電子電位器模塊的製作方法

2023-04-25 19:26:46

專利名稱：電子電位器模塊的製作方法
技術領域：
本實用新型全部用電子線路模擬機械電位器，並達到和機械電位器相似的電氣特性，可 在可調式直流穩壓電源中作為精密電位器調節輸出電壓，取代傳統機械電位器，也可以作為 一個完全獨立的電子電位器用於其它電子領域。
背景技術：
目前可調式直流穩壓電源，調節輸出電壓幾乎全部使用機械電位器，機械電位器存在機 械磨損、調壓困難(一個多圈電位器從最小阻值到最大阻值需要十圈)、輸出電壓很難精確調 整等諸多弊病。
有一種方法是用撥碼開關、電阻網絡和一些輔助電路實現輸出電壓調整，但這種方法 依然有機械磨損，另外存在機械斷點，在很多對輸出電壓的連續性有要求的情況下不能使用。 發明內容
本實用新型的構想是用電子計數器計數，輸出的計數值選通電阻網絡相應的電阻，該計 數值和輸出電壓以及輸出電壓所要求的電阻值一一對應。電位器僅有兩個輸出端點且是無源 的,可以和三端穩壓器、電晶體、各種直流穩壓電源晶片和模塊連接，實現直流穩壓電源輸出 電壓調整。
具體的技術方案是(參看附圖l)，設置兩個按鍵(1)，分別作為加鍵和減鍵，當有一個 按鍵按下，即啟動方波發生器(2)振蕩，輸出的方波送到可預置數的可逆計數器(5)計數，
同時按鍵辨別電路(4)可控制計數器作相應的加或減計數，計數器的位數可根琚所需要的精 度決定，計數器每一個輸出端接NPN型三極體陣(6)的基極，三極體陣的發射極全部互聯， 集電極開路接電阻網絡(7)，網絡電阻另一端全部並聯，網絡電阻的並聯端和三極體陣的發 射極是電子電位器可變電阻的兩個端點。計數器輸出為8-4-2-1編碼，使網絡電阻的數量最 少。當連續按鍵時間約2秒，啟動加速電路(3)，網絡電阻的電阻值將快速變化。
由於網絡電阻全部並聯，按加鍵時，計數器計數值增大，電子電位器的電阻值減小，按 減鍵時，電子電位器的電阻值增大，有些電路需要這種使用方案。
另一種方案是(參看附圖2):在電子電位器可變電阻的兩個端點接一隻可調式精密並聯 穩壓器TL431，這樣當按加鍵時，TL431輸出的動態電阻增大，按減鍵，TL431輸出的動態電 阻減小，這符合一般電位器的使用習慣。
TL431最大工作電壓為36V，如果要求其承受的電壓超過此值，可採用附圖3所示方案， 用兩隻(或多隻)TL431串聯，以滿足各種不同的電壓需要。
本實用新型的有益效果是
1. 除兩個按鍵外，無其它機械元器件，電位器的使用壽命將大大提高；
2. 電位器精度僅由電阻網絡決定，精度可以做到很高；
3. 輸出是無源的，可以當成一個有極性的普通電位器使用；
4. 電位器的電阻值可以方便地記憶、設置、保存；
5. 整個電路完全獨立，所有元件都是超小和微電子元件，很容易實現模塊化或集成化；6. 可做成各種精度和規格的通用電子電位器，應用到其它電子領域，取代傳統的機械電 位器；
7. 可以方便地實現遠程控制和自動控制。
8. 輸出的電阻值在整個調節範圍內都是連續的。以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。

圖1是本實用新型的基本原理框圖。
圖2是本實用新型一般電位器正常調節方法的輸出原理示意圖。
圖3是在"一般電位器正常調節方法"方案中，對電子電位器要求的電壓超出單個TL431 所能承受的電壓的解決方案，"DB"是光電耦合器。
圖4是本實用新型由分立元件和集成電路構成的電路原理圖。 圖5是本實用新型由單片機構成的電路原理圖。
圖l中，(1)按徵(2)方波發生器，(3)加速電路，(4)按鍵辨別電路，(5)可預置 數的可逆計數器，(6)三極體陣，(7)電阻網絡。 圖1是用於說明本實用新型的技術結構特徵。
圖2和圖3中，"Rw"是電阻網絡，"BG"是三極體陣，"J"代表多位計數器，虛線框內 是典型外接元件"集成三端穩壓器"，也可以外接三極體或其它電壓輸出元件。
具體實施方式

