ממסרי זמן אלקטרוניים

שעונים אלקטרוניים פותחו כדי להחליף אותם ממסר זמן עם עיכוב אלקטרומגנטי ומכני... ממסרי הזמן האלקטרוניים הראשונים הופקו על בסיס מעגלי טרנזיסטורים. לאחר מכן, החלו להשתמש במעגלים משולבים בממסרים אלקטרוניים, ובהמשך חל מעבר למיקרו-בקרים.

באופן כללי, כל ממסר זמן אלקטרוני הוא מכשיר הנשלט על ידי מתח כניסה (אספקה) ומעביר את מגעי המוצא שלו בהשהיית זמן מוגדרת.

בלוק הסנכרון של רוב ממסרי הזמן האלקטרוניים מבוסס על מעגלי RC (איור 1, א). השינוי במתח על פני הקבל של מעגל RC המחובר למקור מתח DC מתואר על ידי פונקציה אקספוננציאלית של זמן. זה מאפשר, על ידי ניטור מתח הקבלים, ליצור את מרווחי הזמן שנקבעו, למשל, מרגע חיבור מעגל ה-RC למקור ועד שמתח הקבל מגיע לרמה שצוינה. פונקציה אקספוננציאלית משמשת גם כדי לפרוק את הקבל הטעון מראש של מעגל ה-RC המקבילי.מעגלים כאלה משמשים בממסרי זמן שחייבים להחליף את המגעים שלהם לאחר אובדן מתח האספקה.

אורז. 1. גרסאות של סכימות תזמון המשמשות בממסרי זמן אלקטרוניים

בממסרי זמן מסוימים, המטען של הקבל של מעגל RC משמש עם זרם יציב (איור 1, b ו-c). במקרה זה, המתח בקבל משתנה באופן ליניארי עם הזמן, מה שמאפשר לקבל קצת יותר דיוק בהיווצרות עיכובי זמן. תפקידו של מקור זרם יציב בממסרים כאלה מבוצע על ידי מעגל אלקטרוני. עם זאת, ממסרי זמן עם מקור זרם יציב קשים יותר ליישום ולכן אינם בשימוש נרחב.

זמן הטעינה (הפריקה) של מעגל RC במעגלים אמיתיים אינו עולה על מספר שניות. זה נובע מכמה נסיבות. ראשית, ההתנגדות של נגד התזמון במעגל ה-RC חייבת להיות מוגבלת (בתוך כמה מגה אוהם) כך שהמטען על הקבל לא יושפע מזרמי הדליפה דרך חומר הבידוד של המעגל המודפס וזרמי הכניסה של א. מעגל השולט על המתח בקבלים.

שנית, במעגל RC יש צורך להשתמש בקבלים עם ספיחת מטען מינימלית. אחרת, המאפיין של הקבל לשחזר את המתח על הלוחות לאחר פריקתו לטווח קצר יוביל להתפלגות בזמן שבו הממסר מוכן לעבוד שוב. למרבה הצער, קבלים מיוצרים עם ספיחת מטען מינימלית הם בעלי קיבול נמוך יחסית (בסדר גודל של כמה מיקרופארד).

ניתן ליישם ממסרים עם עיכובים בזמן קצר בהתבסס על מחזור טעינה (פריקה) בודד של מעגל ה-RC.אם יש צורך לספק עיכובים ארוכים, הממסרים נעשים על בסיס מספר מעגלי פריקה של טעינה של מעגל RC. בממסרי תזמון רב-מחזוריים כאלה, מעגל ה-RC כלול במעגל נדנוד עצמי המספק מחזוריות טעינה-פריקה של הקבל שלו... לדוגמה, ניתן ליישם מעגל נדנוד עצמי המבוסס על מעגל RC על שערים לוגיים כפי שמוצג באיור. 1 שנה

הטעינה והפריקה של הקבל C מתרחשות דרך הנגד R2 עקב רמות מתח שונות בכניסה וביציאה של האלמנט הלוגי ההפוכה DD2. המצב של האלמנט הלוגי DD2 משתנה על ידי אותו אלמנט לוגי DD1, אך הוא משמש כגוף מתח סף (מתווכחת שהאלמנטים הלוגיים של ה-IC עוברים למצב של אפס לוגיקה ולהיפך, במצב שונה רמות של מתח הכניסה). לפיכך, כאשר מופעל, נוצר רצף של פולסים עם תקופה די יציבה במוצא DD2. על ידי ספירת פולסי המוצא מתחילת המעגל המתנודד העצמי, ניתן לקבל ממסר אלקטרוני עם טווח זמן גדול עיכובים בערכים קטנים יחסית של קבוע שרשרת תזמון הזמן.

