Генератор импульсов акпп для чего

Назначение и принцип работы основных датчиков АКПП

Автоматическая коробка передач автомобиля управляется электрогидравлической системой. Сам процесс переключения передач в АКПП происходит за счет давления рабочей жидкости, а управление режимами работы и регулировку потока рабочей жидкости при помощи клапанов осуществляет электронный блок управления. При работе последний получает необходимую информацию от датчиков, которые считывают команды водителя, текущую скорость движения автомобиля, рабочую нагрузку на двигатель, а также температуру и давление рабочей жидкости.

Виды и принцип работы датчиков АКПП

Основной целью системы управления АКПП можно назвать определение оптимального момента, в который должно произойти переключение передачи. Для этого необходимо учесть множество параметров. Современные конструкции оснащены динамической программой управления, позволяющей подбирать соответствующий режим в зависимости от условий эксплуатации и текущего режима движения автомобиля, определяемых датчиками.

В автоматической коробке передач основными являются датчики скорости (определяющие частоту вращения на входном и на выходном валах КПП), датчики давления и температуры рабочей жидкости и датчик положения селектора (ингибитор). Каждый из них имеет свою конструкцию и предназначение. Также может использоваться информация и от других датчиков автомобиля.

Датчик положения селектора

При изменении положения селектора выбора передач его новую позицию фиксирует специальный датчик положения селектора. Полученные данные передаются на электронный блок управления (зачастую он отдельный для АКПП, но при этом имеет связь с ЭБУ двигателя автомобиля), который запускает соответствующие программы. Это приводит гидравлическую систему в действие согласно выбранному режиму движения (“P(N)”, “D”, “R” или “M”). В инструкциях к автомобилям данный датчик часто обозначается как “ингибитор”. Как правило, датчик находится на валу селектора коробки передач, которая, в свою очередь, располагается под капотом автомобиля. Иногда для получения информации он соединен с приводом золотникового клапана выбора режимов движения в гидроблоке.

Датчик положения селектора АКПП можно назвать “многофункциональным”, поскольку сигнал с него также используется для включения огней заднего хода, а также для контроля работы привода стартера в режимах «P» и «N». Существует множество конструкций датчиков, определяющих положение рычага селектора. В основе классической схемы датчика используется потенциометр, который изменяет свое сопротивление в зависимости от положения рычага селектора. Конструктивно он представляет собой набор резистивных пластин, по которым перемещается подвижный элемент (ползунок), который связан с селектором. В зависимости от положения ползунка будет изменяться сопротивление датчика, а значит, и выходное напряжение. Все это находится в неразборном корпусе. При возникновении неисправностей датчик положения селектора можно прочистить, открыв путем высверливания заклепок. Однако настроить ингибитор для повторной работы достаточно сложно, поэтому проще просто заменить неисправный датчик.

Датчик скорости

Как правило, в автоматической коробке передач устанавливаются два датчик скорости. Один фиксирует частоту вращения входного (первичного) вала, второй измеряет частоту вращения выходного вала (для переднеприводной коробки передач – это скорость вращения шестерни дифференциала). ЭБУ АКПП использует показания первого датчика для определения текущей нагрузки на двигатель и подбора оптимальной передачи. Данные же со второго датчика применяются для контроля работы коробки передач: насколько правильно были выполнены команды блока управления и была включена именно та передача, которая была необходима.

Устройство датчика Холла и форма его сигнала

Конструктивно датчик скорости представляет собой магнитный бесконтактный датчик, основанный на эффекте Холла. Датчик состоит из постоянного магнита и интегральной микросхемы Холла, расположенных в герметичном корпусе. Он фиксирует частоту вращения валов и генерирует сигналы в форме импульсов переменного тока. Для обеспечения работы датчика на валу устанавливается так называемое “импульсное колесо”, имеющее фиксированное число чередующихся выступов и впадин (довольно часто эту роль исполняет обычная шестерня). Принцип работы датчика заключается в следующем: при прохождении зуба шестерни или выступа колеса через датчик изменяется создаваемое им магнитное поле и, согласно эффекту Холла, вырабатывается электрический сигнал. Далее он преобразуется и направляется в блок управления. Низкий сигнал соответствует впадине, а высокий – выступу.

Основными неисправностями такого датчика являются разгерметизация корпуса и окисление контактов. Характерной особенностью является то, что данный датчик нельзя “прозвонить” при помощи мультиметра.

