CN113641211A - 一种电流输出型函数信号发生器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种电流输出型函数信号发生器，涉及函数信号发生器领域，包括电流控制单元、主控电路、供电单元和显示操作单元，所述电流控制单元和显示操作单元都与主控电路连接，所述供电单元为整个系统供电，通过设置电流控制单元、主控电路、供电单元和显示操作单元，能够进行3种工作模式选择，校验模式、函数输出模式和可编程输出模式，使得本发明既可以产生电流输出函数信号还可以编程波形。

Description

一种电流输出型函数信号发生器
技术领域
本发明涉及函数信号发生器领域，具体涉及一种电流输出型函数信号发生器。
背景技术
II型仪表需要接收4-20mA电流信号，在IEC标准和国标中，形式试验都需要使用到函数信号发生器，现有的产品基本都是电压输出型函数信号发生器，输出频率也与II型仪表需求不符；
发明内容
本发明的目的在于提供一种电流输出型函数信号发生器，通过设置电流控制单元、主控电路、供电单元和显示操作单元，能够进行3种工作模式选择，校验模式、函数输出模式和可编程输出模式，使得本发明既可以产生电流输出函数信号还可以编程波形。
一种电流输出型函数信号发生器，包括电流控制单元、主控电路、供电单元和显示操作单元，所述电流控制单元和显示操作单元都与主控电路连接，所述供电单元为整个系统供电；
所述显示操作单元包括显示扫描芯片和显示操作面板，所述显示操作面板包含第一区域、第二区域和第三区域；
所述第一区域为仪表工作模式区，由一位数码显示器和对应上升、下降键组成，数码显示器开机默认为0，0代表工作在数控恒电流输出模式，1代表工作在方波电流输出模式，2代表工作在正弦波电流输出模式，3代表工作在锯齿波电流输出模式，4代表自定义波形设定值修改模式，5代表工作在自定义波形电流输出模式；
所述第二区域为仪表输出给定区域，由四位数码显示器和对应上升、下降键组成，开机默认为0，工作时显示输出工作电流，当工作方式为0时，直接增减数码管对应的按键就可以得到想要的任意输出值，当工作方式选择1、2、3时，直接增减数码管对应的按键可以改变出厂波形幅值，当工作方式为4时，同上方法改变自定义存储点的数值；
所述第三区域为仪表设置区域，由二位数码显示器和对应上升、下降键组成，当工作方式为0，设置值也为0.0mA时，仪表的输出每一位都可以增减，设置值不为0mA时，仪表按设置值步进增减，当工作方式为1、2、3、5时，此区域为函数周期设置数值，范围为0.1s到99s之间。
优选的，所述主控电路由微控制器与可擦写存储器组成。
优选的，所述电流控制单元选用AD420电流控制芯片，宽展输出范围到0-24mA。
优选的，所述显示扫描芯片选用ZLG7289，与主控电路的微控制器之间采样SPI接口连接。
优选的，所述第二区域工作方式为0时，直接增减数码管对应的按键就可以得到想要的任意输出值，工作方式选择1、2、3时，直接增减数码管对应的按键可以改变出厂波形幅值，工作方式为4时，同上方法改变自定义存储点的数值。
优选的，所述第三区域工作方式为0，设置值也为0.0mA时，仪表的输出每一位都可以增减，设置值不为0mA时，仪表按设置值步进增减，工作方式为1、2、3、5时，此区域为函数周期设置数值，范围为0.1s到99s之间。
本发明的优点在于：结构简单，使用灵活，通过设置电流控制单元、主控电路、供电单元和显示操作单元，能够进行3种工作模式选择，校验模式、函数输出模式和可编程输出模式，使得本发明既可以产生电流输出函数信号还可以编程波形。
附图说明
图1为本发明的系统原理示意图；
图2为本发明中显示操作面板示意图。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
如图1至图2所示，本发明包括电流控制单元、主控电路、供电单元和显示操作单元，所述电流控制单元和显示操作单元都与主控电路连接，所述供电单元为整个系统供电，显示操作面板分为3个显示区域：
第一区域为仪表工作模式区，由1位数码显示器和对应上升、下降键组成，开机默认为零。
0代表工作在数控恒电流输出模式；
1代表工作在方波电流输出模式；
2代表工作在正弦波电流输出模式；
3代表工作在锯齿波电流输出模式；
4代表自定义波形设定值修改模式；
5代表工作在自定义波形电流输出模式；
第二区域为仪表输出给定区域，由4位数码显示器和对应上升、下降键组成，开机默认为零。工作时显示输出工作电流。
工作方式为0时，直接增减数码管对应的按键就可以得到想要的任意输出值。工作时显示输出工作电流。
工作方式选择1、2、3时，直接增减数码管对应的按键可以改变出厂波形幅值。这里需要说明的是输出波形的相对零点是12mA，而不是0mA。这也是对应IEC和国标的形式试验要求而设计。
工作方式为4时，同上方法改变自定义存储点的数值。
第三区域为仪表设置区域，由2位数码显示器和对应上升、下降键组成。
工作方式为0，设置值也为0.0mA时，仪表的输出每一位都可以增减。设置不为0时，仪表按设置值步进增减。假如设置值为4.0mA，再按下数值给定区域的上升或下降键，给定输出值就会按4mA的数值步进。这也是按校验规程设计的一个便捷功能。
工作方式为1、2、3、5时，此区域为函数周期设置数值，范围为0.1s到99s之间。
主控电路相对简单，由微控制器(MCU或称CPU)与可擦写存储器(EEPROM)组成。
电流控制选用AD420专用电流控制芯片，宽展输出范围到0-24mA，这样就可以满足所有试验标准的要求了。
供电单元的发生器需要2种供电，+18V供给电流输出芯片，保证可以带动650欧姆以下负载。+5V给微控制器和显示面板供电。
显示操作单元选用专用显示扫描芯片ZLG7289，与主芯片间采样SPI接口连接。
具体实施方式及原理：
本系统能够进行3种工作模式选择，校验模式、函数输出模式和可编程输出模式，校验模式：主要满足仪表出厂校验的需要，输出0-24mA，步进式数字给定输出和诸位可增、减给定输出；
函数输出模式：设计有方波、正弦波、锯齿波函数，波幅和频率可调节。用于寿命试验、时间常数测定、通频宽(也称频率响应)、灵敏度等测定；
可编程输出模式：事先存储50(、100或其它更多)个数据，将这50点要输出的电流数据依次存入0-49个存储单元，输出时，只要按规定间隔送数据去控制电流输出，就可以得到想要的电流波形。这样直接得到的波形并不平滑，波形是两个相邻点之间的跳变，解决办法就是在两个相邻点之间插补上若干个点，插补的越多，波形越平滑。同理上面提到的存储点越多，波形失真越小。但是一般够用就好，太多也给输入、修改带来不便。
基于上述，本发明通过设置电流控制单元、主控电路、供电单元和显示操作单元，能够进行3种工作模式选择，校验模式、函数输出模式和可编程输出模式，使得本发明既可以产生电流输出函数信号还可以编程波形。
由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。

