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一种可变阻抗值输出模块及可调负载方法
申请号	CN202410118916.0	申请日	2024-01-29	公开(公告)号	CN117914294A	公开(公告)日	2024-04-19
申请人	南京九维测控科技有限公司;			发明人	满振梅; 杨宇航; 高照;
摘要	本发明公开一种可变阻抗值输出模块及了条负载方法，包括：多个负载性元件，每个负载性元件均具有相应的阻抗值；以及多个磁保持继电器，每个磁保持继电器均与所述多个负载性元件当中的一对应负载性元件相连接，每个磁保持继电器均用于选择性地将所述对应负载性元件纳入所述可变阻抗值中；其中，所述负载性元件的阻抗值按照二进制编码的十进制方案进行设置。本发明可输出多种负载，减少了所需元件的数量。实现了降低成本，减小设备体积。
权利要求	1.一种可变阻抗值输出模块，其特征在于：包括：多个负载性元件，每个负载性元件均具有相应的阻抗值；以及多个磁保持继电器，每个磁保持继电器均与所述多个负载性元件当中的一对应负载性元件相连接，每个磁保持继电器均用于选择性地将所述对应负载性元件纳入所述可变阻抗值中；其中，所述负载性元件的阻抗值按照二进制编码的十进制方案进行设置。 2.如权利要求1所述的可变阻抗值输出模块，其特征在于：负载性元件与磁保持继电器并联。 3.如权利要求2所述的可变阻抗值输出模块，其特征在于：负载性元件为电容或者电阻。 4.如权利要求1所述的可变阻抗值输出模块，其特征在于：负载性元件与磁保持继电器串联，负载性元件为电感。 5.如权利要求1至4之一所述的可变阻抗值输出模块，其特征在于：负载性元件的阻抗 0 1 2 3 n‑1 值分别为2X0、2X0、2X0、2X0、……2 *X0其中X0为最小输出负载阻抗值，n为负载性元件的数量。 6.如权利要求5所述的可变阻抗值输出模块，其特征在于：磁保持继电器接收控制信号，当控制信号为1时，磁保持继电器闭合，负载性元件输出；当控制信号为0时，磁保持继电器断开，负载性元件断开连接。 7.一种可调负载方法，其特征在于：包括：提供可变阻抗值输出模块，该可变阻抗值输出模块包括：多个负载性元件，每个负载性元件均具有相应的阻抗值；以及多个磁保持继电器，每个磁保持继电器均与所述多个负载性元件当中的一对应负载性元件相连接，每个磁保持继电器均用于选择性地将所述对应负载性元件纳入所述可变阻抗值中；其中，所述负载性元件的阻抗值按照二进制编码的十进制方案进行设置；以及单片机控制磁保持继电器，以提供设定的阻抗值。 8.如权利要求7所述方法，其特征在于：所述单片机控制磁保持继电器步骤包括：单片机将数据转换为对应的二进制数，将二进制数的每一位有效比特位数值分解为控制磁保持继电器通断的控制信号，磁保持继电器接收开控制信号。 9.如权利要求8所述方法，其特征在于：当磁保持继电器接收控制信号，当控制信号为1时，磁保持继电器闭合，负载性元件输出；当控制信号为0时，磁保持继电器断开，负载性元件断开连接。 10.如权利要求9所述方法，其特征在于：所述单片机控制步骤根据包含于计算机软件内的指令进行执行。
说明书全文	一种可变阻抗值输出模块及可调负载方法技术领域 [0001] 本发明涉及自动化控制技术领域，特别是涉及一种可变阻抗值输出模块及可调负载方法。背景技术 [0002] 可调负载广泛应用于电子行业中，通过输出不同阻抗值的电阻、电容、电感，为电路和方法测试时模拟出各种条件下的工作情况。现有的可调负载主要有机械调节和数字程控两种。机械可调负载使用多个固定的电阻、电容、电感组成的可调负载阵列，通过调节触点位置或者开关方式控制输出阻抗值的大小。数字程控方式有数字电位器和恒流电子负载两种。 [0003] 现有技术存在以下问题和缺点：1、机械调节需要人力操控，工作量大、效率低下。 [0004] 2、负载阵列需要设置了大量单一阻抗值的元件，花费成本较高，也导致装置体积过大。 [0005] 3、数字电位器只能控制电阻输出，输出功能单一。 [0006] 4、数字电位器受限制于芯片体积，功率很小。 [0007] 5、数字程控的方式也会有掉电后数据丢失的问题，需要重新配置参数。发明内容 [0008] 本发明的目的是提供一种多类型负载，可以掉电保持，高精度，大功率的可变阻抗值输出模块及可调负载方法。 [0009] 本发明提出的技术方案是，一种可变阻抗值输出模块，包括：多个负载性元件，每个负载性元件均具有相应的阻抗值；以及多个磁保持继电器，每个磁保持继电器均与所述多个负载性元件当中的一对应负载性元件相连接，每个磁保持继电器均用于选择性地将所述对应负载性元件纳入所述可变阻抗值中；其中，所述负载性元件的阻抗值按照二进制编码的十进制方案进行设置。 [0010] 进一步地，负载性元件与磁保持继电器并联。 [0011] 进一步地，负载性元件为电容或者电阻。 [0012] 进一步地，负载性元件与磁保持继电器串联，负载性元件为电感。 [0013] 进一步地，负载性元件的阻抗值分别为20X0、21X0、22X0、23X0、……2n‑1X0其中X0为最小输出负载阻抗值，n为负载性元件的数量。 [0014] 进一步地，磁保持继电器接收控制信号，当控制信号为1时，磁保持继电器闭合，负载性元件输出；当控制信号为0时，磁保持继电器断开，负载性元件断开连接。 [0015] 一种可调负载方法，包括：提供可变阻抗值输出模块，该可变阻抗值输出模块包括：多个负载性元件，每个负载性元件均具有相应的阻抗值；以及多个磁保持继电器，每个磁保持继电器均与所述多个负载性元件当中的一对应负载性元件相连接，每个磁保持继电器均用于选择性地将所述对应负载性元件纳入所述可变阻抗值中；其中，所述负载性元件的阻抗值按照二进制编码的十进制方案进行设置；以及单片机控制磁保持继电器，以提供设定的阻抗值。 [0016] 进一步地，所述单片机控制磁保持继电器步骤包括：单片机将数据转换为对应的二进制数，将二进制数的每一位有效比特位数值分解为控制磁保持继电器通断的控制信号，磁保持继电器接收开控制信号。 [0017] 进一步地，当磁保持继电器接收控制信号，当控制信号为1时，磁保持继电器闭合，负载性元件输出；当控制信号为0时，磁保持继电器断开，负载性元件断开连接。 [0018] 进一步地，所述单片机控制步骤根据包含于计算机软件内的指令进行执行。 [0019] 与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：通过将电阻、电容、电感三种负载类型整合在一起，实现了多种类型负载的输出。 [0020] 采用二进制转换算法，将电阻、电容、电感的阻抗值按照二进制数递增的规律排列，分别配置为20X0、21X0、22X0、23X0、……2n‑1X0。X0为最小输出负载阻抗。同时每一个电阻和电感上再并联一个磁保持继电器，每一个电容上再串联一个磁保持继电器。这样，负载与磁保持继电器的串联或并联组成最小负载输出单元，每个输出单元再次通过串联或并联组成完整的负载输出阵列。通过算法的优化，减少了所需元件的数量。实现了降低成本，减小设备体积。 [0021] 通过磁保持继电器的开关状态，将负载组合成不同的阻抗值输出，实现了输出可以掉电保存。 [0022] 通过多个独立最小单元的整合，每个元件可以自由替换。选择采用高精度的精密电阻，电容和电感，实现了输出负载的高精度。 [0023] 面对大功率输出需求，采用大功率负载元件，实现了大功率输出。使用单片机串口接收和控制数据。实现了程序灵活、快速的控制，效率高。附图说明 [0024] 图1为本发明实施方式的示意图。 [0025] 图2为本发明实施方式的电阻负载输出阵列结构图。 [0026] 图3为本发明实施方式的电感负载输出阵列结构图。 [0027] 图4为本发明实施方式的电容负载输出阵列结构图。 [0028] 图5为本发明实施方式的最小电阻负载输出单元结构图。 [0029] 图6为本发明实施方式的最小电感负载输出单元结构图。 [0030] 图7为本发明实施方式的最小电容负载输出单元结构图。