拨盘开关的构造原理与应用(续)

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实际应用

KBP\(_{1}\)-1型拨盘开关多用于手动选点机构。例如用来切换热电偶或铂电阻等感温元件,把一台单点数字温度计改装成多点数字温度计。

KBP\(_{1}\)-3型拨盘开关主要有两种用法,一种是译码,另一种是置数,分别介绍如下。

1.译码 图5是KBP\(_{1}\)-3组成的译码电路。电路采用PMOS集成电路5G652双二—十进制同步计数器(图中只画了一个计数器)。CPE是计数脉冲输入端,靠脉冲的后沿来触发内部的四级双稳电路。QD、Q\(_{C}\)、QB、Q\(_{A}\)为8、4、2、1编码输出端。KBP1-3的四个引出端(8、4、2、1),分别经过一个二极管依次接至Q\(_{D}\)、QC、Q\(_{B}\)、QA。拨盘开关的引出端A,经100kΩ电阻接正电源12V。二极管均采用反向漏电小、速度快的硅开关二极管。

图1
图1 🔍原图 (488×482)

图中假定拨盘开关已预先拨到数字7(0111),这时引出端A分别经过D\(_{1}\)~D3与Q\(_{A}\)、QB、Q\(_{C}\)相连。此时QD端悬空,它的输出没有控制作用。当5G652的计数状态恰符合“0111”时,Q\(_{C}\)、QB、Q\(_{A}\)均为高电平,使得二极管D3、D\(_{2}\)和D1的负极都接高电位而处于截止状态。A点的电位(U\(_{A}\))就等于+12V(高电平)。

假如5G652为其它任何一种计数状态,则D\(_{1}\)~D3(此时D\(_{4}\)开路,不起作用)中至少有一个二极管会导通,把A点电位钳于0V。例如,设5G652计到5(0101)时,仅QC和Q\(_{A}\)为高电平,使D3和D\(_{1}\)保持截止,但是QB却变成低电平,使D\(_{2}\)导通(这时D2上加的是正向电压),由于二极管的钳位作用,就把U\(_{A}\)从高电平拉到低电平。特别是当5G652计到0(0000)时,QC、Q\(_{B}\)、QA均为低电平,D\(_{3}\)、D2、D\(_{1}\)全部导通,使UA也是低电平。其作用相当于图6电路。

图2
图2 🔍原图 (210×265)

综上所述,仅当计数状态与拨盘开关的设定数完全相符时,拨盘开关才能输出一个高电平。这个高电平实际应理解成正向脉冲信号U\(_{A}\),一般称之为符合信号。

图7是将KBP\(_{1}\)-3拨至7时的时序波形。由图可知,第7个计数脉冲的后沿触发5G652的第一级双稳,使QA变成高电平,Q\(_{C}\)、QB、Q\(_{A}\)的输出状态为111(QD开路,不考虑),U\(_{A}\)输出高电平。此后,第8个计数脉冲的后沿又把UA变成低电平了。

图3
图3 🔍原图 (409×496)

这说明,当设定数为N时(N可取0~9中的任何数),每输入N个计数脉冲, 拨盘开关就输出一个符合信 号,因此这种电路具有自动作除法运算(÷N)的功能。

实际应用时常将m个(m=2、3、4……)拨盘开关组合成一套,再与m个计数器相接,构成多重正与门。仅当U\(_{A1}\)、UA2……U\(_{Am}\)也相“与”时,才输出一个符合信号UA。

图8是某数控机床自动进给仪的单元电路。它用四片二——十进制计数器C180组成四位计数电路,对进给脉冲计数。V\(_{DD}\)是CMOS电路的正电源端,R是复零端。当进给脉冲的总数达到设定值时,UA1~U\(_{A4}\)均为高电平,经四端与门输出正脉冲UA,一方面向控制电路发出停止进给信号,另一方面由继电器电路发出声、光报警信号,表示加工已结束。

图4
图4 🔍原图 (901×673)

2.置数 图9是个出租汽车自动里程计价仪的置数电路。主要包括传感器、分频器、单价预置器。磁电式传感器可装在车轴上,车轮每转动一周,传感器就产生一个脉冲信号。经过适当分频,使得汽车每行驶1公里,分频器输出100个脉冲(N\(_{1}\)=100)。单价预置器由两块J690组成。其中,J690a代表高位,由拨盘开关BK\(_{1}\)预置“角”的钱数m;J690b代表低位,由BK\(_{2}\)预置“分”的钱数n。当输入脉冲数为N1时,从Q\(_{2}\)端可输出N2个脉冲,有关系式N\(_{2}\)=N1×(10m+n)÷100=0.01N\(_{1}\)(10m+n)设每公里为0.65元=6角5分,即m=6,n=5,则应将BK1和BK\(_{2}\)分别拨至6和5。此时,汽车每行驶1公里,从Q2端输出的脉冲数为N\(_{2}\)=0.01×100×(10×6+5)=65,即表示6角5分。下面介绍该电路的工作原理。

图5
图5 🔍原图 (972×538)

J690是二~十进制系数乘法器,其主要功能是将输入脉冲乘以一个系数(系数为0.1~0.9)。当输入控制端(E、C\(_{r}\)、ST、CF、S9)均呈低电平时,输出脉冲数由系数置数端D、C、B、A的状态所决定。用高电平表示1状态,低电平表示0状态,J690的真值表见表3。

图6
图6 🔍原图 (898×977)

图9中,两块J690作级联使用,完成两位系数的乘法运算。J690\(_{a}\)的输出端Q1接J690\(_{b}\)的CF端。因J690b的CF端在芯片内部通过一个或门接输出端Q\(_{2}\),故J690a的输出脉冲可直接从Q\(_{2}\)端取出。现假定J690a的预置状态为6(0110),即取m=6,则每输入100个脉冲Q\(_{2}\)可输出60个脉冲(10m=10×6=60)。注意,J690a每输入10个脉冲,从OE端输出一个负跳变信号,如果此时J690\(_{b}\)的计数状态小于预置数n,J690b就可以输出一个脉冲(这相当于J690\(_{b}\)内部计数器加1)。设J690b预置数n=5(0101),则对应于100个输入脉冲,J690\(_{b}\)仅输出5个脉冲。这5个脉冲的产生时间恰在J690a输出禁止状态,与上面的60个脉冲互相错开。这样,从Q2端共输出脉冲数为:N\(_{2}\)=0.01×100(10×6+5)=65,表示0.65元/公里。于是,汽车每行驶1公里,Q2就输出65个脉冲,并按此规律递增。把输出脉冲送计数器进行累计,就能最后显示出总车费钱。

由于拨盘开关BK\(_{1}\)和BK2的预置数是人为设定的,设定范围是(0.01~0.99)元/公里,如欲置0.80元/公里,只需将BK\(_{1}\)拨8,BK2拨0。如果单价超过0.99元/公里,可对图9的电路加以扩展。假定单价为1.49元/公里,需再增加一级J690\(_{c}\)和拨盘开关BK3;将J690\(_{a}\)~J690c作三级级联使用;KB\(_{1}\)2\(_{3}\)分别控制“元”、“角”、“分”的预置数,并依次拨至1、4、9位置;使汽车行驶1公里发出1000个脉冲即可。(续完)(沙占友)