CN111900961A - 一种波形信号发生器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种波形信号发生器，属于电子技术领域，包括壳体，其内部设有波形发生装置、转动驱动装置和信号采集装置。波形发生装置上部至少设有一个圆形高频触发圈，所述高频触发圈的由均匀分布的触发块组成，触发块为永磁铁或磁钢，并且相邻的两个触发块同一方向的极性相异。信号采集装置设有霍尔传感器用以采集磁场的信号进而形成一个周期性的波形信号。本发明具有便于对输出信号的频率和幅值进行调节、能够产生负电压信号、便于操作、改造以及维修维护的有益效果。
Description
技术领域
本发明涉及电子技术领域，具体为一种波形信号发生器。
背景技术
在现有的电子以及电气领域会常用到不同频率的信号，用以实现检测、传输数据、校验 设备等。目前常用的波形发生器常采用振荡电路的形式，通过设置振动电路中的电阻和电容 的阻值的大小改变输出信号的频率。然而这种信号发生装置无法实现负信号的产生，即像交 流发电机一样产生一个在正负幅值之间变化的波形。
同时，现有的波形发生模块都是大规模的集成电路，因此抗干扰能力较弱，同时损坏之 后不便于维护和维修，因此设计一种便于调节频率、幅值以及能够产生负信号，同时结构简 单便于维护和操作以及便于改造的一种波形信号发生器成为一种迫切的要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供了具有便于调节频率、幅值以及可以输出负压信号的 的一种波形信号发生器。
本发明要解决的技术问题的技术方案是：一种波形信号发生器，包括壳体，其特征在于： 所述壳体内部设有：波形发生装置、信号采集装置、转动驱动装置。波形发生装置上部至少 设有一个圆形高频触发圈，所述高频触发圈的由均匀分布的触发块组成；转动驱动装置驱动 波形发生装置匀速转动；信号采集装置长度方向与波形发生装置的轴心线垂直交叉；所述信 号采集装置设有采集传感器。所述触发块为永磁铁或磁钢，相邻的两个所述触发块同一方向 的极性相异。
更好的，每一圈所述高频触发圈中的触发块的间距相同。
更好的，每一圈所述高频触发圈中的触发块的数量相同。
更好的，所述高频触发圈至少设有三圈，其中，至少两圈高频触发圈的中的触发块数量 相同，同时至少有两圈高频触发圈中的触发块的间距相同。
更好的，所述信号采集装置对应每一圈高频触发圈设有一个采集传感器，还包括多路开 关，每一个所述采集传感器的输出端分别与多路开关不同的输入端连接，多路开关的输出端 作为信号采集装置的输出端；
或，
所述信号采集装置上设有轨道，所述轨道上滑动设置有滑块，所述采集传感器与滑块固 定连接；所述壳体对应信号采集装置的轨道的位置设有滑孔，所述滑孔内部滑动设置有拨块， 所述拨块和滑块固定连接；所述滑孔的两侧设有刻度或者频率标识。。
更好的，所述信号采集装置的数量与高频触发圈的圈数相同；所述信号采集装置在圆周 上均匀分布。
更好的，所述还包括幅值调节装置，所述幅值调节装置为调压模块，所述调压模块的输 出端和霍尔传感器的输入端电气连接；
或，
所述幅值调压装置包括升降丝杠和调节把手，所述信号采集装置两端与壳体上设置的滑 槽滑动连接，所述信号采集装置的中部设有与升降丝杠螺接连接的螺孔，所述壳体上部对应 螺孔的位置设有调节通孔，调节通孔通过轴承与升降丝杠的上端转动连接，所述调节把手为 手轮，并且调节把手的中部和升降丝杠的固定连接。
更好的，还包括匀速检测装置，所述匀速检测装置包括：启动触发磁铁、接触触发磁铁、 匀速检测霍尔传感器、报警计时器。启动触发磁铁设于波形发生装置的侧面；接触触发磁铁 设于波形发生装置的侧面且与启动触发磁铁之间设有大于45°弧度的间距；匀速检测霍尔传 感器设于壳体内壁上且与波形发生装置在水平方向上重合；报警计时器，所述报警计时器匀 速检测霍尔传感器电气连接，用以检测启动触发磁铁与接触触发磁铁角度转动所用的时间， 如果时间大于或者小于设定值则发出报警信号。
