一種能夠輸出任意波形的低頻大電流源裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型提出了一種能夠輸出任意波形的低頻大電流源裝置，其包括微處理器控制單元、數(shù)控放大單元和電流輸出單元，微處理器控制單元包括D/A轉(zhuǎn)換模塊，D/A轉(zhuǎn)換模塊用于輸出電壓信號模擬量，D/A轉(zhuǎn)換模塊輸出端與數(shù)控放大單元輸入端相連，數(shù)控放大單元輸出端與電流輸出單元輸入端相連，電流輸出單元輸出端與負載相連。本實用新型能夠產(chǎn)生大電流、并且波形可調(diào)節(jié)的電流波形。
【專利說明】一種能夠輸出任意波形的低頻大電流源裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種電源裝置，具體涉及一種能夠輸出任意波形的低頻大電流源
>J-U ρ?α裝直。

【背景技術(shù)】
[0002]電流源的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣闊，不少的場合需提供電流源。例如波管、顯像管、功率發(fā)射管等，它們的燈絲冷電阻很小，當(dāng)用額定電壓點燃時，在通電瞬間電流非常大，這就需要能夠給燈絲提供額定電流的電流源；對于價格昂貴的大功率發(fā)射管或要求電真空器件的工作十分穩(wěn)定的場合，就必須靠電流源供電；校驗電流表時也需恒流源；另外，對電感及電容等特性的測量、電子學(xué)實驗及某些特殊設(shè)備的研發(fā)及調(diào)試等中，經(jīng)常需輸入各種不同波形的電流源信號，某些場合還需大電流。
[0003]目前，市場上雖然有各種各樣的電流源，其中大部分是直流電流源，少量的為輸出正弦波形的電流源，但這種輸出正弦波的電流源輸出的波形單一，電流一般也較小?，F(xiàn)有設(shè)備很難滿足大電流和特殊波形的需求。
實用新型內(nèi)容
[0004]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本實用新型的目的是提供一種能夠輸出任意波形的低頻大電流源裝置。
[0005]本實用新型提供了一種能夠輸出任意波形的低頻大電流源裝置，其包括微處理器控制單元、數(shù)控放大單元和電流輸出單元，所述微處理器控制單元包括D/A轉(zhuǎn)換模塊，所述D/A轉(zhuǎn)換模塊用于輸出電壓信號模擬量，所述D/A轉(zhuǎn)換模塊輸出端與數(shù)控放大單元輸入端相連，所述數(shù)控放大單元輸出端與電流輸出單元輸入端相連，所述電流輸出單元輸出端與負載相連。
[0006]本實用新型的D/A轉(zhuǎn)換模塊用于輸出電壓信號模擬量，數(shù)控放大單元進行放大輸出，電流輸出單元將電壓信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏餍盘?，本實用新型能夠產(chǎn)生大電流、并且波形可調(diào)節(jié)的電流波形。
[0007]在本實用新型的一種優(yōu)選實施方式中，還包括濾波處理單元，所述濾波處理單元的輸入端與D/A轉(zhuǎn)換模塊的輸出端相連，所述濾波處理單元的輸出端與數(shù)控放大單元的輸入端相連。通過濾波處理單元濾出雜波和高頻波，使輸出更準確。
[0008]在本實用新型的另一種優(yōu)選實施方式中，還包括藍牙無線收發(fā)單元，所述藍牙無線收發(fā)單元與微處理器的藍牙無線收發(fā)接口相連，實現(xiàn)外部設(shè)備與微處理器的通訊。
[0009]在本實用新型的一種優(yōu)選實施方式中，還包括電流采樣單元和顯示單元，所述微處理器控制單元包括A/D轉(zhuǎn)換模塊，所述電流輸出單元輸出端與電流采樣單元的輸入端相連，所述電流采樣單元的輸出端與A/D轉(zhuǎn)換模塊的輸入端相連，所述A/D轉(zhuǎn)換模塊的輸出端與顯示單元相連，用于顯示輸出電壓信息。便于實時監(jiān)控和調(diào)整。
