模擬量瞬時觸發系統的製作方法

2023-09-10 07:16:40

專利名稱：模擬量瞬時觸發系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種模擬量觸發系統，尤其是涉及一種模擬量瞬時觸發系統。
背景技術：
工業上許多領域都需要使用模擬量觸發系統。比如對於高鐵的速度，當其達到一定值時(超過速度高值或低於速度低值時)，可認為高鐵的安全性降低到正常以下，這時需啟動報警系統通過聲光等信號告知駕駛員，或作用於速度控制系統對速度加以調整。目前的模擬量觸發系統大多通過微機裝置實現，即首先通過模擬量傳感器將模擬量信號傳入微機裝置，然後微機裝置計算判斷模擬量是否達到預設限值，進而決定是否驅動外部報警及控制系統。微機裝置實現模擬量觸發具有如下缺點1.響應速度受限。通過微機裝置實現的模擬量觸發系統的響應具有一定延時，此延時主要由以下三部分組成採集輸入信號的時間，計算判斷時間，出口驅動外部報警及控制系統的時間。上述三個時間主要由微機裝置機器周期決定，機器周期越短，觸發響應延遲越小。2.成本較高。微機裝置實現模擬量觸發系統的成本相對較高，且隨著微機裝置機器周期的縮短，其成本會進一步增加。3.原理相對複雜。微機裝置實現模擬量觸發的原理對於一般現場工程人員來說相對複雜，這對觸發系統的維護帶來了一定壓力。
發明內容本實用新型所要解決的技術問題是提供一種模擬量瞬時觸發系統，它能夠克服微機裝置實現模擬量觸發的缺點。本實用新型解決其技術問題所採取的技術方案是一種模擬量瞬時觸發系統，包括模擬量/電壓轉換單元，模擬量/電壓轉換單元輸出端並聯著雙向擊穿二極體，雙向擊穿二極體連接增益調整單元，所述的系統還包括信號中間單元、復歸單元、鎖存器單元；模擬量信號通過模擬量/電壓轉換單元將模擬量轉換為電壓量信號，之後電壓量信號通過雙向擊穿二極體和增益調整單元傳遞給信號中間單元，信號中間單元將信號分別傳遞到復歸單元和鎖存器單元，鎖存器單元將處理的信號輸出。所述的增益調整單元是將電壓信號線性的轉化為另外一個電壓信號並傳輸給信號中間單元或者電壓信號非線性放大並傳輸給信號中間單元。所述的鎖存器單元為由兩個或非門組成的基本RS鎖存器或者由兩個與非門組成的基本RS鎖存器或者是由兩個與非門、兩個或非門和一個非門組成的D鎖存器。所述信號中間單元由第一光耦，第一電阻和第二電阻，第一雙置開關組成，第一光耦內發光二極體和第一電阻串聯，然後這個串聯的整體和增益調整單元的輸出端並聯； 第一光耦內光敏三極體和第二電阻串聯，然後這個串聯的整體一端接地，一端和電源連接；第一雙置開關的2端接在第二電阻和第一光耦內光敏三極體之間，第一雙置開關的1端直接接地或通過一個電阻接地或接在電源上，第一雙置開關的0端連接鎖存器單元的輸入端。所述信號中間單元由第一光耦、第二光耦，第一電阻、第二電阻，第一雙置開關組成，第一光耦內發光二極體和第二光耦內發光二極體並聯之後與第一電阻串聯，然後上述混聯的整體再和增益調整單元的輸出並聯；第一光耦與第二光耦內的光敏三極體並聯之後和第二電阻串聯，然後上述混聯整體一端接電源，一端接地，第一雙置開關的2端接在第二電阻和第一光耦的光敏三極體之間，第一雙置開關的1端直接接地或通過一個電阻接地或接在電源上，第一雙置開關的0端連接有鎖存器單元的輸入端。所述的復歸單元由第一時間繼電器、第一時間繼電器的延時閉合瞬時斷開常開觸點，常開復歸觸點，第三電阻，第二雙置開關組成，延時閉合瞬時斷開常開觸點和常開復歸觸點並聯，延時閉合瞬時斷開常開觸點一端和電源連接，另一端通過第三電阻接地，同時第三電阻的非接地端和兩個或非門組成的RS鎖存器的輸入端連接，第一時間繼電器一端接地，另一端和第二雙置開關的0端連接，第二雙置開關的1端和兩個或非門組成的RS鎖存器的輸出端連接，第二雙置開關的2端不連接任何元件。