CN219499361U - 信号发生器、机车设备以及测试系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及机车信号发生技术领域，提出了一种信号发生器、机车设备以及测试系统，该信号发生器包括：脉冲宽度调制PWM信号输出模块、数字电位器、显示模块以及供电模块；其中，PWM信号输出模块，用于输出PWM信号；数字电位器，与PWM信号输出模块的输入端连接，用于调节PWM信号输出模块输出的PWM信号的频率和/或占空比；显示模块，与PWM信号输出模块的输出端连接，用于显示PWM信号输出模块输出的PWM信号的频率和/或占空比；供电模块，与PWM信号输出模块、数字电位器、显示模块分别连接，用于为PWM信号输出模块、数字电位器、显示模块供电。本实用新型通过数字电位器可以灵活调节PWM信号的输出功率和占空比。

Description

信号发生器、机车设备以及测试系统

技术领域

本实用新型涉及机车信号发生领域，尤其涉及信号发生器、机车设备以及测试系统。

背景技术

机车C6修行走部安装有霍尔速度传感器，在机车C6修车轮开始转动时，霍尔速度传感器开始产生一连串的信号，这些信号的脉冲个数将会随着车速的增加而增加，霍尔速度传感器产生的脉冲信号频率将会随着车速的增加而增加，但霍尔速度传感器产生的脉冲信号的占空比在任何速度下保持恒定。

目前铁路上用的机车信号发生器通过模拟发生器在输出信号幅度和频率的稳定性和灵活可调性方面都不理想。

实用新型内容

本实用新型提供一种信号发生器、机车设备以及测试系统，相较于现有技术，该信号发生器可以灵活调节PWM信号的输出功率和占空比。

为达到上述目的，本实用新型提供以下技术方案：

根据本实用新型的第一个方面，提供了一种信号发生器，包括：脉冲宽度调制PWM信号输出模块、数字电位器、显示模块以及供电模块；其中，所述PWM信号输出模块，用于输出PWM信号；所述数字电位器，与所述PWM信号输出模块的输入端连接，用于调节所述PWM信号输出模块输出的PWM信号的频率和/或占空比；所述显示模块，与所述PWM信号输出模块的输出端连接，用于显示所述PWM信号输出模块输出的PWM信号的频率和/或占空比；所述供电模块，与所述PWM信号输出模块、数字电位器、显示模块分别连接，用于为所述PWM信号输出模块、数字电位器、显示模块供电。

在一些实施例中，所述数字电位器包括：第一滑动电阻、第二滑动电阻、第一二极管、第二二极管、第一电容以及第二电容；其中，所述第一滑动电阻的一端与所述供电模块的正极端连接；所述第二滑动电阻的另一端与所述第一滑动电阻的另一端连接；所述第一二极管的负极端与所述第二二极管的正极端连接；所述第二二极管的负极端与所述第二滑动电阻的一端连接；所述第一电容的一端与所述第二二极管的正极端以及所述第一二极管的负极端连接；所述第一电容的另一端与所述第二电容的一端连接；所述第二电容的另一端与所述PWM信号输出模块的输入端连接；所述供电模块的负极端与所述PWM信号输出模块的输出端连接。

在一些实施例中，所述PWM信号输出模块为IC555芯片，所述IC555芯片包括：第一端子、第二端子、第三端子、第四端子、第五端子、第六端子、第七端子以及第八端子；其中，所述第一端子接地；所述第二端子与所述第一二极管的负极端以及所述第二二极管的正极端连接；所述第三端子与所述显示模块的正极端连接；所述第四端子与所述供电模块的正极端连接；所述第五端子与所述第二电容的一端连接；所述第六端子与所述第一二极管的负极端以及所述第二二极管的正极端连接；所述第七端子与所述第一二极管的正极端连接；所述第八端子与所述供电模块的正极端连接；所述显示模块的负极端与所述供电模块的负极端连接。

在一些实施例中，所述信号发生器还包括：开关模块；其中，所述开关模块连接于所述PWM信号输出模块与所述显示模块之间，用于导通或断开所述PWM信号输出模块与所述显示模块之间的连接。