Claims (6)

1.一种电流输出型函数信号发生器，其特征在于，包括电流控制单元、主控电路、供电单元和显示操作单元，所述电流控制单元和显示操作单元都与主控电路连接，所述供电单元为整个系统供电；
所述显示操作单元包括显示扫描芯片和显示操作面板，所述显示操作面板包含第一区域、第二区域和第三区域；
所述第一区域为仪表工作模式区，由一位数码显示器和对应上升、下降键组成，数码显示器开机默认为0，0代表工作在数控恒电流输出模式，1代表工作在方波电流输出模式，2代表工作在正弦波电流输出模式，3代表工作在锯齿波电流输出模式，4代表自定义波形设定值修改模式，5代表工作在自定义波形电流输出模式；
所述第二区域为仪表输出给定区域，由四位数码显示器和对应上升、下降键组成，开机默认为0，工作时显示输出工作电流，所述第三区域为仪表设置区域，由二位数码显示器和对应上升、下降键组成。
2.根据权利要求1所述的一种电流输出型函数信号发生器，其特征在于：所述主控电路由微控制器与可擦写存储器组成。
3.根据权利要求1所述的一种电流输出型函数信号发生器，其特征在于：所述电流控制单元选用AD420电流控制芯片，宽展输出范围到0-24mA。
4.根据权利要求2所述的一种电流输出型函数信号发生器，其特征在于：所述显示扫描芯片选用ZLG7289，与主控电路的微控制器之间采样SPI接口连接。
5.根据权利要求2所述的一种电流输出型函数信号发生器，其特征在于：所述第二区域工作方式为0时，直接增减数码管对应的按键就可以得到想要的任意输出值，工作方式选择1、2、3时，直接增减数码管对应的按键可以改变出厂波形幅值，工作方式为4时，同上方法改变自定义存储点的数值。
6.根据权利要求2所述的一种电流输出型函数信号发生器，其特征在于：所述第三区域工作方式为0，设置值也为0.0mA时，仪表的输出每一位都可以增减，设置值不为0mA时，仪表按设置值步进增减，工作方式为1、2、3、5时，此区域为函数周期设置数值，范围为0.1s到99s之间。
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袁放成: ""函数信号发生器的设计"", 《三明学院学报》, vol. 24, no. 2, pages 146 - 151 *

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