CN110658446A - 干簧管寿命计数测量装置 - Google Patents

Abstract

一种干簧管寿命计数测量装置，包括控制器单元、L个通断计数单元、人机界面单元、磁控驱动单元、振荡器单元；L个通断计数单元均包括结构与组成相同的脉冲产生电路、抗脉冲干扰电路和三态输出计数电路；脉冲产生电路输出由干簧管通断所产生的初始脉冲至抗脉冲干扰电路；抗脉冲干扰电路对初始脉冲进行脉冲滤波，输出计数脉冲；三态输出计数电路对计数脉冲进行计数，输出通断计数值；抗脉冲干扰电路能够滤除计数脉冲中的边沿抖动干扰，保证了干簧管寿命检测的精确性；采用在控制器单元外部设置多个计数器分别对干簧管的通断次数进行计数的方式，同时检测干簧管寿命的干簧管数量不受控制器单元内部计数器数量的限制。

Description

干簧管寿命计数测量装置

本发明专利申请为分案申请，原案申请号为201711133948.4，申请日为2017年11月16日，发明名称为干簧管寿命计数测量方法。

技术领域

本发明涉及测试方法与装置领域，尤其是一种干簧管寿命计数测量装置。

背景技术

干簧管寿命一般在数十万次至几百万次。模拟干簧管的使用条件，通过控制干簧管通断产生电脉冲，通过对电脉冲进行计数，可以测试干簧管寿命。干簧管通断所产生的电脉冲含有边沿抖动，直接对未处理的脉冲进行计数，会产生极大的误差。使用MCU软件延时方式去除抖动脉冲的影响，当MCU需要同时对多个干簧管进行寿命测试时，MCU的软件延时方式会使MCU力不从心。

发明内容

为了解决现有干簧管寿命测量方面所存在的问题，本发明提供了一种干簧管寿命计数测量装置，包括控制器单元、L个通断计数单元、人机界面单元、磁控驱动单元、振荡器单元。

人机界面单元电性连接至控制器单元，用于发出检测命令，显示L个干簧管的寿命；控制器单元电性连接至磁控驱动单元，向磁控驱动单元发出磁控驱动信号，控制L个干簧管的通断；振荡器单元输出采样时钟脉冲至L个通断计数单元；L个通断计数单元分别对L个干簧管的通断进行计数得到L个通断计数值；通断计数单元电性连接至控制器单元，用于控制器单元分别读入L个通断计数单元的通断计数值和控制L个通断计数单元通断计数值的清0。

通断计数单元电性连接至控制器单元，用于控制器单元分别读入L个通断计数单元的通断计数值的方法是，L个通断计数单元的通断计数值均采用三态缓冲方式输出；所有通断计数单元的三态缓冲输出端口全部并联至控制器单元的计数数据输入端口；控制器单元发出选通控制信号逐个使能各通断计数单元的三态缓冲输出端口，从计数数据输入端口读入相应的通断计数值。

所述干簧管寿命计数测量装置还包括选通控制单元；控制器单元向选通控制单元发出通断计数单元地址编码信号，由选通控制单元对通断计数单元地址编码信号进行译码，得到选通控制信号。

L个通断计数单元均包括结构与组成相同的脉冲产生电路、抗脉冲干扰电路和三态输出计数电路。脉冲产生电路输出由干簧管通断所产生的初始脉冲至抗脉冲干扰电路；抗脉冲干扰电路对初始脉冲进行脉冲滤波，输出计数脉冲；三态输出计数电路对计数脉冲进行计数，输出通断计数值。

抗脉冲干扰电路包括移位寄存器、加法器、译码器、抗干扰阈值选择器、RS触发器。移位寄存器的输入为初始脉冲和采样时钟脉冲，输出为N位序列数据；加法器的输入为N位序列数据，输出为序列数据中1个数统计值；译码器输入为序列数据中1个数统计值，输出为译码输出信号；抗干扰阈值选择器的输入为译码输出信号，输出为第一置位信号和第二置位信号；RS触发器的输入为第一置位信号和第二置位信号，输出为计数脉冲；所述N为大于等于2的整数；移位寄存器输出的N位序列数据为对初始脉冲的最近N次采样值；所述采样值为二进制数据0或者1。

加法器的功能是，对输入的N位序列数据中“1”的个数进行统计，统计结果作为序列数据中1个数统计值输出。

译码器的功能是，对序列数据中1个数统计值进行译码得到N+1个译码输出信号；所述N+1个译码输出信号由y0、y1、……、yN组成，y0、y1、……、yN中有且仅有一个有效；所述y0、y1、……、yN中的有效信号与序列数据中1个数统计值中的0、1、……、N一一对应。

抗干扰阈值选择器的功能是，当输入的译码输出信号中yN及与N-RU1个与yN相邻的译码输出信号中有一个有效时，则令第一置位信号；当输入的译码输出信号中y0及与RD1个与y0相邻的译码输出信号中有一个有效时，则令第二置位信号有效；所述RU1为抗干扰上限阈值，为大于N/2且小于等于N的整数；所述RD1为抗干扰下限阈值，为大于等于0且小于N/2的整数。