所述的復歸單元由第一時間繼電器、第一時間繼電器的延時斷開瞬時閉合常閉觸點，常閉復歸觸點，第三電阻，第二雙置開關組成，延時斷開瞬時閉合常閉觸點和常閉復歸觸點串連，這個串連整體一端和電源連接，另一端通過第三電阻接地，同時的非接地端和兩個與非門組成的RS鎖存器的輸入端連接，第一時間繼電器一端接地，另一端和第二雙置開關的0端連接，第二雙置開關的1端和兩個與非門組成的RS鎖存器的輸出端連接，第二雙置開關的2端不連接任何元件。所述的復歸單元由第一時間繼電器、第一時間繼電器的延時斷開延時閉合常閉觸點，常閉復歸觸點，第四電阻，電容，非門，第二時間繼電器、第二時間繼電器的延時閉合瞬時斷開常開觸點，第二雙置開關組成，第一時間繼電器的延時斷開延時閉合常閉觸點和常閉復歸觸點串連，這個串連整體一端和電源連接，另一端和D鎖存器的輸入端連接的同時又和非門的輸入端連接，非門的輸出端通過第二時間繼電器接地，第一時間繼電器一端接地，一端和第二雙置開關的0端連接，第二雙置開關的1端和D鎖存器的輸出端連接，第二雙置開關的2端不連接任何元件；第四電阻和電容並聯之後這個並聯整體和第二時間繼電器的延時閉合瞬時斷開常開觸點串聯，這個混連整體一端接在電源上，一端接在第一雙置開關的0端。本實用新型的有益效果是相對於現在採用的微機裝置，本裝置具有瞬時觸發、成本較低、原理簡單等優點，鑑於此，就能夠降低成品的出廠成本，方便使用。

圖1是本實用新型信號傳遞結構示意圖；圖2 (a)是通過電阻分壓實現0 < k2 < 1增益調整電路的實現形式；圖2 (b)是通過電阻分壓實現1 < k2 < +⑴增益調整電路的實現形式；圖2 (C)是通過運算放大器實現0 < 1 < +⑴增益調整電路的實現形式；圖3是本實用新型初始化時相關電氣量波形示意圖；[0024]圖4 圖11是本實用新型基於兩個或非門組成的基本RS鎖存器的電路連接示意圖；圖12 圖19是本實用新型基於兩個與非門組成的基本RS鎖存器的電路連接示意圖；圖20 圖27是本實用新型基於兩個與非門、兩個或非門和一個非門組成的D鎖存器的電路連接示意圖。圖中1、模擬量/電壓轉換單元；2、雙向擊穿二極體；3、增益調整單元；4、 信號中間單元；5、復歸單元；6、鎖存器單元。
具體實施方式
如圖1所示一種模擬量瞬時觸發系統，包括模擬量/電壓轉換單元1，模擬量/電壓轉換單元1輸出端並聯著雙向擊穿二極體2，雙向擊穿二極體2連接增益調整單元3，所述的系統還包括信號中間單元4、復歸單元5、鎖存器單元6 ；模擬量信號通過模擬量/電壓轉換單元1將模擬量轉換為電壓量信號，之後電壓量信號通過雙向擊穿二極體2和增益調整單元3傳遞給信號中間單元4，信號中間單元4將信號分別傳遞到復歸單元5和鎖存器單元6，之後復歸單元5將復歸信號傳遞給鎖存器單元 6，鎖存器單元6將處理的信號輸出。如圖4為通過兩個或非門組成的基本RS鎖存器實現χ ^ a模擬量觸發功能的模擬量觸發系統，該觸發系統由模擬量/電壓轉換電路(即模擬量傳感電路)、雙向擊穿二極體 2、增益調整電路、第一光耦ICl(包括發光二極體和光敏三極體)，兩個或非門組成的基本RS 鎖存器，第一時間繼電器Jl及其延時閉合瞬時斷開常開觸點J1-1，兩個雙位置開關Sl及 S2、常開復歸觸點reset、直流電源VCC、三個限流電阻Rl、R2、R3組成。