在圖2所示的輸出方案中，因為Rw全部並聯，當計數值增大時，輸出電阻減小，根據 TL431工作原理，在正常工作範圍內(2.5V—36V)，當Vref和A之間的電阻值減小時，K和 A之間的動態電阻增大，當Vref和A之間的電阻值增大時，K和A之間的動態電阻減小，兩 者有精確的線性關係。Rw按8-4-2-1編碼安排合適電阻值。
圖3中，兩個或多個TL431的輸出電壓可以在各自允許工作電壓範圍內根據需要任意搭 配。下面舉例說明圖3所示的輸出方案實施原理
(為方便說明，忽略TL431的Vka起始電壓2. 5V)設一直流穩壓電源輸出最大電壓50. 0V， 先接通TL431-1電阻網絡，當計數值從0加到299， TL431-1的Vka從0V升到29. 9V，這時再 加1，便接通光電耦合器，使TL431-2的Vka升到固定值30. 0V，同時TL431-1的Vka降到0V, 此後再加數，TL431-2的vka保持不變，TL431-1的vka再次改變，直到加到500，兩個TL431 分別承擔20. 0V和30. 0V，輸出電壓為其串聯之和，即50.0V。
在圖4的具體實施例中，Sl和S2分別是加鍵和減鍵，當有一個鍵按下，即啟動由IC3B 等元件組成的方波發生器，計數器(IC)對脈衝計數，其輸出使相應的(BG)導通，從而使 相應的網絡電阻(RW)並聯輸出。當連續按鍵約2秒，由IC3A等元件組成的加速電路開始工 作，使方波發生器的振蕩頻率提高約十倍。IC1A， IC1B, IC1C, IC1D和IC2A， IC2B等元件 組成按鍵辯別和按鍵互鎖電路，當兩鍵都按下時，後按鍵無效。BG1等元件組成加禁止電路， 當計數值達到設定的最大值時，按加鍵無效。二極體(D)是減禁止電路，當計數值為零時， 按減鍵無效。
在圖5的具體實施例中，以單片機AT89C2051為核心構成簡潔型電子電位器，除具有圖 4所有功能外，還有輸出電阻值記憶功能，以滿足機械電位器使用習慣，輸出最大值為ll位 8-4-2-1碼，若需要更高精度可用二一4線或三一8線解碼器擴展輸出位數。
權利要求1.電子電位器模塊是全部由電子元件組成的電子電位器，其特徵是將加、減按鍵開關和方波發生器、按鍵辨別電路聯接、按鍵辨別電路的輸出端接計數器的加減控制端，方波發生器的輸出端接計數器的計數端，計數器的各輸出端和集電極開路的NPN型三極體陣的基極分別相連接、三極體陣的集電極分別和電阻網絡對應的電阻連接，構成完整的、輸出無源的通用電子電位器器件。
2. 根據權利要求l所述的電子電位器模塊，其特徵是電阻網絡可以接在TL431的Vref端和 A端。
3. 根據權利要求l所述的電子電位器模塊，其特徵是該電子電位器可以和三端穩壓器、晶 體管、各種直流穩壓電源晶片和模塊直接連接。
4. 根據權利要求1所述的電子電位器模塊，其特徵是當電子電位器輸出電壓超出單只TL431 所能承受的電壓，TL431可以多隻串聯分別調壓。
5. 根據權利要求l所述的電子電位器模塊，其特徵是用單片機AT89C2051為核心構成簡潔 型電子電位器，存儲晶片24C02的SCL、 SDA引腳和單片機的串口聯接。
專利摘要電子電位器模塊是將按鍵開關、方波發生器、加速電路、按鍵辨別電路、計數器、集電極開路的NPN型三極體陣、電阻網絡電連接一起，構成完整的、輸出無源的通用電子電位器器件。附圖是本實用新型基本結構原理框圖。圖中，(1)按鍵開關，(2)方波發生器，(3)加速電路，(4)按鍵辨別電路，(5)計數器，(6)三極體陣，(7)電阻網絡。本實用新型除直接用於直流穩壓電源作輸出電壓調整外，也可以作為通用電子電位器，廣泛應用到其它電子領域，取代傳統的機械電位器。本實用新型的構成方式有1.分立元件和集成電路，2.單片機為核心，3.模塊化，4.集成化。
文檔編號H02M3/04GK201163760SQ20072008579
公開日2008年12月10日 申請日期2007年7月11日 優先權日2007年7月11日
發明者程傑保 申請人:程傑保