Реже в качестве датчиков скорости могут использоваться индуктивные датчики частоты вращения. Принцип их работы заключается в следующем: при прохождении через магнитное поле датчика зуба шестерни коробки передач в катушке датчика возникает напряжение, которое в форме сигнала передается блоку управления. Последний с учетом числа зубьев шестерни рассчитывает текущую скорость. Визуально индуктивный датчик внешне очень похож на датчик Холла, но имеет существенные отличия по форме сигнала (аналоговый) и условиям работы – он не использует опорное напряжение, а вырабатывает его самостоятельно за счет свойств магнитной индукции. Данный датчик можно “прозвонить”.

Датчик температуры рабочей жидкости

Уровень температуры рабочей жидкости в коробке передач оказывает существенное влияние на работу фрикционных муфт. А потому для защиты от перегрева в системе предусмотрен датчик температуры АКПП. Он представляет собой терморезистор (термистор) и состоит из корпуса и чувствительного элемента. Последний изготавливается из полупроводника, который изменяет свое сопротивление при различных температурах. Сигнал с датчика передается блоку управления АКПП. Как правило, он представляет собой линейную зависимость напряжения от температуры. Показания датчика можно узнать только при помощи специального диагностического сканера.

Датчик температуры может устанавливаться в картере трансмиссии, но чаще всего он встроен в жгут проводов внутри АКПП. При превышении допустимой температуры работы ЭБУ может принудительно снизить мощность, вплоть до перехода коробки передач в аварийный режим.

Датчик давления

Для определения интенсивности циркуляции рабочей жидкости в автоматической коробке передач в системе может быть предусмотрен датчик давления. Их может быть несколько (для различных каналов). Измерение осуществляется путем преобразования давления рабочей жидкости в электрические сигналы, которые подаются в электронный блок управления КПП.

Датчики давления бывают двух типов:

• Дискретные – фиксируют отклонения режимов работы от заданной величины. При нормальном режиме работы контакты датчика соединены. Если давление в месте установки датчика ниже требуемого, контакты датчика размыкаются, а блок управления АКПП получает соответствующий сигнал и передает команду на повышение давления.
• Аналоговые – преобразуют уровень давления в электрический сигнал соответствующей величины. Чувствительные элементы таких датчиков способны изменять сопротивление в зависимости от степени деформации под действием давления.

Следует отметить, что при выходе из строя любого из вышеперечисленных датчиков автомобиль может перейти в «аварийный режим». Для более детального обнаружения неисправности можно провести самостоятельную диагностику, к примеру, недорогим мультимарочным сканером Rokodil ScanX.

Мультибрендовый сканер Rokodil ScanX

Сканер укажет на точную причину неисправности, после чего ее можно устранить самостоятельно или с помощью специалистов СТО. Если проблему на месте решить нет возможности, а автомобиль все еще находится в “аварийном режиме”, следует проверить уровень масла в АКПП, а также удостовериться, не вытекает ли трансмиссионная жидкость и нет ли запаха горелого масла. Если вы обнаружили подобные признаки, то ехать дальше не стоит. В случае их отсутствия с помощью сканера можно вывести авто из “аварийного режима” и доехать до ближайшего сервиса.

Вспомогательные датчики управления АКПП

Помимо основных датчиков, относящихся непосредственно к коробке передач, ее электронный блок управления также может использовать информацию, полученную из дополнительных источников. Как правило, это следующие датчики:

• Датчик педали тормоза – его сигнал используется при блокировке селектора в позиции «Р».
• Датчик положения педали газа – устанавливается в электронной педали акселератора. Он необходим для определения текущего запроса режима движения со стороны водителя.
• Датчик положения дроссельной заслонки – расположен в корпусе заслонки. Сигнал с этого датчика показывает текущую рабочую нагрузку двигателя и оказывает влияние на выбор оптимальной передачи.

Совокупность датчиков АКПП обеспечивает ее правильную работу и комфорт при эксплуатации автомобиля. При возникновении неисправностей датчиков нарушается баланс системы, о чем водителя незамедлительно предупредит бортовая система диагностики (т.е. на комбинации приборов загорится соответствующая “ошибка”). Игнорирование сигналов о неисправности может повлечь за собой серьезные проблемы в основных узлах автомобиля, поэтому при обнаружении неисправностей рекомендуется сразу обращаться в специализированный сервис.

