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测试并应和某个被测负载的自动脉冲发生器

2021-03-08 ryder

这个自动脉冲发生器(图1和图2)是一种探测设备,用于检查一对待测端子的接触情况,一旦获得了正确的接触,就向它们发出一个短暂的电源脉冲。这些端子可以是一个逻辑门的输入端、电路板上的一只LED、一个变压器,或继电器线圈等。关于每天例行的试验和探测工程来说,这种脉冲是常常要的。


设备的电源采用一只小型3.6V可充电NiCd电池。可以很容易将其装在一个胶棒管内(图3),图中给出了探头的特殊安排法,也可以采用常规的独立探头结构。电路也通过了5V电源的探测。


图1:这个电路可以很容易扩展到10个以上开关,而只使用MCU的两只I/O管脚,办法是将进位脚接到下一个IC的使能脚,从而级联多只CD4017计数器。


这里给出了两个版本:图1用一只NE555时基IC做单稳触发器,是最简单的办法。图2为减少元件数量,省略了NE555,代之以CD4069CMOS六反相器,但后者的参数和制造商都与前者不同,都可能对电路出现影响。


晶体管Q1和Q2是开关管,当由CD4069和NE555驱动导通时,将+ve和-ve探头连接到3.6V电源和地。R3和R4将门G1的输入端偏置在低于开关阈值的电平,使其输出保持为高,从而使门G2的输出保持为低。C1构成的时间常数供应了某种程度的噪声抑制,并决定了探测电路应连接在两个探头之间的最小时间。100kΩ电阻与G1输入端串联,用于当探头意外地接到带电电路时,限制输入电流。


R1通过一个反偏二极管D1连接到R3和R4的结点处。它一般没有用途,除非探头未通过一个负载连接,因为与12MΩ的R3相比,R1、D1、R2和D2组成的连接串是一个高阻电路。但一旦连接了一个无源探测电路(如电阻/电感/LED),则D1和R2就与之并联了。因此,与R3并联的分支有较低的电阻,而G1的输入电压升高,以致它被看成逻辑1,从而使G1的输出端为低。


R5与C2构成一个除颤延时网络,确保探头与待测电路有牢固连接后,再发出电源脉冲。当G1的输出端为低时,电容C2开始通过R5放电。G2的逻辑输入电压在R5C2量级的时间内发生改变。


在图1中,G2输出的上升通过G3以及C3与R6构成的微分器,立即触发NE555单稳振荡器。一旦C3完成通过R6的充电,G3的输入端回到地,其输出端回到高电平,使NE555完成其时序循环,循环周期由R和C值决定。NE555的按时逻辑输出端1使Q3导通,点亮发出脉冲LED,并通过G4、G5和G6,使Q1和Q2导通,让电源脉冲到达待测电路。


每次接触只生成一个脉冲;拿开探头,再重新连接,就会发出一个新的脉冲。倘若待测电路为感性,在脉冲结束时电感大于20mH,倘若探头依然连接着,感性返回EMF会使LEDD1闪烁。


在图2中,NE555被G3以及G4、D4和RF组成的单稳振荡器所取代。R6已经变为1MΩ,而二极管D3已加到G3的输入端。电阻R将G4的输入保持为高,在静态下G4的输出将G3的输入保持为低。来自G2的上升沿出现一个低电平,通过已初始放电的电容C耦合到G4,后者的上升输出作为正反馈回到G3,即使移去探头,也可以将G3的输入保持为高。倘若出现这种情况,D3成为反偏,从而戒备G2的下降沿影响单稳的运行。


然后,电容C缓慢地通过电阻R放电,直到G4的输入端上升到其开关阈值以上,正反馈过程反转。脉冲的延续时间由RC时间常数决定,约莫为0.7RC~1.1RC,详尽取决于G4的阈值电压,此电压可以在电源电压的0.33~0.67之间变化。作者提议R选1MΩ,C选40nF,但R也可以是可变的。D4用于确保当G3的输出回到高时,C可以快速放电。


在图1和图2这两种情况下,单稳触发器的瞬时高输出使Q3导通,脉冲指示灯LED闪烁。它亦使Q1和Q2导通,为探头供电。D2用于将-ve探头与G1处的电路初级输入端隔离开来,以戒备即刻的自我抑制。

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