更好的，所述波形发生装置外周设置有配重环。
更好的，改变波形的方法：
将输出信号切换到与当前高频触发圈的触发块数量相同的高频触发圈；
改变频率的方法：
将输出信号切换到与当前高频触发圈的触发块间距相同的高频触发圈；
改变幅值的方法：
改变采集传感器与触发块之间的间距，或改变采集传感器的输入电压。
本发明的有益效果为：
1、便于对输出信号的频率和幅值进行调节；
2、能够产生负压信号；
3、便于操作、改造以及维修维护。
附图说明
图1是本发明一种实施例的示意图
图2是本发明一种实施例的示意图
图3是本发明一种实施例的波形发生装置示意图
图4是本发明一种实施例壳体外部频率刻度示意图
图5是本发明一种实施例的波形发生装置分布示意图
图6是本发明一种实施例的匀速检测装置的示意图
图7是本发明一种实施例的采样电路的示意图
图8是本发明一种实施例的示意图
图中：
420、拨块；410、滑块；400、壳体；210、采集传感器；190、高频触发圈；110、触发 块；200、信号采集装置；300、转动驱动装置；100、波形发生装置；
具体实施方式
为使本发明的技术方案和有益效果更加清楚，下面对本发明的实施方式做进一步的详细 解释。
实施例一
一种波形信号发生器，包括壳体400，所述壳体400内部设有波形发生装置100、信号采 集装置200和转动驱动装置300。
波形发生装置100上部至少设有一个圆形高频触发圈190，所述高频触发圈190的由均 匀分布的触发块110组成；所述触发块110为永磁铁或磁钢，相邻的两个所述触发块110同 一方向的极性相异。
转动驱动装置300驱动波形发生装置100匀速转动。更好的，转动驱动装置300可以采 用直流电机驱动，配以稳压模块可以保证电机的转动的匀速。为了保证转动的稳定性，波形 发生装置100可以设置为圆板状，并且水平放置。转动驱动装置300和壳体400的底部固定 连接，由于采用直流电机进行驱动，因此电机的转轴朝上，同时与波形发生装置100的中心 固定连接。更好的，为了保证转动的稳定性，电机的转轴穿过波形发生装置100与壳体400 的上部通过轴承固定连接。进而可以保证电机以及波形发生装置100的稳定性。
在波形发生装置100发生转动的过程中，单个触发块110会做圆周运动，一圈中的触发 块110则会一次顺序经过某个特定的位置，因此，在需要设置信号采集装置200对该位置的 信号进行检测，进而可以产生一个周期性的信号。信号采集装置200的长度方向与波形发生 装置100的轴心线垂直交叉；所述信号采集装置200设有采集传感器210其中采集传感器210 为霍尔传感器。
而由于相邻两个触发块110同样方向的磁极不同，本实施例中，相邻两个触发块110朝 上的磁极分别为N极和S极。由于极性不同，霍尔传感器就会输出不同的信号，如S极经过 霍尔传感器时输出正信号则N极经过霍尔传感器时输出负信号。
信号采集装置200可以和壳体400的内壁固定连接也可以滑动连接。如图所示，在本实 施例中，信号采集装置可以设置成长杆或者中部设有圆环的长杆。长杆中部的通孔或者圆环 套设在转轴上，因此可以避免与转轴的干涉。信号采集装置的两端与壳体400的内壁连接， 采集传感器210则可以根据需要安装在信号采集装置200特定的位置上，或者是滑动设置在 信号采集装置200上。
在一些特殊的应用场合，需要改变波形的形状、信号的频率以及幅值等，因此高频触发 圈190的圈数不同，通过采集不同的高频触发圈190上的触发块110的信号来实现不同信号 的输出。
(一)信号波形的改变
霍尔传感器采集的感应的是磁场强度的变化，由于触发块110本身为永磁铁其磁场强度 不会发生改变，但是越靠近永磁铁的本体其磁场强度越大，而在触发块110移动的过程中， 其与霍尔传感器的距离是由远及近然后在远离的过程，因此在两者正对时，所输出的信号强 度最大。通过设定不同的间距器波形会发生改变。
