一种用于电缆检测的交流信号源发生装置的制作方法

1.本实用新型涉及一种电缆检测装置，尤其涉及一种用于电缆检测的交流信号源发生装置。


背景技术：

2.现有技术中，电缆检测装置其一为：首先使用单片机计算出需要生成的交流对应电压单个周期内指定个数的静态点位的电压，再使用单片机的dac dma timer等模块，根据不同电压时信号采样点计算出来的幅值，循环输出对应的模拟信号。最后该模拟信号经过运放或三极管放大后，送入变压器实现逆变为高压交流，然后提供给变压器原边，副边则得到了我们想要的高压交流信号。电缆检测装置其二为：首先使用单片机计算出需要生成的交流对应电压单个周期内指定个数的静态点位的spwm占空比数据，再使用单片机的timer模块，根据生成的不同电压时信号电压计算出来的spwm占空比数据，循环输出频率固定占空比不同的spwm脉冲信号。最后该spwm脉冲信号经过逻辑处理，以及其他驱动芯片的放大，送入mos管桥，然后使用电阻电容电感元器件等进行处理滤波为变压器需要交流信号送入原边，副边则得到了我们想要的高压交流信号；
3.方案其一由于使用了模拟电路进行放大以及变压器的各种损耗，因此输出信号存在较大的失真和幅值不稳定性，且需要进行复杂的手动校准，信号的稳定性差；方案其二实现需要的硬件成本较高，对输出的信号手动校准复杂，且需要在电路设计方面有较高的技术水平。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是要提供一种用于电缆检测的交流信号源发生装置。为电缆检测系统提供一个稳定可靠的高压信号源，在输出的高压信号和输入端采用实时反馈的方式，实时调整变压器输出电压，从而实现系统在不同环境的稳定性。
5.为达到上述目的，本实用新型是按照以下技术方案实施的：
6.本实用新型包括电源模块、mcu控制器、运放控制模块、运放反馈模块、正玄波发生电路、压控放大模块、变压器放大模块、功率放大与带通滤波模块，所述电源模块的电源输出端分别与mcu控制器、运放控制模块、运放反馈模块、正玄波发生电路、压控放大模块、变压器放大模块、功率放大与带通滤波模块的电源输入端连接，所述mcu控制器的控制信号输出端与所述运放控制模块的控制信号输入端连接，所述运放控制模块的控制信号输出端依次通过所述压控放大模块、所述功率放大与带通滤波模块与所述变压器放大模块连接，所述变压器放大模块的电源输出端与高压输出端口连接，所述正玄波发生电路的信号输出端与所述压控放大模块的信号输入端连接，所述高压输出端口的信号反馈输出端通过所述运放反馈模块与所述运放控制模块的反馈信号输入端连接。
7.优选的，所述运放控制模块才型号为max44248的高速零漂运放芯片。所述mcu控制器采用型号stm32f103rct6芯片。
8.本实用新型的线缆测试的高压交流发生装置采用反馈原理，具体地，高压端通过电阻分压反馈到控制环路，并通过单片机dac或者dac芯片提供一个稳定的dc电压信号输出到控制环路，再通过反馈环路中的运放、压控原件以及变压器等硬件电路实时调整输出正玄波ac高压电压信号。
9.具体而言，高压端的信号经过电阻分压反馈到运放反馈模的非反馈端，与运放反馈模的反馈端接在一起。运放反馈模的输出信号经过三极管或场效应管等进行功率放大，然后再通过变压器放大模块进行升压处理。放大后的信号经过压控放大模块以及运放控制模块的控制，可以有效地调整输出电压的大小。通过电阻分压反馈，可以对输出电压进行精准的调节，从而实现高精度的线缆测试。
10.同时，本实用新型的控制部分采用单片机dac或者dac芯片提供一个稳定的dc电压信号输出到控制环路，输出的交流ac的波形由正玄波谐振电路生成并输出到压控运放的正负输入端，从而保证了输出正玄ac电压波形的完整性。同时也能够快速、精确地调整输出电压，提高测试精度和可靠性。
11.本实用新型的有益效果是：
12.本实用新型是一种用于电缆检测的交流信号源发生装置，与现有技术相比，本实用新型的输出电压稳定，能够有效地抑制外界环境以及电路上各种因素的影响，提高测试精度和可靠性。采用dc电压控制，控制方便、准确，能够实现更加精细的控制，进一步提高测试精度和可靠性。具有较高的实用性和应用价值，适用于线缆测试，以及电阻测试等领域。
附图说明
13.图1是本实用新型的结构原理框图。
具体实施方式
14.下面结合附图以及具体实施例对本实用新型作进一步描述，在此实用新型的示意性实施例以及说明用来解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。
