一种计数器的信号变换及驱动模块的制作方法
【专利摘要】一种计数器的信号变换及驱动模块。其包括信号变换电路和信号驱动模块，其中：信号变换电路的信号输入端与信号源相连接，信号变换电路的输出端与信号驱动模块相连接。本发明提供的计数器的信号变换及驱动模块，采用了一种新型的方波脉冲信号变换及驱动模块，可在输入的方波脉冲信号的上升沿使电机转子转动180°，在输入的方波脉冲信号的下降沿，又使电机转子转动180°。也就是说对应一个输入脉冲，转子转动360°，这样就保证了步进电机作为计数器的驱动装置时，不会发生第一步丢失的现象。
【专利说明】一种计数器的信号变换及驱动模块
【技术领域】
[0001]本发明属于脉冲计数仪表【技术领域】，特别是涉及一种计数器的信号变换及驱动模块。
【背景技术】
[0002]目前，公知的用两线制方波脉冲信号供电并用数码轮显示所计脉冲个数的计数器，其驱动部分可以采用电磁铁。当被测脉冲信号接通时，电流流过电磁铁线圈以产生磁场，电磁铁吸合带动棘爪，棘爪在棘轮上划过一个齿，此时，金属弹簧也被拉动而处于储能状态。当脉冲信号消失时，电磁铁线圈断电，磁场消失，电磁铁释放，金属弹簧复位，带动棘爪，棘爪推动棘轮转动一个齿，数码轮就记录下一个数。当通以N个脉冲信号，上述过程就反复进行N次，数码轮就记录N个数。
[0003]此类装置在定位和驱动棘爪时需要金属弹簧必须有足够的力，这样才能保证工作可靠，另一方面也需要电磁铁有足够大的电磁吸力去克服金属弹簧的力，这是一对矛盾。如要保证计数器工作可靠，相对功耗就要大，造成电磁铁发热，而靠弹性元件定位，抗振动性能不高。
[0004]如图1所示，上述计数器的驱动部分也可以采用单相永磁式步进电机(下面简称为“步进电机”)。步进电机具有体积小，功耗低，抗振动性能好等优点，它的缺点是步进电机转子磁极是一对极，即360°圆周上充磁成一个N极，一个S极。在不通电的情况下，转子所停的位置是随机的，即转子的磁极位置是随机的(如图1 (a)、(b)所示，转子的磁极可以是左边N极，右边S极，也可以是左边S极，右边N极)。假设转子原始位置如图1 (a)所示，当第一个脉冲来到时，电机转子的磁极与脉冲信号通过定子线圈产生的磁极同极性(如图1(c))，则转子转动180度到如图1 (d)的位置，而如果转子的原始位置如图1 (b)所示，当第一个脉冲来到时，转子的磁极与脉冲信号通过定子线圈产生的磁极反极性，则转子不动，到第二个负脉冲来，转子才能转180度，如图1 (e)、(f)所示。
[0005]在上述情况下，对应一个输入脉冲，转子只转动180°。无论计时器还是计数器，当用步进电机来驱动时，就都存在第一个脉冲输入后，有可能步进电机第一步不走。对计时器来说，如果误差要求不严，实际使用不受影响，但是对计数器来说就会造成数据丢失。
【发明内容】
[0006]为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种计数器的信号变换及驱动模块。
[0007]为了达到上述目的，本发明提供的计数器的信号变换及驱动模块包括信号变换电路和信号驱动模块，其中:信号变换电路的信号输入端与信号源相连接，信号变换电路的输出端与信号驱动模块相连接。
[0008]所述的计数器的信号变换及驱动模块由第一集成电路V1、第二集成电路V2，第一N沟道MOS管Q1、第二 N沟道MOS管Q2，第一 P沟道MOS管Q3、第二 P沟道MOS管Q4和电解电容Cl，第一电阻Rl、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4，稳压管ZWl组成；第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、稳压管ZWl、第一集成电路Vl和第二集成电路V2构成信号变换电路，第一 N沟道MOS管Q1、第二 N沟道MOS管Q2，第一 P沟道MOS管Q3、第二 