专利名称：模拟量瞬时触发系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种模拟量触发系统，尤其是涉及一种模拟量瞬时触发系统。
背景技术：
工业上许多领域都需要使用模拟量触发系统。比如对于高铁的速度，当其达到一定值时(超过速度高值或低于速度低值时)，可认为高铁的安全性降低到正常以下，这时需启动报警系统通过声光等信号告知驾驶员，或作用于速度控制系统对速度加以调整。目前的模拟量触发系统大多通过微机装置实现，即首先通过模拟量传感器将模拟量信号传入微机装置，然后微机装置计算判断模拟量是否达到预设限值，进而决定是否驱动外部报警及控制系统。微机装置实现模拟量触发具有如下缺点1.响应速度受限。通过微机装置实现的模拟量触发系统的响应具有一定延时，此延时主要由以下三部分组成采集输入信号的时间，计算判断时间，出口驱动外部报警及控制系统的时间。上述三个时间主要由微机装置机器周期决定，机器周期越短，触发响应延迟越小。2.成本较高。微机装置实现模拟量触发系统的成本相对较高，且随着微机装置机器周期的缩短，其成本会进一步增加。3.原理相对复杂。微机装置实现模拟量触发的原理对于一般现场工程人员来说相对复杂，这对触发系统的维护带来了一定压力。
发明内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种模拟量瞬时触发系统，它能够克服微机装置实现模拟量触发的缺点。本实用新型解决其技术问题所采取的技术方案是一种模拟量瞬时触发系统，包括模拟量/电压转换单元，模拟量/电压转换单元输出端并联着双向击穿二极管，双向击穿二极管连接增益调整单元，所述的系统还包括信号中间单元、复归单元、锁存器单元；模拟量信号通过模拟量/电压转换单元将模拟量转换为电压量信号，之后电压量信号通过双向击穿二极管和增益调整单元传递给信号中间单元，信号中间单元将信号分别传递到复归单元和锁存器单元，锁存器单元将处理的信号输出。所述的增益调整单元是将电压信号线性的转化为另外一个电压信号并传输给信号中间单元或者电压信号非线性放大并传输给信号中间单元。所述的锁存器单元为由两个或非门组成的基本RS锁存器或者由两个与非门组成的基本RS锁存器或者是由两个与非门、两个或非门和一个非门组成的D锁存器。所述信号中间单元由第一光耦，第一电阻和第二电阻，第一双置开关组成，第一光耦内发光二极管和第一电阻串联，然后这个串联的整体和增益调整单元的输出端并联； 第一光耦内光敏三极管和第二电阻串联，然后这个串联的整体一端接地，一端和电源连接；第一双置开关的2端接在第二电阻和第一光耦内光敏三极管之间，第一双置开关的1端直接接地或通过一个电阻接地或接在电源上，第一双置开关的0端连接锁存器单元的输入端。所述信号中间单元由第一光耦、第二光耦，第一电阻、第二电阻，第一双置开关组成，第一光耦内发光二极管和第二光耦内发光二极管并联之后与第一电阻串联，然后上述混联的整体再和增益调整单元的输出并联；第一光耦与第二光耦内的光敏三极管并联之后和第二电阻串联，然后上述混联整体一端接电源，一端接地，第一双置开关的2端接在第二电阻和第一光耦的光敏三极管之间，第一双置开关的1端直接接地或通过一个电阻接地或接在电源上，第一双置开关的0端连接有锁存器单元的输入端。所述的复归单元由第一时间继电器、第一时间继电器的延时闭合瞬时断开常开触点，常开复归触点，第三电阻，第二双置开关组成，延时闭合瞬时断开常开触点和常开复归触点并联，延时闭合瞬时断开常开触点一端和电源连接，另一端通过第三电阻接地，同时第三电阻的非接地端和两个或非门组成的RS锁存器的输入端连接，第一时间继电器一端接地，另一端和第二双置开关的0端连接，第二双置开关的1端和两个或非门组成的RS锁存器的输出端连接，第二双置开关的2端不连接任何元件。