此时两个高频触发圈190上的触发块110的数量相同，由于数量相同，但是不同的圆周 周长不同，因此不同的高频触发圈190上触发块的间距不同，此时切换时，就会产生不同波 形的信号。由于波形发生装置100的转速不变，因此频率不会发生改变。
(二)信号频率的改变
通过改变波形发生装置100的转速可以实现频率的改变。
设置相邻两个高频触发圈190内的触发块110的数量不同，通过切换采集传感器采集的 不同的高频触发圈190可以实现频率的切换。这两个相邻的高频触发圈190中的触发块与触 发块之间的间距相同。由于两个高频触发圈190的周长不同，但是触发块的间距相同，因此 触发块的数量不同，旋转一周则触发的次数不同，因此实现了频率的改变。
(三)在一个设备中实现波形和频率的同时调整
此时高频触发圈190至少设有三圈，其中，至少两圈高频触发圈190的中的触发块110 数量相同，同时至少有两圈高频触发圈190中的触发块110的间距相同。即在所有的高频触 发圈190中，即存在间距相同的又存在数量相同的。
为了实现信号的采集和切换需要设置切换装置或者同时设置多个霍尔传感器。
(一)
所述信号采集装置200对应每一圈高频触发圈190设有一个采集传感器210，信号采集 装置200设有一个，在这一个信号采集装置的上部对应每一圈高频触发圈都设有一个霍尔传 感器。此时，为了实现信号的切换，设置了多路开关。每一个所述采集传感器210的输出端 分别与多路开关不同的输入端连接，多路开关的输出端作为信号采集装置的输出端。因此通 过切换多路开关就可在多路开关的输出端输出不同的信号。
同样可以设置多个信号采集装置，每个信号采集装置200上设有至少一个霍尔传感器， 所有的信号采集装置200上的采集传感器的数量之和和高频触发圈190的圈数相同。更好的， 所述信号采集装置200的数量与高频触发圈190的圈数相同；所述信号采集装置200在圆周 上均匀分布。
(二)
所述信号采集装置200上设有轨道，所述轨道上滑动设置有滑块220，所述采集传感器 210与滑块220固定连接；所述壳体400对应信号采集装置200的轨道的位置设有滑孔410， 所述滑孔410内部滑动设置有拨块420，所述拨块420和滑块220固定连接；所述滑孔410 的两侧设有刻度或者频率标识。
通过拨动拨块420就可以实现滑块410的移动，同时可以根据刻度实现频率的调节。信 号采集装置200如果为长杆，如圆杆或方杆，则其本身可以作为轨道，通过在其外部套设滑 块即可，其中滑块220设有与信号采集装置200截面形状相同的通孔。此时通过滑动滑块， 滑块既可以带动采集传感器210移动，移动到不同的圈上就可以输出不同的信号。
通过可以在信号采集装置200设置为两个平行的长杆，并且平行相对的面设有滑槽，滑 块在滑槽内部滑动，滑块220设有丝孔，两个长杆及滑槽组成的空间内设有丝杠，丝杠的端 部和信号采集装置200靠近电机转轴的位置转动连接，丝杠的另一端延伸到壳体的外部，通 过设置手轮实现滑块220位置的调整。相应的，在壳体相应的位置设有通孔以便丝杠延伸到 壳体的外部，同时为了陪幅值调节，通孔设置为长度方向为上下方向的腰型孔。
除了调节频率还需要能够调节幅值，以下为两种幅值调节装置：
一、所述幅值调节装置为调压模块500，所述调压模块500的输出端和霍尔传感器的输 入端电气连接。如图7所示，调压模块500的改变可以改变霍尔传感器的输出端的电压输出。 同时，在图8中，将调压模块的输出单与图8电路的电源连接，同样具有电压调节的功能。 图8中，电源大小发生变化后，电阻的分压会同时发生变化，进而可以实现幅值的调整，即 探测过程中增益的调节。
