Аналоговый формирователь временных интервалов Советский патент 1981 года по МПК H03K17/28 

(54) АНАЛОГОВЫЙ ФОРМИРОВАТЕЛЬ ВРЕМЕННЫХ ИНТЕРВАЛОВ

Изобретение относится к импульсно технике инфранизкого диапазона и может быть Применен для формирования длительных интервалов времени в установках различного назначения.и, в частности, предназначен для использования в системах автоматического управления переключением регенератив ных теплообменников. Известно реле времени, содержащее интегратор на операционном усилителе с конденсатором в цепи обратной связи, пороговьгй каскад на двух операционных усилителях, работающих в режиме компараторов напряжения, и выходной каскад на транзисторе со стабилитроном в эмиттерной цепи, нагруженной на электромагнитое реле 1 jИзвестное устройство имеет недост точную длительность формируемых интервалов времени. Известен также электронный интегратор, содержащий времязадающий кас кад на операционном усилителе с кон ценсатором в цепи обратной связи, выходной каскай, формирующий импульс после отработки определенного интервала времени, и выходной каскад с прчмёнением одновибратора . Однако такое устройство имеет ограниченные возможности в увеличении длительности формируемого интервала времени. Это объясняется тем, что в традиционной схеме времязадающего каскада, собранного на операционном усилителе, в цепи обратной связи которого включен вренязадающий конденсатор, а к инвертирукндему входу операционного усилителя подключен времязадающий резистор, работающий в режиме интегрирования скачка постоянного напряжения, постоянная времени интегрирования tr RC ограничивается по величине сверху предельными значениями сопротивления изоляции R конденсатора и входного сопротивления операционного усилителя R, так как верхний предел величины R определи ётся качеством выбранного конденсатора, ана выбор величины сопротивления времязадающего резистора накладывается условие Цель изобретения - расширение диапазона формируемых временных интервалов в сторону увеличения их длительности. Для достижения указанной цели в аналоговый формирователь временных интервалов, содержащий интегратор на операционном усилителе, в цепи обратной связи которого включен конденсатор времязадающей RC-цепи, пороговый каскад, включающий в себя биполярный транзистор, база которого подключена через резистор к выходу операционного усилителя, а эмиттер через стабилитрон - к база транзисторного модуля тора, нагруженного на электромагнитное реле, и источник постоянного тока с симметричными стабилизированньгми разнополярш 1ми напряжениями, во времязадающую цепь интегратора введены два резистора, первые выводы которых подключены соответственно к положительной и отрицательной шинам источни ка постоянного тока с симметричными paзнoпoляpны ш стабилизированными напряжениями, а вторые выводы резисторо подключены к переменному дискретно ре гулируемому резистору, средний вывод которого подключен к инвертирующему входу операционного усилителя, при этом неинвертирующий вход последнего подключен к общей средней шине разнополярного источника постоянного тока На чертеже представлена принципиальная электрическая схема аналогово го формирователя длительных интервалов времени. Аналоговый формирователь длительны интервалов времени содержит интегратор, собранный на операционном усили теле 1, подключенный к положительной 2 и к отрицательной 3 шинам источник ПОСТОЯННОГОтока, имеющего симметрия . ные разнополярные стабилизированные, напряжения, формируемые последовател ной цепью из стабилитронов 4 и 5, а также баластного резистора 6, подклю ченного к общей шине 7 источника 8 постоянного тока с напряжением +Е, причем конденсатор 9 времязадающей RC-цепи подключен в цепи обратной св операционного усилителя 1, т. е, ежду его выходом 10 и инвертирующим входом 11, а резистивная цепь времязадающей RC-цепи состоит из последоательно включенных постоянного резистора I2,переменного дискретно регуируемого резистора 13 и постоянного езистора 14, причем первые выводы резисторов 1,2 и 14 подключены соответстенно к положительной 2 и отрицательной 3 шинам, а вторые выводы резистоов 12 и 14 подключены к переменному искретно регулируемому резистору 13, редние выводы которого через переклюатель 15 подключены к инвертирующему ходу 11 операционного усилителя I и обкладке времязадающего конденсатора , при этом неинвертирующий вход 16 операционного усилителя 1 подключен к общей средней шине 17 разнополярного источника постоянного тока, т. е. между стабилитронами 4 и5, Конденсатор 18 выполняет функции коррекции сигнала и является составной частью операционного усилителя 1. Аналоговый формирователь длительных интервалов времени содержит также выходной пороговый каскад, база биполярного транзистора 19 которого подключена через резистор 20 к выходу 10 интегратора коллектор подключен к минусовой шине 3, а эмиттер через стабилитрон 21 к двум базам транзисторного модулятора 22, оба эмиттера которого через переменный резистор 23 подключены к плюсовой шине 2, а общий коллектор его подключен к обмотке электромагнитного реле 24, второй вывод которой подключен к общей шине 7. Обмотка, реле 24 зашунтирована диодом 25 в обратно смененном направлении относительно -полярности источника питания с напряжением +Ej. Реле 24 имеет контактные группы 26, выводы 27 от которых подключаются к объектам управления. Для управления работой аналогового формирователя длительных интервалов времени имеется двухполюсный тумблер 28, средние выводы которого подключены соответственно к плюсовой шине 2 и к выходу 10 интегратора, при этом вывйд одной переключающей группы контактов подключен к источнику постоянного тока с напряжением , а противоположный вывод второй переключающей группы контактов подключен к среднему выводу последовательной цепи из ограничительного резистора 29 и кнопки 30 ручного управления, вторые выво,ды которых шунтируют конденсатор 9 времязадающей RC-цепи.