15.如图1所示：本实用新型包括电源模块、mcu控制器、运放控制模块、运放反馈模块、正玄波发生电路、压控放大模块、变压器放大模块、功率放大与带通滤波模块，所述电源模块的电源输出端分别与mcu控制器、运放控制模块、运放反馈模块、正玄波发生电路、压控放大模块、变压器放大模块、功率放大与带通滤波模块的电源输入端连接，所述mcu控制器的控制信号输出端与所述运放控制模块的控制信号输入端连接，所述运放控制模块的控制信号输出端依次通过所述压控放大模块、所述功率放大与带通滤波模块与所述变压器放大模块连接，所述变压器放大模块的电源输出端与高压输出端口连接，所述正玄波发生电路的信号输出端与所述压控放大模块的信号输入端连接，所述高压输出端口的信号反馈输出端通过所述运放反馈模块与所述运放控制模块的反馈信号输入端连接。
16.本实用新型高压交流信号源是基于一种带反馈的压控ac设计方案而应用设计，总共由8部分组成，其中功率放大部分以及变压器放大。各部分通过反馈，使系统工作与闭环控制状态，最终实现稳定且精确的高压输出。
17.其中运用的硬件部分描述如下：
18.运放反馈模块是一种高增益、差分输入、单端输出的电子放大器。在本实用新型
中，运放反馈模块用于对反馈信号进行处理，以实现电压输出的稳定性和可调性，为保证电压调整精度以及相应速度，故采用的是高速零漂运放max44248。
19.电源模块是给各部分电路提供电能，保证系统正常运行。在本实用新型中共使用了3种电压类型分别如下：
20.dc15v电源主要提供运放控制模块、运放反馈模块作为输入；
21.dc5v电源主要提供压控放大模块供电；
22.dc3.3v电源主要提供给mcu控制器、正玄波发生电路、变压器放大模块、功率放大与带通滤波模块供电。
23.压控放大模块是通过dc电压控制运放增益的元器件，可以通过改变其电压控制运放输入到输出的增益。在本实用新型中，压控放大模块选用芯片为vca821用于控制高压交流电压输出的大小和稳定性，在实际使用中也可以替换为四象限乘法器。
24.变压器放大模块是一种用于变换电压或电流的电子器件。在本实用新型中，变压器放大模块用于提高高压交流电压的输出效率和稳定性。
25.mcu控制器主要由dac输出程控电压控制输出交流电压。在实际电路中可使用stm32f103rct6芯片这种自带dac芯片，也可以使用一般mcu+dac芯片方案，或者生成spwm滤波产生程控电压。
26.正玄波发生电路：
27.①
采用专用dds芯片成本偏高，频率，波形可自由调节。
28.dds(direct digital synthesis)是一种用数字信号处理技术实现的频率合成技术，可以通过对数字信号的相位、频率和幅度进行调节，实现产生不同频率和波形的信号。在产生正弦波信号时，dds芯片可以实现非常高的精度和稳定性，同时还具有灵活的控制能力，可以自由调节输出信号的频率和波形。不过，由于需要使用专用的芯片，因此成本相对较高。
29.②
采用正弦波生成电路，成本偏低，频率，波形不可自由调。
30.正玄波发生电路是一种基于集成电路的电路设计，可以通过基本的电路元件(如电容、电感、晶体管等)组合实现正弦波信号的产生。相较于dds芯片，该电路的成本较低，但是产生的正弦波信号的精度和稳定性可能不如dds芯片，而且无法自由调节信号的频率和波形。
31.综上所述，如果需要产生高精度的正弦波信号，dds芯片是更优的选择，但成本较高；而如果精度要求不高，而且成本有限，那么采用正弦波生成电路也是一种可行的方案。
32.6)、功率部分：
33.①
采用专用音频功率放大芯片
34.这种方案采用专用音频功率放大芯片，电路结构较简单。由于芯片固定输出功率，所以其输出功率不可调节，一般适用于一些功率需求较小的音频放大应用，比如小型音箱、耳机放大器等。
35.该方案的优点是电路结构简单，使用方便，成本较低。缺点是功率输出固定不可调节，且芯片类型有限，不够灵活。
36.②
采用运放+三极管扩流方案
37.该方案采用运放作为前级放大，然后通过三极管的扩流放大，实现对功率输出的
可调节性。电路结构相对较为复杂，需要根据具体的需求进行设计。
38.这种方案的优点是可以根据实际需求进行功率输出的调节，且灵活度较高。缺点是电路结构相对较复杂，需要设计和调试的工作量较大。
39.总体来说，两种方案都有其适用的场景。如果需求比较简单，且功率输出不需要过大，可以选择专用音频功率放大芯片。如果需要更灵活的功率输出调节，可以采用运放+三极管扩流方案。
40.本实用新型采用了硬件反馈，系统稳定性高，能够有效抑制外界环境以及电路上各种因素的影响，提高测试精度和可靠性。
41.本实用新型采用dc电压控制，控制实现方便、准确，能够实现更加精细的控制，进一步提高测试精度和可靠性。
42.本实用新型采用了运放比较电路、压控运放调整，正玄波谐振电路和变压器等硬件电路，具有结构简单、使用方便等优点。
43.以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征及本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范
44.围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