所述的复归单元由第一时间继电器、第一时间继电器的延时断开瞬时闭合常闭触点，常闭复归触点，第三电阻，第二双置开关组成，延时断开瞬时闭合常闭触点和常闭复归触点串连，这个串连整体一端和电源连接，另一端通过第三电阻接地，同时的非接地端和两个与非门组成的RS锁存器的输入端连接，第一时间继电器一端接地，另一端和第二双置开关的0端连接，第二双置开关的1端和两个与非门组成的RS锁存器的输出端连接，第二双置开关的2端不连接任何元件。所述的复归单元由第一时间继电器、第一时间继电器的延时断开延时闭合常闭触点，常闭复归触点，第四电阻，电容，非门，第二时间继电器、第二时间继电器的延时闭合瞬时断开常开触点，第二双置开关组成，第一时间继电器的延时断开延时闭合常闭触点和常闭复归触点串连，这个串连整体一端和电源连接，另一端和D锁存器的输入端连接的同时又和非门的输入端连接，非门的输出端通过第二时间继电器接地，第一时间继电器一端接地，一端和第二双置开关的0端连接，第二双置开关的1端和D锁存器的输出端连接，第二双置开关的2端不连接任何元件；第四电阻和电容并联之后这个并联整体和第二时间继电器的延时闭合瞬时断开常开触点串联，这个混连整体一端接在电源上，一端接在第一双置开关的0端。本实用新型的有益效果是相对于现在采用的微机装置，本装置具有瞬时触发、成本较低、原理简单等优点，鉴于此，就能够降低成品的出厂成本，方便使用。
图1是本实用新型信号传递结构示意图；图2 (a)是通过电阻分压实现0 < k2 < 1增益调整电路的实现形式；图2 (b)是通过电阻分压实现1 < k2 < +⑴增益调整电路的实现形式；图2 (C)是通过运算放大器实现0 < 1 < +⑴增益调整电路的实现形式；图3是本实用新型初始化时相关电气量波形示意图；[0024]图4 图11是本实用新型基于两个或非门组成的基本RS锁存器的电路连接示意图；图12 图19是本实用新型基于两个与非门组成的基本RS锁存器的电路连接示意图；图20 图27是本实用新型基于两个与非门、两个或非门和一个非门组成的D锁存器的电路连接示意图。图中1、模拟量/电压转换单元；2、双向击穿二极管；3、增益调整单元；4、 信号中间单元；5、复归单元；6、锁存器单元。
具体实施方式
如图1所示一种模拟量瞬时触发系统，包括模拟量/电压转换单元1，模拟量/电压转换单元1输出端并联着双向击穿二极管2，双向击穿二极管2连接增益调整单元3，所述的系统还包括信号中间单元4、复归单元5、锁存器单元6 ；模拟量信号通过模拟量/电压转换单元1将模拟量转换为电压量信号，之后电压量信号通过双向击穿二极管2和增益调整单元3传递给信号中间单元4，信号中间单元4将信号分别传递到复归单元5和锁存器单元6，之后复归单元5将复归信号传递给锁存器单元 6，锁存器单元6将处理的信号输出。如图4为通过两个或非门组成的基本RS锁存器实现χ ^ a模拟量触发功能的模拟量触发系统，该触发系统由模拟量/电压转换电路(即模拟量传感电路)、双向击穿二极管 2、增益调整电路、第一光耦ICl(包括发光二极管和光敏三极管)，两个或非门组成的基本RS 锁存器，第一时间继电器Jl及其延时闭合瞬时断开常开触点J1-1，两个双位置开关Sl及 S2、常开复归触点reset、直流电源VCC、三个限流电阻Rl、R2、R3组成。