Приведено описание детектора, способного контролировать мгновенное изменение уровня напряжения в ту или иную сторону относительно нормы (градиентного детектора знака уровня входного сигнала). В состоянии покоя (нормы) на выходах устройства выходные сигналы отсутствуют. При мгновенном повышении уровня входного сигнала (положительный градиент) выходной сигнал появляется на соответствующем выходе, после чего через некоторое время схема самобалансируется, и выходной сигнал исчезает. Аналогично при понижении уровня напряжения на контролируемом объекте (отрицательный градиент) выходной сигнал появляется на определенное время на выходе соответствующего канала индикации.
Градиентные детекторы и градиентные реле могут быть использованы для контроля различных физико-химических параметров окружающей среды, а также изменения уровня электрических сигналов [1–8]. Работа таких устройств основана на том, что в состоянии покоя на входах компаратора поддерживается напряжение одинакового уровня. Один из входов компаратора подключен к источнику сигнала, а второй вход компаратора подключен туда же через интегрирующую RC-цепочку.
Если уровень сигнала на входе изменился, то на входе компаратора, непосредственно подключенного к источнику сигнала, напряжение повторяет входное напряжение, а на второй вход компаратора поступает с некоторой задержкой, обусловленной зарядкой конденсатора RC-цепочки. В этот момент компаратор переключает свое состояние, на его выходе сигнал меняется с логического нуля до логической единицы, либо наоборот. Через время, достаточное для того, чтобы напряжение на входах компаратора сравнялось, схема самобалансируется, компаратор возвращается в исходное состояние.
На Рисунке 1 показана схема градиентного детектора, позволяющего контролировать изменение сопротивления резистивного датчика R5 в ту или иную сторону. Постоянные времязадающих цепочек R2С1 и R4C2 определяют время инерции или время переключения компаратора для возврата его в исходное состояние. Подстроечный резистор R3 определяет чувствительность устройства.
 | |
| Рисунок 1. | Градиентный детектор изменения электрического сопротивления резистивного датчика R5 с раздельной индикацией знака градиента. |
На Рисунке 2 приведен пример выполнения градиентного детектора изменения уровня входного сигнала, подаваемого на вход устройства. Входное напряжение может меняться в пределах от нуля вольт до напряжения питания градиентного детектора. Если сигнал на входе устройства не изменяется, выходные сигналы на обоих выходах детектора отсутствуют. При изменении уровня входного сигнала в ту или иную сторону на одном из двух выходов детектора появляется сигнал, свидетельствующий о наличии положительного или отрицательного градиента уровня входного сигнала. Так же, как и ранее, в случае если в дальнейшем входной сигнал не изменяется во времени, напряжение на входах компараторов выравнивается, и выходные сигналы отсутствуют.
 | |
| Рисунок 2. | Градиентный детектор уровня входного сигнала с раздельной индикацией знака градиента. |