数显电容高低调节器的原理与应用

2.4 阶梯比较译码显示电路

在火焰切割中，割炬与钢板的切割距离为5mm～8mm时，切割效果最佳。为了显示割炬与钢板的最佳距离，采用二极管译码电路。图6左边是阶梯比较电路，右边是一组模拟开关和二极管译码电路，其中，a1、b1、c1、d1、e1、f1、g1是个位数的七段发光数码管，b2、c2是十位数的发光二极管，只能显示1，整个电路可以对4～14个数字进行译码显示。采用共阴极七段发光数码管。


当电容探头下降时，电容传感器电路输出的电压信号很小，小于Y14比较器的负向电压，此时，Y14输出低电平，Y5～Y13比较器输出高电平，M14模拟开关选通，b2、c2发光数码管不亮。Y14输出低电平也使N4输出低电平，通过T11导相，输出为高电平，此时，a1、b1、c1、d1、el、f1、g1七段发光数码管全亮，第一次显示为竖立的“8”，表示割炬与钢板的距离大于14 mm。

当电容探头继续下降时，电容传感器电路输出的电压大于Y14比较器的负向电压，小于Y13比较器正向电压时，Y5～Y14输出高电平，M14、M0～M9模拟开关全部输出高电平，T11晶体管导通；T11晶体管的导通使二极管D30、D33二极管对地导通，从而使a1、d1、e1得不到导通电压，a1、d1、e1不发光，此时两位数码发光二极管显示为“14”。

当电容探头再下降时，电容传感器电路输出的电压大于Y13比较器正向电压，而小于Y12比较器正向电压，此时只有Y13输出低电平，Y14器输出高电平，b2、c2发光二极管点发亮；而Y13输出低电平时，同时M4封锁，M4不能选通，只有M3选通，Y13的低电平拉低D32、D36阴极电位，同时也拉低D32、D36阳极电位，使e1、f1达不到点亮电压，此时，b2、c2和a1、b1、e1、d1、gl发亮，两位数码发光二极管显示为“13”。

电容探头继续下降，电容传感器电路输出的电压大于Y12比较器正向电压，而小于Y11比较器正向电压时，Y12输出低电平，Y14输出高电平，b2、c2发光二极管发亮；Y12输出低电平的，同时M3封锁，M3不能选通，只有M2选通，Y12的低电平拉低D35阴极电位，同时也拉低D35阳极电位，使c1、f1达不到点亮电压，此时，b2、c2和a1、b1、d1、e1、g1发亮，两位数码发光二极管显示为“12”。

电容探头继续下降，电容传感器电路输出的电压大于Y11比较器正向电压，而小于Y10比较器正向电压时，Y11输出低电平，Y14输出高电平，b2、c2发光二极管点亮；Y11输出低电平时同时M2封锁，M2不能选通，只有M1选通，Y11的低电平拉低D26、D27、D31、D32、D36、D37阳极电位，使a1、d1、e1、f1、g1达不到点亮电压，此时，b2、c2和b1、c1发亮，两位数码发光二极管显示为“11”。

电容探头继续下降，电容传感器电路输出电压大于Y10比较器正向电压，而小于Y9比较器正向电压时，Y10输出低电平，Y14输出高电平，b2、c2发光二极管发亮；而Y10输出低电平时，同时M1封锁，M1不能选通，只有M0选通，Y10的低电平拉低D18阳极电位，使g1达不到点亮电压，此时，b2、c2、a1、b1、c1、d1、e1、f1发亮，两位数码发光二极管显示为“10”。

电容探头继续下降，电容传感器电路输出电压大于Y9比较器正向电压，而小于Y8比较器正向电压时，Y9输出低电平，Y8输出高电平，封锁M14，使b2、c2发光二极管不发光；Y9输出低电平时，M0封锁，Y9的低电平通过M9模拟开关拉低D25阳极电位，使e1达不到点亮电压，此时a1、b1、c1、d1、f1、g1发亮，个位数显示为“9”。

电容探头继续下降，电容传感器电路输出电压大于Y8比较器正向电压，而小于Y7比较器正向电压时，Y8输出低电平，Y7输出高电平，Y8输出低电平时，M9封锁，此时，译码二极管全部处于悬空状态，a1、bl、c1、d1、e1、f1、g1七段发光管全部点亮，个位数显示为“8”。

电容探头继续下降，电容传感器电路输出电压大于Y7比较器正向电压。小于Y6比较器正向电压时，Y7输出低电平，Y6输出高电平，而Y7输出低电平时，M8封锁，Y7的低电平通过M7模拟开关拉低D31、D32、D36、D37阳极电位，使d1、e1、f1、g1达不到点亮电压，此时a1、b1、c1发亮，个位显示为“7”。

电容探头继续下降，电容传感器电路输出电压大于Y6比较器正向电压，而小于Y5比较器正向电压时，Y6输出低电平，Y5输出高电平，Y6输出低电平时，M7封锁，Y6的低电平通过M6模拟开关拉低D23阳极电位，使b1达不到点亮电压，此时a1、c1、d1、e1、f1、g1发亮，个位数显示为“6”。

电容探头继续下降，电容传感器电路输出电压大于Y5比较器正向电压时，Y5输出低电平，N6封锁，Y5的低电平通过M5模拟开关拉低D29、D34阳极电位，使b1、e1达不到点亮电压，此时a1、c1、d1、f1、g1发亮，个位显示为“5”。

通过以上对阶梯比较和泽码显示电路的详细解剖分析，可以看出。随着割炬的下降，电容传感器电路输出的信号电压随之上升，每步进上升一步电压，比较器输出电压就为低电平，同时封锁下一级模拟开关，唯独Y14不同，因为其正端和负端与其他的比较器接法不同。为了使数码显示割炬与钢板保持5 mm～14 mm的距离，在现场调试时，VR2、VR4、VR5也应进行相应调整。