在一些实施例中，所述开关模块为金属-氧化物-半导体型MOS场效应晶体管；其中，所述MOS场效应晶体管的栅极端与所述PWM信号输出模块的输出端连接，所述MOS场效应晶体管的漏极端与所述供电模块连接，所述MOS场效应晶体管的源极端接地。

在一些实施例中，所述信号发生器还包括：电源指示灯，与所述供电模块连接，用于指示所述供电模块的供电状态。

在一些实施例中，所述信号发生器还包括：防反接电路，与所述电源指示灯连接，用于在所述供电模块接入正向电压的电源时导通，在所述供电模块接入反向电压的电源时断开。

在一些实施例中，所述信号发生器还包括：所述防反接电路包括：第三二极管、第四二极管、第五二极管以及第六二极管；其中，所述第三二极管的负极端与所述供电模块的正极端连接；所述第四二极管的正极端与所述第三二极管的负极端以及所述供电模块的正极端连接；所述第四二极管的负极端与所述数字电位器以及所述PWM信号输出模块的第四端子和第八端子连接；所述第五二极管的负极端与所述第四二极管的负极端以及所述数字电位器、所述PWM信号输出模块的第四端子和第八端子连接；所述第五二极管的正极端与所述供电模块的负极端以及所述第六二极管的负极端连接；所述第六二极管的正极端与所述第三二极管的正极端以及所述显示模块的负极端连接。

根据本实用新型的再一个方面，提供了一种机车设备，包括上述任一项所述的信号发生器。

根据本实用新型的另一个方面，提供了一种测试系统，包括上述任一项所述的信号发生器和检测装置，所述检测装置用于检测所述PWM信号输出模块的输出信号。

本实用新型提供的信号发生器以及测试系统包括脉冲宽度调制PWM信号输出模块、数字电位器、显示模块以及供电模块，其中，PWM信号输出模块，用于输出PWM信号，数字电位器与PWM信号输出模块的输入端连接，用于调节PWM信号输出模块输出的PWM信号的频率和/或占空比，显示模块显示PWM信号输出模块输出的PWM信号的频率和/或占空比，本实用新型通过数字电位器，可以灵活调节PWM信号的输出功率和占空比，有效克服了现有技术中铁路上用的机车信号发生器通过模拟发生器在输出信号频率的稳定性和灵活可调性方面都不理想的问题。

附图说明

为了更好地理解本公开，可参考在下面的附图中示出的实施例。在附图中的部件未必是按比例的，并且相关的元件可能省略，以便强调和清楚地说明本公开的技术特征。另外，相关要素或部件可以有如本领域中已知的不同的设置。此外，在附图中，同样的附图标记在各个附图中表示相同或类似的部件。其中：

图1为本实用新型提供的信号发生器的结构示意图；

图2为图1中信号发生器的电路示意图；

图3为图1中信号发生器的开关连接结构示意图；

图4为图1中信号发生器的外观示意图。

附图标记说明如下：

1、第一端子；2、第二端子；3、第三端子；4、第四端子；5、第五端子；6、第六端子；7、第七端子；8、第八端子；100、PWM信号输出模块；101、数字电位器；102、显示模块；103、供电模块；104、电源指示灯；201、第一滑动电阻；202、第二滑动电阻；203、第一二极管；204、第二二极管；205、第一电容；206、第二电容；207、开关模块；208、第三二极管；209、第四二极管；210、第五二极管；211、第六二极管。

具体实施方式

下面将结合本公开示例实施例中的附图，对本公开示例实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。本文中的描述的示例实施例仅仅是用于说明的目的，而并非用于限制本公开的保护范围，因此应当理解，在不脱离本公开的保护范围的情况下，可以对示例实施例进行各种修改和改变。

在本公开的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”、“第二”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；术语“多个”是指两个或两个以上；术语“和/或”包括一个或多个相关联列出项目的任何组合和所有组合。特别地，提到“该/所述”对象或“一个”对象同样旨在表示可能的多个此类对象中的一个。

