【正文】 型動(dòng)態(tài)阻抗為 ，在很多應(yīng)用中可以用它代替齊納二極管，例如，數(shù)字電壓表，運(yùn)放電路、可調(diào)壓電源，開關(guān)電源等等。主要參數(shù)介紹如下： ● 可編程輸出電壓為 36V； ● 電壓參考誤差：177。 ％ ，典型值 @25℃（ TL431B） ； ● 低動(dòng)態(tài)輸出阻抗，典型 ； ● 負(fù)載電流能力 to 100mA； ● 等效全范圍溫度系數(shù) 50 ppm/℃典型 ； ● 溫度補(bǔ)償操作全額定工作溫度范圍 ； ● 低輸出噪聲電壓 。 原理圖 圖 213 AD 轉(zhuǎn)換電路原理圖 紅外接收電路 參數(shù)介紹 紅外遙控有發(fā)送和接收兩個(gè)組成部分。發(fā)送端采用單片機(jī)將待發(fā)送的二進(jìn)制信號(hào)編碼調(diào)制為一系列的脈沖串信號(hào)，通過紅外發(fā)射管發(fā)射紅外信號(hào)。紅外接收完成對(duì)紅外信號(hào)的接收、放大、檢波、整形，并解調(diào)出遙控編碼脈沖。為了減少干擾，采用的是價(jià)格SCLK1MCLK IN2MCLK OUT3CS4RESET5AIN2(+)6AIN1(+)7AIN1()8REF IN(+)9REF IN()10AIN2()11DRDY12DOUT13DIN14VDD15GND16U4AD770530pFC1030pFC1112Y2GNDGNDVCC_5GNDVCC_5GNDGNDGNDQ1GND1KR15VCC_5REFREFC12C13GNDGNDSCLKDINDOUTDRDYS+SVCC_5GNDC15C1612+3U11ALM35876+548U11BLM358C17C18GNDGNDGNDGNDVCC_51KR28 23 便宜性能可靠的一體化紅外接收頭 (HS0038， 它接收紅外信號(hào)頻率為 38kHz，周期約 26μ s) 接收紅外信號(hào)，它同時(shí)對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大、檢波、整形得到 TTL 電平的編碼信號(hào)，再送給單片機(jī)，經(jīng)單片機(jī)解碼并執(zhí)行去控制相關(guān)對(duì)象。 該芯片主要參數(shù)如下所示 ： ● 工作電壓： DC 5V； ● 工作電流：小于 1mA； ● 工作溫度：（ 25～+70 ）℃； ● 接收距離：大于 8m； ● 光譜反應(yīng)： 950nm。 硬件介紹 本設(shè)計(jì)中所使用的遙控器為市場(chǎng)常見產(chǎn)品，設(shè)計(jì)中不涉及遙控器的設(shè)計(jì)，僅對(duì)接收電路進(jìn)行設(shè)計(jì)。為防止單片機(jī)接收到錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)，因此在芯片的輸出腳加電阻進(jìn)行上拉，保證在空閑狀態(tài)下接收器輸出信號(hào)穩(wěn)定（為高電平）。為防止電源波動(dòng)對(duì)接收器造成干擾，在接收器的電源與電源地之間加 10uf 電容加以濾波，電路圖如圖 214所示。 原理圖 圖 214 紅外接收電路 頻率輸出電路 參數(shù)介紹 本設(shè)計(jì)中為防止外部信號(hào)對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，所以頻率輸出采用光電隔離方式。所使用的光耦的型號(hào)為 PC357，該光耦在波特率不高的場(chǎng)合就有很好的導(dǎo)通效果。能夠進(jìn)行有效地光電隔離。本設(shè)計(jì)中頻率信號(hào)的范圍為（ 200～ 1000） HZ，該光耦完全能夠滿足設(shè)計(jì)需求。