הדיוק הגבוה ביותר מסופק על ידי ממסרי זמן אלקטרוניים עם מעגלים נדנודים עצמיים המבוססים על מהודי קוורץ (ראה איור 1, ה).

השימוש ברכיבים אלקטרוניים במתח נמוך וזרם נמוך בממסרי זמן אלקטרוניים מחייב שימוש בממשקים עם מעגלי כניסה ופלט חיצוניים בהם.

דיאגרמות מבניות של ממסרי זמן חד-פעמיים ורב-מחזוריים מוצגים באיור. 2, a ו-b בהתאמה.שני המעגלים כוללים בלוקים זהים: ממיר קלט, יחידה להגדרת מעגל הזמן במצבו הראשוני וגוף מבצעי (פלט).

אורז. 2. דיאגרמות בלוקים של ממסרי זמן

מטרת ממיר הקלט היא ליצור מתח נמוך עם רמה מנורמלת כדי להפעיל את מעגל הסנכרון, כמו גם ליצור את פוטנציאל הייחוס הדרושים לפעולת איברי הסף.

הצומת להגדרת מעגל הזמן במצבו הראשוני נחוץ כדי להביא את כל מרכיבי הממסר המעורבים ביצירת עיכוב הזמן למצב ראשוני מוגדר בקפדנות. אתחול הממסר יכול להתבצע גם בסוף המחזור הקודם של הממסר או ברגע שבו הממסר מופעל.

בממסרים בעלי השהיה בודדת, הזמן מותאם או על ידי שינוי קבוע הזמן של מעגל הסנכרון או על ידי שינוי הסף של המשווה (איבר הסף), המשווה את המתח בקבל של מעגל הסנכרון עם ההגדרה ופועל על איבר הפלט (המבצע).

בממסרי זמן רב-מחזוריים, ההשהיה, ככלל, מסופקת על ידי ספירת הפולסים של מחולל השעון במונה הפולסים ומתוקנת (כדי לפצות על פיזור הפרמטרים של האלמנטים) על ידי שינוי קבוע הזמן RC -שרשרות של מחולל השעון. כאשר מתח האספקה ​​מופעל, מחולל השעון מתחיל ופולסים מתחילים להגיע לכניסת המונה.

זיהוי של הגעה למצב הנדרש של המונה מסופק על ידי מעגל לפענוח מצבו על בסיס מתגים מכניים הקובעים את הערך שנקבע.ברגע הצטברות במונה של מספר מסוים של פולסים, החופף להגדרת המפענח, נוצר אות בקרה ליחידת המבצעת של הפלט.

אורז. 3. ממסר זמן אלקטרוני VL-54

בשנים האחרונות יושמו ממסרי זמן אלקטרוניים מבוססי מיקרו-בקר. מיקרו-בקר דורש פעימות שעון עם תדר יציב מספיק כדי לפעול. ככלל, פולסים אלה נוצרים על ידי מתנד מובנה המבוסס על מהודים קוורץ (איור 1, ה). כאשר מתקבל אות ההתחלה של ממסר התזמון, המיקרו-בקר מתחיל לספור את פעימות השעון. בניגוד לממסרי זמן אלקטרוניים המבוססים על מעגלי RC, עיכובי הזמן של ממסרי זמן קוורץ אינם תלויים למעשה בטמפרטורת הסביבה ובמתח אספקת הממסר.

יתרון משמעותי של ממסר זמן באמצעות מיקרו-בקרים הוא היכולת לתכנת אותם ישירות במכשיר המורכב. ממסרי זמן אלקטרוניים המשתמשים במיקרו-בקרים שהוסרו מתוכנה אינם דורשים הגדרה ומתחילים לעבוד ברגע שהמתח מופעל.

ממסרי הזמן האלקטרוניים הנפוצים ביותר בתוך הבית: RV-01, RV-03, RP-18, VL-54, VL-56, RVK-100, RP21-M-003

Shumriev V. Ya. ממסרי זמן מוליכים למחצה.