Схемы для формирования импульсов заданной длительности

Процессы образования и измерения временных интервалов связаны с формированием дискретных временных функций, которые представляют собой импульсы заданной продолжительности, импульсы, сдвинутые во времени на заданное значение, и др. Для формирования дискретных временных функций используют следующие устройства.

Формирователи импульсов, которые формируют на выходе короткие импульсы по переднему или заднему фронту входного импульса (рис.4.12,а).

Формирователь временных интервалов, который запускается коротким импульсом (рис.4.12,б).

Формирователи временных интервалов (таймеры) формируют импульс заданной продолжительности Тимп по переднему (заднему) фронту входного импульса (рис.4.14,в).

Реле времени реализует функцию задержки на «срабатывание» Тср (возврат) (рис.4.12, г).

Диапазон временных интервалов в устройствах автоматики широк. Наименьшие интервалы времени исчисляются долями миллисекунд, а наибольшие — часами и более. Для образования и измерения временных интервалов от единиц миллисекунд до нескольких секунд используют переходный процесс заряда, разряда или перезаряда конденсатора, который протекает во времени.

Принцип образования временного интервала при заряде конденсатора можно уяснить, пользуясь схемой (рис.4.13,а). Допустим, что в начальный момент времени ключ К был разомкнут, а напряжение на конденсаторе Uc = 0. В момент замыкания ключа конденсатор начинает заряжаться. Как известно, напряжение на нём изменяется в зависимости от времени (рис.4.13,б) по экспоненциальному закону.

Если параллельно конденсатору включить устройство, реагирующее на значение (уровень) напряжения на конденсаторе — пороговое устройство (компаратор), то оно сработает, когда напряжение превысит его порог срабатывания. Таким образом, пороговое устройство срабатывает через некоторое время после нажатия ключа SB, называемое задержкой.

Одновибратор, представляет собой разновидность триггера, в котором выход одного из логических элементов имеет ёмкостную связь со входом другого, в результате чего схема всегда возвращается в одно состояние. Если с помощью входного импульса её принудительно установить в другое состояние, то она вернется в исходное с задержкой, которая будет определяться величиной ёмкости и параметрами схемы. Схема эта широко используется для формирования импульсов заданной длительности. Однако, построение одновибраторов на логических и RС-элементах представляет собой довольно сложную задачу: здесь необходимо учитывать конкретное выполнение входных цепей логических схем, так как напряжение на ёмкости в одновибраторе может превышать напряжение питания, поэтому в реальных устройствах лучше всего использовать одновибраторы в интегральном исполнении (рис.4.14).

При необходимости формирования импульсов большой (от секунд до нескольких часов) длительности применяют схемы на двоичных счётчиках (рис.4.15).

В исходном состоянии на выходе RS-триггера устанавливается НИЗКИЙ уровень сигнала. Спадом (перепад ), входного сигнала на выходе RS-триггера устанавливается ВЫСОКИЙ уровень и отсчёт интервала начинается, сигнал “0” с инверсного выхода разрешает работу счётчика D1. После отсчета n импульсов (двоичное число соответствующее n задаётся соединениями выходов счётчика с входами схемы И-НЕ D2) уровень “0” возникнет на выходе D2, в результате чего триггер и счётчик сбросятся и отсчёт интервала заканчивается. Данная схема позволяет с высокой точностью вырабатывать импульсы большой длительности, причём длительность импульса на входе определится соотношением ТИМП = n/fГИ, где fГИ – частота импульсов генератора.