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[導(dǎo)讀]提出了一種基于雙向觸發(fā)二極管和單電容定時(shí)的,用于爆閃式信號(hào)燈的脈沖序列發(fā)生器。這種脈沖序列發(fā)生器使用了雙向觸發(fā)二極管和單電容定時(shí),因此克服了傳統(tǒng)的脈沖序列發(fā)生器,由于使用2個(gè)定時(shí)電容,從而因電容誤差和溫度變化所引起的脈沖個(gè)數(shù)不穩(wěn)定的現(xiàn)象。

 隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,密集的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的安全問題越來越受到人們重視,所以在很多情況下,需要安裝警示燈或標(biāo)志燈,以提醒人們注意。
    爆閃式信號(hào)燈與普通信號(hào)燈相比,因其體積小,且能在短時(shí)間內(nèi)發(fā)出強(qiáng)光,信號(hào)傳遞效果好,因此具有更明顯的警示作用,可廣泛應(yīng)用于特種車輛(工程車、警車、消防車等)、道路交通、航空指示等場(chǎng)合,最大限度地避免了各種事故的發(fā)生。爆閃式信號(hào)燈工作時(shí)的閃亮間隔為0.5~1 s,由于人眼對(duì)閃亮間隔時(shí)間的微小變化不太敏感,所以廠家允許有10%~20%的誤差,而人對(duì)閃亮次數(shù)的改變卻很敏感,因此要求頻閃次數(shù)與設(shè)定次數(shù)必須一致。這種信號(hào)燈要求能控制不同的閃亮次數(shù)和停閃時(shí)間,因此具有多種工作模式,其控制模式由脈沖序列發(fā)生器來實(shí)現(xiàn)。要求電路簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠。
    現(xiàn)有的產(chǎn)品利用兩個(gè)定時(shí)電容和兩個(gè)振蕩器構(gòu)成,工作時(shí)把兩個(gè)振蕩器輸出的信號(hào)通過邏輯處理后獲得多種脈沖序列,因此要求兩個(gè)定時(shí)電容具有很高的精度和溫度特性。
    由于爆閃式信號(hào)燈工作時(shí)的閃亮間隔為0.5~l s,因此采用的是較大容量的鉭電容或電解電容。由于電容容量的大小對(duì)溫度比較敏感,而爆閃式信號(hào)燈工作時(shí)內(nèi)部溫度變化范圍可達(dá)一30~100℃。為了穩(wěn)定工作,就必須保證兩個(gè)電容精度高、溫度特性一致,否則產(chǎn)生的脈沖序列的次數(shù)與設(shè)定值不同,而實(shí)際批量生產(chǎn)中無法做到兩個(gè)電容特性的完全一致,從而給批量生產(chǎn)帶來很多問題。
    利用單電容定時(shí),采用結(jié)構(gòu)特殊的電壓逐次比較的方法產(chǎn)生脈沖序列,可克服上述缺點(diǎn)。
    文中提出的脈沖序列發(fā)生器由于采用雙向觸發(fā)二極管,因此電路簡(jiǎn)單、無需低壓工作電源、抗干擾能力強(qiáng)、工作模式多、微功耗,特別適合于爆閃式信號(hào)燈。

1 電壓逐次比較法的脈沖序列發(fā)生器工作原理
    脈沖序列發(fā)生器工作原理波形,如圖l所示。利用單電容產(chǎn)生鋸齒波,然后在鋸齒波的不同電壓處用比較方法產(chǎn)生脈沖,因此只要比較電壓穩(wěn)定,輸出脈沖個(gè)數(shù)不變。圖l中可以看出電容變大或變小時(shí),只改變脈沖間隔,而脈沖次數(shù)不變。

2 單電容定時(shí)的脈沖序列發(fā)生器
    脈沖序列發(fā)生器框圖,如圖2所示,主要由定時(shí)電容、保持電容、2個(gè)雙向觸發(fā)二極管、恒流源等部分組成。具體電路,如圖4所示。

2.1 雙向觸發(fā)二極管工作特性
    雙向觸發(fā)二極管的工作特性曲線,如圖3所示。在VB0處被觸發(fā)后,內(nèi)阻迅速減少,如果維持電流<10 mA則自動(dòng)斷開。雙向觸發(fā)二極管DB3的VB0為33 V,回差電壓△V為7 V。利用此特性可組成比較點(diǎn)自動(dòng)改變的脈沖發(fā)生器。

2.2 鋸齒波發(fā)生器工作原理
   
圖4為整體電路圖,Q2、R5、C3組成恒流充電型鋸齒波發(fā)生器,因此C3為定時(shí)電容,要求精度較高,C2、C4、C5為輔助電容無高精度要求,C2只要求漏電小,可采用小容量獨(dú)石電容。恒流源對(duì)C4充電的電流取決于式(1)

