CN118316421A - 一种可调的大功率方波波形发生系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明一种可调的大功率方波波形发生系统及方法涉及脉冲技术领域，具体涉及一种应用于驱动脉冲计数器计数领域，尤其涉及一种可调的大功率方波波形发生系统及方法，包括：触摸显示模块、控制器模块、隔离转换模块；电源模块及负载；所述触摸显示模块通过控制器模块与隔离转换模块相连，隔离转换模块设置在电源模块和负载之间，电源模块通过隔离转换模块与负载相连；电源模块还与触摸显示模块相连。本发明结构简单稳定性高，可以高效的灵活输出不同幅值频率占空比的方波波形，输出精度较高、波形实时响应且操作简便，有效的对脉冲计数器等负载进行脉冲波形测试。
Description
技术领域
本发明涉及脉冲技术领域，具体涉及一种应用于驱动脉冲计数器计数领域，尤其涉及一种可调的大功率方波波形发生系统及方法。
背景技术
脉冲驱动发生技术本质上是要解决方波脉冲驱动问题，是一种重要的电子测量仪器，在许多场合都有应用，它能够根据脉冲的频率、占空比和脉冲个数，输出特定幅值的脉冲方波信号。可用于校准与测试、电子工程、机械产品以及其他形式的方波波形驱动领域。对于脉冲计数器来讲，精确、无干扰且大功率的驱动方式对于是衡量评定脉冲计数器的动态性能的一项重要指标，随着近些年来对航空航天计数要求的不断提高，通过使用脉冲发生装置来对脉冲计数器的检测，科学的判定脉冲计数器的动态性能，是脉冲计数器行业的重点。
现有的脉冲驱动发生方法及装置多为分立元件组合起来的复杂电路系统，体积重量大，驱动能力、抗干扰能力以及不同幅值频率及占空比的波形的实时响应能力差。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种电路简单、稳定可靠的方法，解决现有脉冲计数器测试装置存在的抗干扰能力差，波形输出实时响应差，精度低问题的一种可调的大功率方波波形发生系统及方法。
本发明一种可调的大功率方波波形发生系统，包括：
触摸显示模块，用于参数的设置、显示以及人机交互控制；
控制器模块，用于接收触摸显示模块发送的参数信号及控制信号，并根据参数信息输出所需方波脉冲，同时计算所述方波脉冲数量，向触摸显示模块发送反馈信号；
隔离转换模块，用于接收控制器模块发送的低幅值直流输入的方波波形，并输出高幅值直流方波脉冲；
电源模块，为可编程直流稳压电源；
负载，接收高幅值直流方波脉冲，并产生动作，所述负载为脉冲计数器，所述脉冲计数器收到隔离转换模块发送的方波脉冲并进行一次计数；
所述触摸显示模块通过控制器模块与隔离转换模块相连，隔离转换模块设置在电源模块和负载之间，电源模块通过隔离转换模块与负载相连；
电源模块还与触摸显示模块相连。
优选地，隔离转换模块的输入端和输出端均为直流信号。
优选地，控制器模块为可编程逻辑控制器，所述隔离转换模块为固态继电器。
一种可调的大功率方波波形发生方法，使用一种可调的大功率方波波形发生系统产生并向负载发送脉冲驱动信号：
在触摸显示模块上设置方波脉冲参数信号：电源模块的电压电流参数、方波频率、占空比、方波脉冲数量，并将上述方波脉冲参数信号发送至控制器模块；
控制器模块接收到触摸显示模块发出的方波脉冲参数信号后，控制器模块产生所需要的方波脉冲，控制器模块向隔离转换模块输入端发送方波脉冲，并实时将所发送方波脉冲数量反馈至触摸显示模块，当所发送的方波脉冲数量与触摸显示模块设定方波脉冲数量相等时，停止发送方波脉冲参数信号；
电源模块与隔离转换模块输出端及负载串联连接，触摸显示模块将电压电流参数信号，发送给电源模块，根据负载的需要调整电源模块输出的电压电流参数，隔离转换模块将所接收的方波脉冲根据电源模块发送至隔离转换模块的幅值实时调整后输出至负载，负载收到经隔离转换模块调整幅值后的方波脉冲后，驱动负载动作一次，电源模块将驱动负载所需的电压电流信息反馈给触摸显示模块显示。
本发明结构简单稳定性高，可以高效的灵活输出不同幅值频率占空比的方波波形，输出精度较高、波形实时响应且操作简便，有效的对脉冲计数器等负载进行脉冲波形测试。
本发明抗干扰能力强，可对脉冲计数器等脉冲驱动类负载在振动环境、高低温环境下使用。
附图说明
图1为本发明连接示意图。
图2为本发明连接原理示意图。
图3为本发明用于校准计数器时流程框图。
