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檢測并響應某個被測負載的自動脈沖發生器

鉅大LARGE  |  點擊量:857次  |  2020年06月18日  

這個自動脈沖發生器(圖1和圖2)是一種測試設備,用于檢查一對待測端子的接觸情況,一旦獲得了正確的接觸,就向它們發出一個短暫的電源脈沖。這些端子可以是一個邏輯門的輸入端、電路板上的一只LED、一個變壓器,或繼電器線圈等。關于每天例行的實驗和測試工程來說,這種脈沖是經常要的。


設備的電源采用一只小型3.6V可充電NiCd電池。可以很容易將其裝在一個膠棒管內(圖3),圖中給出了探頭的特殊安排法,也可以采用常規的獨立探頭結構。電路也通過了5V電源的測試。


圖1:這個電路可以很容易擴展到10個以上開關,而只使用MCU的兩只I/O管腳,方法是將進位腳接到下一個IC的使能腳,從而級聯多只CD4017計數器。


這里給出了兩個版本:圖1用一只NE555時基IC做單穩觸發器,是最簡單的方法。圖2為減少元件數量,省略了NE555,代之以CD4069CMOS六反相器,但后者的參數和制造商都與前者不同,都可能對電路出現影響。


晶體管Q1和Q2是開關管,當由CD4069和NE555驅動導通時,將+ve和-ve探頭連接到3.6V電源和地。R3和R4將門G1的輸入端偏置在低于開關閾值的電平,使其輸出保持為高,從而使門G2的輸出保持為低。C1構成的時間常數供應了某種程度的噪聲抑制,并決定了測試電路應連接在兩個探頭之間的最小時間。100kΩ電阻與G1輸入端串聯,用于當探頭意外地接到帶電電路時,限制輸入電流。


R1通過一個反偏二極管D1連接到R3和R4的結點處。它一般沒有用途,除非探頭未通過一個負載連接,因為與12MΩ的R3相比,R1、D1、R2和D2組成的連接串是一個高阻電路。但一旦連接了一個無源測試電路(如電阻/電感/LED),則D1和R2就與之并聯了。因此,與R3并聯的分支有較低的電阻,而G1的輸入電壓升高,以致它被看成邏輯1,從而使G1的輸出端為低。


R5與C2構成一個除顫延時網絡,確保探頭與待測電路有牢固連接后,再發出電源脈沖。當G1的輸出端為低時,電容C2開始通過R5放電。G2的邏輯輸入電壓在R5C2量級的時間內發生改變。


在圖1中,G2輸出的上升通過G3以及C3與R6構成的微分器,立即觸發NE555單穩振蕩器。一旦C3完成通過R6的充電,G3的輸入端回到地,其輸出端回到高電平,使NE555完成其時序循環,循環周期由R和C值決定。NE555的按時邏輯輸出端1使Q3導通,點亮發出脈沖LED,并通過G4、G5和G6,使Q1和Q2導通,讓電源脈沖到達待測電路。


每次接觸只生成一個脈沖;拿開探頭,再重新連接,就會發出一個新的脈沖。假如待測電路為感性,在脈沖結束時電感大于20mH,假如探頭仍然連接著,感性返回EMF會使LEDD1閃爍。


在圖2中,NE555被G3以及G4、D4和RF組成的單穩振蕩器所取代。R6已經變為1MΩ,而二極管D3已加到G3的輸入端。電阻R將G4的輸入保持為高,在靜態下G4的輸出將G3的輸入保持為低。來自G2的上升沿出現一個低電平,通過已初始放電的電容C耦合到G4,后者的上升輸出作為正反饋回到G3,即使移去探頭,也可以將G3的輸入保持為高。假如出現這種情況,D3成為反偏,從而防止G2的下降沿影響單穩的運行。


然后,電容C緩慢地通過電阻R放電,直到G4的輸入端上升到其開關閾值以上,正反饋過程反轉。脈沖的延續時間由RC時間常數決定,大約為0.7RC~1.1RC,具體取決于G4的閾值電壓,此電壓可以在電源電壓的0.33~0.67之間變化。作者建議R選1MΩ,C選40nF,但R也可以是可變的。D4用于確保當G3的輸出回到高時,C可以快速放電。


在圖1和圖2這兩種情況下,單穩觸發器的瞬時高輸出使Q3導通,脈沖指示燈LED閃爍。它亦使Q1和Q2導通,為探頭供電。D2用于將-ve探頭與G1處的電路初級輸入端隔離開來,以防止即刻的自我抑制。


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