P沟道MOS管Q4、电解电容Cl和第四电阻R4构成信号驱动模块；其中电阻Rl—R4为常规电阻器，第一电阻Rl的一端a与信号输入端PIN相连,另一端与第二电阻R2的一端相连接；第二电阻R2另一端与第三电阻R3的一端、稳压管ZWl的阴极端及集成电路V1、V2的输入管脚相连接；第三电阻R3的另一端及稳压管ZWl的阳极端与电源地相连接；集成电路Vl的输出端与第一 N沟道MOS管Ql和第一 P沟道MOS管Q3的栅极相连接，第二集成电路V2输出端与第二 N沟道MOS管Q2、第二 P沟道MOS管Q4的栅极相连接、第一 N沟道MOS管Ql和第二 N沟道MOS管Q2的源极相连接后，接到电源Vcc，第一 P沟道MOS管Q3和第二 P沟道MOS管Q4的漏极相连接后，接到电源的地；步进电机线圈L的一端接第一 N沟道场效应管Ql与第一 P沟道场效应管Q3的源极，步进电机线圈L的另一端接电解电容Cl的正极，电解电容的负极接第二 N沟道MOS管Q2和第二 P沟道MOS管Q4的源极，电阻R4则并联在电解电容Cl两端。
[0009]所述的第一集成电路Vl由两个反相器串联构成，第二集成电路V2为一个反相器。
[0010]本发明提供的计数器的信号变换及驱动模块，采用了一种新型的方波脉冲信号变换及驱动模块，可在输入的方波脉冲信号的上升沿使电机转子转动180°，在输入的方波脉冲信号的下降沿，又使电机转子转动180°。也就是说对应一个输入脉冲，转子转动360°，这样就保证了步进电机作为计数器的驱动装置时，不会发生第一步丢失的现象。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1为已有技术中采用步进电机的计数器的工作过程示意图。
[0012]图2为本发明提供的计数器的信号变换及驱动模块的组成框图。
[0013]图3为本发明提供的计数器的信号变换及驱动模块原理图。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图和具体实施例对本发明提供的计数器的信号变换及驱动模块进行详细说明。
[0015]如图2所示，本发明提供的计数器的信号变换及驱动模块是计数器的电路部分，其包括信号变换电路2和信号驱动模块3，其中:信号变换电路2的信号输入端与信号源I相连接，信号变换电路2的输出端与信号驱动模块3相连接。
[0016]如图3所示，本发明提供的计数器的信号变换及驱动模块由第一集成电路V1、第二集成电路V2，第一 N沟道MOS管Q1、第二 N沟道MOS管Q2，第一 P沟道MOS管Q3、第二 P沟道MOS管Q4和电解电容Cl，第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4，稳压管ZWl组成；第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、稳压管ZW1、第一集成电路Vl和第二集成电路V2构成信号变换电路2，第一 N沟道MOS管Ql、第二 N沟道MOS管Q2，第一 P沟道MOS管Q3、第二 P沟道MOS管Q4、电解电容Cl和第四电阻R4构成信号驱动模块3 ；
[0017]其中电阻Rl—R4为常规电阻器,第一电阻Rl的一端a与信号输入端PIN相连,另一端与第二电阻R2的一端相连接；第二电阻R2另一端与第三电阻R3的一端、稳压管ZWl的阴极端及集成电路V1、V2的输入管脚相连接；第三电阻R3的另一端及稳压管ZWl的阳极端与电源地相连接；集成电路Vl的输出端与第一 N沟道MOS管Ql和第一 P沟道MOS管Q3的栅极相连接，第二集成电路V2输出端与第二 N沟道MOS管Q2、第二 P沟道MOS管Q4的栅极相连接、第一 N沟道MOS管Ql和第二 N沟道MOS管Q2的源极相连接后，接到电源Vcc，第一 P沟道MOS管Q3和第二 P沟道MOS管Q4的漏极相连接后，接到电源的地；步进电机线圈L的一端接第一 N沟道场效应管Ql与第一 P沟道场效应管Q3的源极，步进电机线圈L的另一端接电解电容Cl的正极，电解电容的负极接第二 N沟道MOS管Q2和第二 P沟道MOS管Q4的源极，电阻R4则并联在电解电容Cl两端。