所述RS触发器的功能是，第一置位信号为RS触发器的置位信号，第二置位信号为RS触发器的复位信号；计数脉冲从RS触发器的同相输出端或者反相输出端输出。

所述干簧管寿命计数测量装置进行寿命检测的步骤包括：

步骤1，初始化，包括将L个干簧管的检测标志均置为在检状态，寿命计数器清0，发出清0信号使L个通断计数值全部清0；

步骤2，控制L个干簧管通断一次，同时对L个干簧管的通断次数分别进行计数得到L个通断计数值；寿命计数器进行加1计数；

步骤3，读取L个通断计数值；

步骤4，逐个对检测标志为在检状态的干簧管是否失效进行判断；将本次被判断为失效干簧管的检测标志置为停检状态，同时将当前寿命计数器的计数值作为该次被判断为失效干簧管的寿命值；

步骤5，L个干簧管的检测标志中仍有在检状态者，返回步骤2，否则停止检测；

对检测标志为在检状态的干簧管是否失效进行判断，方法是，待判断干簧管被控制通断的次数与其通断计数值之间的误差小于E，则该干簧管未失效，否则失效；所述M为通断计数值的最大计数值，所述E为大于等于1且小于等于M/2的整数。

本发明的有益效果是：能够同时对多个干簧管的寿命进行检测；采用抗脉冲干扰电路自动滤除干簧管通断所产生的电脉冲中的边沿抖动干扰，滤除脉冲干扰的效果能够通过改变N位序列数据的位数，或者是改变抗干扰上限阈值、抗干扰下限阈值的大小进行调节，保证了干簧管寿命检测的精确性；采用在控制器单元外部设置多个计数器分别对干簧管的通断次数进行计数的方式，同时检测干簧管寿命的干簧管数量不受控制器单元内部计数器数量的限制。

附图说明

图1为L＝4时干簧管寿命计数测量装置实施例框图；

图2为1#通断计数单元实施例；

图3为N＝6时移位寄存器实施例；

图4为N＝6时加法器实施例；

图5为N＝6时译码器和抗干扰阈值选择器实施例；

图6为RS触发器实施例；

图7为1#脉冲产生电路实施例；

图8为N＝6时抗脉冲干扰电路抗干扰效果示意图；

图9为三态输出计数电路实施例。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步说明。所述干簧管寿命计数测量装置包括控制器单元、L个通断计数单元、人机界面单元、磁控驱动单元、振荡器单元。人机界面单元电性连接至控制器单元，用于发出检测命令，显示L个干簧管的寿命；控制器单元电性连接至磁控驱动单元，向磁控驱动单元发出磁控驱动信号，控制L个干簧管的通断；振荡器单元输出采样时钟脉冲至L个通断计数单元；L个通断计数单元分别对L个干簧管的通断进行计数得到L个通断计数值；通断计数单元电性连接至控制器单元，控制器单元分别读入L个通断计数单元的通断计数值。当L值较大时，L个通断计数单元的通断计数值均采用三态缓冲方式输出；所有通断计数单元的三态缓冲输出端口全部并联至控制器单元的计数数据输入端口；控制器单元发出选通控制信号逐个使能各通断计数单元的三态缓冲输出端口，从计数数据输入端口读入相应的通断计数值；控制器单元发出清零信号，使L个通断计数单元的通断计数值被清0。所述干簧管寿命计数测量装置还可以包括电性连接至控制器单元的选通控制单元；控制器单元向选通控制单元发出通断计数单元地址编码信号，由选通控制单元对通断计数单元地址编码信号进行译码，得到选通控制信号，使能与通断计数单元地址编码信号相应的通断计数单元的三态缓冲输出端口。

图1为L＝4时干簧管寿命计数测量装置实施例框图，包括控制器单元10、1#通断计数单元11、2#通断计数单元12、3#通断计数单元13、4#通断计数单元14、人机界面单元15、选通控制单元16、磁控驱动单元17、振荡器单元18。

人机界面单元15通过控制器单元10的接口I/O1与控制器单元10通信，用于检测命令的发出、参数修改和各干簧管寿命的显示等；控制器单元10通过输出端口OUT2向磁控驱动单元17发出磁控驱动信号，控制1#至4#干簧管的通断；振荡器单元18输出采样时钟脉冲CLK至1#通断计数单元11、2#通断计数单元12、3#通断计数单元13和4#通断计数单元14；1#通断计数单元11、2#通断计数单元12、3#通断计数单元13、4#通断计数单元14分别对4个干簧管的通断进行脉冲产生、脉冲滤波和通断次数计数；控制器单元10通过输出端口OUT1向选通控制单元16发出待选通的通断计数单元地址编码信号，选通控制单元16对通断计数单元地址编码信号进行译码，得到选通控制信号CS1、CS2、CS3、CS4，分别控制1#通断计数单元11、2#通断计数单元12、3#通断计数单元13、4#通断计数单元的通断计数值CV1、CV2、CV3、CV4通过输入端口IN1送至控制器单元10，IN1为控制器单元的计数数据输入端口；控制器单元10通过输出端口OUT3向1#通断计数单元11、2#通断计数单元12、3#通断计数单元13、4#通断计数单元14发出清0信号CLR；清0信号CLR有效时，4个通断计数单元的通断计数值均被清0。