Аналоговый формирователь длительных интервалов времени работает следующим образом.

При подаче напряжения питания на: схему устройства, т. е. при включении тумблера 28 в положение, при котором источник постоянного тока с напряжением +ЕУ, подключен к шине 2, устройство готово к работе и практически в этот момент начинает формироваться отрабатываемый длительный интервал времени, поскольку переключение тумблера 28 привело к отключению резистора 29 от конденсатора 9, шунтировавшего его и снимавшего остаточные напряжения, поэтому на выходе 10 операционного усилителя 1 формируется линейно изменяющийся уровень выходного напряжения, крутизна которого пропорциональна величине постоянного времени tT времязадающей RC-цепи интегратора, состоящей из конденсатора 9 и цепи на резисторах 12, 13 и 14. Выходное напряжение интегратора, нарастающее С или спадающее в зависимости от выбранного положения переключателя.15) относительно шины 2, сравнивается с пороговым напряжением выходного каскада, и, как только последнее оказывается меньше первого, т. е. выполняется условие Ugj.,, стабилитро 21 пробивается, ток в базах транзисто ного модулятора 22 резко возрастает и реле 24 срабатывает. На этом процес формирования отрабатываемого интервала времени заканчивается.

При необходимой повторной отработки интервала времени нажимают кнопку 30, при этом конденсатор 9 шунтируется резистором 29 и разряжается, что приводит к возврату уровня выходного напряжения на выходе 10 интегратора до уровня искусственного нуля, равного уровню напряжения между счабилитронами 4 и 5, т. е. Ugj, U , а также тому, что транзистор 19, стабилитрон 21 и модулятор 22 запирается, и реле 24 выключается. После отжатия кнопки 30 резистивный шунт с конденсатора 9 снимается, и процесс формирования следующего интервала времени д1 повторяется аналогично описанному. Регулирование формируемых интервалов времени Д t производится с помощью переключателя 15 путем дискретного изменения переменного резистора 13.

Эффект расширения диапазона, т. е. существенного увеличения длительности формируемых интервалов времени At,, достигнут в предлагаемом устройстве за счет нетрадиционного включения резисторов 12, 13 и 14 времязадающей RC-цепи на входе 11 операционного усилителя 1. Обычно увеличивают номинальную величину сопротивления резистора R и этим самым увеличивают постоянную времени интегрирования.

|Ч Но существует предел увеличения R, накладываемый условием (l), согласно которому величину R нельзя увеличить беспредельно. В предлагаемом устройстве введены дополнительные резисторы которые подключены к инвертирующему входу 11 операционного усилителя 1 параллельно, но вторыми выводами подключены к разнополярным источникам тока, что приводит.к одновременному заряду и разряду времязадающего конденсатора 9 раздельно через резисторы 12 и 14, причем с помощью дискретно регулируемого резистора 13 можно изменять величину разности зарядного и разрядного токов, чем и достигается расширение диапазона формируемых интервалов времени At в сторону увеличения их длительности, не нарушая условия (1), т. е, не увеличивая номинальных значений сопротивлений времязадающих резисторов.

Формула изобретения

Аналоговый формирователь временных интервалов, содержащий интегратор на операционном усилителе, в цепи обратной связи которого включен конденсатор времязадающей RC-цепи, пороговый каскад, включающий в себя биполярный транзистор, база которого подключена черезрезистор к выходу операционного усилителя, а эмиттер через стабилитрон - к базам транзисторного модулятора, нагруженного на злектромагнитное реле, и источник постоянного тока с симметричными стабилизированными разкополярными напряжениями, отличающийся тем, что, с целью .расширения диапазона формируемых временных интервалов в сторону увеличения их длительности, во времязадающую цепь интегратора введенш два резистора, первые выводы которых подключены соответственно к положительной и отрицательной, шинам источника постоянного тока с симметричными разнополярными стабилизированными напряжениями, а вторые выводы резисторов подключены к переменному дискретно регулируемому резистору, средний вывод которого подключен к инвертирующему входу операционного усилителя, при этом неинвертирующий вход операционного усилителя подключен к общей средней шине разно878 полярного источника постоянного ; тока. Источники; информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 534868, кл. Н 03 К 17/28, 09.04.75. 2.Заявка ФРГ № 2244676, кл. 21 а 136/00, опублик. 1974 (прототип) .