1 電路原理
通過兩種輸入信號(hào)進(jìn)行判斷，當(dāng)且僅當(dāng)兩種輸入信號(hào)滿足設(shè)定值且達(dá)到可靠設(shè)定時(shí)間時(shí)，即完成圖1的功能后，才能使觸發(fā)電壓達(dá)到預(yù)定值，并輸出觸發(fā)信號(hào)。圍繞這一類電路的需求，提出了以下引信鑒別延時(shí)系統(tǒng)。出于對(duì)輸入信號(hào)一般性的考慮，取一路為模擬信號(hào)，另一路為數(shù)字信號(hào)。
圖1中，a為模擬輸入，b是開關(guān)輸入。模擬信號(hào)經(jīng)過處理以及整形后，成為方波信號(hào)c；當(dāng)c信號(hào)出現(xiàn)上升沿時(shí)，通過觸發(fā)記憶使信號(hào)d出現(xiàn)跳變，并且始終保持記憶狀態(tài)；也正是這種記憶狀態(tài)保證了以下邏輯判斷功能的實(shí)現(xiàn)。當(dāng)且僅當(dāng)c、b都為“0”并且達(dá)到設(shè)定時(shí)間時(shí)，e才出現(xiàn)“1”狀態(tài)，f作為c、b的與判斷結(jié)果變?yōu)?ldquo;1”，經(jīng)過延時(shí)g由“0”變成“1”。b，c，d，e，f，g的時(shí)序波形如圖2所示。
c出現(xiàn)上升沿時(shí)，觸發(fā)記憶產(chǎn)生信號(hào)d；b和c或非判斷出e；然后e和d與判斷得到信號(hào)f；f延時(shí)得到信號(hào)g。
為探索思路的可行性，在電路設(shè)計(jì)時(shí)考慮了兩種輸入量，一路為A信號(hào)(a模擬輸入)；另一路為B信號(hào)(b開關(guān)輸入)。為明確這兩路信號(hào)邏輯判斷過程的狀態(tài)，作如下約定：信號(hào)A輸入大于門限值時(shí)為“1”狀態(tài)，小于門限值時(shí)為“0”狀態(tài)；信號(hào)B為“1”狀態(tài)和“0”狀態(tài)。
通過上述邏輯關(guān)系可以看出，邏輯判斷初始時(shí)刻信號(hào)A、B處于零狀態(tài)；邏輯判斷時(shí)刻信號(hào)A處于“1”狀態(tài)；保持過程信號(hào)A、B處于“0”、“1”狀態(tài)的并存；但延時(shí)動(dòng)作時(shí)，信號(hào)A、B都處于穩(wěn)定的“0”狀態(tài)。設(shè)計(jì)的電路需要在邏輯判斷初始時(shí)刻，電路處于等待狀態(tài)；信號(hào)A動(dòng)作時(shí)，電路開始啟動(dòng)。在保持過程中，為了識(shí)別信號(hào)A、B何時(shí)處于零狀態(tài)，電路始終進(jìn)行邏輯判斷；當(dāng)保持完成后，A與B信號(hào)均處于“0”狀態(tài)并且達(dá)到設(shè)定時(shí)間時(shí)，系統(tǒng)開始延時(shí)充電并輸出觸發(fā)信號(hào)；延時(shí)功能用RC延時(shí)電路來實(shí)現(xiàn)。設(shè)計(jì)電路的原理框圖如圖3所示。
2 電路設(shè)計(jì)方案
2．1 延時(shí)電路
由于延時(shí)是采用的RC充放電原理實(shí)現(xiàn)的，電路充電時(shí)間常數(shù)t1取決于電阻電容值的匹配情況。其計(jì)算公式為
其中，R1，C1為延時(shí)電路的電阻電容；E為輸出觸發(fā)信號(hào)的工作電壓；Vc為t1時(shí)刻的充電電壓，在這里取Vc等于E／2。而在邏輯判斷時(shí)和保持過程中，A、B信號(hào)狀態(tài)為“1”，電容的充電功能均無法實(shí)現(xiàn)；即使在保持過程中由于一些特殊原因偶爾出現(xiàn)有A、B信號(hào)狀態(tài)均為“0”的情況，但都只可能是瞬間行為，不會(huì)超過設(shè)定的可靠時(shí)間常數(shù)t1，而且放電時(shí)間常數(shù)t2<
2．2 輸入控制電路設(shè)計(jì)
輸入控制電路原理框圖如圖3所示。
模擬信號(hào)A輸入模擬信號(hào)放大電路進(jìn)行放大，經(jīng)過放大的信號(hào)必須要進(jìn)行濾波處理。使用截止頻率為2 kHz的低通濾波電路對(duì)傳感器信號(hào)進(jìn)行濾波。為使電路啟動(dòng)以及邏輯判斷功能正確無誤，使用比較調(diào)整電路。這里設(shè)置了一個(gè)門限，超過門限表明信號(hào)A為“1”，于是啟動(dòng)電路開始動(dòng)作，系統(tǒng)進(jìn)入邏輯判斷階段。這時(shí)由A信號(hào)與B信號(hào)共同判斷系統(tǒng)所處狀態(tài)；一旦保持狀態(tài)完成，延時(shí)電路開始工作，系統(tǒng)輸出觸發(fā)信號(hào)。
圖4為設(shè)計(jì)的一種引信鑒別延時(shí)電路，直徑30mm。
3 實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果
圖5是當(dāng)調(diào)節(jié)R、C值后，設(shè)定可靠延時(shí)時(shí)間為5 ms，在輸入信號(hào)滿足設(shè)定的可靠動(dòng)作時(shí)間時(shí)，比較延時(shí)電路開始觸發(fā)輸出電路的動(dòng)作波形。圖中通道1為比較延時(shí)電路輸出端的輸出信號(hào)g；通道2為邏輯判斷電路輸出端的信號(hào)f。
圖6是在輸入信號(hào)不滿足設(shè)定可靠動(dòng)作時(shí)間的情況下，邏輯判斷電路輸出端的信號(hào)由高電平變?yōu)榈碗娖? ms時(shí)電容的充放電情況。圖中方波信號(hào)為邏輯判斷電路輸出端的波形，鋸齒波為測(cè)試電容充放電的波形。
圖7是在輸入信號(hào)不滿足設(shè)定可靠動(dòng)作時(shí)間的情況下，邏輯判斷電路輸出端的信號(hào)由高電平變?yōu)榈碗娖? ms時(shí)，電容的充放電情況。圖中方波信號(hào)為邏輯判斷電路輸出端波形，鋸齒波為測(cè)試電容充放電的波形。
如圖6和圖7所示，延時(shí)電路電容充電電壓受邏輯判斷電路輸出端的信號(hào)的控制。
4 結(jié)束語(yǔ)
該原理性試驗(yàn)證明本設(shè)計(jì)思路可行，利用對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行邏輯判斷，然后用RC延時(shí)電路設(shè)定可靠動(dòng)作時(shí)間，使系統(tǒng)工作可靠性和穩(wěn)定性較好。