Источник

Генератор импульсов акпп для чего

Особенности АКПП с электронным управлением

1. Понятие автоматической трансмиссии (АКПП)
2. Гидротрансформатор в АКПП
3. Планетарные ряды в АКПП
4. О тормозах и фрикционах в АКПП
5. Гидравлическая система автоматической трансмиссии (АКПП)
6. Переключение передач в АКПП
7. Механизмы подстройки давления в АКПП
8. Дополнительные механизмы в АКПП
9. Особенности автоматической трансмиссии с электронными средствами управления и контроля (ЭУ-трансмиссия)

Общая схема автоматической трансмиссии с электронными средствами управления и контроля приведена на рис. 35.

Основные различия между гидравлически- и электронноуправляемыми трансмиссиями приведены ниже:

Операция	Электронноуправляемая трансмиссия	Гидравлически управляемая трансмиссия
Определение скорости автомобиля	Величина скорости автомобиля преобразуется в электрические сигналы импульсным генератором.	Скорости автомобиля соответствует определённое давление, создаваемое центробежным регулятором.
Определение степени открытия дроссельного клапана	Степень открытия дроссельного клапана определяет датчик положения дроссельной заслонки двигателя	Степени открытия дроссельного клапана соответствует давление, создаваемое этим клапаном
Переключение передач	Блок управления и контроля определяет необходимость в переключении передач на основе электрических сигналов, поступающих от импульсного генератора, датчика положения дроссельной заслонки двигателя и т. д. Для осуществления переключения электрические сигналы из блока посылаются на различные соленоиды.	Клапаны переключения передач приводятся в действие совокупностью различных значений давления масла в гидравлической системе трансмиссии (линейного, давления дроссельного клапана, давления центробежного регулятора).
Общая схема действия

ЭУ- трансмиссия может работать в 3-х режимах: ECONOMY, POWER и HOLD, которые выбираются водителем (рис.36). Работа такой трансмиссии контролируется электронным блоком управления и контроля (компьютером, другими словами) и различными датчиками (см. рис.35).

Рис. 36. Переключатели режимов работы ЭУ-трансмиссии

Режим ECONOMY.
В этом режиме время переключения передач выбирается оптимальным с целью обеспечения более экономичного режима вождения

Режим POWER.
В этом режиме время переключения передач затянуто с целью обеспечения скорейшего разгона автомобиля.

Режим HOLD.
В этом режиме при рычаге переключения передач, установленном в положение D, в трансмиссии постоянно включена 3-я передача (переключается на 2-ю при скорости автомобиля меньше, чем 20 км/ч). Соответственно, при рычаге переключения передач, установленном в положение 2, постоянно включена 2-я передача, в положение 1 — 1-я передача. Такая особенность ЭУ- трансмиссии полезна тем, что позволяет применять торможение двигателем при спусках с уклонов. Режим HOLD автоматически отключается при выключении зажигания автомобиля.

Основные электронные средства управления и контроля в ЭУ-трансмиссии.

Импульсный генератор.

Датчик турбины с зубчатым колесом выдаёт сигнал, величина которого зависит от скорости вращения турбины в гидротрансформаторе трансмиссии (рис.37). Этот сигнал является главным в системе управления параметрами в ЭУ-трансмиссии.

Чувствительный ротор установлен на входном валу турбины ГТ и имеет несколько выступов на своей рабочей поверхности. При вращении ротора в момент прохода каждого выступа над датчиком турбины датчик выдаёт в электронный блок управления и контроля импульсный сигнал. Блок по частоте следования импульсов определяет скорость вращения турбины ГТ.

Датчик положения дроссельной заслонки.

Датчик представляет собой переменный резистор. Он состоит из рычага, установленного соосно дроссельной заслонке, и переменного резистора для определения степени открытия дроссельной заслонки (рис.38). Сигнал, пропорциональный степени открытия дроссельной заслонки двигателя, посылается в электронный блок управления и контроля. Данный датчик является также датчиком электронной системы впрыска топлива.

Переключение передач и блокировка (lock-up) ГТ в ЭУ-трансмиссии основываются на электрических сигналах, поступающих в электронный блок управления и контроля от импульсного генератора и датчика положения дроссельной заслонки.

Датчик холостого хода.