[0010]在本實用新型的一種優(yōu)選實施方式中，所述微處理器控制單元包括STM32F103RD和外圍電路。
[0011 ] 在本實用新型的另一種優(yōu)選實施方式中，還包括接口單元，所述接口單元連接在所述電流輸出單元和所述負載之間。實現(xiàn)外部設(shè)備與微處理器的通訊。
[0012]在本實用新型的一種優(yōu)選實施方式中，所述電流輸出單元的信號輸入節(jié)點SignIn與數(shù)控放大單元的對應(yīng)輸出節(jié)點相連；輸出節(jié)點Outl、0ut2分別與輸出接口單元對應(yīng)的節(jié)點相連，輸出接口單元與外部負載相接；供電節(jié)點正端AV+、負端AV-、AGND分別與供電單元中的模擬電源正極、負極、模擬地相連。
[0013]在本實用新型的另一種優(yōu)選實施方式中，所述電流輸出單元型號為集成運放LMl 2。
[0014]本實用新型選取32位微處理器STM32F103RD、LMl2大電流運放和液晶顯示屏，使得該裝置具有集成度高、性能穩(wěn)定、顯示直觀等優(yōu)點。
[0015]本實用新型采用了藍牙無線傳輸模塊，可非常方便地實現(xiàn)與手機、電腦等實現(xiàn)數(shù)據(jù)的無線傳輸，控制輸出波形、輸出幅度及頻率等。
[0016]本實用新型的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本實用新型的實踐了解到。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]本實用新型的上述和/或附加的方面和優(yōu)點從結(jié)合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0018]圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2是本實用新型一種優(yōu)選實施方式中微處理器控制單元的電路示意圖；
[0020]圖3是本實用新型一種優(yōu)選實施方式中電流輸出單元的電路示意圖。

【具體實施方式】
[0021]下面詳細描述本實用新型的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本實用新型，而不能理解為對本實用新型的限制。
[0022]在本實用新型的描述中，除非另有規(guī)定和限定，需要說明的是，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是機械連接或電連接，也可以是兩個元件內(nèi)部的連通，可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語的具體含義。
[0023]本實用新型提供了一種能夠輸出任意波形的低頻大電流源裝置，其包括微處理器控制單元、數(shù)控放大單元和電流輸出單元，微處理器控制單元包括D/A轉(zhuǎn)換模塊，D/A轉(zhuǎn)換模塊用于輸出電壓信號模擬量，D/A轉(zhuǎn)換模塊輸出端與數(shù)控放大單元輸入端相連，數(shù)控放大單兀輸出端與電流輸出單兀輸入端相連，電流輸出單兀輸出端與負載相連。
[0024]在本實施方式中，D/A轉(zhuǎn)換模塊為現(xiàn)有的任意D/A轉(zhuǎn)換模塊，數(shù)控放大單元可以為任意現(xiàn)有的數(shù)控放大器，D/A轉(zhuǎn)換模塊可以輸出確定頻率的電壓信號模擬量。
[0025]在本實用新型另外的優(yōu)選實施方式中，該電流產(chǎn)生裝置還包括藍牙無線收發(fā)單元，該藍牙無線收發(fā)單元與微處理器的藍牙無線收發(fā)接口相連，實現(xiàn)外部設(shè)備與微處理器的通訊，通過外部設(shè)備控制D/A轉(zhuǎn)換模塊輸出電壓的頻率，具體的控制方法可采用現(xiàn)有的方法，例如根據(jù)申請?zhí)枮?01210438740.4中披露的調(diào)節(jié)方法。
