基于微型脈沖供電式光電倒置開關(guān)的設(shè)計(jì)

　　實(shí)驗(yàn)測(cè)得： 在供電電壓1. 8V 的條件下， 正向工作電流IFP ≈92 uA, 因?yàn)榭斩缺?/p>

計(jì)算紅外發(fā)光二極管工作于脈沖狀態(tài)時(shí)的峰值電流

。

　　從計(jì)算結(jié)果可以看出， 脈沖峰值電流較大， 從而使得發(fā)射率提高很多， 這樣就增加了該微型開關(guān)開/ 關(guān)狀態(tài)的穩(wěn)定性和可靠性。同時(shí)， 可以根據(jù)具體需要， 在保證可靠性的前提下， 設(shè)置較低點(diǎn)的峰值電流， 實(shí)現(xiàn)降低功耗的目的。

　　延時(shí)上電控制信號(hào)發(fā)生電路由CPLD 的內(nèi)部邏輯電路的12 位二進(jìn)制異步計(jì)數(shù)器U4、7 位二進(jìn)制異步計(jì)數(shù)器U5~ U6、D 觸發(fā)器U 8 和與門U10構(gòu)成。延時(shí)上電控制信號(hào)發(fā)生電路產(chǎn)生延時(shí)上電控制信號(hào)PON 給存儲(chǔ)測(cè)試系統(tǒng)， 利用延時(shí)上電控制信號(hào)的電平變化來控制測(cè)試系統(tǒng)從等待工作狀態(tài)進(jìn)入全工作狀態(tài)。

　　4 倒置開關(guān)工作原理及時(shí)序仿真

　　當(dāng)光電開關(guān)處于正置狀態(tài)時(shí)， 小鋼球不會(huì)擋光， 紅外光路導(dǎo)通， 光電三極管的發(fā)射極輸出脈沖信號(hào)， 此脈沖信號(hào)與驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管的脈沖電壓信號(hào)頻率相同， 占空比相同， 內(nèi)部信號(hào)CLR 一直給7位二進(jìn)制異步計(jì)數(shù)器U6 清零， U 6 的輸出Q 為低電平， 延時(shí)上電控制信號(hào)PON 為低電平。

　　當(dāng)光電開關(guān)處于倒置狀態(tài)時(shí)， 小鋼球擋住透光孔， 紅外光路被隔斷， 光敏三極管輸出低電平， 內(nèi)部信號(hào)CLR 為低電平， 清零作用無效， 延時(shí)上電控制信號(hào)發(fā)生電路開始計(jì)時(shí)， 連續(xù)計(jì)時(shí)滿16 s 后延時(shí)上電控制信號(hào)PON 變?yōu)楦唠娖剑?該微型開關(guān)從“關(guān)”狀態(tài)進(jìn)入“開”狀態(tài)， 利用延時(shí)上電控制信號(hào)的電平變化來控制測(cè)試系統(tǒng)從等待工作狀態(tài)進(jìn)入全工作狀態(tài)。若小鋼球隔斷光路不能持續(xù)16 s 以上， 延時(shí)上電控制信號(hào)發(fā)生電路自動(dòng)復(fù)位PON 輸出低電平， 該微型開關(guān)仍處于“關(guān)”狀態(tài)。

　　圖5 是光路導(dǎo)通時(shí)電路可編程邏輯器件ispMA CH 4032ZE 的內(nèi)部邏輯電路圖的時(shí)序仿真圖， 圖6 和圖7 是圖5 中一個(gè)周期的局部放大圖， CLK 頻率是32 768 Hz, IR 信號(hào)周期是250 ms, 高電平時(shí)間是122us, 占空比1：2 047。圖8 是光路隔斷時(shí)的電路時(shí)序仿真圖， 光路隔斷后ID 為低電平， 16 s后信號(hào)PON 變?yōu)楦唠娖健?/p>

　　5 結(jié)束語

　　該微型倒置開關(guān)的殼體與開關(guān)各模塊之間填充有抗沖擊與振動(dòng)的緩沖材料， 提高了抗沖擊與抗振動(dòng)的能力。該微型倒置開關(guān)能夠在- 40 ~55℃ 的溫度范圍內(nèi)正常工作， 能滿足存儲(chǔ)測(cè)試系統(tǒng)對(duì)耐高低溫的需求。

　　本文所設(shè)計(jì)的微型脈沖供電式光電倒置開關(guān)是實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)測(cè)試系統(tǒng)微功耗的關(guān)鍵部件， 具有微體積、微功耗、耐高低溫、抗高沖擊、抗振動(dòng)和可靠性高等優(yōu)點(diǎn)， 該微型開關(guān)適用于各種存儲(chǔ)測(cè)試系統(tǒng)， 值得提倡、采用和推廣使用。