本发明涉及光学电子测量控制领域，具体是一种基于脉冲宽度调制的可编程模拟电压信号控制装置。
背景技术：
针对目前市场上现有的将脉冲宽度调制信号转换电压输出的控制系统，多数使用模拟芯片控制，控制式样不够智能化，电路较为复杂，用手动调节可调电阻旋钮做无段控制，在操作可调电阻时会有瞬间跳空的故障，电压出现为0的时候。市场上可编程的控制电压自动输出的系统，存在功耗大、发热严重等情况。价格非常昂贵，体积比较大，安装不方便。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是提供一种基于脉冲宽度调制的可编程模拟电压信号控制装置，能实现将脉冲宽度调制信号转换为可编程模拟电压信号，不会出现突然跳空的问题。
本发明的技术方案为：
基于脉冲宽度调制的可编程模拟电压信号控制装置，包括有微处理器，连接于微处理器上的usb通讯模块和脉冲宽度调制信号输出单元，输入端与脉冲宽度调制信号输出单元连接的高速光耦，以及与高速光耦输出端连接的脉冲宽度调制芯片；所述的usb通讯模块用于接收所要输出的脉冲宽度调制信号的频率和电压大小数据，微处理器通过脉冲宽度调制信号输出单元输出相应占空比的脉冲宽度调制信号值给高速光耦，高速光耦传输脉冲宽度调制信号值至脉冲宽度调制芯片，脉冲宽度调制芯片把收到的脉冲宽度调制信号值转换为模拟电压信号输出。
所述的脉冲宽度调制芯片由隔离电源进行供电。
所述的微处理器包括有微处理器芯片u1，所述的脉冲宽度调制信号输出单元集成于微处理器芯片u1上，usb通讯模块包括有usb接口j1，usb接口j1连接于微处理器芯片u1的引脚30和引脚31上，高速光耦的输入端与微处理器芯片u1的pwm输出引脚连接，高速光耦的输出端与脉冲宽度调制芯片u3的pwm输入引脚连接，脉冲宽度调制芯片u3的输出端上连接有保护电路，脉冲宽度调制芯片u3的输出端通过保护电路与输出端子w2连接输出调制后的模拟电压信号。
所述的保护电路包括有滤波电容c5和瞬态二极管d1，滤波电容c5的一端、瞬态二极管d1的负极、输出端子w2均与脉冲宽度调制芯片u3的输出端连接，滤波电容c5的另一端、瞬态二极管d1的正极均接地。
本发明的优点：
(1)、本发明采用usb接口通讯，来接收所要输出的电压大小，通过对脉冲宽度调制信号输出来调节输出的电压，能通过与上位机通讯自动控制输出所需要的电压，实现智能化控制，操作智能、简单、快捷。
(2)、本发明通过微处理器控制，智能化控制输出，不需要手动调节电阻，电路简单容易实现；
(3)、本发明的脉冲宽度调制芯片可以输出0-5v或者0-10v的可调模拟电压值，输出的电压误差小于1％，线性度误差小于0.5％，频率可以兼容1hz到1mhz，工作的频率范围广。
(4)、本发明采用了光耦隔离和隔离电源电路，可保证每个模块独立工作，互不干扰，所采用的电路功耗小，价格低，体积小，安装方便。
附图说明
图1是本发明的结构框图。
图2是本发明微处理器和usb通讯模块的电路连接图。
图3是本发明高速光耦和脉冲宽度调制芯片的电路连接图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
见图1，基于脉冲宽度调制的可编程模拟电压信号控制装置，包括有微处理器1，连接于微处理器1上的usb通讯模块2和脉冲宽度调制信号输出单元3，输入端与脉冲宽度调制信号输出单元3连接的高速光耦4，以及与高速光耦4输出端连接的脉冲宽度调制芯片5；脉冲宽度调制芯片5由隔离电源6进行供电，脉冲宽度调制芯片6的输出端处连接有保护电路7。
usb通讯模块2用于接收所要输出的脉冲宽度调制信号的频率和电压大小数据；
微处理器1通过对数据的解析，得到所要输出的pwm的频率和相应的占空比，并通过脉冲宽度调制信号输出单元(pwm输出单元)3输出相应占空比的脉冲宽度调制信号值给高速光耦4；
高速光耦4是以光为媒介传输电信号的一种电一光一电转换器件，由发光源和受光器两部分组成，把发光源和受光器组装在同一密闭的壳体内，彼此间用透明绝缘体隔离，对输入、输出电信号起隔离作用，又由于高速光耦的输入端属于电流型工作的低阻元件，因而具有很强的共模抑制能力；
高速光耦4传输脉冲宽度调制信号值至脉冲宽度调制芯片5，脉冲宽度调制芯片5是一款高性能转换芯片(脉冲宽度调制到模拟电压转换器)，输入脉冲宽度调制信号的频率可以兼容1hz到1mhz，输出电压范围为0-5v或者0-10v，输出的电压误差小于1％，线性度误差小于0.5％，脉冲宽度调制芯片把收到的脉冲宽度调制信号值转换为模拟电压信号输出；
隔离电源6为脉冲宽度调制芯片单独供电，防止脉冲宽度调制芯片因受高压放电或其他原因导致损坏后殃及其他模块，从而可以保证每个模块独立工作，不受干扰；
保护电路7是以瞬态二极管d1和滤波电容c5组成，瞬态二极管d1两端经受瞬间的高能量冲击时，它能以极高的速度使其阻抗骤然降低，同时吸收一个大电流，将其两端间的电压箝位在一个预定的数值上，从而确保后面的电路元件免受瞬态高能量的冲击而损坏.
