|
Delay's (vertragingen) worden vaak toegepast in de digitale elektronica. Een inbraakalarm heeft een activeringsknop. Drukt u die in, dan hebt u nog twintig seconden tijd om het pand te verlaten alvorens het alarm afgaat. Deze vertraging wordt verzorgd door een delay-schakeling, die u uitstekend rond een op-amp kunt ontwerpen. |
Het principe van een delay
De eenvoudigste delay
Er zijn diverse soorten vertragingsschakelingen. De eenvoudigste is getekend in onderstaande figuur. Bij dit delay wordt alleen de voorflank van de puls met een tijd ∆t vertraagd. Het symbool ∆, de Griekse letter delta, wordt in de techniek algemeen gebruikt voor het aangeven van een klein interval. In rust zijn in- en uitgang op massapotentiaal. Een positieve puls aan de ingang op tijdstip t1 resulteert in een vertraagde puls op tijdstip t2. Als de ingangspuls op tijdstip t3 wegvalt, dan houdt echter ook de uitgangspuls het voor gezien.
Er zijn delay's waarmee u niet alleen de voorflank, maar ook de achterflank van een puls kunt vertragen (de pulsbreedte blijft dan constant) en er zijn zelfs schakelingen waarmee u een korte puls in de tijd kunnen opschuiven. Met andere woorden: de ingangspuls is alweer verdwenen, alvorens de delay een uitgangspuls opwekt.
Volgens de klassieke digitale methode worden dit soort schakelingen opgebouwd met geïntegreerde monostabiele multivibratoren, zoals de 74121 voor TTL of de 4047 voor CMOS. Als u geen al te hoge eisen stelt aan de schakelsnelheid (dus werken in een laagfrequente omgeving), dan kunt u dergelijke delay's net zo eenvoudig met op-amp'jes opbouwen.
 |
| De werking van een delay: de voorflank van een puls wordt een tijd ∆t vertraagd. (© 2018 Jos Verstraten) |
Onderstaande figuur geeft een voorbeeld van een schakeling die de voorflank van een positieve puls met een instelbare tijd vertraagd. De rechter grafieken geven uitsluitsel over de werking. De op-amp is in feite geschakeld als comparator. De drempelspanning wordt ingesteld op de helft van de positieve voedingsspanning door middel van de spanningsdeler R2-R3.
Als de ingangsspanning nul is, dan staat de negatieve ingang van het IC op een positievere spanning dan de niet-inverterende ingang. De uitgang zou de negatieve voedingsspanning opzoeken. Zou, want de diode D2 zorgt ervoor dat de uitgang van de op-amp niet lager kan gaan dan -0,6 V. Dit is niet noodzakelijk, maar in de digitale elektronica werkt u met standaardniveau's en daarbij is het meestal de gewoonte dat een '0' (L) overeenkomt met nul volt.
Let op! Niet ieder type op-amp laat toe dat u zijn uitgang met een diode kortsluit naar de massa. De 741 kan onbegrensd worden kortgesloten, hierbij kan het dus wel.
 |
| Een analoog delay, samengesteld uit een RC-integrator en een comparator. (© 2018 Jos Verstraten) |
Stel dat u op tijdstip t1 een positieve puls aan de ingang aanlegt. Door R1 loopt een stroom die de condensator C1 gaat opladen. De spanning op de positieve ingang stijgt. Op tijdstip t2 wordt de spanning op deze ingang gelijk aan de drempelspanning op de inverterende ingang. De schakeling klapt om, de uitgang van de op-amp wordt positief. De tijdvertraging ∆t wordt bepaald door de waarde van het RC-netwerk tussen de ingang van de schakeling en de niet-inverterende ingang van de op-amp.
Op tijdstip t3 verdwijnt de ingangspuls. De opgeladen condensator gaat nu dadelijk ontladen via de geleidende diode D1. De spanning op de +IN wordt lager dan de drempel op de -IN, de comparator klapt om. De uitgang gaat naar nul.
Experimenteer mee met deze cursus!
U kunt de experimenten die in deze cursus worden beschreven zélf uitvoeren.
Daarvoor moet u echter eerst onze 'analoge trainer' nabouwen.
De uitgebreide beschrijving van de zelfbouw van dit apparaat treft u aan op de onderstaande link:
Hobby-lab: bouw een analoge trainer
De delay-schakeling op uw experimenteerprint
Bouw deze schakeling op de trainer volgens onderstaande figuur en experimenteer met de schakeling: hoe kunt u ook de achterflank vertragen, of hoe kunt u alleen de achterflank vertragen?
 |
| De schakeling van de delay op uw experimenteerprint. (© 2018 Jos Verstraten) |
Hoe u een korte, positieve puls kunt genereren weet u uiteraard inmiddels al. Nog eens samengevat: u hebt een blokbatterijtje van 9 V, een drukschakelaartje en een weerstandje van 1 kΩ nodig. Over de weerstand ontstaat een mooie puls van 10 V als u op de drukknop drukt.
 |
| Het genereren van een positieve puls. (© 2018 Jos Verstraten) |
|
|