Главная Обратная связь

Дисциплины:






Лабораторна робота № 2



КОНДЕНСАТОРНІ ЕЛЕМЕНТИ ЧАСУ НА НАПІВПРОВІДНИКАХ

Мета роботи.Дослідження реле часу та транзисторно-ємнісної лінії затримки.

1. Короткі теоретичні відомості

1.1. Призначення реле часу.

Реле часу призначене для створення необхідної затримки при передачі впливу між частинами приладів автоматики. В реле можна виділити три характерні частини:

− сприймаючу, куди надходить вхідний сигнал;

− уповільнюючу, яка здійснює задану витримку часу;

− виконавчу, яка формує вихідний сигнал.

1.2. Блок напівпровідникового реле часу.

В різних електронних пристроях автоматики, телемеханіки та релейного захисту для утворення часових інтервалів широке застосування знаходять схеми, в яких використовують перехідний процес заряду, розряду або перезаряду конденсаторів в аперіодичному колі.

Такі схеми автономні, готові до дії в будь-який момент часу, характеризуються високими показниками точності та надійності. Для реалізації цих схем необхідна мала кількість елементів. Можливий часовий інтервал роботи їх досить широкий: від мікросекунд до декількох десятків секунд.

Утворення часового інтервалу при розряді конденсатора можна розглянути на принципі дії блоку напівпровідникового реле часу, схема якого показана на рис. 2.1.

Рисунок 2.1. Схема напівпровідникового реле часу

Коли перемикач знаходиться у лівому положенні та увімкнений перемикач живлення , то один з конденсаторів або (в залежності від положення перемикача ) заряджається до напруги живлення через резистор . Транзистор знаходиться в закритому положенні, через реле колекторний струм транзистора не протікає, тому реле має відпущений якір та його вихідні контакти та розімкнені. Сигнальна лампочка не горить. Перемкнувши в праве положення, від’ємна напруга конденсатора відкриває транзистор та починається розряд конденсатора через потенціометр та ланцюг − відкритий транзистори . При цьому колекторний струм транзистора різко зростає та досягає струму спрацювання електромагнітного реле . Останнє притягує свій якір, замикає вихідні контакти й загорається лампочка. Реле буде утримувати свої контакти, створюючи витримку часу.

По мірі розряду конденсатору зменшується від’ємний потенціал на базі транзистора та він закривається. Колекторний струм транзистора зменшується до струму відпускання реле , таким чином, реле відпустить свій якір і розімкне вихідні контакти, після чого лампочка погасне.

Отже, витримка часу залежить від ємності конденсатора й величини опорів.

1.3. Транзисторно-ємнісна лінія затримки.

Досить часто в пристроях телемеханіки потрібно формувати затриманий прямокутний імпульс заданої тривалості, зсунений на визначений час відносно початку керуючого імпульсу. Принцип формування такої затримки прямокутного імпульсу можна вияснити, розглянувши схему транзисторно-ємнісної лінії затримки (рис. 2.2) та діаграму роботи даної схеми (рис. 2.3).



В початковому стані транзистори відкриті та насичені, так як негативний потенціал від надходить через резистор на їх бази. На вхід лінії надходить нуль (позитивна напруга величиною приблизно ). Діод зв’язку при цьому відкритий й потенціал його катоду приблизно рівний нулю, хоча й трішки від’ємний. Струм від джерела сигналу протікає по ланцюгу: діод − резистор − ( ). Між катодом діода і базою транзистора включені компенсаційні діоди та . Струм зміщення від , протікаючи через діоди та , створює на них пряме падіння напруги, по абсолютній величині більше потенціалу катода діода . В результаті потенціал бази транзистора вище нуля, тому транзистор в початковому стані закритий.

Оскільки транзистор закритий, то потенціал лівої обкладинки конденсатора приблизно рівний величині , а потенціал правої дорівнюватиме нулю, потенціалу корпусу (падіння напруги на діоді близьке до нуля). Отже, конденсатор заряджений приблизно до величини . Всі інші конденсатори лінії затримки розряджені, потенціали їх правих і лівих обкладинок однакові (потенціал лівих обкладинок конденсаторів рівний нулю, так як падіння напруги на переходах «емітер-колектор» відкритих транзисторів близьке до нуля).

Якщо на вхід схеми подати негативний потенціал, діод при цьому закривається, потенціал бази транзистора стає негативним і транзистор відкривається. Як тільки транзистор відкриється, напруга на його колекторі стане близькою до нуля й конденсатор почне розряджатися через діод − резистор . При розряді конденсатора транзистор закривається, потенціал його колектора стає негативним. З цього моменту буде заряджатися конденсатор по ланцюгу: . Заряд ємності відбудеться швидше ніж розряд конденсатора , оскільки постійна часу заряду ( ) значно менша постійної часу розряду ( ).

Після закінчення розряду конденсатора транзистор знову відкривається, і починається розряд ємності . Транзистор при цьому закривається та починається заряд ємності . Таким чином, процес буде здвигатися від першого каскаду затримки до другого, від другого до третього і т. д., поки на виході лінії затримки не з’явиться позитивний імпульс. Диференційна схема, підключена до виходу, передає позитивний диференційний імпульс на навантаження.

Час затримки каскаду в такій схемі не може бути більше тривалості керуючого вхідного імпульсу:

. (2.1)

Якщо виконується умова (2.1) та і , то час затримки n-го каскаду може бути приблизно розрахований, як:

. (2.2)


 

 

Рисунок 2.2. Схема транзисторно-ємнісної лінії затримки

 

 


Рисунок 2.3. Діаграма роботи транзисторно-ємнісної лінії затримки

Так як останній транзистор не створює затримки, а тільки фіксує час закінчення роботи попереднього каскаду, то повний час затримки лінії приблизно дорівнюватиме:

, (2.3)

де − число каскадів затримки.

Перевагами даної транзисторно-ємнісної лінії затримки є: відсутність затухання імпульсів (в кожному каскаді затримки відбувається повне відновлення амплітуди сигналу), можливість забезпечення тривалих витримок часу при великій завадостійкості. Недоліком являється залежність часу затримки каскаду від тривалості керуючого імпульсу.





sdamzavas.net - 2019 год. Все права принадлежат их авторам! В случае нарушение авторского права, обращайтесь по форме обратной связи...