1 電路原理
通過兩種輸入信號進行判斷，當且僅當兩種輸入信號滿足設(shè)定值且達到可靠設(shè)定時間時，即完成圖1的功能后，才能使觸發(fā)電壓達到預定值，并輸出觸發(fā)信號。圍繞這一類電路的需求，提出了以下引信鑒別延時系統(tǒng)。出于對輸入信號一般性的考慮，取一路為模擬信號，另一路為數(shù)字信號。
圖1中，a為模擬輸入，b是開關(guān)輸入。模擬信號經(jīng)過處理以及整形后，成為方波信號c；當c信號出現(xiàn)上升沿時，通過觸發(fā)記憶使信號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現(xiàn)。當且僅當c、b都為“0”并且達到設(shè)定時間時，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g由“0”變成“1”。b，c，d，e，f，g的時序波形如圖2所示。
c出現(xiàn)上升沿時，觸發(fā)記憶產(chǎn)生信號d；b和c或非判斷出e；然后e和d與判斷得到信號f；f延時得到信號g。
為探索思路的可行性，在電路設(shè)計時考慮了兩種輸入量，一路為A信號(a模擬輸入)；另一路為B信號(b開關(guān)輸入)。為明確這兩路信號邏輯判斷過程的狀態(tài)，作如下約定：信號A輸入大于門限值時為“1”狀態(tài)，小于門限值時為“0”狀態(tài)；信號B為“1”狀態(tài)和“0”狀態(tài)。
通過上述邏輯關(guān)系可以看出，邏輯判斷初始時刻信號A、B處于零狀態(tài)；邏輯判斷時刻信號A處于“1”狀態(tài)；保持過程信號A、B處于“0”、“1”狀態(tài)的并存；但延時動作時，信號A、B都處于穩(wěn)定的“0”狀態(tài)。設(shè)計的電路需要在邏輯判斷初始時刻，電路處于等待狀態(tài)；信號A動作時，電路開始啟動。在保持過程中，為了識別信號A、B何時處于零狀態(tài)，電路始終進行邏輯判斷；當保持完成后，A與B信號均處于“0”狀態(tài)并且達到設(shè)定時間時，系統(tǒng)開始延時充電并輸出觸發(fā)信號；延時功能用RC延時電路來實現(xiàn)。設(shè)計電路的原理框圖如圖3所示。
2 電路設(shè)計方案
2．1 延時電路
由于延時是采用的RC充放電原理實現(xiàn)的，電路充電時間常數(shù)t1取決于電阻電容值的匹配情況。其計算公式為
其中，R1，C1為延時電路的電阻電容；E為輸出觸發(fā)信號的工作電壓；Vc為t1時刻的充電電壓，在這里取Vc等于E／2。而在邏輯判斷時和保持過程中，A、B信號狀態(tài)為“1”，電容的充電功能均無法實現(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信號狀態(tài)均為“0”的情況，但都只可能是瞬間行為，不會超過設(shè)定的可靠時間常數(shù)t1，而且放電時間常數(shù)t2<
2．2 輸入控制電路設(shè)計
輸入控制電路原理框圖如圖3所示。
模擬信號A輸入模擬信號放大電路進行放大，經(jīng)過放大的信號必須要進行濾波處理。使用截止頻率為2 kHz的低通濾波電路對傳感器信號進行濾波。為使電路啟動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)置了一個門限，超過門限表明信號A為“1”，于是啟動電路開始動作，系統(tǒng)進入邏輯判斷階段。這時由A信號與B信號共同判斷系統(tǒng)所處狀態(tài)；一旦保持狀態(tài)完成，延時電路開始工作，系統(tǒng)輸出觸發(fā)信號。
圖4為設(shè)計的一種引信鑒別延時電路，直徑30mm。
3 實驗測試結(jié)果
圖5是當調(diào)節(jié)R、C值后，設(shè)定可靠延時時間為5 ms，在輸入信號滿足設(shè)定的可靠動作時間時，比較延時電路開始觸發(fā)輸出電路的動作波形。圖中通道1為比較延時電路輸出端的輸出信號g；通道2為邏輯判斷電路輸出端的信號f。
圖6是在輸入信號不滿足設(shè)定可靠動作時間的情況下，邏輯判斷電路輸出端的信號由高電平變?yōu)榈碗娖? ms時電容的充放電情況。圖中方波信號為邏輯判斷電路輸出端的波形，鋸齒波為測試電容充放電的波形。
圖7是在輸入信號不滿足設(shè)定可靠動作時間的情況下，邏輯判斷電路輸出端的信號由高電平變?yōu)榈碗娖? ms時，電容的充放電情況。圖中方波信號為邏輯判斷電路輸出端波形，鋸齒波為測試電容充放電的波形。
如圖6和圖7所示，延時電路電容充電電壓受邏輯判斷電路輸出端的信號的控制。
4 結(jié)束語
該原理性試驗證明本設(shè)計思路可行，利用對輸入信號進行邏輯判斷，然后用RC延時電路設(shè)定可靠動作時間，使系統(tǒng)工作可靠性和穩(wěn)定性較好。