图4系统的连接方式如下模拟量/电压转换电路的输出端和双向击穿二极管2的两端相连接，双向击穿二极管2的两端同时又和增益调整电路的输入端连接，增益调整电路的输出的一端与第一光耦ICl内发光二极管的阳极连接，增益调整电路的输出的另一端通过第一电阻Rl和第一光耦ICl内发光二极管的阴极连接(Rl放在二极管的阳极上方也可以)，第一光耦ICl内光敏三极管的发射极通过第二电阻R2接地，第一光耦ICl内光敏三极管的集电极与电源VCC连接，常开复归触点reset和延时闭合瞬时断开常开触点 Jl-I并联，常开复归触点reset—端与电源VCC连接，另一端与第三电阻R3连接，第三电阻 R3接地，两个或非门组成的基本RS锁存器的R端接在常开复归触点reset和第三电阻R3 之间，第一双位置开关Sl的1端接地，第一双位置开关Sl的2端接在第二电阻R2和第一光耦ICl内光敏三极管发射级之间，第一双位置开关Sl的0端与锁存器S端连接，第二双位置开关S2的1端与锁存器的输出Q端连接，第二双位置开关S2的2端不接任何元件，第二双位置开关S2的0端通过第一时间继电器Jl接地。主要元件的情况如下a.模拟量/电压转换装置可实现 =<乂1的模拟量传感功能。b.双向击穿二极管2可实现信号过冲保护功能，即双向击穿二极管2可限制过大的巧对电子元件的损坏。[0035]c.增益调整电路可实现 = Xh的增益调整功能。作者在此给出了两种原理简
单的增益调整电路的实现形式，其如图2 (a) 图2 (c)所示。当图4中模拟量/电压转换装置的增益h可调时，增益调整电路可省去。d.第一光耦ICl内发光二极管的开启电压为Ume.图中两个或非门组成的基本RS锁存器的功能及功能表为β = J + ρQ = S+ Q表1两个或非门组成的基本RS锁存器的功能表
RSQ01110000不变11不定其工作过程在模拟量/电压转换系数Ic1及增益调整系数1 满足一定关系的情况下，当模拟量Χ大于或等于预先设定的限值a时(a为一大于0数)，本电路能瞬时响应，使Q瞬时置 1并保持，当模拟量χ小于a时本电路始终不响应。本触发系统投运前Sl开关始终置于1位置，且初次使用前需对锁存器“初始化”， 让reset触点先合后分(可通过外部继电器驱动，也可将reset触点设为按钮，通过手按实现)，初始化后锁存器输入S端和R端为0，输出Q端为0。触发系统投入使用时需将Sl开关置于2位置。假设a为一大于0的模拟量预设定值，则若满足下面的关系时，本电路可实现
χ ^ a的模拟量触发功能
Λ _ /a若k如满足此关系，则当图3电路的输入χ始终小于a时，可推出^k2X < Um ，即ICl内发光二极管始终截止，锁存器的S端始终置0，锁存器不动作；当χ大于或等于a 时，可推出知，即ICl内发光二极管导通，锁存器的S端始立即置1，锁存器瞬时
动作。Q端瞬时置1并保持。综上所述，图4电路可实现χ ^ a的模拟量瞬时触发功能。图4电路的输出Q可作为外部电路的输入量，如可作用于瞬时报警，或瞬时驱动外部控制系统。S2开关为模拟量触发系统的复归方式选择开关，其中2位置为手动复归方式，1位置为自动延时复归方式。若S2置于2位置，则当触发系统动作后，需通过手动方式进行复归，即应先将Sl 开关切至1位置，再让reset触点先合后分(可通过外部继电器驱动，也可将reset触点设为按钮，通过手按实现)，使锁存器R端先置1再置0，复归完毕后0端置0。若S2置于1位置，则当触发系统动作后，第一时间继电器Jl的触点Jl-I延时后闭合，使锁存器R端置1，若此时锁存器S端为0 (即模拟量小于整定值a)，则Q立即置0， 且第一时间继电器Jl失电，第一时间继电器Jl触点Jl-I断开，Q置0并保持。