如图2所示为1#通断计数单元实施例框图。图2中，1#脉冲产生电路100输出由1#干簧管通断所产生的初始脉冲P1；移位寄存器101、加法器102、译码器103、抗干扰阈值选择器104、RS触发器组成抗脉冲干扰电路，对初始脉冲P1进行脉冲滤波，输出计数脉冲P2；三态输出计数电路106对计数脉冲P2进行计数，受选通控制信号CS1的控制，输出1#干簧管的通断计数值CV1；三态输出计数电路106同时受清0信号CLR的控制，清0信号CLR有效时，三态输出计数电路106中的通断计数值被清0。

图2的抗脉冲干扰电路中，移位寄存器101包括串行输入端、N位并行输出端、采样时钟脉冲输入端，初始脉冲P1从移位寄存器101的串行输入端输入，采样时钟脉冲CLK从移位寄存器101的采样时钟脉冲输入端输入，移位寄存器101的N位并行输出端输出N位序列数据X1；加法器102的输入为N位序列数据X1，输出为序列数据中1个数统计值X2；译码器103输入为序列数据中1个数统计值X2，输出为译码输出信号X3；抗干扰阈值选择器104的输入为译码输出信号X3，输出为第一置位信号SE1和第二置位信号RE1；RS触发器105的输入为第一置位信号SE1和第二置位信号RE1，输出为计数脉冲P2。

图3为N＝6时移位寄存器的实施例。图3中，6个D触发器FF1、FF2、FF3、FF4、FF5、FF6组成6位串行移位寄存器，FF1的输入端D为移位寄存器的串行输入端，连接至初始脉冲P1；FF1、FF2、FF3、FF4、FF5、FF6的时钟输入端CLK并联后，组成移位寄存器的移位脉冲输入端，即移位寄存器的采样时钟脉冲输入端，并连接至采样时钟脉冲CLK；FF1、FF2、FF3、FF4、FF5、FF6的输出端Q分别为x11、x12、x13、x14、x15、x16，图3中，N位序列数据X1由x11、x12、x13、x14、x15、x16组成。N位序列数据X1为移位寄存器在采样时钟脉冲CLK边沿中的上升沿对初始脉冲P1的最近N次采样值。

N为其他数值时，可以增减图3中D触发器的数量来实现移位寄存器的功能。图3中D触发器可以用其他触发器来代替，例如，采用N个JK触发器来实现N位的移位寄存器的功能。移位寄存器也可以采用单个或者多个专用的多位移位寄存器来实现，例如，采用1片74HC164或者是1片74HC595，可以实现不多于8位的移位寄存器的功能，采用多片74HC164或者是多片74HC595，可以实现多于8位的移位寄存器的功能。

图4为N＝6时加法器实施例。加法器的功能是，统计N位序列数据X1中“1”的个数的数量值并以序列数据中1个数统计值X2输出。图4中，加法器由1位全加器FA1、FA2、FA3、FA4组成，图4中的4个1位全加器均包括有1位加数输入端A、1位加数输入端B、进位输入端Ci，以及1位结果输出端S、1位进位输出端Co。1位全加器FA1、FA2实现x11、x12、x13、x14、x15、x16中“1”的个数的统计，m2、m1和n2、n1分别为FA1、FA2的2位二进制统计结果输出。x11、x12、x13、x14、x15、x16与FA1、FA2的6个输入端的连接位置可以相互任意互换。1位全加器FA3、FA4组成2位二进制加法器，FA3、FA4将m2、m1和n2、n1相加得到3位二进制输出x23、x22、x21，x23、x22、x21组成序列数据中1个数统计值X2；FA3的进位输入端Ci输入0。

还可以采用其他的电路形式来实现加法器的功能，例如，采用多片超前进位集成4位加法器74HC283实现加法器的功能，或者是采用多片4位二进制并行进位全加器CD4008实现加法器的功能，或者是采用多片3位串行加法器CD4032是4实现加法器的功能，或者是门电路组成的组合逻辑电路实现加法器的功能，等等。

图5为N＝6时译码器和抗干扰阈值选择器实施例。图5中的FD1为3线—8线译码器74HC138，FD1组成译码器。序列数据中1个数统计值X2的3位二进制输出x23、x22、x21分别连接至FD1的3位地址输入端A2、A1、A0，FD1的3个使能输入端

E3分别输入0、0、1，FD1工作在译码状态。译码输出信号X3从FD1的译码输出端输出，FD1的译码输出端分别输出信号y0、y1、y2、y3、y4、y5、y6，由于N＝6，FD1的译码输出端

不会有效，无需使用。全部为低电平有效的y0、y1、y2、y3、y4、y5、y6组成译码输出信号X3，y0、y1、y2、y3、y4、y5、y6分别与序列数据中1个数统计值的0、1、2、3、4、5、6一一对应。译码器可以采用1片或者多片译码器芯片，或者是门电路组成的组合逻辑电路实现。