[0026]在本實施方式中，微處理器接收輸入信息并控制輸出波形的形狀和頻率的方法采用現(xiàn)有方法，本實用新型沒有進行任何改進，具體可以但不限于采用專利申請201310025582.4所公開的控制輸出信號的頻率和幅度信息的裝置和方法，雖然專利申請201310025582.4只涉及三角波、正弦波的產(chǎn)生，但方波比正弦波更容易產(chǎn)生，本領(lǐng)域技術(shù)人員很容易在其基礎(chǔ)上得到方波。另外，本實用新型可以采用專利申請201310043326.8中獲得方波的方法和裝置。
[0027]在本實施方式中，還包括濾波處理單元，濾波處理單元的輸入端與D/A轉(zhuǎn)換模塊的輸出端相連，濾波處理單元的輸出端與數(shù)控放大單元的輸入端相連。通過濾波處理單元濾出雜波和高頻波，使輸出更準確。
[0028]在本實施方式中，還可以包括電流采樣單元和顯示單元，電流輸出單元輸出端與電流采樣單元的輸入端相連，電流采樣單元的輸出端與A/D轉(zhuǎn)換模塊的輸入端相連，A/D轉(zhuǎn)換模塊的輸出端與顯示單元相連，用于顯示輸出電壓信息。便于實時監(jiān)控和調(diào)整。
[0029]在本實施方式中，還包括接口單元，接口單元連接在電流輸出單元和所述負載之間。實現(xiàn)外部設(shè)備與微處理器的通訊。
[0030]在本實施方式中，微處理器控制單元包括STM32F103RD和外圍電路。本實用新型利用32位微處理器控制內(nèi)帶的12位D/A轉(zhuǎn)換，獲取所需信號的電壓信號，通過濾波處理單元濾出雜波和高頻信號后，輸出到數(shù)控放大器單元，經(jīng)放大輸出到電流輸出單元實現(xiàn)將電壓信號轉(zhuǎn)換為電流信號，其輸出送入輸出接口單元，實現(xiàn)與外部負載的連接，同時通過輸出電流采樣單元獲取實時的電流輸出，并經(jīng)32位微處理器控制內(nèi)帶的12位A/D轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)對輸出電流的實時測量。另一方面在微處理器的控制下，利用藍牙無線收發(fā)單元實現(xiàn)與手機、電腦等訊，進而實現(xiàn)輸出波形、頻率等的控制。
[0031]如圖1所示，微處理器控制單元主要實現(xiàn)各種控制、A/D轉(zhuǎn)換和D/A轉(zhuǎn)換；濾波處理單元主要濾除高頻干擾，提高輸出信號精度；在本實施方式中，可以對數(shù)控放大單元進行手動調(diào)節(jié)，也可以使數(shù)控放大器單元在微處理器單元的控制下，根據(jù)用戶的輸入需要產(chǎn)生信號的幅度要求選擇相應(yīng)的放大倍數(shù)。具體控制方法為現(xiàn)有的方法，例如可以采用專利200710037470.5中公開的方法。
[0032]電流輸出單元主要實現(xiàn)將電壓信號轉(zhuǎn)換為電流信號，并同時實現(xiàn)功率放大；輸出接口單元主要由輸出端子構(gòu)成，便于與外部負載連接；輸出電流采樣單元主要實現(xiàn)實時采集實際輸出的電流，并將其轉(zhuǎn)換為電壓，同時放大后送入微處理器，利用其內(nèi)帶的A/D轉(zhuǎn)換實現(xiàn)實時電流的測量；觸摸式LCD液晶顯示單元主要實現(xiàn)各種信息的輸入和各種輸出信息的顯示等。藍牙無線收發(fā)單元要通過藍牙模塊與其它設(shè)備如手機等實現(xiàn)通訊，從而達到控制輸出的目的；供電單元主要為各部分工作提供相應(yīng)的工作電源電壓。
[0033]通過觸摸式IXD或藍牙無線收發(fā)單元獲取用戶信息，32位微處理器STM32F103RD控制自帶的D/A轉(zhuǎn)換器輸出所需信號的模擬信號，依次通過濾波處理單元、數(shù)控放大器單元、電流輸出單元、輸出接口單元向外部負載提供特定波形的電流信號；同時通過輸出電流采樣單元獲取實時輸出電流信息，并經(jīng)微處理器內(nèi)帶的A/D轉(zhuǎn)換實現(xiàn)實時電流的測量。該裝置，采用高性能集成芯片和微處理器，所以易于小型化、產(chǎn)品化，可廣泛用于電子電路相關(guān)實驗及各種相關(guān)設(shè)備的研發(fā)和調(diào)試中，具有廣闊的市場前景。