只有在第一时间继电器Jl动作时刻确定晚于锁存器S端恢复为0的时刻的情况下才可以将S2置于 1位置(置于自动延时复归方式)，否则由锁存器功能表可知，图4电路不能可靠复归。图4系统的响应时间仅由其内部晶体管传输时间决定，一般可达纳秒级，总的时间亦很小，即可认为触发系统的响应时间为瞬时。如图 5 图 11 所示为 χ < a、x 彡-a、χ > _a、x 乒 0、χ=0、χ 彡 a U χ 彡 _a、-a <x<a的模拟量触发系统，根据和χ > a模拟量触发系统(a > 0)相似的设计思路，设计了能实现χ < a、x彡-a、χ > -a、x ^ 0、χ=0、χ彡a U χ彡_a、_a < χ < a触发功能的模拟量触发系统，它们的原理和工作过程和图4系统相似。可以看出，对于图4 图11所示的电路，里面两个或非门组成的基本RS锁存器的R端和S端，Q端和g端不论在结构上还是功能上都是对称的，所以当锁存器垂直反
转后(即R端与S端互换、Q端和g端互换)，模拟量触发系统的功能不变。如图12 图19所示通过两个与非门组成的基本RS锁存器实现模拟量瞬时触发， 两个与非门组成的基本RS锁存器的功能表如下表2两个与非门组成的基本RS锁存器的功能表
权利要求1、一种模拟量瞬时触发系统，包括模拟量/电压转换单元(1)，模拟量/电压转换单元 (1)输出端并联着双向击穿二极管(2)，双向击穿二极管(2)连接增益调整单元(3)，其特征是所述的系统还包括信号中间单元(4)、复归单元(5)、锁存器单元(6)；模拟量信号通过模拟量/电压转换单元(1)将模拟量转换为电压量信号，之后电压量信号通过双向击穿二极管(2)和增益调整单元(3)传递给信号中间单元(4)，信号中间单元 (4)将信号分别传递到复归单元(5)和锁存器单元(6)，锁存器单元(6)将处理的信号输出。
2、根据权利要求1所述的模拟量瞬时触发系统，其特征是所述的增益调整单元(3)是将电压信号线性的转化为另外一个电压信号并传输给信号中间单元或者电压信号非线性放大并传输给信号中间单元(4 )。
3、根据权利要求1所述的模拟量瞬时触发系统，其特征是所述的锁存器单元(6)为由两个或非门组成的基本RS锁存器或者由两个与非门组成的基本RS锁存器或者是由两个与非门、两个或非门和一个非门组成的D锁存器。
4、根据权利要求1所述的模拟量瞬时触发系统，其特征是所述信号中间单元(4)由第一光耦(ICl)，第一电阻(Rl)和第二电阻(R2)，第一双置开关(Si)组成，第一光耦(ICl) 内发光二极管和第一电阻(Rl)串联，然后这个串联的整体和增益调整单元(3)的输出端并联；第一光耦(ICl)内光敏三极管和第二电阻(R2)串联，然后这个串联的整体一端接地，一端和电源VCC连接；第一双置开关(Si)的2端接在第二电阻(R2)和第一光耦(ICl)内光敏三极管之间，第一双置开关(Si)的1端直接接地或通过一个电阻接地或接在电源(VCC) 上，第一双置开关(Si)的0端连接锁存器单元(6)的输入端。
5、根据权利要求1所述的模拟量瞬时触发系统，其特征是所述信号中间单元(4)由第一光耦(IC1)、第二光耦(IC2)，第一电阻(R1)、第二电阻(R2)，第一双置开关(Si)组成， 第一光耦(ICl)内发光二极管和第二光耦(IC2)内发光二极管并联之后与第一电阻(Rl) 串联，然后上述混联的整体再和增益调整单元(3)的输出并联；第一光耦(ICl)与第二光耦(IC2)内的光敏三极管并联之后和第二电阻(R2)串联，然后上述混联整体一端接电源 (VCC)，一端接地，第一双置开关(Si)的2端接在第二电阻(R2)和第一光耦(ICl)的光敏三极管之间，第一双置开关(Si)的1端直接接地或通过一个电阻接地或接在电源(VCC)上，第一双置开关(Si)的0端连接有锁存器单元(6)的输入端。