图5中，由与非门FA1、FA2组成抗干扰阈值选择器。图5中，FD1输出中的y6和y5连接至与非门FA1的输入端，只要序列数据中1个数统计值X2大于等于5，即y6及与y6相邻的1个译码输出信号y5之中的任何1个有效，则第一置位信号SE1有效，此时抗干扰上限阈值RU1等于5。图5中，FD1输出中的y0、y1和y2连接至与非门FA2的输入端，只要序列数据中1个数统计值X2小于等于2，即y0及与y0相邻的2个译码输出信号y1、y2之中的任何1个有效，则第二置位信号RE1有效，此时抗干扰下限阈值等于2。改变连接至与非门FA1输入端的信号，当只有y6连接至与非门FA1的输入端时(此时的与非门FA1为非门)，只有序列数据中1个数统计值X2等于6时y6有效，第一置位信号SE1才有效，此时抗干扰上限阈值RU1等于6；当将y6、y5、y4连接至与非门FA1的输入端时，只要序列数据中1个数统计值X2大于等于4，即y6及与y6相邻的2个译码输出信号y5、y4之中的任何1个有效，则第一置位信号SE1有效，此时抗干扰上限阈值RU1等于4。改变连接至与非门FA2输入端的信号，当只有y0连接至与非门FA2的输入端时(此时的与非门FA2为非门)，只有序列数据中1个数统计值X2等于0时y0有效，第二置位信号RE1才有效，此时抗干扰下限阈值RD1等于0；当将y0、y1连接至与非门FA2的输入端时，只要序列数据中1个数统计值X2小于等于1，即y0及与y0相邻的1个译码输出信号y1之中的任何1个有效，则第二置位信号RE1有效，此时抗干扰下限阈值RD1等于1。图5中，第一置位信号SE1、第二置位信号RE1为高电平有效；图5中与非门FA1、FA2改成与门，则第一置位信号SE1、第二置位信号RE1变成低电平有效。选择yN及与N-RU1个与yN相邻的译码输出信号中有一个有效，则令第一置位信号有效，以及选择y0及与RD1个与y0相邻的译码输出信号中有一个有效，则令第二置位信号有效均为或逻辑；在本实施例中，译码器的输出为低电平有效，抗干扰阈值选择器采用与逻辑门来实现上述或逻辑功能。当译码器的输出为高电平有效时，抗干扰阈值选择器可以采用或门、或非门实现上述或逻辑功能。

图6为RS触发器实施例。图6中，或非门FO1、FO2组成RS触发器，第一置位信号SE1和第二置位信号RE1均为高电平有效。当SE1有效、RE1无效时，将从同相输出端FO2输出的计数脉冲P2置为1；SE1无效、RE1有效时，将计数脉冲P2置为0；当SE1和RE1均无效时，计数脉冲P2的状态不变。RS触发器也可以采用其他形式的RS触发器。

图6中，计数脉冲P2与初始脉冲P1之间为同相关系。如果计数脉冲P2改从或非门FO1输出，则功能为，当SE1有效、RE1无效时，将计数脉冲P2置为0；SE1无效、RE1有效时，将计数脉冲P2置为1；当SE1和RE1均无效时，计数脉冲P2的状态不变；此时计数脉冲P2与初始脉冲P1之间为反相关系。

设在本N＝6的实施例中，抗干扰上限阈值RU1取值为5，抗干扰下限阈值RD1取值为2，则有，当序列数据中1个数统计值X2大于等于5时，输出SE1为高电平，将计数脉冲P2置为1；当序列数据中1个数统计值X2小于等于2时，输出RE1为高电平，将计数脉冲P2置为0。由于抗干扰上限阈值RU1为大于N/2且小于等于N的整数，抗干扰下限阈值RD1为大于等于0且小于N/2的整数，第一置位信号SE1和第二置位信号RE1不可能同时有效，因此，RS触发器的输出不会出现逻辑状态不确定的情况。

图7为1#脉冲产生电路实施例。1#干簧管KA1与负载电阻RA1串联后，并联至供电电源+VCC1和公共地GND，限流电阻R11与稳压管VD1串联后，再并联至负载电阻RA1两端；从稳压管VD1上输出由1#干簧管通断所产生的初始脉冲P11。干簧管主要用于计数、限位等场合，其负载主要是直流电阻性负载；调整负载电阻RA1的大小，可以调整待检测干簧管KA1的阻性直流负载电流的大小。图7中的KA1为常开开关；KA1换成常闭开关，图7电路仍然可以输出由干簧管通断所产生的初始脉冲P1。脉冲产生电路也可以采用其他能够由干簧管的通断控制产生初始脉冲的电路。