具体实施方式 [0031] 附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。 [0032] 如图1所示，单片机主控单元接收控制数据，将数据进行二进制转换，解析出二进制数的有效比特位的数值，每一位的数值作为控制磁保持继电器的开关量，传递给磁保持继电器驱动单元，保持继电器驱动单元驱动负载输出单元输出负载。 [0033] 如图2所示，负载输出单元为可变阻抗值输出模块，一种可变阻抗值输出模块包括：多个负载性元件，每个负载性元件均具有相应的阻抗值；以及多个磁保持继电器，每个磁保持继电器均与所述多个负载性元件当中的一对应负载性元件相连接，每个磁保持继电器均用于选择性地将所述对应负载性元件纳入所述可变阻抗值中；其中，所述负载性元件按照二进制编码的十进制方案进行设置。 [0034] 负载性元件与磁保持继电器并联。负载性元件为电容或者电阻。 [0035] 如图2所示，电阻的两端分别连接磁保持继电器，多个电阻相互串联。 [0036] 如图3所示，电容的两端分别连接磁保持继电器，多个电容相互串联。 [0037] 如图4所示，负载性元件与磁保持继电器串联，负载性元件为电感。 [0038] 多个电感和磁保持继电器组成的最小单元并联。 [0039] 负载性元件的阻抗值分别为20X0、21X0、22X0、23X0、……2n‑1X0其中X0为最小输出负载阻抗值，n为负载性元件的数量。 [0040] 另一种实施方式中，负载性元件可以包括电阻、电容、电感三种负载组合而成。如图2‑4中，本实施实例中的负载由8个最小负载输出单元组成，最小负载单元为电阻或电容，电感与磁保持继电器之间的组合。 [0041] 具体地，磁保持继电器的数量为8个，其中负载阻抗值的调整范围为(1 255)X0。~ [0042] 当电阻X0选择为1Ω，电阻R0阻值为1Ω，电阻R1阻值为2Ω，电阻R2阻值为4Ω，电阻R3阻值为8Ω，电阻R4阻值为16Ω，电阻R5阻值为32Ω，电阻R6阻值为64Ω，以此类推，电阻的阻值成二进制递增，电阻R7阻值为128Ω。同理，电感和电容的阻抗值也按照二进制递增的规律设置。 [0043] 当电感X0选择1mH，电感L0的数值为1mH，电感L1的数值为2mH，电感L2的数值为4mH，电感L3的数值为8mH，以此类推，电感的数值成二进制递增，电感L7的数值为128mH。 [0044] 当电容X0选择1uF时，电容C0的数值为1uF，电容C1的数值为2uF，电容C2的数值为4uF，电容C3的数值为8uF，以此类推，电阻的阻值成二进制递增，电容C7的数值为128uF。 [0045] 因此电阻、电感和电容的输出公式相同，当需要输入信号时，可以同时输出电阻、电容、电感。以下说明电阻的输出流程，电感和电容输出方法同理。 [0046] 当需要输出阻值为200Ω时，主控单元将十进制数200转换为二进制数11001000，由于是控制电阻负载输出，将二进制数取反后为00110111，对应到每一个磁保持继电器的开关量，则KO0为1，KO1为1，KO2为1，KO3为0，KO4为1，KO5为1，KO6为0，KO7为0。因此电阻负载的数值在磁保持继电器断开时输出，此时的电阻输出值为128+64+0+0+8+0+0+0=200Ω，满足输入数据需求。 [0047] 磁保持继电器接收控制信号，当控制信号为1时，磁保持继电器闭合，负载性元件输出；当控制信号为0时，磁保持继电器断开，负载性元件断开连接。 [0048] 如图5所示，可变阻抗值输出模块包括磁保持继电器和电阻，磁保持继电器包括磁保持继电器线圈和继电器开关，其中磁保持继电器线圈具有第一引脚和第二引脚，磁保持继电器开关具有第三引脚和第四引脚，电源正极与第一引脚连接，第二引脚为磁保持继电器控制信号的输入端；电阻的两端并联连接第三引脚和第四引脚。 [0049] 本实施例的可变阻抗值输出模块为最小电阻负载输出单元，磁保持继电器的正极接VCC电源，负极接达林顿管控制信号KOn。