[0034]在本實施方式中，如圖2所示，微處理器控制單元主要由內(nèi)帶有A/D和D/A轉(zhuǎn)換的32位微處理器STM32F103RD和相應(yīng)的外圍元件構(gòu)成。其中STM32F103RD內(nèi)帶3個12位的A/D轉(zhuǎn)換器、2道12位D/A轉(zhuǎn)換器、384K字節(jié)閃存、最高工作頻率可達72MHz。利用內(nèi)帶D/A轉(zhuǎn)換產(chǎn)生任意波形的低頻信號；利用內(nèi)帶A/D轉(zhuǎn)換實現(xiàn)對輸出電流的實時測量；內(nèi)帶的384K字節(jié)閃存用于程序的存儲。另外，微處理器同時實現(xiàn)對通過觸摸屏輸入的信息進行分析，并向其它部分發(fā)送相應(yīng)的數(shù)據(jù)或控制信號，并控制LCD液晶實現(xiàn)各種相關(guān)信息的顯示等。節(jié)點AmpMeasure與輸出電流采樣單元的輸出節(jié)點相連，通過微處理器內(nèi)帶A/D轉(zhuǎn)換實現(xiàn)輸出電流的測量。節(jié)點SignDA、Filter_CLK分別與濾波處理單元的模擬輸入、濾波時鐘輸入相連，其中節(jié)點SignDA為微處理器內(nèi)帶D/A轉(zhuǎn)換經(jīng)簡單濾波后的模擬信號輸出節(jié)點。節(jié)點AMPCS、AMPD1、AMPCLK分別與數(shù)控放大單元中對應(yīng)節(jié)點相連。節(jié)點BlueRX、BlueTX分別與藍牙無線收發(fā)單元中的對應(yīng)節(jié)點相連，實現(xiàn)與外部設(shè)備的通訊。節(jié)點DDO——DD7、LCD_D1、LCD_RW、LCD_E、LCD_CSA、LCD_CSB、LCD_REST、LCD_LAMP、LCD_TCS、LCD_TD0UT、LCD—TDIN、LCD_TCLK、LCD_TBUSY、LCD_TPENIRQ分別與觸摸式LCD液晶顯示單元中對應(yīng)節(jié)點相連。接口 PSerial與外部串口相連，用于微處理器的編程。蜂鳴器BUZZ在微處理器的控制下，實現(xiàn)有按鍵按下時發(fā)出提示音。供電節(jié)點AV3.3V、DV3.3V,DGND,AGND分別與供電單元中的模擬電源3.3V、數(shù)字電源3.3V、數(shù)字地、模擬地相連，為該單元提供工作電源。
[0035]如圖3所示，電流輸出單元由大功率運放、精密運放及外圍元件構(gòu)成，主要是實現(xiàn)將電壓信號轉(zhuǎn)換為電流信號，并能提供一個大電流的驅(qū)動能力。集成運放LM12具有在電源為±30V時，輸出電流為±10A的情況下，電壓可達±25V，峰值耗散功率可達800W;跟隨的情況下，頻率帶寬可達700KHz。輸入節(jié)點SignIn與數(shù)控放大單元的對應(yīng)輸出節(jié)點相連；輸出節(jié)點Outl、0ut2分別與輸出接口單元對應(yīng)的節(jié)點相連，與外部負載相接；供電節(jié)點AV+5V、AV-5V、AV+30V、AV+30V、AGND 分別與供電單元中的模擬電源正 5V、-5V、+30V、-30V、模擬地相連，為該單元提供工作電源。
[0036]如圖3所示，輸入節(jié)點SignIn通過低通濾波器與集成運放LM12的節(jié)點IN+相連，集成運放LM12的節(jié)點IN-與精密運放LMC6081的輸出節(jié)點OUT相連。