除非另有规定或说明，术语“连接”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，或电连接，或信号连接；“连接”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。

进一步地，本公开的描述中，需要理解的是，本公开的示例实施例中所描述的“上”、“下”、“内”、“外”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本公开的示例实施例的限定。还需要理解的是，在上下文中，当提到一个元件或特征连接在另外元件(一个或多个)“上”、“下”、或者“内”、“外”时，其不仅能够直接连接在另外(一个或多个)元件“上”、“下”或者“内”、“外”，也可以通过中间元件间接连接在另外(一个或多个)元件“上”、“下”或者“内”、“外”。

第一方面，如图1所示，本实用新型提供一种信号发生器，包括：脉冲宽度调制PWM信号输出模块100、数字电位器101、显示模块102以及供电模块103；其中，PWM信号输出模块100，用于输出PWM信号；数字电位器101，与PWM信号输出模块100的输入端连接，用于调节PWM信号输出模块100输出的PWM信号的频率和/或占空比；显示模块102，与PWM信号输出模块100的输出端连接，用于显示PWM信号输出模块100输出的PWM信号的频率和/或占空比；供电模块103，与PWM信号输出模块100、数字电位器101、显示模块102分别连接，用于为PWM信号输出模块100、数字电位器101、显示模块102供电。

本实用新型的信号发生器不仅能通过数字电位器灵活地调节PWM信号输出模块输出的PWM信号的频率和/或占空比，还可以通过显示模块显示出PWM信号输出模块输出的PWM信号的频率和/或占空比，相比于现有技术中铁路上用的机车信号发生器输出信号的频率的稳定性和可调性较低的问题，本实用新型能够在一定程度上克服上述技术问题。

在一些实施例中，如图2所示，本实用新型的数字电位器包括：第一滑动电阻201、第二滑动电阻202、第一二极管203、第二二极管204、第一电容205以及第二电容206；其中，第一滑动电阻201的一端与供电模块103的正极端连接；第二滑动电阻202的另一端与第一滑动电阻201的另一端连接；第一二极管203的负极端与第二二极管204的正极端连接；第二二极管204的负极端与第二滑动电阻202的一端连接；第一电容205的一端与第二二极管204的正极端以及第一二极管203的负极端连接；第一电容205的另一端与第二电容206的一端连接；第二电容206的另一端与PWM信号输出模块100的输入端连接；供电模块103的负极端与PWM信号输出模块100的输出端连接。

需要说明的是，如图3所示，本实用新型将PWM信号输出模块的输出端与供电模块共负，不仅能够给显示模块提供供电模块的负极，还可以用来检测供电模块是否正常。

如图2所示，本实用新型的信号发生器在充电阶段，第一二极管203导通，第二二极管204截止，因此第一电容205仅通过第一滑动电阻201进行充电；而在放电阶段，第一二极203管截止，第二二极管204导通，因此第一电容205仅通过第二滑动电阻202放电。

更为详细地，本实用新型的信号发生器的充电时间为：

t₁＝0.693×R₁×C₁ (1)

本实用新型的信号发生器的放电时间为：

t₂＝0.693×R₂×C₁ (2)

根据信号发生器的充电时间和放电时间，能够得到本实用新型的信号发生器的周期：

T＝t₁+t₂＝0.693×(R₁+R₂)C₁ (3)

因此，本实用新型的PWM信号输出模块输出的PWM信号的频率f为：

f＝1/T＝1.44/(R₁+R₂)C₁ (4)

而PWM信号输出模块输出的PWM信号的占空比为：

t₁/T＝R₁/R₁+R₂ (5)

其中，R₁为第一滑动电阻的电阻值，R₂为第二滑动电阻的电阻值，C₁为第一电容的电容值，t₁为信号发生器的充电时间，t₂为信号发生器的放电时间，T为信号发生器的周期，f为PWM信号输出模块输出的PWM信号的频率。