二、所述幅值调压装置包括升降丝杠610和调节把手620。所述信号采集装置200两端 与壳体400上设置的滑槽滑动连接，即信号采集装置可以上下移动。所述信号采集装置200 的中部设有与升降丝杠610螺接连接的螺孔，所述壳体400上部对应螺孔的位置设有调节通 孔，调节通孔通过轴承与升降丝杠610的上端转动连接，所述调节把手620为手轮，并且调 节把手620的中部和升降丝杠610的固定连接。转动手轮既可以实现信号采集装置200的升 降，进而可以实现设备采集传感器210接收信号强弱的变化。
更好的，为了便于调速转动驱动装置300为直流电机。通过设置直流稳压模块实现对电 机的控制。其中直流稳压模块的输出端和电机电气连接，输入端和外部电源连接。
进一步的设置匀速检测装置700，以保证匀速转动，同时直流稳压模块采用pwm控制的 电压调整模块，其中匀速检测装置700包括启动触发磁铁710、接触触发磁铁720、匀速检测 霍尔传感器730。启动触发磁铁710设于波形发生装置100的侧面；接触触发磁铁720设于 波形发生装置100的侧面且与启动触发磁铁之间设有大于45°弧度的间距。匀速检测霍尔传 感器730，设于壳体400内壁上且与波形发生装置100在水平方向上重合。所述报警计时器 匀速检测霍尔传感器730电气连接，用以检测启动触发磁铁710与接触触发磁铁720角度转 动所用的时间，如果时间大于或者小于设定值则发出报警信号。报警计时器可以采用单片机 进行设置，同时设置蜂鸣器，单片机的输入引脚分别和启动触发磁铁710、接触触发磁铁720 连接，输出引脚控制蜂鸣器。
为了保持转动的稳定，波形发生装置100外周设置有配重环。通过增加波形发生装置100 的重量增加其稳定性。
根据上述结构，本发明的使用方法包括以下方法：
改变波形的方法：
将输出信号切换到与当前高频触发圈190的触发块110数量相同的高频触发圈190。改
变频率的方法：
将输出信号切换到与当前高频触发圈190的触发块110间距相同的高频触发圈190。
上述两种方法通过拨动拨块420、转动丝杠实现对滑块的调整，滑块移动到不同的位置， 霍尔传感器就采集不同的信号，进而输出不同的信号。
同时调节直流电机的输入电压同样可以实现频率信号的切换。
改变幅值的方法：
改变采集传感器210与触发块110之间的间距，或改变采集传感器210的输入电压。
具体的，通过调节幅值调节装置可以实现输出信号幅值的调节。
实施例二
应用实施例一中的结构，设置匀速检测装置700用以检测速度，速度可以转换为转速， 转速可以转换为频率，假设电机转动的频率为f0，高频触发圈190上的触发块个数为n，则， 本发明的输出端的频率为f＝f0×n，如果n发生变化则输出的频率会发生变化。因此设置一 个数显模块，和报警计时器中单片机系统连接，进而可以实现频率信号的频率的显示。
本发明主要用于产生波形信号，同样可以设置频率检测装置检测出频率，例如可以通过 单片机计数检测波峰的个数实现频率的计数。
实施例三
在电气试验或者电子试验过程中，常常需要特殊波形的信号。本实施例基于实施例一， 其中触发块的磁场强度不同，但是在一个高频触发圈190的圆周上成规律排列成多段，或者 无规律排列成一段。
综上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明的范围，通过上述的说 明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及 修改。本发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，凡依本发明的要求范围所述的形状、 构造、特征及精神所谓的均等变化与修饰，均应包括与本发明的权利要求范围内。
Claims (10)
1.一种波形信号发生器，包括壳体(400)，其特征在于：
所述壳体(400)内部设有：
波形发生装置(100)，上部至少设有一个圆形高频触发圈(190)，所述高频触发圈(190)的由均匀分布的触发块(110)组成；
转动驱动装置(300)，驱动波形发生装置(100)匀速转动；