Датчик холостого хода в датчике положения дроссельной заслонки (рис.38) включается, когда дроссельная заслонка двигателя полностью закрыта. Во всех остальных её положениях этот датчик выключен. Датчик также используется как ограничитель хода дроссельной заслонки. Сигналы от датчика посылаются в электронный блок управления и контроля.

Соленоид.

Когда напряжение подаётся на обмотку соленоида, шток соленоида поднимается вверх и открывает канал для слива масла (рис. 39б). Масло, воздействующее на клапан переключения передач АКП, сливается и золотник клапана под действием пружины перемещается вправо, изменяя направление потоков масла, которые включают (выключают) соответствующие тормоза и фрикционы АКПП.

Когда напряжение на обмотке соленоида отсутствует, шток соленоида перекрывает канал для слива масла (рис.39а). Давление масла, воздействующее на клапан переключения передачи, преодолевает давление пружины и заставляет золотник клапана перемещаться влево.

Рис. 39а. Соленоид выключен

Существуют также соленоиды, в которых применяется обратная вышеописанной схема их открытия и закрытия, то есть при подаче напряжения на обмотку соленоида канал для слива масла закрывается, а при обесточивании соленоида — канал открывается.

Электрика и электроника: все о датчиках АКПП

Для стабильной работы коробки передач ЭБУ необходимо правильно рассчитать нагрузку на силовой агрегат автомобиля и текущий режим эксплуатации – подсчет данных для регулировки передаточного числа трансмиссии осуществляется на основе контрольно-измерительных датчиков.

Основные датчики коробки-автомат: коротко о главном

Выход из строя любого из основных датчиков АКПП может нарушить работу всего навесного оборудования транспортного средства. Для корректного переключения передач АКПП или РКПП требуются:

• Датчик положения селектора – требуется для определения положения селектора АКПП относительно заданного режима. Данный датчик необходим для подачи сигнала на электронный блок управления коробки передач о переключении трансмиссии между режимами эксплуатации, а также в случае перевода коробки-автомат в ручной режим. Данный датчик подключается либо напрямую между селектором и ЭБУ, либо соединяется с приводом золотникового клапана в гидроблоке, отвечающего за переключение потоков рабочей жидкости.
• Датчик скорости – магнитный бесконтактный датчик, предназначение которого заключается в фиксации и передачи количество оборотов ведущего вала или шестерни дифференциала АКПП. В некоторых моделях коробок-автомат может устанавливаться 2 датчика скорости – второй отвечает за корректность включения передач путем генерации электромагнитных импульсов для ЭБУ после смены передаточного числа в коробке.
• Датчик температуры АКПП – терморезистор с чувствительным элементом, отвечающий за контроль температуры трансмиссионной жидкости в коробке передач. В случае критического увеличения температуры коробки датчик посылает сигнал на ЭБУ, который понижает мощность АКПП или переводит трансмиссию в режим аварийной эксплуатации.
• Датчик давления – отвечает за интенсивность давления трансмиссионной жидкости для определения ЭБУ условий нагрузки на АКПП. В устройстве трансмиссии может быть расположено до 12 датчиков давления, расположенных на различных участках линейных магистралей гидроблока.

Обратите внимание! Выход из строя или некорректная работа основных датчиков АКПП может привести к отказу или повреждению коробки передач. Все датчики трансмиссии подключены в единую систему, связанную с электронным блоком управления – при выходе из строя любого из контрольно-измерительных элементов ЭБУ включит контрольный чек на приборной панели и переведет АКПП в режим аварийной эксплуатации.

Вспомогательные датчики, необходимые для стабильной работы АКПП

Кроме основных датчиков электронный блок управления коробки-автомат может учитывать также следующие датчики:

• Датчик педали тормоза – требуется только для блокировки селектора коробки при переключении в режим «Паркинг».
• Датчик положения дроссельной заслонки – находится внутри дроссельной заслонки и передает информацию об текущей нагрузки на силовой агрегат, что позволяет ЭБУ АКПП выбрать оптимальную передачу.
• Датчик положения педали акселератора – устанавливается в электронную педаль газа и является аналогом датчика дроссельной заслонки. Дополнительно определяет желание водителя увеличить или снизить динамику авто.

Исправность датчиков напрямую определяет работоспособность всей трансмиссии. Оперативная замена неисправного датчика позволит снизить ущерб, причиняемый коробки во время некорректных сигналов ЭБУ – в противном случае существует риск ускорения выработки ресурса механических элементов АКПП, а также рассинхронизации самого блока управления.