主要參數(shù)介紹如下： ● 正向?qū)娏鳎盒∮诘扔?50mA； ● 最大峰值電流：下雨等于 1A； ● 最高工作電壓： DC 6V； ● 輸入功率： 70mW； GNDVCC_5HW_ININ1GND2VCC3U9HS0038B1KR31VCC_5 VCC_5GND10uFC19 24 ● 基極發(fā)射極電壓：小于等于 35V； ● 發(fā)射極集電極電壓：小于等于 6V； ● 輸出功率：小于等于 160mW； ● 工作溫度：（ 30～ 100）℃。 硬件介紹 為得到較高的輸出功率，因此在光耦輸出級(jí)加上拉電阻，以提供更高的輸出電流；為保證輸出頻率信號(hào)的穩(wěn)定性，在光耦的信號(hào)輸出級(jí)通過共模電感耦合頻率信號(hào)，以提高輸出信號(hào)波形的穩(wěn)定性。 為防止外部浪涌信號(hào)對(duì)內(nèi)部電路產(chǎn)生不可估量的損壞，因此在信號(hào)輸出端增加浪涌電壓抑制器，防止外部浪涌信號(hào)對(duì)內(nèi)部電路產(chǎn)生破壞。為便于觀察頻率信號(hào)的輸出情況，特在信號(hào)輸出級(jí)增加信號(hào)輸出指示燈。當(dāng)有信號(hào)輸出時(shí) LED 發(fā)光二極管就會(huì)被點(diǎn)亮，當(dāng)沒有頻率信號(hào)輸出時(shí)，該二極管處于熄滅狀態(tài)。電路如圖 215 所示。 原理圖 圖 215 頻率輸出電路 總線通訊電路 參數(shù)介紹 本設(shè)計(jì)中總線通訊采用的是 RS485 通訊方式，設(shè)計(jì)到的器件有：光耦 PC35 PC4通訊芯片 MAX3082。在頻率輸出電路中已經(jīng)對(duì) PC357 做過介紹，所以在本章節(jié)中將不再重復(fù)介紹該光耦，主要針對(duì)光耦 PC410 和通訊芯片 MAX3082 做具體介紹。 由于總線處于外部電路，所以無法避免會(huì)受到外界的干擾；輕者使數(shù)據(jù)傳輸失敗，重者將影響整套系統(tǒng)的運(yùn)行，因此同樣需要采用隔離的方法來抵抗外界的干擾。這里同樣采用光電隔離的方法，不同的是 RS485 接收信號(hào)和發(fā)送信號(hào)不能采用 PC357 光耦進(jìn)行12 34U10PC3571KR24VCC_5FOUTVCC_4851KR25GND212 34L112VD8TVSF+1KR26D8LED0 25 隔離，因?yàn)樵摴怦钅苷９ぷ鞯耐ㄓ嵅ㄌ芈瘦^低，在較高的通訊波特率的情況下將不出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失現(xiàn)象，使接收到的數(shù)據(jù)不完整或錯(cuò)誤。 這里我們就需要使用肖特基結(jié)構(gòu)的高速光耦 PC410，這種光耦能夠?qū)⑤斎胄盘?hào)限制在淺飽和區(qū)，這樣就能夠使輸入信號(hào)快速地退出飽和，提高光耦的開關(guān)速度。下面就對(duì) PC410光耦的主要參數(shù)介紹如下： ● 正向電流：小于等于 20mA； ● 反向電壓：小于等于 5V； ● 輸入功率：小于等于 40mW； ● 電源電壓：不超過 7V； ● 輸出電流：小于等于 50mA； ● 輸出功率：小于等于 85mW； ● 輸入 /輸出隔離電壓： ； ● 響應(yīng)速度： 10Mb/S； ● 共模抑制比： 10kv/us。 