[0037]需要說明的是，雖然本實用新型實施例中采用的微處理器為STM32F103RD和集成運放LM12，但是這不應(yīng)理解為對本實用新型的限制，任何按照本實用新型技術(shù)方案，能夠?qū)崿F(xiàn)本實用新型有益效果的處理器和集成運放芯片均在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
[0038]還需要說明的是，本實用新型沒有對軟件進行改進，其采用的方法均為現(xiàn)有技術(shù)或者本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要創(chuàng)造性勞動就可獲得的方法。
[0039]在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點包含于本實用新型的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結(jié)合。
[0040]盡管已經(jīng)示出和描述了本實用新型的實施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解:在不脫離本實用新型的原理和宗旨的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本實用新型的范圍由權(quán)利要求及其等同物限定。
【權(quán)利要求】
1.一種能夠輸出任意波形的低頻大電流源裝置，其特征在于，包括微處理器控制單元、數(shù)控放大單元、電流輸出單元和藍牙無線收發(fā)單元，所述微處理器控制單元包括D/A轉(zhuǎn)換模塊，所述D/A轉(zhuǎn)換模塊用于輸出電壓信號模擬量，所述D/A轉(zhuǎn)換模塊輸出端與數(shù)控放大單元輸入端相連，所述數(shù)控放大單元輸出端與電流輸出單元輸入端相連，所述電流輸出單元輸出端與負載相連，所述藍牙無線收發(fā)單元與微處理器的藍牙無線收發(fā)接口相連，實現(xiàn)外部設(shè)備與微處理器的通訊。
2.如權(quán)利要求1所述的能夠輸出任意波形的低頻大電流源裝置，其特征在于，還包括濾波處理單元，所述濾波處理單元的輸入端與D/A轉(zhuǎn)換模塊的輸出端相連，所述濾波處理單元的輸出端與數(shù)控放大單元的輸入端相連。
3.如權(quán)利要求1所述的能夠輸出任意波形的低頻大電流源裝置，其特征在于，還包括電流采樣單元和顯示單元，所述微處理器控制單元包括A/D轉(zhuǎn)換模塊，所述電流輸出單元輸出端與電流采樣單元的輸入端相連，所述電流采樣單元的輸出端與A/D轉(zhuǎn)換模塊的輸入端相連，所述A/D轉(zhuǎn)換模塊的輸出端與顯示單元相連，用于顯示輸出電壓信息。
4.如權(quán)利要求1所述的能夠輸出任意波形的低頻大電流源裝置，其特征在于，所述微處理器控制單元包括STM32F103RD和外圍電路。
5.如權(quán)利要求1所述的能夠輸出任意波形的低頻大電流源裝置，其特征在于，還包括接口單元，所述接口單元連接在所述電流輸出單元和所述負載之間。
6.如權(quán)利要求1所述的能夠輸出任意波形的低頻大電流源裝置，其特征在于，所述電流輸出單元的信號輸入節(jié)點SignIn與數(shù)控放大單元的對應(yīng)輸出節(jié)點相連；輸出節(jié)點Outl、0ut2分別與輸出接口單元對應(yīng)的節(jié)點相連，輸出接口單元與外部負載相接；供電節(jié)點正端AV+、負端AV-、AGND分別與供電單元中的模擬電源正極、負極、模擬地相連。
7.如權(quán)利要求1所述的能夠輸出任意波形的低頻大電流源裝置，其特征在于，所述電流輸出單元型號為集成運放LM12。
【文檔編號】G05B19/042GK204229154SQ201420609876
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年10月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月20日
【發(fā)明者】阮海生, 陳龍聰 申請人:成都代代吉前瞻科技股份有限公司