Таймер с регулируемым временем отсчета

Генератор одиночного линейно-изменяющегося сигнала (Рис. 5.4) генерирует напряжение U_вых, зависящее от времени:

Если известно U_вых, до которого должен зарядиться конденсатор с момента начала заряда, можно вычислить время, которое на это потребуется. Этот принцип положен в основу схемы таймера на ОУ, показанной на рис 5.6.

а)

б)

Рис. 5.6. Таймер с регулируемым временем отсчета.

а – схема; б – формы U_лин и U_вых

ОУ А₁ здесь генератор линейно-изменяющегося напряжения, который генерирует линейно-спадающий сигнал (U_лин) при переключении ключа в положение «Пуск».

ОУ А₂ – это компаратор, отрабатывающий это линейно-спадающее напряжение по входу «–». На вход «+» ОУ А₂ подается регулируемое отрицательное опорное напряжение U_оп. В момент перехода линейно-изменяющегося напряжения через уровень опорного напряжения выход компаратора быстро перебрасывается в состояние U_вых= +U_нас. В качестве R_n можно использовать реле или другое устройство, которое управляет мощной цепью, включая, например, звуковую сигнализацию или выключая освещение. Включенный последовательно с R_n диод пропускает ток только при положительном U_вых.

5.3.1 Анализ работы схемы. Начнем анализ схемы с примера.

Пример 5.2. Найти чему равна скорость изменения напряжения на выходе генератора линейно-изменяющегося сигнала А₁ в в/сек и выразить эту скорость спада в в/мин.

Решение:

;

.

Из примера видно, что при помощи E_вх можно регулировать скорость спада U_лин. Если, например удвоить E_вх, то U_лин будет спадать вдвое быстрее, со скоростью 2 В/с.

Пример 5.3. Если в схеме Рис. 5.6, а U_оп= –10 В, то сколько времени пройдет с момента размыкания ключа (перевод в положение «Пуск»), т.е. до достижения U_вых уровня +U_нас.

Решение:

.

Теперь, когда компаратор подключен к генератору линейно-изменяющегося напряжения, возникает вопрос: нельзя ли сделать так, чтобы выход компаратора управлял входом этого генератора? Утвердительный ответ на этот вопрос позволяет построить схему генератора напряжения треугольной формы.

Генератор напряжения треугольной формы

Для такого генератора необходимо как минимум два ОУ. Для того чтобы выполнить анализ такой схемы разделим этот анализ на три логически следующих друг за другом этапа. Покажем, во-первых, как можно при ручном управлении создать сигнал треугольной формы в схеме, содержащей один ОУ, резистор, конденсатор и ключ с ручным управлением. Затем подберем компаратор, который заменит ключ с ручным управлением. На третьем этапе соединим вместе этот компаратор с генератором напряжения треугольной формы.