[0018]所述的第一集成电路Vl由两个反相器串联构成，第二集成电路V2为一个反相器。
[0019]本发明提供的计数器的信号及驱动模块的工作过程如下:方波脉冲输入信号从PIN端输入，经电阻R1、R2、R3分压及稳压管ZWl的钳位，得到一个幅度适当的脉冲信号，该信号通过集成电路V1、V2后，变换成相位相反的方波脉冲fc和fd。脉冲fc的上升沿使第一 N沟道MOS管Ql导通、第一 P沟道MOS管Q3截止，脉冲fd的下降沿使第二 P沟道MOS管Q4导通、第二 N沟道MOS管Q2截止，这样，电源的电流通过步进电机的线圈L从e点流向f点，使步进电机转子转动180°.该电流同时又给电解电容Cl充电，极性如图。脉冲fc的下降沿使第一 P沟道MOS管Q3导通、第一 N沟道MOS管Ql截止，脉冲fd的上升沿使第二 N沟道MOS管Q2导通，第二 P沟道MOS管Q4截止，电源的驱动电流与电解电容Cl的放电电流迭加，从f点通过步进电机线圈L流向e点,驱使步进电机转子再转动180°。这样,对应一个输入脉冲fa，电机转子转动360°，在相邻两个脉冲的间隙期，电容中的剩余电量可通过电阻R4彻底放干净，准备迎接下一个驱动脉冲。
【权利要求】
1.一种计数器的信号变换及驱动模块，其特征在于:其包括信号变换电路(2)和信号驱动模块(3)，其中:信号变换电路(2)的信号输入端与信号源(I)相连接，信号变换电路(2)的输出端与信号驱动模块(3)相连接。
2.根据权利要求1所述的计数器的信号变换及驱动模块，其特征在于:所述的计数器的信号变换及驱动模块由第一集成电路V1、第二集成电路V2，第一 N沟道MOS管Ql、第二 N沟道MOS管Q2，第一 P沟道MOS管Q3、第二 P沟道MOS管Q4和电解电容Cl，第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4，稳压管ZWl组成；第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、稳压管ZWl、第一集成电路Vl和第二集成电路V2构成信号变换电路(2 )，第一 N沟道MOS管Q1、第二 N沟道MOS管Q2，第一 P沟道MOS管Q3、第二 P沟道MOS管Q4、电解电容Cl和第四电阻R4构成信号驱动模块(3);其中电阻Rl—R4为常规电阻器，第一电阻Rl的一端a与信号输入端PIN相连,另一端与第二电阻R2的一端相连接；第二电阻R2另一端与第三电阻R3的一端、稳压管ZWl的阴极端及集成电路V1、V2的输入管脚相连接；第三电阻R3的另一端及稳压管ZWl的阳极端与电源地相连接；集成电路Vl的输出端与第一 N沟道MOS管Ql和第一 P沟道MOS管Q3的栅极相连接，第二集成电路V2输出端与第二 N沟道MOS管Q2、第二 P沟道MOS管Q4的栅极相连接、第一 N沟道MOS管Ql和第二 N沟道MOS管Q2的源极相连接后，接到电源Vcc，第一 P沟道MOS管Q3和第二 P沟道MOS管Q4的漏极相连接后，接到电源的地；步进电机线圈L的一端接第一 N沟道场效应管Ql与第一 P沟道场效应管Q3的源极，步进电机线圈L的另一端接电解电容Cl的正极，电解电容的负极接第二 N沟道MOS管Q2和第二 P沟道MOS管Q4的源极，电阻R4则并联在电解电容Cl两端。
3.根据权利要求2所述的计数器的信号变换及驱动模块，其特征在于:所述的第一集成电路Vl由两个反相器串联构成，第二集成电路V2为一个反相器。
【文档编号】H03K23/48GK103795403SQ201410054780
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2014年2月19日 优先权日:2014年2月19日
【发明者】王卫东, 赵建, 翁起蛰, 倪立强, 马青春, 孙建业, 刘金玲 申请人:天津市太阳精仪科技有限公司