信号采集装置(200)，长度方向与波形发生装置(100)的轴心线垂直交叉；所述信号采集装置(200)设有采集传感器(210)；(采集传感器更换为霍尔传感器)
所述触发块(110)为永磁铁或磁钢，相邻的两个所述触发块(110)同一方向的极性相异。
2.根据权利要求1所述的一种波形信号发生器，其特征在于：
每一圈所述高频触发圈(190)中的触发块(110)的间距相同。
3.根据权利要求1所述的一种波形信号发生器，其特征在于：
每一圈所述高频触发圈(190)中的触发块(110)的数量相同。
4.根据权利要求2或3所述的一种波形信号发生器，其特征在于：
所述高频触发圈(190)至少设有三圈，其中，至少两圈高频触发圈(190)的中的触发块(110)数量相同，同时至少有两圈高频触发圈(190)中的触发块(110)的间距相同。
5.根据权利要求2或3或4所述的一种波形信号发生器，其特征在于：
所述信号采集装置(200)对应每一圈高频触发圈(190)设有一个采集传感器(210)，
还包括多路开关，每一个所述采集传感器(210)的输出端分别与多路开关不同的输入端连接，多路开关的输出端作为信号采集装置的输出端；
或，
所述信号采集装置(200)上设有轨道，所述轨道上滑动设置有滑块(220)，所述采集传感器(210)与滑块(220)固定连接；所述壳体(400)对应信号采集装置(200)的轨道的位置设有滑孔(410)，所述滑孔(410)内部滑动设置有拨块(420)，所述拨块(420)和滑块(220)固定连接；所述滑孔(410)的两侧设有刻度或者频率标识。。
6.根据权利要求5所述的一种波形信号发生器，其特征在于：
所述信号采集装置(200)的数量与高频触发圈(190)的圈数相同；所述信号采集装置(200)在圆周上均匀分布。
7.根据权利要求5所述的一种波形信号发生器，其特征在于：
所述还包括幅值调节装置，
所述幅值调节装置为调压模块(500)，所述调压模块(500)的输出端和霍尔传感器的输入端电气连接；
或，
所述幅值调压装置包括升降丝杠(610)和调节把手(620)，
所述信号采集装置(200)两端与壳体(400)上设置的滑槽滑动连接，所述信号采集装置(200)的中部设有与升降丝杠(610)螺接连接的螺孔，所述壳体(400)上部对应螺孔的位置设有调节通孔，调节通孔通过轴承与升降丝杠(610)的上端转动连接，所述调节把手(620)为手轮，并且调节把手(620)的中部和升降丝杠(610)的固定连接。
8.根据权利要求1所述的一种波形信号发生器，其特征在于：
还包括匀速检测装置(700)，所述匀速检测装置(700)包括：
启动触发磁铁(710)，设于波形发生装置(100)的侧面；
接触触发磁铁(720)，设于波形发生装置(100)的侧面且与启动触发磁铁之间设有大于45°弧度的间距；
匀速检测霍尔传感器(730)，设于壳体(400)内壁上且与波形发生装置(100)在水平方向上重合；
报警计时器，所述报警计时器匀速检测霍尔传感器(730)电气连接，用以检测启动触发磁铁(710)与接触触发磁铁(720)角度转动所用的时间，如果时间大于或者小于设定值则发出报警信号。
9.根据权利要求1所述的一种波形信号发生器，其特征在于：
所述波形发生装置(100)外周设置有配重环。
10.根据权利要求1所述的一种波形信号发生器，其特征在于：
改变波形的方法：
将输出信号切换到与当前高频触发圈(190)的触发块(110)数量相同的高频触发圈(190)；
改变频率的方法：
将输出信号切换到与当前高频触发圈(190)的触发块(110)间距相同的高频触发圈(190)；
改变幅值的方法：
改变采集传感器(210)与触发块(110)之间的间距，或改变采集传感器(210)的输入电压。
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