6、根据权利要求1或2或3或4或5所述的模拟量瞬时触发系统，其特征是所述的复归单元(5)由第一时间继电器(J1)、第一时间继电器(Jl)的延时闭合瞬时断开常开触点 (J1-1)，常开复归触点(reset)，第三电阻(R3)，第二双置开关(S2)组成，延时闭合瞬时断开常开触点(Jl-I)和常开复归触点reset并联，延时闭合瞬时断开常开触点(Jl-I)一端和电源(VCC)连接，另一端通过第三电阻(R3)接地，同时第三电阻(R3)的非接地端和两个或非门组成的RS锁存器的输入端连接，第一时间继电器(Jl)一端接地，另一端和第二双置开关(S2)的0端连接，第二双置开关(S2)的1端和两个或非门组成的RS锁存器的输出端连接，第二双置开关(S2)的2端不连接任何元件。
7、根据权利要求1或2或3或4或5所述的模拟量瞬时触发系统，其特征是所述的复归单元(5)由第一时间继电器(J1)、第一时间继电器(Jl)的延时断开瞬时闭合常闭触点 (J1-1)，常闭复归触点(reset)，第三电阻(R3)，第二双置开关(S2)组成，延时断开瞬时闭合常闭触点(Jl-I)和常闭复归触点(reset)串连，这个串连整体一端和电源(VCC)连接，另一端通过第三电阻(R3)接地，同时(R3)的非接地端和两个与非门组成的RS锁存器的输入端连接，第一时间继电器(Jl)一端接地，另一端和第二双置开关(S2)的0端连接，第二双置开关(S2)的1端和两个与非门组成的RS锁存器的输出端连接，第二双置开关(S2)的2端不连接任何元件。
8、根据权利要求1或2或3或4或5所述的模拟量瞬时触发系统，其特征是所述的复归单元(5)由第一时间继电器(J1)、第一时间继电器(Jl)的延时断开延时闭合常闭触点 (J1-1)，常闭复归触点(reset)，第四电阻(R4)，电容(C)，非门，第二时间继电器(J2)、第二时间继电器(J2)的延时闭合瞬时断开常开触点(J2-1)，第二双置开关(S2)组成，第一时间继电器(Jl)的延时断开延时闭合常闭触点(Jl-I)和常闭复归触点(reset)串连，这个串连整体一端和电源(VCC)连接，另一端和D锁存器的输入端连接的同时又和非门的输入端连接，非门的输出端通过第二时间继电器(J2)接地，第一时间继电器(Jl) 一端接地，一端和第二双置开关(S2)的0端连接，第二双置开关(S2)的1端和D锁存器的输出端连接，第二双置开关(S2)的2端不连接任何元件；第四电阻(R4)和电容(C)并联之后这个并联整体和第二时间继电器(J2)的延时闭合瞬时断开常开触点(J2-1)串联，这个混连整体一端接在电源(VCC)上，一端接在第一双置开关(Si)的0端。
专利摘要本实用新型涉及一种模拟量瞬时触发系统，包括模拟量/电压转换单元，模拟量/电压转换单元输出端并联着双向击穿二极管，双向击穿二极管连接增益调整单元，所述的系统还包括信号中间单元、复归单元、锁存器单元，模拟量信号通过模拟量/电压转换单元将模拟量转换为电压量信号，之后电压量信号通过双向击穿二极管和增益调整单元传递给信号中间单元，信号中间单元将信号分别传递到复归单元和锁存器单元，锁存器单元将处理的信号输出。相对于现在采用的微机装置，本装置具有瞬时触发、成本较低、原理简单等优点，鉴于此，就能够降低成品的出厂成本，方便使用。
文档编号H03K19/003GK202168049SQ201120290709
公开日2012年3月14日 申请日期2011年8月11日 优先权日2011年8月11日
发明者刘志学 申请人:刘志学