Генератор импульсов для автомобиля

Автомобильный генератор импульсов находится во внутренней части распределительного зажигания. Его конструкция такова: специальная обмотка, датчик и постоянно действующий магнит, который объединен с распределительным валом.

Генератор импульсов в автомобиле нужен для того, чтобы регулировать блок управления зажиганием с помощью метода установления нужного момента, например, если неоходимо срочно выключить, или, наоборот, включить на катушке зажигания электрический ток.

Принцип работы автомобильного генератора импульсов.

По принципу работы такой генератор совсем не сложен, а скорее наоборот.

Процесс работы таков: распределительный вал вместе с датчиком начинают медленно вращаться, и из-за этих действий начинает изменяться расстояние между статорными полюсами и данным датчиком. В результате, это приводит к тому, что в полученной конструкции начинает возникать переменный электрический ток.

В процессе изменения напряжения, коммутатор вместе с катушкой зажигания выдают искру. С помощью электронной схемы должен регулироваться момент такого зажигания. В результате, он всегда целиком и полностью согласовывается с оборотами двигателя и газораспределительными фазами. А зажигание срабатывает тогда, когда полюсы статора и датчика останавливаются напротив друг друга.

В производственной деятельности транспортных автомобильных средств, создаются такие приборы, как тахограф или тахоспидограф. Эти приборы используются в автотранспорте только для того, чтобы было возможно зарегистрировать скорость, с которой движется автомобильное средство, или же для подсчета пройденного километража, иными словами пробег автомобиля. Еще эти приборы в состоянии узнать и многие другие факторы, например, время, которое автомобиль провел в пути, или время, когда машина была на стоянке.

Если же рассматривать регистрацию скорости или пробег автомобиля, то в таких случаях применяется автомобильный генератор импульсов. Этот генератор встраивает в транспортное средство завод-изготовитель.

Куда устанавливается генератор импульсов?

Устанавливается это устройство обычно рядом с коробкой переключения передач, для того, чтобы была возможность зарегистрировать механические обороты, которые подает датчик на колесах.

Наиболее распространенные автомобильные генераторы импульсов имеют головку, умеющую измерять показатели, она содержит в себе один (или несколько) датчиков, а эти датчики уже отслеживают все механические обороты и формируют соответствующий сигнал, который поступает уже непосредственно от датчика.

С помощью электрооптических или электромагнитных приборов осуществляется передача сигнала датчиком. Происходит это в виде определенных импульсов. Очень часто, в этих целях, используют «датчик Холла”. Он регистрирует вращение колес генератора, оснащенных зубчиками ферромагнитного плана или тактового колеса. Тактовое колесо соединено непосредственно со спидометром, Впоследствии такое колесо преобразовывает это в электрические импульсы.

Стоит отметить, что импульсы, созданные таким способом, пропорциональны пройденному пробегу автомобиля. Скорость передвижения автомобильного средства на данный момент можно легко определить, зная только количество импульсов, которые происходят за единицу времени.

Можно сделать вывод, что автомобильный генератор импульсов в большинстве используют в целях возможности регистрировать транспортные средства в процессе эксплуатации.

Генераторы игольчатых импульсов и их применение

Приведено описание генераторов коротких импульсов иглообразной формы. Показана возможность применения генераторов таких импульсов для создания систем связи с использованием частотно-импульсной, а также амплитудно-импульсной модуляции.

Иглообразные импульсы относятся к дискретным видам сигналов, характеризуемых распределением отсчетов различной или постоянной высоты с переменным или постоянным шагом дискретизации. Дискретные сигналы с постоянным шагом дискретизации позволяют одновременно передавать по одному каналу связи информацию от нескольких источников с мультиплексированием сигналов во времени [1].

Для генерации коротких импульсов в большинстве случаев используют способы их получения, показанные на Рисунке 1.

Рисунок 1.	Варианты схем генераторов коротких импульсов с использованием: а) дифференцирующих RC-цепочек; б) газоразрядных или вакуумных разрядников; в) полупроводниковых приборов с S-образной вольтамперной характеристикой; г) микросхем.