图8为N＝6时抗脉冲干扰电路的抗干扰效果示意图，给出了15个采样时钟脉冲CLK对初始脉冲P1的采样结果，以及得到的计数脉冲P2。设在图8中CLK的采样点1之前得到的6个序列数据X1均为0，计数脉冲P2为0。图8中，初始脉冲P1在CLK的采样点2前至采样点3后出现了正脉冲干扰，导致X1在采样点2、采样点3采样得到干扰采样值1；初始脉冲P1在CLK的采样点4至采样点5之间出现了正窄脉冲干扰，但该正窄脉冲宽度小于采样周期且处于2个采样点之间，未影响序列数据X1的采样结果，即采样过程自动滤除了该正窄脉冲干扰；初始脉冲P1在CLK的采样点7之后开始从0变1，从0变1过程中出现了2次边沿抖动，其中的第2个正窄脉冲抖动干扰被采样过程自动滤除，采样点8、采样点9的值分别为1、0。图8中，在时钟脉冲CLK的采样点1至采样点15采样得到的N位序列数据X1、N位序列数据X1中1个数统计值X2和计数脉冲P2见表1。

表1采样点1-15的N位序列数据X1、X1中1个数统计值X2和计数脉冲P2

RU1为5，RD1为2，观察表1中采样点的情况，在采样点1-10，X2小于等于RD1，RE1有效，SE1无效，P2被置为0；在采样点11-12，X2大于RD1且小于RU1，SE1、RE1均无效，P2维持为0；在采样点13-15，X2大于等于RU1，SE1有效，RE1无效，P2被置为1。显然，在连续的6个序列数据X1值中，直到图8的采样点13，才满足序列数据中1个数统计值X2大于等于抗干扰上限阈值RU1的条件，第一置位信号SE1有效，计数脉冲P2由0变1。

图8给出的是包装数粒信号产生装置在初始脉冲P1为0时的抗正脉冲干扰效果，以及初始脉冲P1由0变为1的条件与过程。包装数粒信号产生装置在初始脉冲P1为1时的抗负脉冲干扰效果，以及初始脉冲P1由1变为0的条件与过程，与初始脉冲P1为0时的抗正脉冲干扰效果，以及初始脉冲P1由0变为1的条件与过程相同。设在时钟脉冲CLK的采样点31之前CLK对初始脉冲P1的6个采样值均为1，计数脉冲P2为1，采样点31至采样点45采样得到的N位序列数据X1、N位序列数据X1中1个数统计值X2和计数脉冲P2见表2。

表2采样点31-45的N位序列数据X1、X1中1个数统计值X2和计数脉冲P2

观察表2中采样点的情况，在采样点31-32，X2大于等于RU1，SE1有效，RE1无效，P2被置为1；在采样点33-40，X1大于RD1且小于RU1，SE1、RE1均无效，P2维持为1；在采样点41-45，X2小于等于RD1，RE1有效，SE1无效，P2被置为0。

以计数脉冲P2与初始脉冲P1之间为同相关系为例做进一步的说明。当初始脉冲P1、计数脉冲P2均为0时，在连续N次采样中，只要单个或者多个正脉冲干扰形成的采样结果未造成N位序列数据X1中“1”的个数大于等于抗干扰上限阈值RU1，则计数脉冲P2不会变为1；初始脉冲P1、计数脉冲P2均为1时，在连续N次采样中，只要单个或者多个负脉冲干扰形成的采样结果未造成N位序列数据X1中“1”的个数小于等于抗干扰下限阈值RD1，则计数脉冲P2不会变为0。当P1、P2都为低电平时，只要在P1中出现的正脉冲使连续N个P1采样值中有大于等于RU1个为1时，能够从P2输出与该P1中正脉冲相对应的正脉冲；当P1、P2都为高电平时，只要在P1中出现的负脉冲使连续N个P1采样值中有小于等于RD1个为1时，能够从P2输出与该P1中负脉冲相对应的负脉冲。当初始脉冲P1已经由0变为1，或者是由1变为0之后，计数脉冲P2需要在N位序列数据X1中“1”的个数大于等于RU1，或者是小于等于RD1条件满足之后，才将计数脉冲P2从0变1，或者是将计数脉冲P2从1变0，有几个采样脉冲周期的延迟。当RU1取值越大时，包装数粒信号产生装置将计数脉冲P2从0变1的条件更加严格，抗正脉冲干扰效果更好，但计数脉冲P2相对于初始脉冲P1的延迟时间越大，反之RU1取值变小时，抗正脉冲干扰效果变小，但计数脉冲P2相对于初始脉冲P1的延迟时间变小。当RD1取值越小时，包装数粒信号产生装置将计数脉冲P2从1变0的条件更加严格，抗负脉冲干扰效果更好，但计数脉冲P2相对于初始脉冲P1的延迟时间越大，反之RD1取值变大时，抗负脉冲干扰效果变小，但计数脉冲P2相对于初始脉冲P1的延迟时间变小。当N的取值变大时，包装数粒信号产生装置将计数脉冲P2从0变1，以及从1变0的条件变严格，抗干扰效果变好，但计数脉冲P2相对于初始脉冲P1的延迟时间变大；当N的取值变小时，包装数粒信号产生装置将计数脉冲P2从0变1，以及从1变0的条件变宽，抗干扰效果变小，但计数脉冲P2相对于初始脉冲P1的延迟时间变小。