   

    R2、R3、R4和R8組成分壓網(wǎng)絡(luò),通過S1、S2改變分壓比,設(shè)置不同的控制鋸齒波電壓的最大值,從而在2~4的范圍內(nèi)改變脈沖個(gè)數(shù)。C4、Q4、R10、Q5組成鋸齒波電壓的最大值控制器,如果D點(diǎn)的電壓達(dá)到33 V則Q5觸發(fā)導(dǎo)通,可控硅Q4導(dǎo)通,C3、C5的電壓迅速泄放,重新形成鋸齒波。
2.3 比較點(diǎn)自動(dòng)改變的脈沖發(fā)生器工作原理
    C2、D1、Q3、R7、組成比較點(diǎn)自動(dòng)改變的脈沖發(fā)生器。開始時(shí)C2的電壓為0 V,因此當(dāng)A點(diǎn)的鋸齒波電壓達(dá)到33 V時(shí)(比較點(diǎn)1)Q3觸發(fā)導(dǎo)通,控制頻閃管的可控硅Q1導(dǎo)通實(shí)現(xiàn)一次頻閃。此時(shí)由于C3和C5遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于C2(實(shí)驗(yàn)表明取10倍以上即可),因此C2迅速被充上Q3的回差電壓7 V后Q3截止。A點(diǎn)的鋸齒波電壓繼續(xù)上升,電壓達(dá)到33+7=40 V時(shí)(比較點(diǎn)2),Q3觸發(fā)導(dǎo)通C2迅速再充上7 V,此時(shí)C2的電壓為7+7=14 V,依此類推。因此比較點(diǎn)1、2、3、4的電壓分別是33V、40 V、47 V、54 V。A點(diǎn)的鋸齒波電壓達(dá)到設(shè)定的次數(shù)控制電壓時(shí),Q4導(dǎo)通C3通過D2,C2通過D1迅速放電,重新開始下一個(gè)周期。
    改變穩(wěn)壓管D2的穩(wěn)壓值可改變鋸齒波的起始點(diǎn),從而改變第一個(gè)脈沖到來的時(shí)間T1。
2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
    由于定時(shí)時(shí)間為秒量級(jí),觸發(fā)脈沖時(shí)間為微秒量級(jí),因此觸發(fā)脈沖很難觀測(cè)到,所以用檢測(cè)被觸發(fā)后的頻閃管兩端的波形來代替觸發(fā)脈沖的波形。
    圖5中脈沖數(shù)設(shè)定2次,上圖的定時(shí)電容C3為4.7μF,下圖的C3為4.7+2.2=6.9μF,改變量約為50%時(shí)實(shí)際測(cè)量的工作波形。

    圖6中脈沖數(shù)設(shè)定4次,上圖的C3為4.7μF,下圖的C3為6.9μF時(shí)實(shí)際測(cè)量的工作波形。

    可見電容C3的容量在50%范圍內(nèi)改變時(shí),只是觸發(fā)脈沖間隔變化,而設(shè)定的次數(shù)不變,而且由于采用恒流充電方式,觸發(fā)次數(shù)從2~4時(shí)脈沖間隔時(shí)間幾乎一樣,如果改變分壓比可在1~8內(nèi)控制脈沖個(gè)數(shù)。

3 結(jié)束語(yǔ)
    用一個(gè)電容和雙向觸發(fā)二極管并采用逐次電壓比較法形成脈沖序列,由于只用了一個(gè)電容,所以克服了傳統(tǒng)的脈沖序列發(fā)生器用2個(gè)電容進(jìn)行定時(shí)所產(chǎn)生的種種問題。
    實(shí)驗(yàn)證明,采用雙向觸發(fā)二極管DB3組成的單電容脈沖序列發(fā)生器,無需提供低壓工作電源,直接利用頻閃用300 V高壓,整個(gè)電路在微功耗狀態(tài)下工作。
    由于DB3的回差電壓為7 V,因此每一個(gè)比較點(diǎn)的電壓差較大有利于抗干擾。
    采用這種電路時(shí),即使定時(shí)電容C3的容量改變50%時(shí),發(fā)生器也能準(zhǔn)確地輸出設(shè)定脈沖,只是時(shí)間間隔變大,而C2作為保持電容,其容量改變100%倍時(shí)對(duì)定時(shí)時(shí)間幾乎沒有影響。在生產(chǎn)中使用的電容一般誤差為±lO%,因此很容易滿足本電路的要求。

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