圖4系統的連接方式如下模擬量/電壓轉換電路的輸出端和雙向擊穿二極體2的兩端相連接，雙向擊穿二極體2的兩端同時又和增益調整電路的輸入端連接，增益調整電路的輸出的一端與第一光耦ICl內發光二極體的陽極連接，增益調整電路的輸出的另一端通過第一電阻Rl和第一光耦ICl內發光二極體的陰極連接(Rl放在二極體的陽極上方也可以)，第一光耦ICl內光敏三極體的發射極通過第二電阻R2接地，第一光耦ICl內光敏三極體的集電極與電源VCC連接，常開復歸觸點reset和延時閉合瞬時斷開常開觸點 Jl-I並聯，常開復歸觸點reset—端與電源VCC連接，另一端與第三電阻R3連接，第三電阻 R3接地，兩個或非門組成的基本RS鎖存器的R端接在常開復歸觸點reset和第三電阻R3 之間，第一雙位置開關Sl的1端接地，第一雙位置開關Sl的2端接在第二電阻R2和第一光耦ICl內光敏三極體發射級之間，第一雙位置開關Sl的0端與鎖存器S端連接，第二雙位置開關S2的1端與鎖存器的輸出Q端連接，第二雙位置開關S2的2端不接任何元件，第二雙位置開關S2的0端通過第一時間繼電器Jl接地。主要元件的情況如下a.模擬量/電壓轉換裝置可實現 =<乂1的模擬量傳感功能。b.雙向擊穿二極體2可實現信號過衝保護功能，即雙向擊穿二極體2可限制過大的巧對電子元件的損壞。[0035]c.增益調整電路可實現 = Xh的增益調整功能。作者在此給出了兩種原理簡
單的增益調整電路的實現形式，其如圖2 (a) 圖2 (c)所示。當圖4中模擬量/電壓轉換裝置的增益h可調時，增益調整電路可省去。d.第一光耦ICl內發光二極體的開啟電壓為Ume.圖中兩個或非門組成的基本RS鎖存器的功能及功能表為β = J + ρQ = S+ Q表1兩個或非門組成的基本RS鎖存器的功能表
RSQ01110000不變11不定其工作過程在模擬量/電壓轉換係數Ic1及增益調整係數1 滿足一定關係的情況下，當模擬量Χ大於或等於預先設定的限值a時(a為一大於0數)，本電路能瞬時響應，使Q瞬時置 1並保持，當模擬量χ小於a時本電路始終不響應。本觸發系統投運前Sl開關始終置於1位置，且初次使用前需對鎖存器「初始化」， 讓reset觸點先合後分(可通過外部繼電器驅動，也可將reset觸點設為按鈕，通過手按實現)，初始化後鎖存器輸入S端和R端為0，輸出Q端為0。觸發系統投入使用時需將Sl開關置於2位置。假設a為一大於0的模擬量預設定值，則若滿足下面的關係時，本電路可實現
χ ^ a的模擬量觸發功能
Λ _ /a若k如滿足此關係，則當圖3電路的輸入χ始終小於a時，可推出^k2X < Um ，即ICl內發光二極體始終截止，鎖存器的S端始終置0，鎖存器不動作；當χ大於或等於a 時，可推出知，即ICl內發光二極體導通，鎖存器的S端始立即置1，鎖存器瞬時
動作。Q端瞬時置1並保持。綜上所述，圖4電路可實現χ ^ a的模擬量瞬時觸發功能。圖4電路的輸出Q可作為外部電路的輸入量，如可作用於瞬時報警，或瞬時驅動外部控制系統。S2開關為模擬量觸發系統的復歸方式選擇開關，其中2位置為手動復歸方式，1位置為自動延時復歸方式。若S2置於2位置，則當觸發系統動作後，需通過手動方式進行復歸，即應先將Sl 開關切至1位置，再讓reset觸點先合後分(可通過外部繼電器驅動，也可將reset觸點設為按鈕，通過手按實現)，使鎖存器R端先置1再置0，復歸完畢後0端置0。若S2置於1位置，則當觸發系統動作後，第一時間繼電器Jl的觸點Jl-I延時後閉合，使鎖存器R端置1，若此時鎖存器S端為0 (即模擬量小於整定值a)，則Q立即置0， 且第一時間繼電器Jl失電，第一時間繼電器Jl觸點Jl-I斷開，Q置0並保持。