可见，本实用新型的信号发生器通过数字电位器来调节PWM信号输出模块输出的PWM信号的频率和/或占空比，仅需要调节数字电位器的旋钮来改变第一电阻和第二电阻的电阻值，就可以实现从0到100％的任意占空比调节，从而克服了现有技术中铁路上用的机车信号发生器通过模拟发生器在输出信号频率的稳定性和灵活可调性方面都不理想的问题。

在一些实施例中，如图2所示，本实用新型的PWM信号输出模块为IC555芯片，IC555芯片包括：第一端子1、第二端子2、第三端子3、第四端子4、第五端子5、第六端子6、第七端子7以及第八端子8；其中，第一端子1接地；第二端子2与第一二极管203的负极端以及第二二极管204的正极端连接；第三端子3与显示模块102的正极端连接；第四端子4与供电模块103的正极端连接；第五端子5与第二电容206的一端连接；第六端子6与第一二极管203的负极端以及第二二极管204的正极端连接；第七端子7与所述第一二极管203的正极端连接；第八端子8与供电模块103的正极端连接；显示模块102的负极端与供电模块103的负极端连接。

在一些实施例中，如图2所示，本实用新型的信号发生器还包括：开关模块207；其中，开关模块207连接于PWM信号输出模块100与显示模块102之间，用于导通或断开PWM信号输出模块100与显示模块102之间的连接。

本实用新型通过控制开关模块的导通或断开，来控制PWM信号输出模块与显示模块之间的连接，在开关模块的导通的情况下，显示模块会显示PWM信号输出模块输出的PWM信号的频率和/或占空比，在开关模块的断开的情况下，显示模块将会断开显示功能。

在一些实施例中，如图3所示，开关模207块为金属-氧化物-半导体型MOS场效应晶体管；其中，MOS场效应晶体管的栅极端与PWM信号输出模块100的输出端连接，MOS场效应晶体管的漏极端与供电模块连接，MOS场效应晶体管的源极端接地。

具体地，本实用新型使用MOS场效应晶体管可以很方便的将其集成在信号发生器内的电路中，且MOS场效应晶体管更小更省电，进而提高本实用新型信号发生器的集成度，减少资源。

在一些实施例中，如图2所示，信号发生器还包括：电源指示灯104，与供电模块103连接，用于指示供电模块103的供电状态。

需要说明的是，本实用新型的电源指示灯只有在供电电源的正极接入电源指示灯的正极端，电源指示灯才会亮，反之则不亮，因此，本实用新型电源指示灯可以用来指示供电模块的供电状态，以确保后续的电路连接正确后，供电电源能够提供正确的电极电流。

在一些实施例中，信号发生器还包括：防反接电路，与电源指示灯104连接，用于在供电模块103接入正向电压的电源时导通，在供电模块103接入反向电压的电源时断开。

具体地，本实用新型的防反接电路为四个二极管组成的整流电路，通过将防反接电路接入信号发生器中，无论供电电源的输入端是否接对，都可以通过防反接电路使进入信号发生器的电源永远是正确的。

在一些实施例中，如图2所示，防反接电路包括第三二极管208、第四二极管209、第五二极管210以及第六二极管211；其中，第三二极管208的负极端与供电模块103的正极端连接；第四二极管209的正极端与第三二极管208的负极端以及供电模块103的正极端连接；第四二极管209的负极端与数字电位器101以及PWM信号输出模块100的第四端子4和第八端子8连接；第五二极管210的负极端与第四二极管209的负极端以及数字电位器101、PWM信号输出模块100的第四端子4和第八端子8连接；第五二极管210的正极端与供电模块103的负极端以及第六二极管211的负极端连接；第六二极管211的正极端与第三二极管208的正极端以及显示模块102的负极端连接。

更为详细地，根据本实用新型上述连接关系设计出的信号发生器如图4所示，器显示模块可以是数字显示器，能够清晰显示PWM信号输出模块输出的方波信号，数字电位器可以通过旋钮调节输出信号的频率和/或占空比，而输入输出信号接口采用快接连接方式，可以方便外部接线或拆线。

