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用缺失脉冲探测定位或产生一个延迟

Michael C Page?? 马萨诸塞州 Chelmsford?? 2009年12月31日 ?? 收藏0

  考虑这样一个应用,它需要一串脉冲来指示位置,缺失的一个脉冲作计数的“索引”。为实现这个目标,应用需采用一种36齿的旋转链齿轮,其中有一齿缺失。转速范围从500rpm~7000rpm。这种机械结构用电感拾取方法来检测链轮的齿。由于链齿轮的一齿缺失,因此检测器每探测到35个脉冲,就有一个脉冲消失。

  遗憾的是,这种机械结构经常会损坏甚至破裂。由于应用只是采用这种轮子模拟运行的引擎,以欺骗计算机,于是应用的设计者用一个仿真器电路替代了旋转齿轮(图1)。在给定的旋转速度和齿数下,最大脉冲频率是7000/60×36,即4200 Hz。电路从单步到1 MHz之间都能很好地工作。最大频率取决于逻辑种类,以及采用的构造方法。

图1

  图1,IC2与三只二极管组合,在复位前提供一个36个脉冲串。

  图2和图3分别显示了运行在100Hz和1MHz的输出。在上电时,电容C1保持不变,使IC3A上的RST为低。这个动作将D触发器置于一个确定状态。随着C1通过R1充电,电源复位上的电压下降,使时钟脉冲设定IC3A的输出。如果采用低计数率的高输入频率,则C1/R1的值必须保持为小数值。如图3所示,所需的计数必须超过电源复位的持续时间。图1值提供的时间约为0.66×1kΩ(R1的值)×1nF(C1的值),即0.66?s,在1 MHz时的最小计数约为3。

图2

图2,电路工作在100Hz,信号包括正弦波时钟信号(红色)、方波检测信号(绿色),以及表示缺失脉冲的探测信号(蓝色)。

图3

图3,在1MHz时钟频率下的脉冲串仍然显示缺失的第36个脉冲以及电源复位信号(蓝色)。

  对于时钟信号,该电路采用了系统的5V~10V波幅的正弦波信号。时钟信号通过R3到D4和IC1A,产生一个5V方波信号。信号进入计数器IC2以及AND门IC4B的一个输入。IC4B的另一个输入来自IC3A的QN输出,它在起动时因电源复位而为高,输入脉冲串通过IC4B,它模拟传感器处的链轮齿。电阻R6和R7将时钟信号幅度减半,只为了让“信号输入”的图像清晰。二极管D1、D2和D3通过R2拉高到5V,并形成一个选择所需计数的AND门。计数器IC2的输出为二进制,因此,对于一个缺失一齿的36齿链轮,输出Q0、Q1和Q5相当于1+2+32=35。

  通过在IC2的Q输出增加相应的二极管,可以产生多达128的任意计数。换句话说,你需要生成一个缺少一个脉冲的36脉冲,以模拟36齿的链轮。因此,选择一个35的计数,由于计数器有一个时钟的延迟,因此电路会自动加上一个1的计数。由于上电时IC2被复位,所有输出均为低,使IC3A的D输入保持为低,即计一个0。

  当时钟脉冲继续进入IC2,并且输出Q0、Q1和Q5都为高时,在计数为35时,IC3A的D脚通过R2拉高。在下一个时钟脉冲时,IC3A的Q输出为高,QN输出为低,阻止脉冲通过IC4B。这个动作表示缺齿,并提供检测条件(图2与图3中缺失脉冲)。同时,IC3A的Q输出为高,通过R4和R5在IC4C产生一个单检测脉冲。在下一个时钟脉冲时,IC3A的Q输出为高,IC2复位为逻辑零,准备好下一个计数周期。R4和R5将时钟信号减半,只是为了使图像在“检测”时更清晰。

  4024是一个八级二进制纹波计数器。你可以用一个4040计数器代替它,实现2048个计数,并且可以将计数器级联,获得更长的计数或延迟。4040的出脚与4024不同,但它们的工作方式是一样的。有些系统有一个额外齿而不是缺齿,有些在链轮的多个奇数位上有缺齿,所有这些都可以用这种简单电路所替代。


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脉冲探测? 延迟? 链齿轮?

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