硬件介紹 RS485 發(fā)送信號(hào)經(jīng)單片機(jī) TX 口發(fā)出，經(jīng)光耦隔離后進(jìn)入 MAX3082 的信號(hào)接收端（ RX），經(jīng) MAX3082 后由 TTL 信號(hào)轉(zhuǎn)換成 RS485 的差分信號(hào)，并有 MAX3082 的總線輸出口 A 和 B端輸出；當(dāng)有數(shù)據(jù)經(jīng)過總線發(fā)送給液位傳感器時(shí)，信號(hào)首先經(jīng)總線經(jīng)過 MAX3082 芯片，這是總線上傳遞的是 RS485 的差分信號(hào)，經(jīng)過 MAX3082 芯片后 RS485 的差分信號(hào)轉(zhuǎn)換為單片機(jī)能夠識(shí)別的 TTL 信號(hào)，由 MAX3082 的 TX端經(jīng)過光耦隔離后將信號(hào)傳遞到單片機(jī)的RX 端，進(jìn)行數(shù)據(jù)接收。需要注意的是， MAX3082 有一個(gè)使能信號(hào)，因?yàn)?該芯片是半雙工通訊方式公用一組總線，因此在同一個(gè)時(shí)間點(diǎn)不允許收發(fā)數(shù)據(jù)同時(shí)進(jìn)行，所以在進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊時(shí)單片機(jī)需要對(duì) MAX3082 的使能信號(hào)進(jìn)行控制才能夠?qū)崿F(xiàn)正常通訊 ，如圖 216。 26 圖 216 光電隔離電路 為便于觀察上行及下行數(shù)據(jù)的通訊情況，在 MAX3082 芯片的發(fā)送和接收端均增加發(fā)光二極管，能夠比較直觀的觀察出數(shù)據(jù)通訊情況，便于維護(hù)以及現(xiàn)場(chǎng)故障排查。 RS485 信號(hào)在遠(yuǎn)距離傳輸時(shí)，由于傳輸電纜和芯片的阻抗不同，即為不同的兩種介質(zhì)，因此當(dāng)數(shù)據(jù)進(jìn)入兩種不同的介質(zhì)的時(shí)候就會(huì)出現(xiàn)信號(hào)反射現(xiàn)象，干擾數(shù)據(jù)的正常傳輸。為保證介質(zhì)連續(xù)就需要對(duì)傳輸電纜進(jìn)行阻抗匹配，查閱相關(guān)資料知通訊電纜的特性阻抗值為 120Ω，因此在液位傳感器的末端需要并聯(lián)一個(gè) 120Ω的電阻以達(dá)到阻抗匹配的目的，實(shí)現(xiàn)信號(hào)無反射的正常傳輸。 為防止外部浪涌信號(hào)對(duì)內(nèi) 部電路產(chǎn)生不可估量的損壞，因此在信號(hào)輸出端增加浪涌電壓抑制器，防止外部浪涌信號(hào)對(duì)內(nèi)部電路產(chǎn)生破壞 ，電路如圖 217所示 。 RO1RE2DE3DI4GND5A6B7VCC8U5MAX308213456U6PC41013 456U7PC41012 34U8PC3571KR16GND21KR17VCC_485VCC_4851KR18VCC_485GND2GND1KR19VCC_5RXDTXD485_ENVCC_485GND21KR22VCC_51KR23VCC_5PortPort 27 原理圖 圖 217 總線通訊電路 聲光報(bào)警電路 參數(shù)介紹 本設(shè)計(jì)中所示用的光報(bào)警器件發(fā)光二極管，為保證能夠提供足夠的亮度，因此在選型時(shí)特地選擇紅色發(fā)光二極管而且直徑特別大，足以提供明顯的亮度便于觀察，主要參數(shù)介紹如下： ● 直徑： 10mm； ● 顏色：紅色； ● 最大工作電流： 10mA； ● PN 結(jié)導(dǎo)通壓降： ； ● 封裝形式：直插。 