电子电位器模块的制作方法

文档序号:7269997阅读:519来源:国知局
专利名称:电子电位器模块的制作方法
技术领域
本实用新型全部用电子线路模拟机械电位器,并达到和机械电位器相似的电气特性,可 在可调式直流稳压电源中作为精密电位器调节输出电压,取代传统机械电位器,也可以作为 一个完全独立的电子电位器用于其它电子领域。
背景技术
目前可调式直流稳压电源,调节输出电压几乎全部使用机械电位器,机械电位器存在机 械磨损、调压困难(一个多圈电位器从最小阻值到最大阻值需要十圈)、输出电压很难精确调 整等诸多弊病。
有一种方法是用拨码开关、电阻网络和一些辅助电路实现输出电压调整,但这种方法 依然有机械磨损,另外存在机械断点,在很多对输出电压的连续性有要求的情况下不能使用。 发明内容
本实用新型的构想是用电子计数器计数,输出的计数值选通电阻网络相应的电阻,该计 数值和输出电压以及输出电压所要求的电阻值一一对应。电位器仅有两个输出端点且是无源 的,可以和三端稳压器、晶体管、各种直流稳压电源芯片和模块连接,实现直流稳压电源输出 电压调整。
具体的技术方案是(参看附图l),设置两个按键(1),分别作为加键和减键,当有一个 按键按下,即启动方波发生器(2)振荡,输出的方波送到可预置数的可逆计数器(5)计数,
同时按键辨别电路(4)可控制计数器作相应的加或减计数,计数器的位数可根琚所需要的精 度决定,计数器每一个输出端接NPN型三极管阵(6)的基极,三极管阵的发射极全部互联, 集电极开路接电阻网络(7),网络电阻另一端全部并联,网络电阻的并联端和三极管阵的发 射极是电子电位器可变电阻的两个端点。计数器输出为8-4-2-1编码,使网络电阻的数量最 少。当连续按键时间约2秒,启动加速电路(3),网络电阻的电阻值将快速变化。
由于网络电阻全部并联,按加键时,计数器计数值增大,电子电位器的电阻值减小,按 减键时,电子电位器的电阻值增大,有些电路需要这种使用方案。
另一种方案是(参看附图2):在电子电位器可变电阻的两个端点接一只可调式精密并联 稳压器TL431,这样当按加键时,TL431输出的动态电阻增大,按减键,TL431输出的动态电 阻减小,这符合一般电位器的使用习惯。
TL431最大工作电压为36V,如果要求其承受的电压超过此值,可采用附图3所示方案, 用两只(或多只)TL431串联,以满足各种不同的电压需要。
本实用新型的有益效果是
1. 除两个按键外,无其它机械元器件,电位器的使用寿命将大大提高;
2. 电位器精度仅由电阻网络决定,精度可以做到很高;
3. 输出是无源的,可以当成一个有极性的普通电位器使用;
4. 电位器的电阻值可以方便地记忆、设置、保存;
5. 整个电路完全独立,所有元件都是超小和微电子元件,很容易实现模块化或集成化;6. 可做成各种精度和规格的通用电子电位器,应用到其它电子领域,取代传统的机械电 位器;
7. 可以方便地实现远程控制和自动控制。
8. 输出的电阻值在整个调节范围内都是连续的。以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

图1是本实用新型的基本原理框图。
图2是本实用新型一般电位器正常调节方法的输出原理示意图。
图3是在"一般电位器正常调节方法"方案中,对电子电位器要求的电压超出单个TL431 所能承受的电压的解决方案,"DB"是光电耦合器。
图4是本实用新型由分立元件和集成电路构成的电路原理图。 图5是本实用新型由单片机构成的电路原理图。
图l中,(1)按徵(2)方波发生器,(3)加速电路,(4)按键辨别电路,(5)可预置 数的可逆计数器,(6)三极管阵,(7)电阻网络。 图1是用于说明本实用新型的技术结构特征。
图2和图3中,"Rw"是电阻网络,"BG"是三极管阵,"J"代表多位计数器,虚线框内 是典型外接元件"集成三端稳压器",也可以外接三极管或其它电压输出元件。
具体实施方式