只有在第一時間繼電器Jl動作時刻確定晚於鎖存器S端恢復為0的時刻的情況下才可以將S2置於 1位置(置於自動延時復歸方式)，否則由鎖存器功能表可知，圖4電路不能可靠復歸。圖4系統的響應時間僅由其內部電晶體傳輸時間決定，一般可達納秒級，總的時間亦很小，即可認為觸發系統的響應時間為瞬時。如圖 5 圖 11 所示為 χ _a、x 乒 0、χ=0、χ 彡 a U χ 彡 _a、-a <x a模擬量觸發系統(a > 0)相似的設計思路，設計了能實現χ -a、x ^ 0、χ=0、χ彡a U χ彡_a、_a < χ < a觸發功能的模擬量觸發系統，它們的原理和工作過程和圖4系統相似。可以看出，對於圖4 圖11所示的電路，裡面兩個或非門組成的基本RS鎖存器的R端和S端，Q端和g端不論在結構上還是功能上都是對稱的，所以當鎖存器垂直反
轉後(即R端與S端互換、Q端和g端互換)，模擬量觸發系統的功能不變。如圖12 圖19所示通過兩個與非門組成的基本RS鎖存器實現模擬量瞬時觸發， 兩個與非門組成的基本RS鎖存器的功能表如下表2兩個與非門組成的基本RS鎖存器的功能表
權利要求1、一種模擬量瞬時觸發系統，包括模擬量/電壓轉換單元(1)，模擬量/電壓轉換單元 (1)輸出端並聯著雙向擊穿二極體(2)，雙向擊穿二極體(2)連接增益調整單元(3)，其特徵是所述的系統還包括信號中間單元(4)、復歸單元(5)、鎖存器單元(6)；模擬量信號通過模擬量/電壓轉換單元(1)將模擬量轉換為電壓量信號，之後電壓量信號通過雙向擊穿二極體(2)和增益調整單元(3)傳遞給信號中間單元(4)，信號中間單元 (4)將信號分別傳遞到復歸單元(5)和鎖存器單元(6)，鎖存器單元(6)將處理的信號輸出。
2、根據權利要求1所述的模擬量瞬時觸發系統，其特徵是所述的增益調整單元(3)是將電壓信號線性的轉化為另外一個電壓信號並傳輸給信號中間單元或者電壓信號非線性放大並傳輸給信號中間單元(4 )。
3、根據權利要求1所述的模擬量瞬時觸發系統，其特徵是所述的鎖存器單元(6)為由兩個或非門組成的基本RS鎖存器或者由兩個與非門組成的基本RS鎖存器或者是由兩個與非門、兩個或非門和一個非門組成的D鎖存器。
4、根據權利要求1所述的模擬量瞬時觸發系統，其特徵是所述信號中間單元(4)由第一光耦(ICl)，第一電阻(Rl)和第二電阻(R2)，第一雙置開關(Si)組成，第一光耦(ICl) 內發光二極體和第一電阻(Rl)串聯，然後這個串聯的整體和增益調整單元(3)的輸出端並聯；第一光耦(ICl)內光敏三極體和第二電阻(R2)串聯，然後這個串聯的整體一端接地，一端和電源VCC連接；第一雙置開關(Si)的2端接在第二電阻(R2)和第一光耦(ICl)內光敏三極體之間，第一雙置開關(Si)的1端直接接地或通過一個電阻接地或接在電源(VCC) 上，第一雙置開關(Si)的0端連接鎖存器單元(6)的輸入端。
5、根據權利要求1所述的模擬量瞬時觸發系統，其特徵是所述信號中間單元(4)由第一光耦(IC1)、第二光耦(IC2)，第一電阻(R1)、第二電阻(R2)，第一雙置開關(Si)組成， 第一光耦(ICl)內發光二極體和第二光耦(IC2)內發光二極體並聯之後與第一電阻(Rl) 串聯，然後上述混聯的整體再和增益調整單元(3)的輸出並聯；第一光耦(ICl)與第二光耦(IC2)內的光敏三極體並聯之後和第二電阻(R2)串聯，然後上述混聯整體一端接電源 (VCC)，一端接地，第一雙置開關(Si)的2端接在第二電阻(R2)和第一光耦(ICl)的光敏三極體之間，第一雙置開關(Si)的1端直接接地或通過一個電阻接地或接在電源(VCC)上，第一雙置開關(Si)的0端連接有鎖存器單元(6)的輸入端。