当控制信号为1时，磁保持继电器闭合，电阻短路输出为0Ω；当控制信号为0时，磁保持继电器断开，电阻输出。 [0050] 如图6所示，可变阻抗值输出模块包括磁保持继电器和电感，磁保持继电器包括磁保持继电器线圈和继电器开关，其中磁保持继电器线圈具有第一引脚和第二引脚，磁保持继电器开关具有第三引脚和第四引脚，电源正极与第一引脚连接，第二引脚为磁保持继电器控制信号的输入端；电感的两端并联连接第三引脚和第四引脚。 [0051] 本实施例的可变阻抗值输出模块为最小电感负载输出单元，磁保持继电器的正极接VCC电源，负极接达林顿管控制信号KOn。当控制信号为1时，磁保持继电器闭合，电感短路输出为0H；当控制信号为0时，磁保持继电器断开，电感输出。 [0052] 如图7所示，可变阻抗值输出模块包括磁保持继电器和电容，磁保持继电器包括磁保持继电器线圈和继电器开关，其中磁保持继电器线圈具有第一引脚和第二引脚，磁保持继电器开关具有第三引脚和第四引脚，电源正极与第一引脚连接，第二引脚为磁保持继电器控制信号的输入端；电感的一端连接第三引脚。 [0053] 本实施例的可变阻抗值输出模块为最小电容负载输出单元，磁保持继电器的正极接VCC电源，负极接达林顿管控制信号KOn。 [0054] 当控制信号为1时，磁保持继电器闭合，电容输出；当控制信号为0时，磁保持继电器断开，电容断路输出0F。 [0055] 一种可调负载方法，包括：提供可变阻抗值输出模块，该可变阻抗值输出模块包括：多个负载性元件，每个负载性元件均具有相应的阻抗值；以及多个磁保持继电器，每个磁保持继电器均与所述多个负载性元件当中的一对应负载性元件相连接，每个磁保持继电器均用于选择性地将所述对应负载性元件纳入所述可变阻抗值中；其中，所述负载性元件按照二进制编码的十进制方案进行设置；以及单片机控制磁保持继电器，以提供设定的阻抗值。 [0056] 进一步地，所述单片机控制磁保持继电器步骤包括：单片机将数据转换为对应的二进制数，将二进制数的每一位有效比特位数值分解为控制磁保持继电器通断的控制信号，磁保持继电器接收开控制信号。 [0057] 当磁保持继电器接收控制信号，当控制信号为1时，磁保持继电器闭合，负载性元件输出；当控制信号为0时，磁保持继电器断开，负载性元件断开连接。 [0058] 所述单片机控制步骤根据包含于计算机软件内的指令进行执行。 [0059] 本发明的原理是：首先，将电阻、电容、电感按照阻抗值的二进制递增规律排列，将电阻、电容、电感 0 1 2 3 n‑1 的阻抗值按照二进制数递增的规律排列，分别配置为2X0、2X0、2X0、2 X0、……2 X0。X0为最小输出负载阻抗。 [0060] 电阻和电感的输出阵列方式为：电感或电阻与磁保持继电器并联组成最小负载输出单元，再将这些最小负载输出单元一一串联。 [0061] 继电器闭合，最小负载输出单元被短路，负载输出无效，继电器断开，最小输出单元输出有效；电容与磁保持继电器串联组成最小负载输出单元，再将这些最小输出电压一一并联。 [0062] 继电器断开，最小负载输出单元被断开，负载输出无效，继电器闭合，最小输出单元输出有效。 [0063] 随后，单片机接收到需要输出的控制数据，将数据转换为对应的二进制数，单片机对二进制数据进行处理，将二进制数的每一位有效比特位数值分解为控制磁保持继电器通断的开关量。 [0064] 特别的，对于控制电阻和电感的磁保持继电器的开关量，需要先将二进制数进行取反再分解为开关量。 [0065] 然后，单片机将开关量传递到达林顿管，对于达林顿管，接收到开关量1控制磁保持继电器的置位线圈；接收到开关量0控制磁保持继电器的复位线圈。 [0066] 最后，电阻、电容、电感的阻抗输出公式为：0 1 2 3 n‑1 Xout=2X0+2X0+2X0+2X0+……+2 X0 当继电器的通断改变，负载输出无效时，对应项的值为零。X0为最小输出阻抗值，n为使用的每种负载使用个数和继电器个数。 [0067] 显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。