3.Схема електрична.
Схема електрична наведена на рис.2.
А
Рис.2. Схема електрична пробника
іскроутворювання.
3.1. Будова схеми.
Схема, рис.2, реалізована на основі інтегральної мікросхеми (ІМС) 157УД2 (LM6182a) та КР561ЛЕ5 (СD4001) і містить:
Схему віртуального нуля – подільник R1, R2.
Схему початкової установки – резистори R3, R4.
Нуль-органа (компаратор) – операційний підсилювач (ОП) 157УД2.
Одно вібратор – ІМС 561ЛЕ5, діод D1, резистори R5, R6, конденсатор С2.
Схема індикації – діод HL1, резистор R7.
Захист від переполюсування - діод D2.
Детектор завад - діод D2, конденсатор С3.
Розподільний конденсатор С1.
3.2. Робота схеми.
Напруга в вузлі А визначається за формулою
UA=12B*R2/(R1+R2)=6В;
Ця напруга утворює так званий віртуальній нуль (робочу точку, початкове зміщення) – рівень відносно якого обробляється сигнал датчика при уніполярному живленні.
ОП виконує функцію нуль-органа (компаратора). Аналіз початкового стану нуль-органа визначаємо з урахуванням типу вхідних транзисторів. Схема ОП побудована таким чином, що входи мікросхеми утворені базами pnp-транзисторів. Отже вхідний струм ОП 157УД2 є такий, що витікає. Зазначаємо, що різниця вхідних струмів багато менша, ніж кожен з них. Величина цих струмів визначається внутрішніми генераторами струмів з внутрішнім опором, що сягає мегомів. Тому резистори R3 та R4 не будуть визначати величину струму, що протікає через них. Далі, завдяки інтегральній технології ці струми мало різняться між собою, до того ж вони контролюються при виробництві таким чином, щоб різнились не більш ніж на 15%. Тому вважаємо, що вони – однакові і дорівнюють Iin. З цього виходить, що напруга, яка виникає на резисторі R3, вдвічі менша, ніж на резисторі R4. Отже на виводі 3 напруга відносно точки А буде вдвічі менша, ніж на виводі 2. Це обумовить те, що вихідна напруга ОП буде
Uвых=(U3 – U2)*К,
Де U2 – напруга на виводі 2, U3 - напруга на виводі 3, К – коефіцієнт підсилення ОП. Через те, що різниця U2 – U3 має від’ємний знак, К сягає декілька тисяч, то на виході ОП встановиться максимально низька напруга, що близька до рівня “землі”. Такий рівень напруги сприймається цифровою схемою DD1 як рівень “логічного нуля”.
При підключеному датчику точка А за постійним струмом буде замкнута на нижню обкладинку конденсатора С1. Тому, в стані спокою між обкладинками конденсатора С1 буде така сама напруга, як і на резисторі R4. Така напруга називається диференційна напруга. В той же час напруга в точці А для конденсатора та для ОП являє собою синфазну напругу, відносно якої вимірюються рівні сигналів, що спричиняють роботу схеми по контролю іскроутворення.
Таким чином, в стані спокою на виводі 3 DD1 буде рівень “логічної одиниці”, тому діод HL1 не світитиме.
Коли з датчика надходять імпульси, рис.1б, до тут виникають дві ситуації. Коли надходить імпульс позитивної полярності на нижню обкладинку С1, то це не приводить до зміни стану схеми. Та коли приходить на нижню обкладинку С1 імпульс негативної полярності, то на виході ОП встановлюється рівень високої напруги, яка сприймається цифровою схемою DD1 як рівень “логічної одиниці”. Це запускає процес формування імпульсу схемою одновібратора. На виводі 3 DD1 буде рівень “логічного нуля”. Завдяки цьому діод HL1 світитиме до того часу, доки буде йти заряд конденсатора С2. Струм заряду конденсатора С2 буде підтримувати рівень “логічної одиниці” навіть тоді, коли на вході імпульс вже закінчиться. Після того, як заряд конденсатора закінчиться, струм спаде і на вході одновібратора знову встановиться рівень “логічного нуля”. Схема повернулась до початкового стану.