具体实施方式
请参阅图1-3，本发明一种可调的大功率方波波形发生系统，包括：
触摸显示模块，用于参数的设置、显示以及人机交互控制；触摸显示模块为电容触摸屏，具有RS485串口通信功能，且通信功能支持标准Modbus RTU通信协议，触摸显示模块的通信端口A和B分别连接控制器模块和电源模块的通信端口A和B，如图2所示，触摸显示模块与电源模块连接，用于将设置电压电流参数并且实时获取供给负载的电压电流；触摸显示模块与控制器模块连接，用于设置方波的脉宽、周期、输出的脉冲个数和实时获取已输出的脉冲个数的信息显示在触摸显示模块方便人机交互；
控制器模块，用于接收触摸显示模块发送的参数信号及控制信号，并根据参数信息输出所需方波脉冲，同时计算所述方波脉冲数量，向触摸显示模块发送反馈信号；
控制器模块为系统控制器，具有RS485串口通信功能，且通信功能为标准ModbusRTU通信协议。控制器模块的通信接口A和B分别与触摸显示模块的通信接口A和B连接，控制器模块使用脉冲宽度调制功能指令码：PWM指令，输出可调节脉冲输出宽度和脉冲输出周期的方波给到控制器模块输出端，如图2所示；
隔离转换模块，用于接收控制器模块发送的低幅值直流输入的方波波形，并输出高幅值直流方波脉冲；
隔离转换模块为固态继电器，可实现精确快速控制，用于将控制器模块输出的信号与负载隔离，隔离转换模块的输入端与控制器模块的输出端连接，隔离转换模块接收控制器模块输出的方波脉冲信号，隔离转换模块的输出端串联在电源模块和负载之间，使用隔离转换模块可使电路的抗干扰能力和驱动能力大大增强，如下图2所示。
电源模块，为可编程直流稳压电源；提供系统所需可调的方波幅值的直流电压，方波幅值的可调范围以及功率的大小取决于该电源模块功率的大小和隔离转换模块输出端所承受的电压范围，电源模块具有RS485串口通信功能，且通信功能为标准Modbus RTU通信协议，通过该通信协议可对电源模块的电压、电流进行数据的读写以及控制电源模块的输出和关断，电源模块通信接口A和B分别与触摸显示模块的通信接口A和B相连接，电源模块输出端串联在隔离转换模块和负载之间，如下图2所示。
负载，接收高幅值直流方波脉冲，并产生动作，所述负载为脉冲计数器，所述脉冲计数器收到隔离转换模块发送的方波脉冲并进行一次计数；
脉冲计数器，内部为单相步进电机驱动或脉冲电机，负载与电源模块输出端和隔离转换模块输出端串联，隔离转换模块输出端输出一个方波，则负载接收一个方波，单相步进电机驱动或脉冲电机动作一次，实现一次计数。
所述触摸显示模块通过控制器模块与隔离转换模块相连，隔离转换模块设置在电源模块和负载之间，电源模块通过隔离转换模块与负载相连；
电源模块还与触摸显示模块相连。
隔离转换模块的输入端和输出端均为直流信号。
控制器模块为可编程逻辑控制器，所述隔离转换模块为固态继电器。
通过隔离转换模块可以有效的将控制器模块输出的低幅值且不可调幅值的方波波形输出到隔离转换模块输入端，在隔离转换模块输出端产生和输入端一样频率的开关方波信号，电源模块和隔离转换模块输出端与负载串联连接的方式，从而会在该串联回路中产生一个开关频率信号的方波，改变电源模块的电压，会实时改变该串联回路的方波信号的幅值，最终输出幅值电压可调的大功率方波波形给到负载，控制器模块输出端与负载端的隔离，实现了低幅值且幅值不可调的方波波形转换成了幅值可调的大功率方波波形驱动负载的目的，同时使用该连接方式，获得的方波波形抗干扰能力和驱动能力增强且能实现更高频率方波波形输出。
一种可调的大功率方波波形发生方法，使用一种可调的大功率方波波形发生系统产生并向负载发送脉冲驱动信号：
在触摸显示模块上设置方波脉冲参数信号：电源模块的电压电流参数、方波频率、占空比、方波脉冲数量，并将上述方波脉冲参数信号发送至控制器模块；
控制器模块接收到触摸显示模块发出的方波脉冲参数信号后，控制器模块产生所需要的方波脉冲，控制器模块向隔离转换模块输入端发送方波脉冲，并实时将所发送方波脉冲数量反馈至触摸显示模块，当所发送的方波脉冲数量与触摸显示模块设定方波脉冲数量相等时，停止发送方波脉冲参数信号；
电源模块与隔离转换模块输出端及负载串联连接，触摸显示模块将电压电流参数信号，发送给电源模块，根据负载的需要调整电源模块输出的电压电流参数，隔离转换模块将所接收的方波脉冲根据电源模块发送至隔离转换模块的幅值实时调整后输出至负载，负载收到经隔离转换模块调整幅值后的方波脉冲后，驱动负载动作一次，电源模块将驱动负载所需的电压电流信息反馈给触摸显示模块显示。
