Аналоговые таймеры

Как и в однотактном таймере, в программируемом имеется вывод от внутреннего резисторного делителя. Это позволяет управлять работой счетчика с помощью аналогового сигнала, подаваемого на вывод 12.

Таймер спроектирован таким образом, что в момент включения его напряжения питания производится автоматический самосброс счетчика, если на выводах 10 и 11 напряжения около 0 В. Цепи сброса и запуска

не равносильны при управлении триггером D10. Если одновременно поданы положительные импульсы на выводы 10 и 11, то управляющий триггер D10 отреаги­рует только на импульс запуска.

При разомкнутой цепи обратной связи с выходов счетчика на вывод 10 таймер работает в режиме мультивибратора, генерирующего непрерывные последовательности выходных импульсов после подачи на вывод 11 положительного импульса. Если цепь обратной связи замкнута, то после подачи положительного импульса на вывод 11 таймер генерирует последовательности выходных импульсов до прихода первого положительного импульса на вывод 10 .

Глава 2. Проектирование схемы таймера

2.1. Расчет возможности перекрытия диапазона 1:60.

Предварительный анализ литературных источников показал, что базовым элементом для создания устройства, технические характеристики которого описаны в формулировке задания наиболее рациональным будет использование микросхемы КР1006ВИ1.

Для дальнейшей работы по проектированию необходимо произвести некоторые предварительные расчеты.

Определим возможность регулировки величины интервала времени 1 сек – 60 сек при помощи изменения величины только одного из времязадающих резисторов без применения переключения диапазонов. В этом случае:

= 60,

где Тmax = 60 сек, Тmin = 1сек.

Поскольку период Т генерируемых таймером, включенным в режиме мультивибратора (рис. 2.1) колебаний равен

Т = 0.685(RA1+ 2RB1)C, (2.1)

то

60 =, (2.2).

где RA1, RB1 – значения времязадающих резисторов в конце диапазона (максимальные значения).

RA2, RB2 - значения времязадающих резисторов в начале диапазона (минимальные значения).

Анализ формулы (1) показывает, что более выгодно для увеличения интервала регулировки в пределах одного диапазона изменять не величину RA , а величину RB .

Поскольку было оговорено наличие только одного элемента регулировки, положим RA1=RA2. Начальное значение RB следует выбрать достаточно большим для достижения большого диапазона перекрытия. Для проволочных переменных резисторов наибольший номинал – 47 кОм, остановимся на этом значении.

Что касается величины RB2 – то это величина дополнительного (тоже проволочного) постоянного или подстроенного резистора, включённого последовательного с переменным резистором RB.

Преобразуем уравнение (2.2) к виду

RA1 + 2RB1 = 60RA2 + 120RB2

при, поскольку RA1 = RA2 = RA, a RB1 = 47KОм

RA + 94 = 60RA +120RB2

откуда

RB2==

Из этой формулы видно, что величина RA не может превышать значения 1,5932 кОм (числитель становится отрицательным).

Заметим также, что при приближении номинала RA к этому значению разность потенциалов между видами 7 и 6 + 2 стремится к нулю, что может вызвать затруднения в работе мультивибратора. Придав величине RA ряд значений, далёких от критического значения 1,59 кОм, рассчитаем соответствующие значения RB2.

При RA =1.5 кОм - RB2 =0.0458 кОм

при RA = 1.2 кОм - RB2 = 0.19(3) кОм

при RA = 0.82 кОм - RB2 = 0.3802 кОм

при RA = 0.75 кОм - RB2 = 0.4145 кОм

при RA = 0.68 кОм - RB2 = 0.449 кОм

при RA = 0.51 кОм - RB2 = 0.5326 кОм

Остановимся на значении RА = 0.82 Ком, поскольку ему соответствует значение RВ2=0.3802 кОм, что довольно близко к стандартному номиналу резисторов 390 Ом. Если воспользоваться построечным резистором в 390 Ом, то его легко подрегулировать под точное значение RВ2.

Определим емкость времязадающего конденсатора, исходя из формулы (2.1). Поскольку его значение одинаково для всех точек выбранного диапазона, зададимся минимальным значением RВ, которому отвечает период в 1 сек.

Поскольку

Т=0.685(RА+2RВ)С

то при Т= 1сек

с =

При 923,9 мкФ.

Столь большое значение ёмкости встречается только у электролитических конденсаторов, которые, обладая большой утечкой, сильной зависимостью ёмкости от температуры и заметным „старением” (изменением значения ёмкости со временем) абсолютно не подходят в роли частотозадающего элемента. В качестве такового желательно использовать керамический конденсатор с минимальным (желательно – отрицательным) значением температурного коэффициента ёмкости. Однако на такие большие номиналы они не выпускаются.

2.2 Разработка схемы допускающей применение времязадающего

конденсатора меньшей емкости.

Выход из положения может быть найден за счёт усложнения схемы таймера, подсоединив к выходу микросхемы К1006ВИ1 включенной по схеме мультивибратора (Рис 2.1) делитель частоты, коэффициент деления которого подобран так, что на его выходе присутствуют прямоугольные колебания, частота которых будет изменяться в пределах 1 Гц – Гц при соответствующей регулировке частоты, генерируемой мультивибратором.

Как видно из соответствующих формул, уменьшение периода в тысячу раз приведёт к уменьшению ёмкости частотозадающего конденсатора также в 1000 раз, тогда его ёмкость должна быть равной 923,9 нФ.

Задавшись стандартным значением ёмкости Ccт, можно вычислить значение коэффициента пересчёта счётчика, используемого в делителе D.

N=

Выберем Сст = 9,1нФ. Тогда

N==101527.47 101.528

Приведём значение N в двоичную систему счисления:

N=N2=11000010100110002.

Вид этого числа указывает что счётчик, необходимости для пересчёта на 101528 будет содержать 19 триггеров (по числу знаков в N2) и в составе счётчика должен быть элемент 7И, входа которого должны быть подсоединены к выходам триггеров NN 4,5,8,11,13,18,19, а выход элемента – обнулять счётчик при совпадении всех единиц на его входах – именно тогда будет достигнут искомый коэффициент пересчёта.

Ближайшее к N значение двоичного числа – 217 = 131.072. Поскольку построение чисто двоичных счётчиков легче (отсутствует многовходовый элемент „И” для самосброса счётчика) определим, какое значение времязадающего конденсатора в мультивибраторе Т должно быть, если N=217

C== 7,049 нФ.

 Скачать реферат