CN210835010U - 一种基于太阳能电源的信号发生器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于太阳能电源的信号发生器，包括电源模块、红外输入模块、主控模块、数模转换模块和信号输出模块；电源模块包括太阳能电板和锂电池组，锂电池组的输入端连接太阳能电板，锂电池组的输出端连接其余各模块；主控模块包括微处理器以及与之连接的红外接收头，红外接收头接收红外输入模块发出的红外信号；数模转换模块的输入端连接前述微处理器，数模转换模块的输出端连接信号输出模块，信号输出模块包括运算放大器以及与之连接的可调电阻，通过调节可调电阻改变运算放大器的增益，从而调节输出信号的幅度。本实用新型适用户外科考或部队训练场景，节约能源，节省人力，具有较高的工程应用价值和市场推广价值。
Description
技术领域
本实用新型涉及了一种电子电学仪器，特别涉及了一种信号发生器。
背景技术
在学校、研究院所、电子产品生产厂家和电子设备使用维护单位中，许多信号发生器广泛应用于电子技术实验、电子产品开发和研究以及电子设备生产调试和系统测量等方面，这些需求及电子技术的迅速发展，促使信号发生器种类增多，性能提高。
目前，市场上主要的信号发生器主要是面向实验室测试使用，但是应用于户外科考或部队训练的信号发生器非常少。在户外，电源获取相当不易，测试人员相对偏少，信号发生器和测试设备之间距离相对较远，此时采用普通信号发生器则不太方便，也不符合智能化的要求。
实用新型内容
为了解决上述背景技术提到的技术问题，本实用新型提出了一种基于太阳能电源的信号发生器，该信号发生器适用于户外使用。
为了实现上述技术目的，本实用新型的技术方案为：
一种基于太阳能电源的信号发生器，包括电源模块、红外输入模块、主控模块、数模转换模块和信号输出模块；所述电源模块包括太阳能电板和锂电池组，锂电池组的输入端连接太阳能电板，锂电池组的输出端连接其余各模块；所述主控模块包括微处理器以及与之连接的红外接收头，所述红外接收头接收红外输入模块发出的红外信号，该红外信号中包含待生成信号的波形和频率参数；所述数模转换模块的输入端连接前述微处理器，数模转换模块的输出端连接信号输出模块，信号输出模块包括运算放大器以及与之连接的可调电阻，通过调节可调电阻改变运算放大器的增益，从而调节输出信号的幅度。
基于上述技术方案的优选方案，所述主控模块还包括第一～第三电阻、第一～第四电容、第一开关和晶振芯片，所述微处理器为P80C51芯片，红外接收头为HS0038芯片；所述晶振芯片的两端分别连接P80C51芯片的XTAL1端口和XTAL2端口，第一电容的两端分别连接P80C51芯片的XTAL1端口和地线，第二电容的两端分别连接P80C51芯片的XTAL2端口和地线，第一开关的第一端经第一电阻与地线相连，第一开关的第二端连接第三电容的正极，第三电容的负极连接P80C51芯片的RST端口和第一开关的第一端；HS0038芯片的1引脚连接地线和第四电容的负极，第二电阻的一端连接第四电容的正极和HS0038芯片的2引脚，第二电阻的另一端经第三电阻与HS0038芯片的3引脚，第二电阻与第三电阻的公共端连接电源模块，HS0038芯片的3引脚连接P80C51芯片上的一个I/O端口。
基于上述技术方案的优选方案，所述电源模块还包括第一～第三稳压芯片、第一二极管、第二开关、第三开关以及第五～第十七电容；所述第二开关为双刀开关，太阳能电板的正极经第二开关中的一刀与第一二极管的阳极相连，第一二极管的阴极连接第十七电容的阳极，第十七电容的阴极连接锂电池组的正极，太阳能电板的负极经第二开关中的另一刀与锂电池组的负极相连，锂电池组的负极接地，第一稳压芯片、第二稳压芯片和第三稳压芯片的输入端相连于一点，且该点经第三开关与锂电池组的正极相连，第一稳压芯片、第二稳压芯片和第三稳压芯片的接地端接地，第六电容的正极