图9为三态输出计数电路实施例。图9(a)为三态输出计数电路实施例1，由计数器FC1和非门FN1组成，FC1为带三态输出的8位二进制计数器74HC590。FC1的计数允许端CCKEN输入0，清0控制端CCLR为三态输出计数电路的清0信号CLR输入端；清0信号CLR低电平有效，即控制器单元输出的清0信号CLR为低电平时，计数器FC1中的通断计数值被清0；控制器单元输出的清0信号CLR为高电平时，FC1工作在加计数状态，计数脉冲P2直接连接至FC1的计数脉冲输入端CCK，FC1在计数脉冲P2的上升沿加1计数，得到通断计数值。计数脉冲P2经非门FN1连接至FC1数据锁存端RCK，内部计数器的内容在计数脉冲P2的下降沿被锁存至输出锁存器。选通控制信号CS1连接至FC1的输出使能控制端G，CS1为低电平时有效，FC1将输出锁存器中的通断计数值CV1从Q7-Q0输出；CS1为高电平时，FC1的Q7-Q0为高阻状态。三态输出计数电路实施例1输出的通断计数值为8位二进制计数值。

图9(b)为三态输出计数电路实施例2，由计数器FC2和三态缓冲器FB1组成，FC2为4位二进制计数器74HC161，FB1为三态缓冲器74HC244。FC2的计数控制端CTP和CTR，以及置数控制端LD均连接至1，清0控制端CR为三态输出计数电路的清0信号CLR输入端；清0信号CLR低电平有效，即控制器单元输出的清0信号CLR为低电平时，计数器FC2中的通断计数值被清0；控制器单元输出的清0信号CLR为高电平时，FC2工作在加计数状态，计数脉冲P2直接连接至FC2的计数脉冲输入端CP，FC2在计数脉冲P2的上升沿加1计数，得到通断计数值。三态缓冲器FB1的4位数据输入端A3-A0分别连接至计数器FC2的4位计数值输出端Q3-Q0，选通控制信号CS1连接至FB1的输出使能控制端1G，CS1为低电平时有效，FB1将计数器FC2输出的通断计数值CV1从Y3-Y0输出；CS1为高电平时，FB1的Y3-Y0为高阻状态。三态输出计数电路实施例2输出的通断计数值为4位二进制计数值。

L＝4时干簧管寿命计数测量装置实施例中，2#通断计数单元、3#通断计数单元和4#通断计数单元采用与1#通断计数单元相同的电路组成与结构，即所有通断计数单元中都包括有脉冲产生电路、抗脉冲干扰电路和三态输出计数电路；所有脉冲产生电路、抗脉冲干扰电路、三态输出计数电路的组成与结构均相同。

振荡器单元用于输出采样时钟脉冲CLK，可以选择各种多谐振荡器中的任何一种来组成振荡器单元。初始脉冲来自于干簧管的通断控制输出，设控制器单元控制干簧管通断的频率低于10Hz，其形成的脉冲高电平、低电平宽度接近或者大于50ms，干簧管通断时的抖动干扰不超过5ms，因此，可以选择采样时钟脉冲CLK的周期为5ms左右，N在3至8范围内取值。

人机界面单元优选使用触摸屏，采用RS485或者是RS232与控制器单元进行通信。人机界面单元也可以选择由按键电路和液晶显示器共同组成。

磁控驱动单元由电磁铁及其驱动电路组成。可以采用1个干簧管由1个电磁铁及其驱动电路进行通断控制，也可以采用1个电磁铁及其驱动电路同时对多个干簧管进行通断控制，整体实现对L个干簧管的通断控制。电磁铁产生的磁场应该保证对应控制的干簧管能够可靠动作，整个磁控驱动单元应该保证L个干簧管能够可靠动作。

所有通断计数单元的通断计数值均采用三态缓冲方式输出；所有通断计数单元的三态缓冲输出端口全部并联至控制器单元的计数数据输入端口，控制器单元发出选通控制信号分别使能各通断计数单元的三态缓冲输出端口，从计数数据输入端口读入被使能三态缓冲输出端口输出的通断计数值。三态输出计数电路实施例1中的通断计数值为8位二进制数据，通断计数单元的三态缓冲输出端口、控制器单元的计数数据输入端口均为8位并行端口；三态输出计数电路实施例2中的通断计数值为4位二进制数据，通断计数单元的三态缓冲输出端口、控制器单元的计数数据输入端口均为4位并行端口。当L值小且通断计数值的位数少时，通断计数单元的通断计数值可以不采用三态缓冲方式输出，而是将每个通断计数单元的通断计数值输出端口分别直接连接至控制器单元的不同并行端口；例如，L＝4且通断计数值为4位二进制数值时，直接将4个通断计数单元的通断计数值输出端口连接至控制器单元的不同并行端口，只需要消耗控制器单元共16位I/O口线，即2个8位输入端口。

