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专利号: 2021111916596
申请人: 成都信息工程大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 控制;调节
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种数字式雷电波形仿真装置,其特征在于包括:MCU模块:整体逻辑控制单元;

液晶屏:用于显示模拟的雷电波形;

按键模块:用于设置雷电流波形的幅度、波形;

电源电路:提供3.3V及5V工作电压;

排针:连接MCU模块的DAC,进行波形的输出;

存储器:用于存储利用MATLAB根据双指数函数关系计算生成的模拟雷电流波形数据,得到雷电波形双指数函数数据表;

DMA:DMA可以在不占用CPU的情况下进行数据从存储器到外设的搬运,DAC的作用是把数字编码转换成对应的模拟电压输出,用于模拟雷电波形的输出。

2.一种权利要求1所述的一种数字式雷电波形仿真装置的雷电波形仿真方法,其特征在于,包括以下步骤:

获取雷电流波形数据,根据使用者输入处理波形数据,在液晶屏上画出波形,DAC输出电压波。

3.根据权利要求1所述的一种数字式雷电波形仿真方法,其特征在于,包括以下步骤:获取雷电流波形数据包括以下步骤:利用MATLAB根据双指数函数关系计算生成模拟雷电流波形数据,得到雷电波形双指数函数数据表,并且转化成DAC寄存器能够使用的对应的值;

其中双指数函数关系为:

‑αt ‑βt

v=k*(e ‑e ),其中v为输出电压,t为时间,k、α、β是影响雷电波峰值、波头时间、半峰值时间的系数,常数e。

4.根据权利要求1所述的一种数字式雷电波形仿真方法,其特征在于,包括以下步骤:根据使用者输入处理波形数据包括以下步骤:通过2个按键控制电压波的类型和幅度,定义2个无符号字符型的全局变量,mode和amplitude,初始值分别为0和2;

按键1控制波形类型,8/20μs波形或10/350μs波形;

按键2控制波形幅度,即初始雷电波形数据的放大倍数,最小2倍最大20倍,使得雷电波在10kA到100kA范围内变化;

当微控制器检测到按键1被按下时,mode变量自加1,当mode的值等于2时,将mode的值置0,控制mode在0~1范围内变化,当mode的值等于0时,仿真器显示和输出8/20μs波形,当mode的值等于1时,仿真器显示和输出10/350μs波形;

检测到按键2按下后amplitude变量自加1,amplitude变量在2~20范围内变化,当amplitude自加1后值为21时,将amplitude的值设置为2,将amplitude乘以初始波形数据就能得到放大后的波形数据。

5.根据权利要求1所述的一种数字式雷电波形仿真方法,其特征在于,包括以下步骤:在液晶屏上画出波形包括以下步骤:先将波形数据,通过下式转换为液晶屏的坐标数据,再经过作图函数,便能在液晶屏上画出图形;

temparray[idx]=y‑k*amplitude*initial_fun_data1[idx]。

其中temparray为显示数据的数组,k为缩小系数,y为液晶屏纵轴上的个像素点个数,amplitude为放大倍数,由按键2控制,initial_fun_data为8/20μs波形数据的数组,idx为数组的标号。

6.根据权利要求1所述的一种数字式雷电波形仿真方法,其特征在于,包括以下步骤:DAC输出电压波包括以下步骤:

DAC的默认设置为双通道右对齐,所以有DualFun12bit[Idx]=(amplitude*Fun12bit1[Idx]<<16)+(amplitude*Fun12bit1[Idx]),其中DualFun12bit为输入DAC寄存器的数据的数组,Fun12bit1为8/20μs的波形数据或者10/350μs波形数据。