在图2所示的输出方案中,因为Rw全部并联,当计数值增大时,输出电阻减小,根据 TL431工作原理,在正常工作范围内(2.5V—36V),当Vref和A之间的电阻值减小时,K和 A之间的动态电阻增大,当Vref和A之间的电阻值增大时,K和A之间的动态电阻减小,两 者有精确的线性关系。Rw按8-4-2-1编码安排合适电阻值。
图3中,两个或多个TL431的输出电压可以在各自允许工作电压范围内根据需要任意搭 配。下面举例说明图3所示的输出方案实施原理
(为方便说明,忽略TL431的Vka起始电压2. 5V)设一直流稳压电源输出最大电压50. 0V, 先接通TL431-1电阻网络,当计数值从0加到299, TL431-1的Vka从0V升到29. 9V,这时再 加1,便接通光电耦合器,使TL431-2的Vka升到固定值30. 0V,同时TL431-1的Vka降到0V, 此后再加数,TL431-2的vka保持不变,TL431-1的vka再次改变,直到加到500,两个TL431 分别承担20. 0V和30. 0V,输出电压为其串联之和,即50.0V。
在图4的具体实施例中,Sl和S2分别是加键和减键,当有一个键按下,即启动由IC3B 等元件组成的方波发生器,计数器(IC)对脉冲计数,其输出使相应的(BG)导通,从而使 相应的网络电阻(RW)并联输出。当连续按键约2秒,由IC3A等元件组成的加速电路开始工 作,使方波发生器的振荡频率提高约十倍。IC1A, IC1B, IC1C, IC1D和IC2A, IC2B等元件 组成按键辩别和按键互锁电路,当两键都按下时,后按键无效。BG1等元件组成加禁止电路, 当计数值达到设定的最大值时,按加键无效。二极管(D)是减禁止电路,当计数值为零时, 按减键无效。
在图5的具体实施例中,以单片机AT89C2051为核心构成简洁型电子电位器,除具有图 4所有功能外,还有输出电阻值记忆功能,以满足机械电位器使用习惯,输出最大值为ll位 8-4-2-1码,若需要更高精度可用二一4线或三一8线译码器扩展输出位数。
权利要求1.电子电位器模块是全部由电子元件组成的电子电位器,其特征是将加、减按键开关和方波发生器、按键辨别电路联接、按键辨别电路的输出端接计数器的加减控制端,方波发生器的输出端接计数器的计数端,计数器的各输出端和集电极开路的NPN型三极管阵的基极分别相连接、三极管阵的集电极分别和电阻网络对应的电阻连接,构成完整的、输出无源的通用电子电位器器件。
2. 根据权利要求l所述的电子电位器模块,其特征是电阻网络可以接在TL431的Vref端和 A端。
3. 根据权利要求l所述的电子电位器模块,其特征是该电子电位器可以和三端稳压器、晶 体管、各种直流稳压电源芯片和模块直接连接。
4. 根据权利要求1所述的电子电位器模块,其特征是当电子电位器输出电压超出单只TL431 所能承受的电压,TL431可以多只串联分别调压。
5. 根据权利要求l所述的电子电位器模块,其特征是用单片机AT89C2051为核心构成简洁 型电子电位器,存储芯片24C02的SCL、 SDA引脚和单片机的串口联接。
专利摘要电子电位器模块是将按键开关、方波发生器、加速电路、按键辨别电路、计数器、集电极开路的NPN型三极管阵、电阻网络电连接一起,构成完整的、输出无源的通用电子电位器器件。附图是本实用新型基本结构原理框图。图中,(1)按键开关,(2)方波发生器,(3)加速电路,(4)按键辨别电路,(5)计数器,(6)三极管阵,(7)电阻网络。本实用新型除直接用于直流稳压电源作输出电压调整外,也可以作为通用电子电位器,广泛应用到其它电子领域,取代传统的机械电位器。本实用新型的构成方式有1.分立元件和集成电路,2.单片机为核心,3.模块化,4.集成化。
文档编号H02M3/04GK201163760SQ20072008579
公开日2008年12月10日 申请日期2007年7月11日 优先权日2007年7月11日
发明者程杰保 申请人:程杰保
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