С механическим дребезгом часто сталкиваются при попытке измерить ток или сопротивление на экспериментальном оборудовании или при обычном действии переключающего контакта. Это может быть проблемой, если нужно сохранить параметры дребезга или шума в самой измерительной системе для последующего анализа. Как правило, такой дребезг переключения или аналогичный шум устраняются с помощью фильтрации или программных задержек, параметры которых основаны на «предположениях» о том, сколько времени могут длиться неизвестные помехи.
Схема на Рисунке 1 позволяет анализировать шум или механический дребезг в пределах временных интервалов, устанавливаемых простым пиковым детектором с компаратором. Сопротивление контакта переключателя затем может быть автоматически считано дифференциальным усилителем с использованием источника известного тока (здесь установлено значение 20 мА).
 |
|
| Рисунок 1. | Аналоговый пиковый детектор создает «окно» вокруг периода механического дребезга переключателя, позволяя измерять контактное сопротивление с помощью источника тока. |
Результирующий сигнал может быть оцифрован для измерения времени дребезга. После успокоения дребезга можно с высокой точностью измерять контактное сопротивление. Для этого ограниченного по полосе процесса не требуются осциллограф, временные задержки или фильтрация. Он также автоматически определяет уровень механических шумов.
Эта схема позволяет измерять контактное сопротивление только при отсутствии шумов на выходе дифференциального усилителя U2 (вывод 1, сигнал VPEAK). Амплитуда дребезга/шума должна быть больше 1 В пик-пик, а частота дребезга/шума должна быть больше 1 кГц (период менее 1 мс).
Когда ключ выборки замкнут, потенциальный шум может возникнуть в простом дифференциальном усилителе, коэффициент усиления которого равен
Выходного напряжения более 1 В будет достаточно, чтобы преодолеть порог диодов D1 и D2 пикового детектора и, в то же время, выключить транзистор Q3, шунтировавший элементы R10 и C2, определяющие постоянную времени, значение которой в настоящее время установлено равным 1.40 мс.
Однако ее можно увеличить, что позволит компаратору U3 реагировать на более низкочастотные составляющие сигнала. Постоянная времени RC должна быть больше длительности желаемых шумовых переходов. (Кроме того, обратите внимание, что компаратор имеет гистерезис).
Чтобы детектор отключил источник тока, напряжение VPEAK на выходе дифференциального усилителя должно быть больше, чем
Аналогично, для того чтобы компаратор подключил источник тока, VPEAK должно быть ниже
В этом примере опорное напряжение VREF пикового детектора установлено равным 0.217 В.
Как только уровень шума на выходе усилителя упадет ниже 1 В или переходы станут длиннее, чем постоянная времени RC, установленная элементами R10 и C2, транзистор Q3 включится, быстро зашунтировав подключенную к входу компаратора времязадающую RC-цепь, и выход компаратора сбросится в исходное состояние. Сбросившись, компаратор включает полевой транзистор Q2, позволяя без помех считать значение контактного сопротивления.
Источник тока на операционном усилителе U1 поддерживает постоянный ток через транзисторы Q1 и Q2, установленный здесь равным 20 мА, путем стабилизации на сопротивлении 50 Ом напряжения 1 В, заданного делителем на входе усилителя U1. При настройке источника тока нужно обязательно учитывать сопротивление открытого канала полевого транзистора.
На диаграмме, полученной в результате моделировании захвата шума, синий цвет соответствует напряжению на выходе дифференциального усилителя, красный – напряжению на RC-цепи пикового детектора, а зеленый представляет выходное напряжение компаратора (Рисунок 2).
 |
|
| Рисунок 2. | Событие захвата шума иллюстрируется напряжением на выходе дифференциального усилителя (синяя кривая), напряжением на RC-цепочке пикового детектора (красная кривая) и выходным напряжением компаратора (зеленая кривая). |
Для первой пачки шумовых импульсов установлена частота 1 кГц и амплитуда 1.5 В. Во второй импульсы имеют частоту 20 кГц и такую же амплитуду. Черные стрелки указывают временные интервалы дребезга переключателя. Значения контактного сопротивления можно считывать тогда, когда прямоугольные импульсы зеленого цвета имеют высокий уровень. Выходное напряжение дифференциального усилителя (синяя кривая при разрешенных измерениях) близко к 0.8 В, что указывает на контактное сопротивление 40 Ом.
 |
|
| Рисунок 3. | Амплитуды шумовых всплесков установлены равными 1.25 и 3.5 В. Выходное напряжение дифференциального усилителя 0.4 В указывает на контактное сопротивление 20 Ом. |
На Рисунке 3 амплитуды шумовых импульсов установлены равными 1.25 и 3.5 В, а напряжение на выходе дифференциального усилителя составляет 0.4 В, то есть, контактное сопротивление равно 20 Ом. И наконец, на Рисунке 4 амплитуды шумовых всплесков равны 4.25 и 1.10 В, а выходное напряжение близко к 0 В, что, разумеется, свидетельствует о сопротивлении 0 Ом.
 |
|
| Рисунок 4. | Амплитуды шумовых всплесков установлены равными 4.25 и 1.10 В. Выходное напряжение дифференциального усилителя, близкое к 0 В, указывает на контактное сопротивление 0 Ом. |
Купить LF411 на РадиоЛоцман.Цены