接第一稳压芯片的输入端，第六电容的负极接地，第七电容的两端分别连接第一稳压芯片的输入端和地线，第八电容的正极连接第一稳压芯片的输出端，第八电容的负极接地，第五电容的两端分别连接第一稳压芯片的输出端和地线，第一稳压芯片的输出端输出+15V电压；第十一电容的正极接第二稳压芯片的输入端，第十一电容的负极接地，第十二电容的两端分别连接第二稳压芯片的输入端和地线，第九电容的正极连接第二稳压芯片的输出端，第九电容的负极接地，第十电容的两端分别连接第二稳压芯片的输出端和地线，第二稳压芯片的输出端输出-15V电压；第十五电容的正极接第三稳压芯片的输入端，第十五电容的负极接地，第十六电容的两端分别连接第三稳压芯片的输入端和地线，第十三电容的正极连接第三稳压芯片的输出端，第十三电容的负极接地，第十四电容的两端分别连接第三稳压芯片的输出端和地线，第三稳压芯片的输出端输出+5V电压。
基于上述技术方案的优选方案，所述红外输入模块包括第四～第七电阻、第一三极管、第二三极管以及发光二极管；所述第一三极管的PNP三极管，第二三极管为NPN三极管，第一三极管的发射极经第四电阻与电源模块相连，第一三极管的基极经第五电阻与红外输入信号相连，第一三极管的集电极经第六电阻与发光二极管的阳极相连，第二三极管的集电极连接发光二极管的阴极，第二三极管的基极经第七电阻与方波信号相连，第二三极管的发射极接地。
基于上述技术方案的优选方案，所述数模转换模块包括DAC0832芯片，所述信号输出模块包括第一运算放大器、第二运算放大器以及第八～第十电阻；DAC0832芯片的D10～D17端口连接微处理器输出的数字信号，第一运算放大器的负输入端连接DAC0832芯片的IOUT1端口，第一运算放大器的正输入端连接DAC0832芯片的IOUT2端口和地线，第一运算放大器的输出端经第九电阻与DAC0832芯片的RFB端口相连，第九电阻为可调电阻，第二运算放大器的负输入端经第十电阻与第一运算放大器的输出端相连，第二运算放大器的正输入端接地，第二运算放大器的输出端经第八电阻与第二运算放大器的负输入端相连，第二运算放大器的输出端即为整个信号发生器的输出端。
采用上述技术方案带来的有益效果：
本实用新型融合了微处理器技术、太阳能充电技术和红外通信等技术，采用太阳能供电、红外远程输入信号参数和可变增益运算放大器，具有户外电源充足，要求实验人员较少，输出信号波形可变，幅度可调等优点。本实用新型非常适用户外科考或部队训练所需信号发生器，节约能源、节省人力，具有较高的工程应用价值和市场推广价值，有十分广阔的应用前景。
附图说明
图1是本实用新型整体结构框图；
图2是本实用新型中主控模块电路图；
图3是本实用新型中电源模块电路图；
图4是本实用新型中红外输入模块电路图；
图5是本实用新型中数模转换模块和信号输出模块电路图。
具体实施方式
以下将结合附图，对本实用新型的技术方案进行详细说明。
本实用新型设计了一种基于太阳能电源的信号发生器，如图1所示，包括电源模块、红外输入模块、主控模块、数模转换模块和信号输出模块。
电源模块包括太阳能电板和锂电池组，锂电池组的输入端连接太阳能电板，锂电池组的输出端连接其余各模块。主控模块包括微处理器以及与之连接的红外接收头，红外接收头接收红外输入模块发出的红外信号，该红外信号中包含待生成信号的波形和频率参数，主控模块根据红外信号输出待生成信号的数字信号。数模转换模块的输入端连接前述微处理器，数模转换模块的输出端连接信号输出模块，信号输出模块包括运算放大器以及与之连接的可调电阻，通过调节可调电阻改变运算放大器的增益，从而调节输出信号的幅度。