控制器单元通过选通控制单元发出选通控制信号。选通控制单元为译码器电路，对控制器单元发出的通断计数单元地址编码信号进行译码，得到选通控制信号。图1的实施例中，与1#通断计数单元11、2#通断计数单元12、3#通断计数单元13、4#通断计数单元对应的通断计数单元地址编码信号分别为二进制00、01、10、11，译码输出为CS1、CS2、CS3、CS4；控制器单元逐个使CS1、CS2、CS3、CS4有效，使能各通断计数单元的三态缓冲输出端口，然后从计数数据输入端口IN1读入相应的通断计数值。实施例中选通控制单元的译码器电路可以选择74HC139，或者是74HC138，或者是采用门电路组成。当L值大时，译码器电路可以采用多片74HC139，或者是74HC138等组成的多级级联电路，或者是采用多个门电路组成。当L值小时，也可以省略选通控制单元，由控制器单元通过输出端口直接向各通断计数单元发出选通控制信号，例如，图1的实施例中，选通控制信号CS1、CS2、CS3、CS4可以直接由控制器单元10发出，无需采用选通控制单元。CS1、CS2、CS3、CS4可以根据需要选择高电平有效，或者是低电平有效。

控制器单元用于对整个干簧管寿命计数测量装置进行控制，实现干簧管的寿命计数测量。控制器单元优选使用单片机作为核心来组成，控制器单元的核心也可以选择ARM，或者是DSP，或者是可编程序控制器。控制器单元进行干簧管寿命计数测量包括以下步骤：

步骤1，初始化，包括将L个干簧管的检测标志均置为在检状态，寿命计数器清0，发出清0信号使L个通断计数值全部清0；

步骤2，控制L个干簧管通断一次，同时对L个干簧管的通断次数分别进行计数得到L个通断计数值；寿命计数器进行加1计数；

步骤3，读取当次L个通断计数值；

步骤4，逐个对检测标志为在检状态的干簧管是否失效进行判断；将本次被判断为失效干簧管的检测标志置为停检状态，同时将当前寿命计数器的计数值作为该次被判断为失效干簧管的寿命值；

步骤5，L个干簧管的检测标志中仍有在检状态者，返回步骤2，否则停止检测。

控制L个干簧管通断一次，是指控制器单元通过磁控驱动单元发出使干簧管通、断一次的磁控信号。寿命计数器为控制器单元中的一个软件计数器，控制器单元发出使干簧管通、断一次的磁控信号，寿命计数器计数值加1。同时对L个干簧管的通断次数分别进行计数得到L个通断计数值，由控制器单元之外的L个通断计数单元分别进行。

对检测标志为在检状态的干簧管是否失效进行判断，方法是，待判断干簧管被控制通断的次数与其通断计数值之间的误差小于E，则该干簧管未失效，否则失效。当前寿命计数器的计数值为待判断干簧管被控制通断的次数。具体的判断方法是，设通断计数值的最大计数值为M，将当前寿命计数器的计数值对M取模，得到余数Q；读取的待判断干簧管通断计数值为K，则当|K-Q|<E，或者是|K-(Q-M)|<E，或者是|K-(Q+M)|<E三者之一得到满足时，则该干簧管未失效，否则失效。通断计数值采用的是循环加计数方式，通断计数值达到三态输出计数电路的最大计数值M后再加1会溢出变为0；以三态输出计数电路实施例2输出的4位二进制通断计数值为例，其通断计数值的最大值M为1111，下一次通断计数值为0；上述判断表达式中，将K与Q-M进行比较，是抵消K值加计数溢出后较小、而Q值较大的影响；将K与Q+M进行比较，是抵消K值较大、而Q值对M取模后较小的影响。由于E为大于等于1且小于等于M/2(M除以2)的整数，确定了误差E后，通断计数值的最大计数值M必须大于E的2倍；例如，确定E为3，则通断计数值的最大计数值M必须大于6，此时，十进制BCD计数器，或者是3位以上的二进制计数器均满足要求。读取的当次L个通断计数值中，对于检测标志为停检状态的干簧管是否失效，控制器单元不再进行判断与处理。

对检测标志为在检状态的干簧管是否失效进行判断，也可以采用以下方法：待判断干簧管的当次通断计数值与前次通断计数值不是增1关系时，则该干簧管失效，否则未失效；方法或者是，待判断干簧管连续V次的当次通断计数值与前次通断计数值不是增1关系时，则该干簧管失效，否则未失效；所述V为大于等于2的整数。通断计数值采用的是循环加计数方式，通断计数值达到三态输出计数电路的最大值后再加1会溢出变为0；以三态输出计数电路实施例2输出的4位二进制通断计数值为例，其最大值为1111，满足增1关系的下一次通断计数值为0。

对检测标志为在检状态的干簧管是否失效进行判断，还可以采用如下方法：待判断干簧管累计W次的当次通断计数值与前次通断计数值不是增1关系时，则该干簧管失效，否则未失效；所述W为大于等于2的整数。

控制器单元、人机界面单元可以根据需要实现干簧管的NO、NC占空比(即设置吸合时间和释放时间比例)调整与显示，失效判断方式选择及失效判断参数设置与显示，干簧管的通断周期设置与显示等。