技术特征：
1.一种用于电缆检测的交流信号源发生装置，其特征在于：包括电源模块、mcu控制器、运放控制模块、运放反馈模块、正玄波发生电路、压控放大模块、变压器放大模块、功率放大与带通滤波模块，所述电源模块的电源输出端分别与mcu控制器、运放控制模块、运放反馈模块、正玄波发生电路、压控放大模块、变压器放大模块、功率放大与带通滤波模块的电源输入端连接，所述mcu控制器的控制信号输出端与所述运放控制模块的控制信号输入端连接，所述运放控制模块的控制信号输出端依次通过所述压控放大模块、所述功率放大与带通滤波模块与所述变压器放大模块连接，所述变压器放大模块的电源输出端与高压输出端口连接，所述正玄波发生电路的信号输出端与所述压控放大模块的信号输入端连接，所述高压输出端口的信号反馈输出端通过所述运放反馈模块与所述运放控制模块的反馈信号输入端连接。2.根据权利要求1所述的用于电缆检测的交流信号源发生装置，其特征在于：所述运放控制模块才型号为max44248的高速零漂运放芯片。3.根据权利要求1所述的用于电缆检测的交流信号源发生装置，其特征在于：所述mcu控制器采用型号stm32f103rct6芯片。

技术总结
本实用新型公开了一种用于电缆检测的交流信号源发生装置，包括电源模块、MCU控制器、运放控制模块、运放反馈模块、正玄波发生电路、压控放大模块、变压器放大模块、功率放大与带通滤波模块，与现有技术相比，本实用新型的输出电压稳定，能够有效地抑制外界环境以及电路上各种因素的影响，提高测试精度和可靠性。采用DC电压控制，控制方便、准确，能够实现更加精细的控制，进一步提高测试精度和可靠性。具有较高的实用性和应用价值，适用于线缆测试，以及电阻测试等领域。及电阻测试等领域。及电阻测试等领域。


技术研发人员：唐祝伟 何春林 刘文强
受保护的技术使用者：成都纬明科技有限公司
技术研发日：2023.05.16
技术公布日：2023/9/3