发生器主界面模块、自动产生脉冲模块、模拟手动控制脉冲模块及启动控制模块；硬件是虚拟脉冲发生器软件控制的对象，主要由执行机构继电器模块以及电源、电阻部件组成，执行机构继电器模块接收软件发出的控制指令信号，控制继电器模块的触点开关产生相应的开关闭合或开关打开动作；电源、电阻串联组成，同时与执行机构继电器模块的触点开关串联组成脉冲输出电路。本发明适用于所有型号试验，为专用数据采集系统的校准提供了标准的时间基准信号，保证了专用数据采集系统时间精度的可追溯性，可操作性强，降低校准操作复杂性，降低设备校准成本。

Description

虚拟脉冲发生器

技术领域

本发明涉及数据采集系统，具体涉及一种虚拟脉冲发生器。

背景技术

数据采集系统是一种将多路模拟信号经信号调理、模数转换，转换成数字形式,送入数据处理系统的采集装置,它主要包括信号调理器、放大器、滤波器、多路转换开关、模一数转换器等。数据采集系统主板以石英晶体振荡器作主振器，通过分频和各种数字电路及CPU的控制时序、指令产生某种操作的机器周期，数据采集时间受机器周期、系统软件、应用软件、A/D转换时间等限制，会产生测量误差，为保证数据采集系统时间精度的可溯源性，通常需要对数据采集系统外部校准标准时间信号进行时间精度的校准。

最初的脉冲发生装置是由光电隔离器件、光敏三极管、开关等元器件组成的一个简易脉冲发生装置，其脉冲宽度是人为控制的。通过手动按钮断开或闭合，可以控制发光二极管灭或亮，进而间接控制光敏三极管截止或导通，截止时输出电压为0V，导通时输出电压为5V，因此通过对按钮手动控制可以输出任意宽度的脉冲。原有数据采集系统时间校准方法缺点：

1）由于其脉冲宽度是人为控制的，其准确性无法保证，随机性强。

2）由于是通过手动控制开关来发出脉冲的，因此容易出现抖动，导致输出错误的脉冲。

3）脉冲宽度、脉冲占空比无法灵活设置。

4）校准设备、校准线路连接复杂，易出错。

5）校准可操作性差，校准进度慢。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种虚拟脉冲发生器，以解决专用数据采集系统校准成本高、校准设备繁杂、校准操作复杂等的问题。

为解决存在的技术问题，本发明采用的技术方案为：一种虚拟脉冲发生器，由软件和硬件两部分组成，所述软件包括虚拟脉冲发生器主界面模块、自动产生脉冲模块、模拟手动控制脉冲模块及启动控制模块，其中虚拟脉冲发生器主界面模块主要负责该软件界面的布局；自动产生脉冲模块负责固定脉冲宽度脉冲和任意脉冲宽度的自动输出；模拟手动控制脉冲模块负责手动输出任意通道任意脉冲宽度的脉冲信号，该模块保留了原有手动输出脉冲的功能；启动控制模块负责设定脉冲后的确认与触发以及软件工作的停止；所述硬件是虚拟脉冲发生器软件控制的对象，主要由执行机构继电器模块以及电源、电阻部件组成，执行机构继电器模块接收软件发出的控制指令信号，控制继电器模块的触点开关产生相应的开关闭合或开关打开动作；电源、电阻串联组成，同时与执行机构继电器模块的触点开关串联组成脉冲输出电路，取电阻两端的电压作为脉冲输出电压，通过接收继电器模块的触点开关控制信号输出脉冲信号。

本发明涵盖了测试技术、软件技术、控制技术等，运用软件控制硬件的方式实现任意脉宽、任意占空比的脉冲的产生，本技术方案的基本内容包括工作原理、软件设计、硬件设计、工作流程、调试等。

有益效果

本发明作为一种信号发生类虚拟设备可以应用于专用数据采集系统的校准及其他需要检测的采集设备，适用于所有型号试验，为专用数据采集系统的校准提供了标准的时间基准信号，保证了专用数据采集系统时间精度的可追溯性，可操作性强，降低校准操作复杂性，降低设备校准成本，进一步提升了专用数据采集系统自校验的自动化水平与测试数据的准确性，保障了数据采集系统的正常运行与精确测试。能更好地确保信号源的稳定性和准确性，简化校准操作，进一步提高工作效率，提高测试与校准的可靠性。