并且，本实用新型的信号发生器的数字电位器还可以通过按压时间来锁定PWM信号输出模块输出的PWM信号的频率和/或占空比，例如，短按2秒便可以锁定当前时刻下PWM信号输出模块输出的PWM信号的频率和/或占空比，若长按10秒则可以切换信号发生器显示精度的工作模式，本实用新型的信号发生器不仅操作简单，还可以灵活调节信号发生器的输出信号的频率和/或占空比，从而克服现有技术中铁路上用的机车信号发生器通过模拟发生器在输出信号频率的稳定性和灵活可调性方面都不理想的问题。

更为详细地，本实用新型的信号发生器能够在-20°～70°的环境下工作，其具体参数包括：供电模块会提供3.3～30V的电压，其输出电流可在5～30mA，PWM信号输出模块输出的PWM信号幅值与供电模块提供的电压相等，并且，本实用新型的信号发生器具有两种工作模式：普通模式和精细模式，信号发生器在普通模式的情况下，输出的PWM信号频率为1HZ～150HZ，信号发生器在精细模式的情况下，输出的PWM信号频率为1HZ～15KHZ，且本实用新型的信号发生器在每个工作模式下的精度为2％，能够更为精准的获取到PWM信号输出模块输出的PWM信号的频率和/或占空比。

第二方面，本实用新型还提供一种机车设备，包括如上述第一方面中任意技术方案提供的一种的信号发生器。

需要说明的是，本实用新型提供的机车设备，包括脉冲宽度调制PWM信号输出模块、数字电位器、显示模块以及供电模块，其中，PWM信号输出模块，用于输出PWM信号，数字电位器与PWM信号输出模块的输入端连接，用于调节PWM信号输出模块输出的PWM信号的频率和/或占空比，显示模块显示PWM信号输出模块输出的PWM信号的频率和/或占空比，本实用新型提供的机车设备通过数字电位器，可以灵活调节PWM信号的输出功率和占空比，有效克服了现有技术中铁路上用的机车信号发生器通过模拟发生器在输出信号频率的稳定性和灵活可调性方面都不理想的问题。

第三方面，本实用新型还提供一种测试系统，包括如上述第一方面中任意技术方案提供的一种的信号发生器和检测装置，其中，检测装置用于检测PWM信号输出模块的输出信号。

需要说明的是，本实用新型提供的测试系统，其检测装置用于检测PWM信号输出模块的输出信号，检测装置可以是无人警惕报警装置，在无人警惕报警装置接收到本实用新型的信号发生器输出的PWM信号后，无人警惕报警装置上设置的信号指示灯将会闪烁，并在60秒后发出语音提示。

总的来说，本实用新型提供的信号发生器以及测试系统，通过数字电位器，可以灵活调节PWM信号的输出功率和占空比，有效克服了现有技术中铁路上用的机车信号发生器通过模拟发生器在输出信号幅度和频率的稳定性和灵活可调性方面都不理想的问题。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的实用新型创造后，将容易想到本公开的其它实施方案。本公开旨在涵盖本实用新型的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和示例实施方式仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出。应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的保护范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种信号发生器，其特征在于，包括：脉冲宽度调制PWM信号输出模块(100)、数字电位器(101)、显示模块(102)以及供电模块(103)；

其中，所述PWM信号输出模块(100)，用于输出PWM信号；

所述数字电位器(101)，与所述PWM信号输出模块(100)的输入端连接，用于调节所述PWM信号输出模块(100)输出的PWM信号的频率和/或占空比；

所述显示模块(102)，与所述PWM信号输出模块(100)的输出端连接，用于显示所述PWM信号输出模块(100)输出的PWM信号的频率和/或占空比；

所述供电模块(103)，与所述PWM信号输出模块(100)、数字电位器(101)、显示模块(102)分别连接，用于为所述PWM信号输出模块(100)、数字电位器(101)、显示模块(102)供电。

2.如权利要求1所述的信号发生器，其特征在于，所述数字电位器包括：第一滑动电阻(201)、第二滑动电阻(202)、第一二极管(203)、第二二极管(204)、第一电容(205)以及第二电容(206)；

