2.4. Расчет накопителя импульсов

2.4.1. Расчет сопротивлений r12, r13

При заряде емкости С11 напряжение на входе 10 AD3.3 уменьшается (Рис. 2, Рис. 5, Рис. 14). Определив время, когда значение (9 В-U_C11) станет меньше U_оп4 , определим тем самым время срабатывания t_cp накопителя.

Схема накопителя импульсов приведена на рис. 6, описание работы НИ дано в п. 1.3, эпюры напряжения на конденсаторе С11 накопителя приведены на рис. 5. Как было показано в п. 1.3 _зар=С11R13; _раз=C11(R12+R13) C11R12. В течении части периода конденсатор заряжается.

Определим ориентировочно значение времени t_u - в течение, которого конденсатор заряжается при следующих ранее указанных параметрах компараторов: U_оп2=2E₀/3, U_оп3= E₀/3, U_оп1= E₀/2 и U_m = E₀/3. Для упрощения расчётов положим, что сигнал по своей форме близок к

185

треугольному виду. Тогда в соответствии с рис.10 получим, что, так как превышение U_оп2 по отношению к E₀/2 равно E₀/6 и U_m = E₀/3,

т. е. используя формулу для элементов подобного треугольника, получим, что время превышения сигнала над опорным напряжением U_оп2 равно Т/4.

Рис. 10

Таким образом, за время действия положительной полуволны сигнала время заряда конденсатора t_u=T/4; при действии отрицательной полуволны сигнала конденсатор заряжается (Рис. 5) аналогичным образом и его время заряда также равно t_u=T/4. В этих рассуждениях под значением периода понимается самый неблагоприятный вариант для заряда конденсатора - период высокочастотных сигналов T_min=1/f_max.

Время в течение которого заряжается конденсатор будет равно

t_з = (T_min /4) (1)

Время срабатывания извещателя будет равно

t_сраб=mT_min/4,

где m – количество полупериодов полезного сигнала. Значение m выбирается оператором, исходя из помеховой обстановки, и устанавливается перемычкой J. Обычно, при уровне помех «m» берётся равным 4, а при малом уровне помех равным 1.

Соответственно, чем меньше «m», тем выше быстродействие извещателя, то есть выше его чувствительность.

Для расчёта сопротивления R13 выведем зависимость времени, через которое сработает выходной компаратор, в функции от C₁₁, R₁₃, U_оп4, U_mk.

186

В зависимости от значения постоянной заряда τ_зар конденсатор С₁₁ может зарядиться до определённого уровня от одного или нескольких входных импульсов.

Компаратор AD3.3 будет переключаться через промежуток времени t_cp (Рис.5), когда напряжение на его инвертирующем входе достигнет уровня опорного напряжения U_оп4.

U_{10 AD3.3} = E_о – U_c11(t_cp)

Отсюда: U_c11(t_cp) = Е_о – U_ko (2)

C другой стороны, в момент срабатывания компаратора напряжение на ёмкости можно представить в виде уравнения

U_c11(t_cp) = U_оп4 (3)

где U_ko- напряжение на выходе открытого компаратора.

Приравняв напряжение на конденсаторе, взятое из формул 2 и 3, получим

t_cp = m(T_min /4) = - τ_зарln [(U_оп4- U_ko)/(E_о- U_ko)] - С₁₁R₁₃ln[(U_оп4- U_ko)/(E_о- U_ko)] (4)

Приравняв значения времени взятое из формул 1 и 4 получим:

t_cp = m(T_min /4) = - С₁₁R₁₃ ln [(U_оп4- U_ko)/(E_о- U_ko)]

Отсюда: R₁₃ = - mT_min /{4 С₁₁ln[(U_оп4- U_ko)/(E_о- U_ko)]}

Для вычисления R₁₃ задаёмся следующими параметрами:

Т_MIN = 1/f_MAX; Т_MAX = 1/f_MIN ; m = 2; С₁₁ = 1 мкф; U_оп4 = 3,3 В; U_ko = 1,2 В; Е_о = 5 В; диод идеальный. Сопротивление

R₁₂ = 10 ·R₁₃ · (Т_MAX / Т_MIN).

С целью получения неидентичности расчетов у разных бригад возьмем не рассчитанные ранее Т_MAX и Т_MIN , а для каждой бригады зададимся своим значением Т_{MAX бригады} =аТ_min и Т_{MIN бригады}=bT_max

Таблица 3

П/п. бригады	1	2	3	4	5	6	7
a	0,7	0,8	0,9	1	1,1	1,2	1,3
b	1	1	1	1	1,5	1,5	1,5

Запишем значения t_cp, R_12, R₁₃ ._.

187