1）脉冲宽度可以通过软件灵活设置，设置方式多样。

2）软件控制信号精确，不会出现人为操作带来的抖动，保证了输出脉冲的准确性。

3）校准设备、校准线路连接简便，提高了工作效率。

4）校准可操作性强，提高了校准进度。

5）固定脉冲、任意脉冲根据实际需要控制输出，可扩展性强，适用性强。

6）解决专用数据采集系统校准成本高、校准设备繁杂、校准操作复杂等问题。

7）解决专用数据采集系统校准所需的时间信号的非标准与随机性问题，可以产生能灵活设置的任意脉冲宽度、任意占空比的脉冲。

附图说明

图1 脉冲发生器原理图；

图2 虚拟脉冲发生器工作过程框图；

图3 软件控制流程图；

图4 虚拟脉冲发生器软件界面。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。

1工作原理

本发明是依托于数据采集系统现有条件进行设计的。利用数据采集系统相应的硬件连接及相应控制软件的编制，控制数据采集系统本身继电器模块上的继电器的吸合，并配合相应的硬件实现任意脉宽脉冲的产生。工作原理图见图1。

如图1，虚拟脉冲发生器共分三个模块：软件控制前向模块、继电器模块、脉冲输出后向模块。其中

软件控制前向模块负责利用软件方式以自动或模拟手动模式向继电器模块发送相应的控制信号，该模块主要是指虚拟脉冲发生器软件控制部分；

继电器模块为执行机构，接收虚拟脉冲发生器软件发出的控制指令信号，控制继电器模块的触点开关产生相应的动作—开关闭合和开关打开；

脉冲输出后向模块由电源、电阻串联组成，同时与继电器模块的触点开关串联组成脉冲输出电路，取电阻两端的电压作为脉冲输出电压，通过接收继电器模块的触点开关控制信号可以输出脉冲信号。

软件控制继电器模块的触点开关动作，配合与其串联的电源、电阻等组成的辅助电路，可产生软件所设定脉冲宽度的脉冲信号，供数据采集系统校准使用。

2工作过程

1)由于该发明主要应用于专用数据采集系统时间精度的校准，因此首先要进行专用数据采集系统待校准通道的准备工作，等待接收采集虚拟脉冲发生器的输出脉冲信号。

2)按图1进行硬件连接。

3)确认硬件连接无误后，进行系统加电预热。

4)运行虚拟脉冲发生器控制软件。

5)根据需要选定脉冲输出模式：自动、手动模拟。

6)如果选择自动模式，则可根据需要设置固定脉宽或任意脉宽，单击启动，那么就可以输出相应脉宽的脉冲信号。

7)如果选择手动模拟模式，则可通过选择通道（可以是单个通道或全部通道）然后通过点击开或合控制继电器输出相应脉宽的脉冲信号。

3软件控制流程

根据专用数据采集系统实际使用要求及其以上工作过程进行软件设计及其功能规划。专用数据采集系统时间精度校准所需的标准脉冲宽度分别包含：0.005s、0.05s、0.01s、0.1s、10s、50s、100s、150s这几种脉冲宽度，因此软件应具有输出固定脉宽的脉冲的功能，以保证校准所需脉冲的快速输出；在某些特殊场合，需要任意脉宽的脉冲，因此软件还具有设定任意值输出任意脉宽脉冲的功能，以保证其可扩展性和灵活性；除了以上灵活设定脉宽值后自动输出脉冲的功能，该软件还保留了手动输出脉冲的功能，它是通过软件模拟的方式实现的，便于时间校准准备期间的通道检测，在一些脉宽精度要求不高的情况下也可以随机输出任意宽度的脉冲。