聲報(bào)警采用蜂鳴器，優(yōu)點(diǎn)在于體積較小，便于安裝；響度較高，足以傳遞較遠(yuǎn)的距離，便于做業(yè)人員發(fā)現(xiàn)故障液位傳感器所在位置，主要參數(shù)介紹如下： ● 工作電壓： 12V； ● 工作電流：小于 20mA； RO1RE2DE3DI4GND5A6B7VCC8U5MAX308213456U6PC41013 456U7PC41012 34U8PC3571KR16GND21KR17VCC_485VCC_4851KR18VCC_485GND2GND1KR19VCC_5RXDTXD485_ENVCC_485GND210R2010R2112VD5TVS12VD6TVS12VD7TVSGND2GND2RS485_ARS485_B1KR22VCC_51KR23VCC_5D9LED01KR27VCC_485D10LED01KR28VCC_485120R35S1 28 ● 響度：距離 1m，響度大于 80dB； ● 直徑： 。 硬件介紹 本設(shè)計(jì)中需要對(duì)發(fā)光二極管限流電阻值進(jìn)行必要計(jì)算，因?yàn)橄蘖麟娮柽^小可能會(huì)對(duì)發(fā)光二極管產(chǎn)生致命的傷害，導(dǎo)致發(fā)光二級(jí)管燒壞；若限流電阻選的過大又將會(huì)影響發(fā)光二極管的亮度，不易被人眼發(fā)現(xiàn)，所以限流電阻阻值的選取至關(guān)重要。 因?yàn)椋汗╇婋妷簽?12V，已知 二極管導(dǎo)通壓降為 ，發(fā)光二極管導(dǎo)通壓降為 ，三極管飽和壓降為 ； 所以：由公式 U=IR； 知： R=U/I； 所以： R=()/=1030Ω； 由于：工作電流 I≤ 10mA； 所以： R＞ 1030Ω； 因此：這里選限流電阻的阻值為 。 原理圖 聲光報(bào)警電路原理圖如圖 218 所示，見下頁。 圖 218 聲光報(bào)警電路 電源電路 參數(shù)介紹 首先考慮交直流轉(zhuǎn)換，這里需要變壓器和整流橋。本傳感器中共需要以下直流電源：直流 12V、直流 6V、直流 5V，需要電壓轉(zhuǎn)換芯片，下面 分 別介紹。 V8R51R52C19AL0A LIGHTSPRK12X412X5D10D1112_OUT12_OUT聲聲聲聲聲聲 29 變壓器 本設(shè)計(jì)中采用的變壓器的型號(hào)為 EI 41X17，尺寸大小為 :(41*35*29)mm，該變壓器可直接焊接與 PCB 板上面，節(jié)省傳感器內(nèi)部空間，可有效減小殼體大小降低生產(chǎn)成本。該變壓器能夠?qū)⒔涣?220V 轉(zhuǎn)換為交流 12V，功率為 5W，完全滿足設(shè)計(jì)需求。 整流橋 本設(shè)計(jì)中所使用的整流橋的型號(hào)為 KBP307，該整流橋 具有體積小的特點(diǎn)，適合電路板裝焊， 主要參數(shù)介紹如下： ● 最大可重復(fù)反向峰值電壓： 1000V； ● 最大均方根電壓： 700V； ● 最大直流阻斷電壓： 1000V； ● 最大正向平均整流電流： 3A； ● 正向峰值浪涌電流： 80A； ● 最大正向電壓降： ； ● 最大反向漏電流： 5uA。 電源模塊 B1212S2W 為防止電網(wǎng)電壓的波動(dòng)或干擾對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)造成干擾，所以整流橋輸出電壓經(jīng)過 12V轉(zhuǎn) 12V 的隔離電源模塊進(jìn)行隔離，使用的隔離電源模塊型號(hào)為 B1212S2W，主要參數(shù)介紹如下 ： ● 電壓輸入范圍： DC ～ ； ● 輸出電壓： DC 12V； ● 最大輸出電流： 168mA； ● 輸出功率： 2W； ● 輸出紋波： 70mV。 電源模塊 K7805 該電源模塊產(chǎn)生的電壓 給單片機(jī)系統(tǒng)以及外圍芯片電路供電， 該模塊是高效率的開關(guān)穩(wěn)壓器，是 78X