如图2所示，主控模块包括微处理器，红外接收头，电阻R1、R2、R3，电容C1、C2、C3、C4，晶振芯片Y1，开关S1。所述微处理器为P80C51芯片，红外接收头为HS0038芯片。P80C51芯片40引脚VCC连接+5V电源、20引脚VSS连接电源地；P80C51芯片的XTAL1端口和XTAL2端口分别连接晶振Y1的两端，XTAL1端口经电容C1接地，XTAL2端口经电容C2接地。按键S1和电容C3并联，电容C3的正极板连接+5V，电容C3的负极板连接P80C51芯片的9引脚RST，同时经过电阻R1接地。红外接收头HS0038芯片的3引脚连接P80C51芯片的10引脚，同时经过电阻R3连接+5V；红外接收头HS0038芯片的2引脚经过电阻R2连接+5V，同时连接电容C4正极板连接，电容C4负极板连接HS0038芯片的1引脚和电源地。
如图3所示，电源模块包括太阳能电板，锂电池组，第一～第三稳压芯片，开关S2、S3，C5～C17以及二极管D1。第一稳压芯片为LM7815，第二稳压芯片为LM7915，第三稳压芯片为LM7805。双刀开关S2上刀一端连接太阳能电板正极，另一端通过二极管D1连接电容C17正极板，电容C17负极板连接锂电池正极和开关S3一端，双刀开关S2下刀一端连接太阳能电板负极，另一端连接锂电池负极和电源地；开关S3另一端分别连接稳压器LM7815、LM7915、LM7805的输入端、电容C6正极板、电容C11正极板、电容C15正极板、以及电容C7、C12、C16的一端，电容C6负极板、电容C11负极板、电容C15负极板、以及电容C7、C12、C16的另一端连接电源地；三个三端稳压器LM7815、7915、7805的输出分别与电容C8正极板、电容C9正极板、电容C13正极板相连接，也分别与电容C5、电容C10、电容C14一端相连接，极性电容的负极板和电容C5、电容C10、电容C14另一端都接电源地。LM7815输出+15V电压，LM7915输出-15V电压，LM7805输出+5V电压。
如图4所示，红外输入模块包括电阻R4、R5、R6、R7，三极管Q1、Q2，发光二极管DS1。Q1为PNP三极管2N3906，Q2为NPN三极管2N3904。Q1的发射极经R4与+15V电源相连，Q1的基极经R5与红外输入信号相连，Q1的集电极经R6与发光二极管DS1的阳极相连，Q2的集电极连接发光二极管DS1的阴极，Q2的基极经第七电阻R7与38KHz方波信号相连，Q2的发射极接地。
如图5所示，数模转换模块包括DAC0832芯片，信号输出模块包括第一运算放大器、第二运算放大器以及电阻R8、R9、R10。第一运算放大器、第二运算放大器采用LM324AN芯片。DAC0832芯片的D10～D17端口连接P80C51的P00～P07端口，第一运算放大器的负输入端连接DAC0832芯片的IOUT1端口，第一运算放大器的正输入端连接DAC0832芯片的IOUT2端口和地线，第一运算放大器的输出端经R9与DAC0832芯片的RFB端口相连，R9为可调电阻，第二运算放大器的负输入端经R10与第一运算放大器的输出端相连，第二运算放大器的正输入端接地，第二运算放大器的输出端经R8与第二运算放大器的负输入端相连。第二运算放大器的输出端为整个信号发生器的输出端。
实施例仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型保护范围之内。
Claims (5)
1.一种基于太阳能电源的信号发生器，其特征在于：包括电源模块、红外输入模块、主控模块、数模转换模块和信号输出模块；所述电源模块包括太阳能电板和锂电池组，锂电池组的输入端连接太阳能电板，锂电池组的输出端连接其余各模块；所述主控模块包括微处理器以及与之连接的红外接收头，所述红外接收头接收红外输入模块发出的红外信号，该红外信号中包含待生成信号的波形和频率参数；所述数模转换模块的输入端连接前述微处理器，数模转换模块的输出端连接信号输出模块，信号输出模块包括运算放大器以及与之连接的可调电阻，通过调节可调电阻改变运算放大器的增益，从而调节输出信号的幅度。