软件控制流程如图3。首先进行软件初始化即赋初值、软件界面布局，根据技术方案中功能规划进行软件界面布局，主要分三部分：给定脉冲选项、任意脉冲输入、手动继电器闭合/断开控制，这三部分分别对应执行各自的功能。给定脉冲选项中共有从0.005s到150s八个脉冲宽度单选项，选定其中任意一个，并且单击“启动”按钮，都将触发输出相应脉冲宽度的信号；任意脉冲输入仅包含一个输入框，当输入任意值并单击“启动”按钮，将触发输出输入框设定脉冲宽度的信号；手动继电器闭合/断开控制有三个功能分支：选定通道、开所有继电器、闭所有继电器，选择不同的分支分别对应执行各自功能，触发输出对应的脉冲信号。

4虚拟脉冲发生器软件界面

该软件采用Visual basic语言编程，VB支持面向对象的程序设计，具有结构化的事件驱动编程模式并可以使用无限扩增的控件，而且可以十分简便地做出良好的人机界面。它可以根据实际需要实现多种形式的脉冲宽度的灵活设置。

软件界面如图4：本发明的软件界面标题根据其实际功能定义为任意脉冲发生系统，软件界面包括给定脉冲选项、任意脉冲输入、手动继电器闭合/断开控制及启动、退出按钮。其中给定脉冲选项包含0.005s、0.05s、0.01s、0.1s、10s、50s、100s、150s八个单选项，用于产生固定宽度的脉冲；任意脉冲输入可在其输入框中输入任意值，用于产生任意宽度的脉冲；手动继电器闭合/断开控制包含0到16通道继电器的“开”和“闭”按钮，以及“开所有继电器”按钮和“合所有继电器”按钮，用于模拟实际硬件继电器开关控制，输出任意脉冲宽度的脉冲，这里有两种控制方式，一是通过按下0到16 任一通道“开”和“闭”按钮可以产生任一通道的任意宽度的脉冲，二是通过按下“开所有继电器”按钮和“合所有继电器”按钮来选择对所有通道的控制，可以控制所有通道同时产生任意宽度的脉冲；“启动”按钮用于确认给定脉冲选项和任意脉冲输入值，从而产生相应脉冲宽度的脉冲；“退出”按钮用于退出该软件界面。

本发明共16个通道，可以同时输出16路脉冲，每一路可以单独控制，脉冲宽度可任意设定，可作为一种脉冲源，适用于专用数据采集系统时间精度的校准以及其它需要提供任意宽度脉冲的场合。

目前本发明已经广泛应用于专用数据采集系统时间精度校准工作中，并建立了相应的校准规程，实践证明，本发明使用效果良好，稳定准确可靠，操作简便，缩短了校准周期，工作效率得到了提高，具备了通用性强、自动化水平高、灵活性强、可扩展、易于操作等特点，为专用数据采集系统提供了有力的计量保障，提高了校准结果的质量，为保证试验数据的准确性与可靠性奠定了坚实的基础，为项目、产品的研发提供了可靠的测试保障，也可以应用于国防、军工、民用等各类相关产业的数据采集系统的时间校准，提供精确可靠的时间信号源，具有广泛的社会效益和较高的经济效益。

Claims (2)

1.一种虚拟脉冲发生器，由软件和硬件两部分组成，其特征在于：

所述软件包括虚拟脉冲发生器主界面模块、自动产生脉冲模块、模拟手动控制脉冲模块及启动控制模块，其中虚拟脉冲发生器主界面模块主要负责该软件界面的布局；自动产生脉冲模块负责固定脉冲宽度脉冲和任意脉冲宽度的自动输出；模拟手动控制脉冲模块负责手动输出任意通道任意脉冲宽度的脉冲信号；启动控制模块负责设定脉冲后的确认与触发以及软件工作的停止；

所述硬件是虚拟脉冲发生器软件控制的对象，主要由执行机构继电器模块以及电源、电阻部件组成，执行机构继电器模块接收软件发出的控制指令信号，控制继电器模块的触点开关产生相应的开关闭合或开关打开动作；电源、电阻串联组成，同时与执行机构继电器模块的触点开关串联组成脉冲输出电路，取电阻两端的电压作为脉冲输出电压，通过接收继电器模块的触点开关控制信号输出脉冲信号。

2.根据权利要求1所述的虚拟脉冲发生器，其特征在于：所述虚拟脉冲发生器主界面模块包括给定脉冲选项、任意脉冲输入、手动继电器闭合/断开控制及启动、退出。