6、根據權利要求1或2或3或4或5所述的模擬量瞬時觸發系統，其特徵是所述的復歸單元(5)由第一時間繼電器(J1)、第一時間繼電器(Jl)的延時閉合瞬時斷開常開觸點 (J1-1)，常開復歸觸點(reset)，第三電阻(R3)，第二雙置開關(S2)組成，延時閉合瞬時斷開常開觸點(Jl-I)和常開復歸觸點reset並聯，延時閉合瞬時斷開常開觸點(Jl-I)一端和電源(VCC)連接，另一端通過第三電阻(R3)接地，同時第三電阻(R3)的非接地端和兩個或非門組成的RS鎖存器的輸入端連接，第一時間繼電器(Jl)一端接地，另一端和第二雙置開關(S2)的0端連接，第二雙置開關(S2)的1端和兩個或非門組成的RS鎖存器的輸出端連接，第二雙置開關(S2)的2端不連接任何元件。
7、根據權利要求1或2或3或4或5所述的模擬量瞬時觸發系統，其特徵是所述的復歸單元(5)由第一時間繼電器(J1)、第一時間繼電器(Jl)的延時斷開瞬時閉合常閉觸點 (J1-1)，常閉復歸觸點(reset)，第三電阻(R3)，第二雙置開關(S2)組成，延時斷開瞬時閉合常閉觸點(Jl-I)和常閉復歸觸點(reset)串連，這個串連整體一端和電源(VCC)連接，另一端通過第三電阻(R3)接地，同時(R3)的非接地端和兩個與非門組成的RS鎖存器的輸入端連接，第一時間繼電器(Jl)一端接地，另一端和第二雙置開關(S2)的0端連接，第二雙置開關(S2)的1端和兩個與非門組成的RS鎖存器的輸出端連接，第二雙置開關(S2)的2端不連接任何元件。
8、根據權利要求1或2或3或4或5所述的模擬量瞬時觸發系統，其特徵是所述的復歸單元(5)由第一時間繼電器(J1)、第一時間繼電器(Jl)的延時斷開延時閉合常閉觸點 (J1-1)，常閉復歸觸點(reset)，第四電阻(R4)，電容(C)，非門，第二時間繼電器(J2)、第二時間繼電器(J2)的延時閉合瞬時斷開常開觸點(J2-1)，第二雙置開關(S2)組成，第一時間繼電器(Jl)的延時斷開延時閉合常閉觸點(Jl-I)和常閉復歸觸點(reset)串連，這個串連整體一端和電源(VCC)連接，另一端和D鎖存器的輸入端連接的同時又和非門的輸入端連接，非門的輸出端通過第二時間繼電器(J2)接地，第一時間繼電器(Jl) 一端接地，一端和第二雙置開關(S2)的0端連接，第二雙置開關(S2)的1端和D鎖存器的輸出端連接，第二雙置開關(S2)的2端不連接任何元件；第四電阻(R4)和電容(C)並聯之後這個並聯整體和第二時間繼電器(J2)的延時閉合瞬時斷開常開觸點(J2-1)串聯，這個混連整體一端接在電源(VCC)上，一端接在第一雙置開關(Si)的0端。
專利摘要本實用新型涉及一種模擬量瞬時觸發系統，包括模擬量/電壓轉換單元，模擬量/電壓轉換單元輸出端並聯著雙向擊穿二極體，雙向擊穿二極體連接增益調整單元，所述的系統還包括信號中間單元、復歸單元、鎖存器單元，模擬量信號通過模擬量/電壓轉換單元將模擬量轉換為電壓量信號，之後電壓量信號通過雙向擊穿二極體和增益調整單元傳遞給信號中間單元，信號中間單元將信號分別傳遞到復歸單元和鎖存器單元，鎖存器單元將處理的信號輸出。相對於現在採用的微機裝置，本裝置具有瞬時觸發、成本較低、原理簡單等優點，鑑於此，就能夠降低成品的出廠成本，方便使用。
文檔編號H03K19/003GK202168049SQ201120290709
公開日2012年3月14日 申請日期2011年8月11日 優先權日2011年8月11日
發明者劉志學 申請人:劉志學