其中，所述第一滑动电阻(201)的一端与所述供电模块(103)的正极端连接；

所述第二滑动电阻(202)的另一端与所述第一滑动电阻(201)的另一端连接；

所述第一二极管(203)的负极端与所述第二二极管(204)的正极端连接；

所述第二二极管(204)的负极端与所述第二滑动电阻(202)的一端连接；

所述第一电容(205)的一端与所述第二二极管(204)的正极端以及所述第一二极管(203)的负极端连接；

所述第一电容(205)的另一端与所述第二电容(206)的一端连接；

所述第二电容(206)的另一端与所述PWM信号输出模块(100)的输入端连接；

所述供电模块(103)的负极端与所述PWM信号输出模块(100)的输出端连接。

3.如权利要求2所述的信号发生器，其特征在于，所述PWM信号输出模块(100)为IC555芯片，所述IC555芯片包括：第一端子(1)、第二端子(2)、第三端子(3)、第四端子(4)、第五端子(5)、第六端子(6)、第七端子(7)以及第八端子(8)；

其中，所述第一端子(1)接地；

所述第二端子(2)与所述第一二极管(203)的负极端以及所述第二二极管(204)的正极端连接；

所述第三端子(3)与所述显示模块(102)的正极端连接；

所述第四端子(4)与所述供电模块(103)的正极端连接；

所述第五端子(5)与所述第二电容(206)的一端连接；

所述第六端子(6)与所述第一二极管(203)的负极端以及所述第二二极管(204)的正极端连接；

所述第七端子(7)与所述第一二极管(203)的正极端连接；

所述第八端子(8)与所述供电模块(103)的正极端连接；

所述显示模块(102)的负极端与所述供电模块(103)的负极端连接。

4.如权利要求1所述的信号发生器，其特征在于，所述信号发生器还包括：开关模块(207)；

其中，所述开关模块(207)连接于所述PWM信号输出模块(100)与所述显示模块(102)之间，用于导通或断开所述PWM信号输出模块(100)与所述显示模块(102)之间的连接。

5.如权利要求4所述的信号发生器，其特征在于，所述开关模块(207)为金属-氧化物-半导体型MOS场效应晶体管；

其中，所述MOS场效应晶体管的栅极端与所述PWM信号输出模块(100)的输出端连接，所述MOS场效应晶体管的漏极端与所述供电模块(103)连接，所述MOS场效应晶体管的源极端接地。

6.如权利要求1所述的信号发生器，其特征在于，所述信号发生器还包括：

电源指示灯(104)，与所述供电模块(103)连接，用于指示所述供电模块(103)的供电状态。

7.如权利要求6所述的信号发生器，其特征在于，所述信号发生器还包括：

防反接电路，与所述电源指示灯(104)连接，用于在所述供电模块(103)接入正向电压的电源时导通，在所述供电模块(103)接入反向电压的电源时断开。

8.如权利要求7所述的信号发生器，其特征在于，所述防反接电路包括：第三二极管(208)、第四二极管(209)、第五二极管(210)以及第六二极管(211)；

其中，所述第三二极管(208)的负极端与所述供电模块(103)的正极端连接；

所述第四二极管(209)的正极端与所述第三二极管(208)的负极端的负极端以及所述供电模块(103)的正极端连接；

所述第四二极管(209)的负极端与所述数字电位器(101)以及所述PWM信号输出模块(100)的第四端子(4)和第八端子(8)连接；

所述第五二极管(210)的负极端与所述第四二极管(209)的负极端以及所述数字电位器(101)、所述PWM信号输出模块(100)的第四端子(4)和第八端子(8)连接；

所述第五二极管(210)的正极端与所述供电模块(103)的负极端以及所述第六二极管(211)的负极端连接；

所述第六二极管(211)的正极端与所述第三二极管(208)的正极端以及所述显示模块(102)的负极端连接。

9.一种机车设备，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的信号发生器。

10.一种测试系统，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的信号发生器和检测装置，所述检测装置用于检测所述PWM信号输出模块(100)的输出信号。