Свойством формировать короткие импульсы напряжения обладает простейшая дифференцирующая RC-цепочка, Рисунок 1а. При подаче на вход RC-цепочки импульсов прямоугольной формы на ее выходе получается всплеск напряжения с последующим его экспоненциальным спадом и, после окончания импульса, такой же всплеск напряжения противоположной полярности, которые за ненадобностью гасятся при помощи диода VD1.

Для генерации импульсов подобной формы используют также газонаполненные и вакуумные разрядники, Рисунки 1б и 1в, а также полупроводниковые приборы, обладающие вольтамперной характеристикой S-образной формы, например, лавинные транзисторы и их аналоги, а также другие полупроводниковые элементы [2–7].

Перечисленный выше способы и устройства формирования коротких импульсов не позволяют напрямую получить на выходе сигнал строго прямоугольной формы.

Для генерации сигналов прямоугольной формы малой длительности чаще других используют устройства, выполненные на микросхемах, одно из многих вариантов которых приведено на Рисунке 1г.

Итак, генераторы игольчатых импульсов позволяют получить на выходе сигналы весьма малый протяжённости во времени.

В 1926 г. английский физик-теоретик Поль Адриан Морис Дирак (Paul Adrien Maurice Dirac, 1902–1984), ввёл в квантовой механике понятие дельта-функции, которую можно описать выражениями:

Отсюда следует, что дельта-функция не равна нулю только в точке t = 0, где она обращается в бесконечность со знаком плюс, а ее интеграл по любой окрестности t = 0 равен 1.

Задолго до Дирака его соотечественник физик-математик Оливер Хевисайд (Oliver Heaviside, 1850–1925) ввёл функцию

(функцию Хевисайда) для описания переходных процессов (единичного скачка напряжения) в электрической цепи. Интересно, что дельта-функцию Дирака можно получить путем дифференцирования функции Хевисайда, Рисунок 2, что и происходит при подаче импульса прямоугольной формы на дифференцирующую RC-цепочку.

Рисунок 2.	Функция Дирака (слева) и функция Хевисайда (справа).

Из анализа свойств дельта-функции с точки зрения электроники следует, что она представляет собой некую математическую абстракцию, характеризующую электрический сигнал бесконечно узкий по длительности и бесконечного большой по амплитуде. Площадь такого сигнала определяется произведением его высоты на длительность, что для идеального дельта-импульса являет собой неопределенность вида бесконечность, умноженная на ноль. В реальных условиях короткие импульсы прямоугольной формы, получаемые при помощи электронных устройств, имеют конечную амплитуду и ширину.

На Рисунке 3 показан вариант осуществления частотно-импульсной модуляции с использованием генератора иглообразных импульсов, а также способ восстановления исходного сигнала на приемной стороне.

Рисунок 3.	Структурная схема формирователя частотный модуляции импульсных сигналов иглообразной формы и их демодуляции с использованием D-триггера и фильтра нижних частот.

Допустим, что акустический сигнал при помощи микрофона BM1 преобразуется в электрический и поступает на усилитель низкой частоты (УНЧ), нагруженный, например, на трансформатор Т1. С помощью данного трансформатора или напрямую с выхода УНЧ модулирующий сигнал поступает на генератор иглообразных импульсов, выполненный на микросхеме DD1 и транзисторе VT1 с использованием времязадающей RC-цепочки R1C1. При включении устройства конденсатор С1 заряжается через резистор R1 до тех пор, пока напряжение на его обкладках не превысит напряжение переключения порогового устройства – повторителя напряжения на микросхеме DD1.1. После переключения состояния повторителя напряжения на микросхеме DD1.1 сигнал уровня «лог. 1» поступает на затвор полевого транзистора VT1, который открывается и разряжает конденсатор С1, после чего процесс повторяется неограниченное число раз.

Поскольку величина зарядного тока конденсатора С1 и, следовательно, частота генерации определяется амплитудой модулирующего сигнала, на выходе генератора формируются модулированные по частоте импульсные сигналы иглообразной формы.

На схеме, Рисунок 3, значком (×) условно обозначена проводная или беспроводная линия передачи электрических сигналов, на приемной стороне которой происходит демодуляция входных сигналов с использованием D-триггера DD2.1. На выходе триггера получаются прямоугольные импульсы с широтно-импульсной модуляцией, которые, как и при использовании усилителей D-класса, несложно преобразовать при помощи фильтра нижних частот (ФНЧ) в сигнал изначальной аналоговой формы.