2.根据权利要求1所述基于太阳能电源的信号发生器，其特征在于：所述主控模块还包括第一～第三电阻、第一～第四电容、第一开关和晶振芯片，所述微处理器为P80C51芯片，红外接收头为HS0038芯片；所述晶振芯片的两端分别连接P80C51芯片的XTAL1端口和XTAL2端口，第一电容的两端分别连接P80C51芯片的XTAL1端口和地线，第二电容的两端分别连接P80C51芯片的XTAL2端口和地线，第一开关的第一端经第一电阻与地线相连，第一开关的第二端连接第三电容的正极，第三电容的负极连接P80C51芯片的RST端口和第一开关的第一端；HS0038芯片的1引脚连接地线和第四电容的负极，第二电阻的一端连接第四电容的正极和HS0038芯片的2引脚，第二电阻的另一端经第三电阻与HS0038芯片的3引脚，第二电阻与第三电阻的公共端连接电源模块，HS0038芯片的3引脚连接P80C51芯片上的一个I/O端口。
3.根据权利要求1所述基于太阳能电源的信号发生器，其特征在于：所述电源模块还包括第一～第三稳压芯片、第一二极管、第二开关、第三开关以及第五～第十七电容；所述第二开关为双刀开关，太阳能电板的正极经第二开关中的一刀与第一二极管的阳极相连，第一二极管的阴极连接第十七电容的阳极，第十七电容的阴极连接锂电池组的正极，太阳能电板的负极经第二开关中的另一刀与锂电池组的负极相连，锂电池组的负极接地，第一稳压芯片、第二稳压芯片和第三稳压芯片的输入端相连于一点，且该点经第三开关与锂电池组的正极相连，第一稳压芯片、第二稳压芯片和第三稳压芯片的接地端接地，第六电容的正极接第一稳压芯片的输入端，第六电容的负极接地，第七电容的两端分别连接第一稳压芯片的输入端和地线，第八电容的正极连接第一稳压芯片的输出端，第八电容的负极接地，第五电容的两端分别连接第一稳压芯片的输出端和地线，第一稳压芯片的输出端输出+15V电压；第十一电容的正极接第二稳压芯片的输入端，第十一电容的负极接地，第十二电容的两端分别连接第二稳压芯片的输入端和地线，第九电容的正极连接第二稳压芯片的输出端，第九电容的负极接地，第十电容的两端分别连接第二稳压芯片的输出端和地线，第二稳压芯片的输出端输出-15V电压；第十五电容的正极接第三稳压芯片的输入端，第十五电容的负极接地，第十六电容的两端分别连接第三稳压芯片的输入端和地线，第十三电容的正极连接第三稳压芯片的输出端，第十三电容的负极接地，第十四电容的两端分别连接第三稳压芯片的输出端和地线，第三稳压芯片的输出端输出+5V电压。
4.根据权利要求1所述基于太阳能电源的信号发生器，其特征在于：所述红外输入模块包括第四～第七电阻、第一三极管、第二三极管以及发光二极管；所述第一三极管的PNP三极管，第二三极管为NPN三极管，第一三极管的发射极经第四电阻与电源模块相连，第一三极管的基极经第五电阻与红外输入信号相连，第一三极管的集电极经第六电阻与发光二极管的阳极相连，第二三极管的集电极连接发光二极管的阴极，第二三极管的基极经第七电阻与方波信号相连，第二三极管的发射极接地。
5.根据权利要求1所述基于太阳能电源的信号发生器，其特征在于：所述数模转换模块包括DAC0832芯片，所述信号输出模块包括第一运算放大器、第二运算放大器以及第八～第十电阻；DAC0832芯片的D10～D17端口连接微处理器输出的数字信号，第一运算放大器的负输入端连接DAC0832芯片的IOUT1端口，第一运算放大器的正输入端连接DAC0832芯片的IOUT2端口和地线，第一运算放大器的输出端经第九电阻与DAC0832芯片的RFB端口相连，第九电阻为可调电阻，第二运算放大器的负输入端经第十电阻与第一运算放大器的输出端相连，第二运算放大器的正输入端接地，第二运算放大器的输出端经第八电阻与第二运算放大器的负输入端相连，第二运算放大器的输出端即为整个信号发生器的输出端。
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