触摸显示模块选用型号为DC12480M068_W111_0C的电容触摸串口显示屏，性能参数为：协议类型：RS485接口、Modbus RTU通信协议，IPS高清显示屏。
控制器模块选用型号为DVP12SA211T可编程逻辑控制器，性能参数为：RS-485通讯端口、Modbus RTU通信协议、4点高速脉冲输出：2点100kHz，2点10kHz；
隔离转换模块选用型号为SSP1D440BDT固态继电器，性能参数为：电压范围：输入端3.5-32VDC，输出端1-150VDC/40A；
电源模块选用型号为HSPY-60-15的可编程直流稳压电源，性能参数：900W电源，电压电流输出范围：0-60VDC/0-15A，精度0.01V/0.01A；
实际使用时，具体步骤如下：
步骤一：系统开机后，在触摸显示模块上设置输入电压即幅值、电流参数，参数实时给到电源模块，电源模块输出所设置的电压，输出功率由电源模块的电压电流参数决定。
步骤二：在触摸显示模块上设置方波的波形参数频率、占空比即脉冲宽度、以及方波脉冲波形数量，参数以指令的方式给到控制器模块，开始测试时，开始测试指令给到控制器模块，控制器模块在接收到“开始测试”指令后，实时输出方波波形至隔离转换模块，隔离转换模块与电源模块相互作用形成最终的方波波形驱动负载计数；
步骤三：当实时发送的脉冲波形个数与设置的脉冲个数相等时，系统停止方波波形输出，测试过程中也可以根据需要停止测试；
步骤四：再次启动测试前，需要进行清零，系统会将上一次的实时脉冲数清零，然后进行下一个产品的测试。
本发明中通过采用触摸显示模块、控制器模块、隔离转换模块、电源模块，使得方波波形信号输出稳定可靠，输出过程中可实时改变波形参数，实时性强，且抗干扰能力强，功率大带载能力强，解决了现有脉冲发生器功率小带载能力差，波形响应延迟实时性差，精度差、电路复杂抗干扰能力差等问题。
Claims (4)
1.一种可调的大功率方波波形发生系统，其特征在于，包括：
触摸显示模块，用于参数的设置、显示以及人机交互控制；
控制器模块，用于接收触摸显示模块发送的参数信号及控制信号，并根据参数信息输出所需方波脉冲，同时计算所述方波脉冲数量，向触摸显示模块发送反馈信号；
隔离转换模块，用于接收控制器模块发送的低幅值直流输入的方波波形，并输出高幅值直流方波脉冲；
电源模块，为可编程直流稳压电源；
负载，接收高幅值直流方波脉冲，并产生动作；所述负载为脉冲计数器，所述脉冲计数器收到隔离转换模块发送的方波脉冲并进行一次计数；
所述触摸显示模块通过控制器模块与隔离转换模块相连，隔离转换模块设置在电源模块和负载之间，电源模块通过隔离转换模块与负载相连；
电源模块还与触摸显示模块相连。
2.如权利要求1所述一种可调的大功率方波波形发生系统，其特征在于，所述隔离转换模块的输入端和输出端均为直流信号。
3.如权利要求2所述一种可调的大功率方波波形发生系统，其特征在于，所述控制器模块为可编程逻辑控制器，所述隔离转换模块为固态继电器。
4.一种可调的大功率方波波形发生方法，其特征在于，使用如权利要求1-3任意一项所述一种可调的大功率方波波形发生系统产生并向负载发送脉冲驱动信号：
在触摸显示模块上设置方波脉冲参数信号：电源模块的电压电流参数、方波频率、占空比、方波脉冲数量，并将上述方波脉冲参数信号发送至控制器模块；
控制器模块接收到触摸显示模块发出的方波脉冲参数信号后，控制器模块产生所需要的方波脉冲，控制器模块向隔离转换模块输入端发送方波脉冲，并实时将所发送方波脉冲数量反馈至触摸显示模块，当所发送的方波脉冲数量与触摸显示模块设定方波脉冲数量相等时，停止发送方波脉冲参数信号；
电源模块与隔离转换模块输出端及负载串联连接，触摸显示模块将电压电流参数信号通过指令发送给电源模块，根据负载的需要调整电源模块输出的电压电流参数，隔离转换模块将所接收的方波脉冲根据电源模块发送至隔离转换模块的幅值实时调整后输出至负载，负载收到经隔离转换模块调整幅值后的方波脉冲后，驱动负载动作一次，电源模块将驱动负载所需的电压电流信息反馈给触摸显示模块显示。
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