Очевидно, что частота генерации импульсов иглообразной формы должна, по меньшей мере, в 4 раза превышать максимальную частоту модулирующего сигнала. По теореме Котельникова – Шеннона соотношение этих частот должно быть не менее двух, но в связи с использованием демодулятора на D-триггере, который делит частоту входных импульсов пополам, необходимо использовать коэффициент 4.

На Рисунке 4 показаны диаграммы сигналов, наблюдаемых в различных точках устройства, Рисунок 3.

Рисунок 4.	Диаграмма электрических процессов в различных точках устройства: а) модулирующий сигнал, например, синусоидальной формы; б) сигналы иглообразной формы на выходе генератора импульсов; в) сигналы на выходе D-триггера; г) восстановленный сигнал после ФНЧ.

На Рисунке 5 показан еще один способ формирования импульсов иглообразной формы из импульсных сигналов прямоугольной формы и последующего восстановления формы исходных сигналов на приемной стороне. Сигналы от генератора прямоугольных импульсов частотой F1 или источника сигнала с широтно-импульсной модуляцией (ГПИ/ШИМ) поступают на RC дифференцирующую цепочку (ДЦ) – формирователя иглообразных импульсов.

Рисунок 5.	Формирование импульсов иглообразной формы из прямоугольных импульсов модулирующего устройства и восстановление формы исходных сигналов на приемной стороне: ГПИ/ШИМ – генератор прямоугольных импульсов или широтно-импульсный модулятор; F1 – частота импульсов; ДЦ – дифференцирующая RC-цепочка; ДМ – диодный мост; × – линия передачи информации; ДЧ – делитель частоты.

На выходе ДЦ формируется последовательность биполярных иглообразных импульсов, которая при помощи диодного моста (ДМ) преобразуется в последовательность однополярных иглообразных импульсов частотой 2F1. Эти импульсы через линию связи (×) передаются на приемную сторону, где происходит их демодуляция – восстановление исходной формы сигналов с использованием делителя частоты (ДЧ) на основе D-триггера.

Вариант осуществления частотно-импульсной модуляции сигналов иглообразной формы и форма сигналов, наблюдаемых на выходе устройства, приведены на Рисунке 6.

Рисунок 6.	Вариант осуществления частотно-импульсный модуляции сигналов иглообразной формы.

На Рисунке 7 показана возможность получения амплитудно-импульсно модулированных сигналов с использованием генератора сигналов иглообразной формы. В данном устройстве частота генерируемых импульсов неизменна во времени, но их амплитуда меняется в соответствии с амплитудой модулирующего сигнала. Для этого на выходе генератора используется резистивный делитель R2 и полевой транзистор VT2, управление сопротивлением исток-сток которого производится подачей модулирующего напряжения на затвор транзистора.

Рисунок 7.	Амплитудный модулятор импульсов иглообразной формы.

На завершающем Рисунке 8 показан еще один вариант получения сигналов с амплитудно-импульсной модуляцией. Генератор иглообразных импульсов на элементе DD1.1 и транзисторе VT1 управляет работой аналогового коммутатора DA1.1. Модулирующий низкочастотный аналоговый сигнал через конденсатор C2 поступает на базу транзистора VT2. С коллектора транзистора VT2 усиленный сигнал поступает на вход аналогового коммутатора DA1.1. На выходе коммутатора DA1.1 формируется сигнал с амплитудно-импульсной модуляцией. Демодулировать такой сигнал несложно при помощи простейшей интегрирующей RC-цепочки.

Рисунок 8.	Вариант амплитудного модулятора импульсов иглообразной формы с использованием аналогового коммутатора.

Таким образом, сигналы исчезающе малой длительности идеально подходят для передачи информации практически без переноса энергии.

Сигналы иглообразной формы с успехом могут быть использованы в технических устройствах для передачи информации с минимальными потерями энергии. Такой способ передачи информации позволяет максимально экономить ресурсы автономных компактных источников энергоснабжения средств связи.

В заключение отметим, что сигналы иглообразной формы не случайно отвечают сигналам, наблюдаемым в природе и, в частности, в организме человека. Такие сигналы используются для передачи импульсов возбуждения от периферийной нервной системы к головному мозгу и обратно, от головного мозга – к исполнительным механизмам тела. Неудивительно, что сигналы иглообразной формы традиционно используют в электронейростимуляторах и других приборах физиотерапевтического назначения для нормализации состояния человека [7].

Источник