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我經(jīng)常會從文章中看到：模擬 技術(shù)正在被淘汰，一切都應(yīng)是數(shù)字技術(shù)。最近，我參與了一個設(shè)計項(xiàng)目，它表明這種觀點(diǎn)在許多情況下并不適用。 當(dāng)時的問題是要在某種教育應(yīng)用中，把兩個新型光隔斷器（optical breaks）放入一組天文望遠(yuǎn)鏡的驅(qū)動裝置中，這些望遠(yuǎn)鏡由自動機(jī)械控制并可通過互聯(lián)網(wǎng)來使用。驅(qū)動裝置已表現(xiàn)出磨損跡象，是由行程末端的過度滑動引起的。傳感器會發(fā)信號表示到達(dá)行程末端，因此不再滑動。叉臂和其它位置包圍了望遠(yuǎn)鏡的內(nèi)部線束，結(jié)果望遠(yuǎn)鏡的重新布線變得很棘手。 因此，最佳想法是把信號編碼，從新傳感器送入當(dāng)前導(dǎo)線。有一個數(shù)字信號可供使用，難題在于把兩個新傳感器的信號編碼。 如果使用數(shù)字方法，則需要向基座添加一個小型微控制器，并把一個串行數(shù)字信號編碼以便沿著圓筒傳送，并伴隨適當(dāng)?shù)耐矫}沖、數(shù)據(jù)、校驗(yàn)，然后信號在 CPU被解碼。該方法需要某種復(fù)位準(zhǔn)備，因?yàn)橥h(yuǎn)鏡需要獨(dú)立工作數(shù)月，并且這些串行數(shù)字信號會遇到不需要的開關(guān)噪聲。CPU也必須花時間獲取這些信號并把它們解碼和同步，增加了占用的時間。另外，我們必須編寫一些較難處理的位拆裂代碼：不是什么巨大的挑戰(zhàn)，但也不是簡單的事情。 相反，本方法在簡單的加法電路上應(yīng)用了某種變通，其中的每個傳感器貢獻(xiàn)不同數(shù)值量。該方法采用了基本的二進(jìn)制思想：一個傳感器加±1，下一個加±2，最后一個加±4，以獨(dú)特方式表示每種狀態(tài)。 基本要求是一個電壓參考、一些運(yùn)算放大器、一個求和點(diǎn)。該應(yīng)用使用的IC4是Texas Instruments公司的REF3040電壓參考，它的輸出公差是0.2%，而售價僅約1美元（圖1）。該電壓參考產(chǎn)生4.096V電壓，并產(chǎn)生足夠電流來運(yùn)行運(yùn)算放大器，后者在自己的軌到軌范圍內(nèi)運(yùn)行，精度在幾毫伏以內(nèi)。但是要小心：一些“軌到軌”運(yùn)算放大器在軌附近沒有足夠大的電流驅(qū)動。該電路使用0.1%精度電阻器，售價僅約20美分。請記住：可以使用兩個串聯(lián)10kΩ電阻器和兩個并聯(lián)10kΩ電阻器，來產(chǎn)生圖示的20kΩ和5kΩ電阻。組裝和材料清單更簡單，并且精度更好，這是因?yàn)槔硐胱柚抵車姆植紶顩r往往彼此抵消。表1列出了輸出電壓預(yù)測值。 電壓表做的測試表明：所有輸出電壓偏離輸出預(yù)測值的幅度均在1mV以內(nèi)。低于1%的誤差預(yù)算表明：可用該方法來對更多的幾個傳感器編碼。在望遠(yuǎn)鏡中，CPU的ADC讀取輸出值。應(yīng)讀取兩次來確保不是在過渡時獲取的。該電路的優(yōu)點(diǎn)包括：它的直流電信號確保沒有噪聲，并且更新幾乎是即時的。另外，由于運(yùn)算放大器很簡單，實(shí)際上不會損壞，并且對噪聲不敏感，因此無需復(fù)位電路。最大的優(yōu)點(diǎn)是，該設(shè)計無需編程。 |