为减小体积，提高可靠性，优选将L个通断计数单元、振荡器单元、选通控制单元中的全部，或者是部分功能采用PAL、GAL、CPLD、FPGA，或者是其他可编程逻辑器件、逻辑单元来实现。

除说明书所述的技术特征外，均为本领域技术人员所掌握的常规技术。例如，选择控制器单元的控制器，设计相关的外围控制电路和编制程序实现其功能；选择或者设计选通控制单元电路，满足译码选通的要求；选择或者设计振荡器单元的多谐振荡器，输出满足要求的采样时钟脉冲CLK；选择或者设计磁控驱动单元的电磁铁及其驱动电路，实现对L个干簧管进行通断控制的要求；选择人机界面单元的组成与电路结构，与控制器单元相连接，实现相应的功能；等等，均是本领域技术人员所掌握的常规技术。

Claims (9)

1.一种干簧管寿命计数测量装置，其特征在于：包括控制器单元、L个通断计数单元、人机界面单元、磁控驱动单元、振荡器单元；

人机界面单元电性连接至控制器单元，用于发出检测命令，显示L个干簧管的寿命；控制器单元电性连接至磁控驱动单元，向磁控驱动单元发出磁控驱动信号，控制L个干簧管的通断；振荡器单元输出采样时钟脉冲至L个通断计数单元；L个通断计数单元分别对L个干簧管的通断进行计数得到L个通断计数值；通断计数单元电性连接至控制器单元，用于控制器单元分别读入L个通断计数单元的通断计数值和控制L个通断计数单元通断计数值的清0。

2.根据权利要求1所述的干簧管寿命计数测量装置，其特征在于：通断计数单元电性连接至控制器单元，用于控制器单元分别读入L个通断计数单元的通断计数值的方法是，L个通断计数单元的通断计数值均采用三态缓冲方式输出；所有通断计数单元的三态缓冲输出端口全部并联至控制器单元的计数数据输入端口；控制器单元发出选通控制信号逐个使能各通断计数单元的三态缓冲输出端口，从计数数据输入端口读入相应的通断计数值。

3.根据权利要求2所述的干簧管寿命计数测量装置，其特征在于：还包括选通控制单元；控制器单元向选通控制单元发出通断计数单元地址编码信号，由选通控制单元对通断计数单元地址编码信号进行译码，得到选通控制信号。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的干簧管寿命计数测量装置，其特征在于：L个通断计数单元均包括结构与组成相同的脉冲产生电路、抗脉冲干扰电路和三态输出计数电路；

脉冲产生电路输出由干簧管通断所产生的初始脉冲至抗脉冲干扰电路；抗脉冲干扰电路对初始脉冲进行脉冲滤波，输出计数脉冲；三态输出计数电路对计数脉冲进行计数，输出通断计数值。

5.根据权利要求4所述的干簧管寿命计数测量装置，其特征在于：抗脉冲干扰电路包括移位寄存器、加法器、译码器、抗干扰阈值选择器、RS触发器；

移位寄存器的输入为初始脉冲和采样时钟脉冲，输出为N位序列数据；加法器的输入为N位序列数据，输出为序列数据中1个数统计值；译码器输入为序列数据中1个数统计值，输出为译码输出信号；抗干扰阈值选择器的输入为译码输出信号，输出为第一置位信号和第二置位信号；RS触发器的输入为第一置位信号和第二置位信号，输出为计数脉冲；所述N为大于等于2的整数；

移位寄存器输出的N位序列数据为对初始脉冲的最近N次采样值；所述采样值为二进制数据0或者1。

6.根据权利要求5所述的干簧管寿命计数测量装置，其特征在于：

加法器的功能是，对输入的N位序列数据中“1”的个数进行统计，统计结果作为序列数据中1个数统计值输出。

7.根据权利要求6所述的干簧管寿命计数测量装置，其特征在于：

译码器的功能是，对序列数据中1个数统计值进行译码得到N+1个译码输出信号；所述N+1个译码输出信号由y0、y1、……、yN组成，y0、y1、……、yN中有且仅有一个有效；所述y0、y1、……、yN中的有效信号与序列数据中1个数统计值中的0、1、……、N一一对应。

8.根据权利要求7所述的干簧管寿命计数测量装置，其特征在于：

抗干扰阈值选择器的功能是，当输入的译码输出信号中yN及与N-RU1个与yN相邻的译码输出信号中有一个有效时，则令第一置位信号；当输入的译码输出信号中y0及与RD1个与y0相邻的译码输出信号中有一个有效时，则令第二置位信号有效；

所述RU1为抗干扰上限阈值，为大于N/2且小于等于N的整数；所述RD1为抗干扰下限阈值，为大于等于0且小于N/2的整数。

9.根据权利要求8所述的干簧管寿命计数测量装置，其特征在于：

所述RS触发器的功能是，第一置位信号为RS触发器的置位信号，第二置位信号为RS触发器的复位信号；计数脉冲从RS触发器的同相输出端或者反相输出端输出。

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