脉冲电位器与数字开关.doc

工业电器中的新型器件 在变频器、步进电机驱动器、直流电机调速器等新型工业电器产品中，模拟元件逐渐被淘汰，而新型开关器件，得到了广泛的应用。本文就两例新型开关器件的应用，作一个简单的探讨。 1、数字电位器我们日常应用的电位器，又称为可变电阻器，为三端器件，中心臂（又称活动臂或活动端），相对于固定端，其电阻值是变化可调的。存在易磨损，使用寿命短等缺点。此后，随着电子技术的发展，出现了一种用数字信号控制其阻值变化的集成电路，又称为数控电位器，由数字控制电路、存储器和RDAC电路构成，它是一种特殊的数/模转换电路，能将输入模块电压转换为分级电阻值输出，并能储存调节量。器件无论从外型到性能，都不再与模块电位器有可比性。在这里先不讨论这种数字电位器。这里谈一下脉冲电位器，其外型与操作方式同模拟电位器，但输出为脉冲信号，输出脉冲个数的多少由旋转线距离决定，输出脉冲频率的高低由旋转速度决定。3线端元件，有2路脉冲信号输出；5线端元件，还有一路开关量信号输出。下面以变频器操作面板中常用到的脉冲电位器为例，介绍其构成和工作原理。图1：FR740操作面板脉冲电位器电路图1虚线框中SW7为脉冲电位器，2脚接+5V（有的电路中是接地），1、2脚和3、2脚之间，静态下是开路的，旋转转柄时，1、2脚和3、2脚之间金属片为转柄的棘齿拨动，产生接触而连通，在1、3脚分别产生+5V高电平脉冲输出，输出信号往往由接输入单片面的I/O口。当左旋操作时，1、2端先接通，3、2端后接通。右旋操作时，接通时序相反，据此由时序关系，可判断是左旋还是右旋。脉冲电位器输出的这两路信号，更像是旋转编码器输出的正向计数和反向计数信号。4、5脚之间为一常开接点，当接动转柄时，内部接点接通，输出高电平信号，松开转柄时，因机械弹力作用断开，如同启动按钮相似。因而这一只脉冲电位器，可起到三个面板按键的作用。当旋转转柄时，据旋转方向不向，1、3脚之间输出信号相当于操作、两只按键，可用于参数值的加、减调整；当按动转柄，使4、5脚产生开关信号输出时，相当于操作REV键，用于对调整后的参数值储存操作，或转换参数类别。模拟电位器的最大缺点是易产生接触不良，使输出信号幅度不稳定从而产生输出噪声，同时电阻值的精度也不够高。在家电产品，如功放机中，仅用到1、3脚脉冲信号输出，用于音量的升、降调节，有取代模拟电位器的趋势。2、数字开关这种数字开关的外型同方形或圆形半可变电位器，但输出信号实有天壤之别。半可变电位器的结构和原理和电位器相同，只是没有操作转柄，需用小改锥调节输出电阻值。带刻度的半可变电位器，如十刻度电位器，若固定端总阻值为100，则每旋转一个刻度，输出电阻变化（增加或减小）10。实质上电阻值的调节为无级调节方式，若处于两刻度值中间位置，则输出电阻变化5。加刻度是便于监控调整量。数字开关，输出的不是可调节电阻值，而是呈一定逻辑关系的数字开关信号。数字开关即不同于半可变电阻器，也不同于普通转换开关。下面以下图SW102数字开关（方形、16刻度，可用小改锥调节输出信号）为例，介绍其结构和工作原理。图2：5引脚16挡数字开关电路上图SW102为5引脚16挡数字开关电路。我们先将其与普通5引脚转换开关比较一下，普通5引脚转换开关，内部结构为一刀四掷连接方式，若0为公共接点，其它四个端子在任一时刻只有一个端子与0端子接通，只能产生0000、0100、0010、0001四种信号。再看上图数字开关电路，0脚接地，1、2、3、4脚经10k上拉电阻接+5V，当14中的某一个端子或几个端子与0脚接通时，产生逻辑（0）电平信号，输出CPU的1114四个输出I/O口。这是一个4位数字开关。刻度位置的调整不同，输出4位信号的逻辑关系也不同。CPU可据输入信号的不同的“位信号”，判断用户整定值是多少。这种电路常用于工作电流、工作电压整定，或同步电机驱动器的细分整定。数字开关的输出信号，更像是多位拨码开关的组合输出信号。一个四位的数字信号，可以有16种组合，下表为16挡刻度的信号内容。挡位与输出信号表：挡位0123456789ABC