单脉冲捕获驱动电路设计

  作者:fanxiaoxi 时间:2024-06-14

【任务】在工业控制中,为了防止误动作及延长主令元件(按钮、行程开关等)的使用寿命,主令元件发出的主令信号通常是一个脉冲(正脉冲或负脉冲)。值得注意的是,单脉冲具有随机性,试设计一个捕获锁定单脉冲,并驱动直流电机的电路。

【构思】不失一般性:假定使用瞬动按钮(不自锁按钮)产生正脉冲,即按下按钮后释放产生一个正脉冲;假定直流电机工作电压为12V,工作电流250mA,整个电路使用12VDC

根据设计任务的要求及假设条件,下面的电路是我们的设计起点:

上面的电路非常简单,只靠一个瞬动按钮来控制电机的启停,但遗憾的是,为了使电机连续转动,必须一直按着按钮不能松开,这显然不符合设计任务要求。我们的任务是按一下按钮,电机开始连续运转。这必然涉及到自锁(保持)电路。

实现自锁的方法有很多,主要有电气控制中的继电器辅助触点与按钮并联自锁、可控硅晶闸管)、触发器、锁存器等。现在我不考虑上面的方法,尝试使用三极管来实现自锁控制。我选用典型的S8050管(直插封装,放大倍数C档)开关电路来控制电机的供电主回路(三极管开关电路的设计在此从略,感兴趣的读者可参阅我前面的文章《每日一计·三极管开关电路设计》):

上面的电路依然没有实现自锁控制的目标,我们可以这么想:自锁在本质上是一种反馈电路,即将输出的一部分或全部反送给输入,于是可形成闭环的,周而复始的自保持状态。因此,我们不妨尝试引入另一个三极管(为降低成本,减少元件种类,还是选用S8050),并使任意一个管子的输出连接到另一个管子的输入,输入也连到输出。电路的初步构造如下:

上图中的R2与R5形成的分压电路形成Q2对Q1的正反馈。原理分析:按下SB给Q1基极一个正脉冲使Q1饱和导通,+12V送给Q2基极是Q2饱和导通,进而使电机M得到+12V电压,此电压经R5反送给Q1基极,是Q1继续保持导通(即使SB断开也一样),如此锁定了电路,使电机连续运转。

既然两个管子都是NPN时不太行,不妨试试NPN(8050)与PNP(8550)的组合,构思电路时注意以下技巧:NPN与PNP对偶,电源与GND互换,C极与E极互换。

上面的电路经过仿真验证,只要点按一下SB电机便可快速地转起来,并且一直保持下去。那么怎样电机转起来后,怎样使它停止呢?和简单,要么断开+12V电源(电源输入端串联单刀开关)或者在Q1的输入与GND之间接一个用于复位的按钮,我在此选用后一种方法

关键词: 电路设计 脉冲 信号 驱动电路 工业控制

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