占空比是指高电平在一个周期之内所占的时间比率。方波的占空比为50％，占空比为0.5，说明正电平所占时间为0.5个周期。若信号的周期为t，每周期高电平时间为t1，低电平时间为t2，t＝t1 t2,则占空比d＝t1/t。pwm的占空比＝脉宽时间/pwm周期，输出模拟电压值＝峰值电压×pwm的占空比。例如：选择的模拟量为0-10v,当频率为1000hz，占空比为50％，那么输出的模拟电压为5v；选择的模拟量为0-5v,当频率为5khz，占空比为20％，那么输出的模拟电压为1v。
见图2和图3，微处理器1包括有微处理器芯片u1，脉冲宽度调制信号输出单元3集成于微处理器芯片u1上，usb通讯模块2包括有usb接口j1，usb接口j1连接于微处理器芯片u1的引脚30和引脚31上，高速光耦u2的输入端与微处理器芯片u1的pwm输出引脚(引脚11)连接，高速光耦u2的输出端与脉冲宽度调制芯片u3的pwm输入引脚(引脚3)连接，脉冲宽度调制芯片u3由一个10-40v的隔离电源w1供电，脉冲宽度调制芯片u3的输出端上连接有保护电路，脉冲宽度调制芯片u3的输出端(引脚6)通过保护电路与输出端子w2连接输出调制后的模拟电压信号；保护电路7包括有滤波电容c5和瞬态二极管d1，滤波电容c5的一端、瞬态二极管d1的负极、输出端子w2均与脉冲宽度调制芯片u3的输出端连接，滤波电容c5的另一端、瞬态二极管d1的正极均接地。
微控制器u1的引脚11输出1hz-1mhz、占空比为0％-100％的脉冲宽度调制信号，通过高速光耦u2输出至脉冲宽度调制芯片u3，由脉冲宽度调制芯片u3把收到的不同占空比的脉冲宽度调制信号值，转换为模拟量0-5v或者0-10v的模拟电压信号，由输出端子w2输出。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
1.基于脉冲宽度调制的可编程模拟电压信号控制装置，其特征在于：包括有微处理器，连接于微处理器上的usb通讯模块和脉冲宽度调制信号输出单元，输入端与脉冲宽度调制信号输出单元连接的高速光耦，以及与高速光耦输出端连接的脉冲宽度调制芯片；所述的usb通讯模块用于接收所要输出的脉冲宽度调制信号的频率和电压大小数据，微处理器通过脉冲宽度调制信号输出单元输出相应占空比的脉冲宽度调制信号值给高速光耦，高速光耦传输脉冲宽度调制信号值至脉冲宽度调制芯片，脉冲宽度调制芯片把收到的脉冲宽度调制信号值转换为模拟电压信号输出。
2.根据权利要求1所述的基于脉冲宽度调制的可编程模拟电压信号控制装置，其特征在于：所述的脉冲宽度调制芯片由隔离电源进行供电。
3.根据权利要求2所述的基于脉冲宽度调制的可编程模拟电压信号控制装置，其特征在于：所述的微处理器包括有微处理器芯片u1，所述的脉冲宽度调制信号输出单元集成于微处理器芯片u1上，usb通讯模块包括有usb接口j1，usb接口j1连接于微处理器芯片u1的引脚30和引脚31上，高速光耦的输入端与微处理器芯片u1的pwm输出引脚连接，高速光耦的输出端与脉冲宽度调制芯片u3的pwm输入引脚连接，脉冲宽度调制芯片u3的输出端上连接有保护电路，脉冲宽度调制芯片u3的输出端通过保护电路与输出端子w2连接输出调制后的模拟电压信号。
4.根据权利要求3所述的基于脉冲宽度调制的可编程模拟电压信号控制装置，其特征在于：所述的保护电路包括有滤波电容c5和瞬态二极管d1，滤波电容c5的一端、瞬态二极管d1的负极、输出端子w2均与脉冲宽度调制芯片u3的输出端连接，滤波电容c5的另一端、瞬态二极管d1的正极均接地。
技术总结