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解密定时器里暗涵的电路是何原理?

2020-07-06 09:57 来源:互联网 编辑:Emma

稍微有所研究的工程师,都心知肚明定时器暗涵的电路是一种实用的电路。其内部包含包括固定时间定时器、时间可变定时器、倒计时定时器等。定时器启动后即自动运行,定时时间结束时会发出声、光提示,也可控制负载的动作。本文将和大家透彻的解析关于定时器内部电路原理为目的,希望能在大家日后的工作中能有所帮助!

简单定时电路

图1所示为最简单的定时器电路,以单向晶闸管VS为核心组成, R 1 为定时电阻, C 1 为定时电容,HA为自带音源的电磁讯响器,S为电源开关。定时时间由 R 1 和 C 1 确定, R 1 和 C 1 越大,定时时间越长。

解密定时器里暗涵的电路是何原理?

图1 简单定时器电路

打开电源开关S后,电源+ V CC 开始经 R 1 向 C 1 充电。由于电容器两端电压不能突变, C 1 上电压仍为“0”,单向晶闸管VS无触发电压而截止,自带音源讯响器HA无声。

随着时间的推移, C 1 上所充电压越来越高。当 C 1 上电压达到单向晶闸管VS的触发电压时,VS被触发而导通,自带音源讯响器HA发声,提示定时时间结束。

晶体二极管VD 1 、VD 2 串联后接在单向晶闸管VS的控制极回路中,作用是提高晶闸管控制极的触发电压。因为 C 1 上电压必须超过两个二极管的管压降才能触发晶闸管,从而在同样大小的定时电阻与电容的情况下,获得更长的定时时间。 R 2 为 C 1 的泄放电阻,定时结束切断电源开关S后,可以迅速将 C 1 上电压放掉,以利再次启动定时器。

单稳型定时电路

单稳态触发器本身就是一个定时电路。时基电路构成的单稳态定时器电路如图2所示。RC组成定时网络,时基电路IC的置“0”端(第6脚)和放电端(第7脚)并接于定时电容 C 上端。触发脉冲 U i 从时基电路的置“1”端(第2脚)输入,输出信号 U o 由第3脚输出。时基电路构成的单稳态触发器由负脉冲触发,输出一个脉宽为 T W 的正矩形脉冲。

解密定时器里暗涵的电路是何原理?

图2 单稳型定时电路

电路工作过程分析如下。

① 电路处于稳态时, U o =0,放电端(第7脚)导通到地,电容 C 上无电压。

② 当负触发脉冲 U i 加到时基电路IC第2脚时,电路翻转为暂稳态, U o =1,放电端(第7脚)截止,电源+ V CC 开始经 R 向 C 充电。

③ 由于 C 上电压直接接到时基电路IC的置“0”端(第6脚),当 C 上的充电电压达到2/3Vcc(置“0”端阈值)时,电路再次翻转回复稳态。 U o 的输出脉宽 T W =1.1 RC 。

声光提示定时器

声光提示定时器具有定时工作指示灯,在定时结束时同时发出声、光提示。声光提示定时器电路如图3所示,由单向晶闸管VS和晶体管VT 1 ~VT 3 等组成,VD 2 和VD 3 是发光二极管,HA是自带音源讯响器,S是电源开关,SB是启动按钮。

解密定时器里暗涵的电路是何原理?

图3 声光提示定时器电路图

晶体管VT 1 、VT 2 等构成单稳态触发器,定时时间取决于单稳态触发器的输出脉宽 T W ,由 C 1 经 R 2 的放电时间决定, T W =0.7 R 2 C 1 。

晶体管VT 3 、单向晶闸管VS等构成指示和提示电路。绿色发光二极管VD 2 为定时器工作指示灯,由晶体管VT 3 控制, R 8 为其限流电阻。红色发光二极管VD 3 为定时结束提示灯, R 9 为其限流电阻。VD 3 与自带音源讯响器HA均由晶闸管VS控制。

应用定时器时,按一下启动按钮SB,触发单稳态触发器翻转至暂稳态,VT 2 集电极输出高电平,使晶体管VT 3 导通,VD 2 发光(绿色)表示定时器已工作。此时晶闸管VS因控制极无触发电压而截止,VD 3 不发光,HA不发声。

定时结束时,单稳态触发器自动回复稳态,VT 2 集电极输出为“0”,使晶体管VT 3 截止,VD 2 熄灭。同时VT 3 的集电极电压加至晶闸管VS控制极,触发VS导通,使VD 3 发光(红色)、HA发声,提示定时已结束。切断电源开关S后,提示声光停止。

时间可变的定时器

时间可变定时器的定时时间可根据需要设定,最短为1s,最长为1000s。在定时时间内,发光二极管点亮指示。定时时间终了,发出6s左右的提示音。

图4所示为时间可变定时器电路。电路采用了两个集成单稳态触发器,第一个单稳态触发器IC 1 构成定时器主体电路,第二个单稳态触发器IC 2 构成提示音电路。SB为定时启动按钮,S 2 为电源开关。

解密定时器里暗涵的电路是何原理?

图4 时间可变定时器

(1)定时控制电路

定时控制电路由集成单稳态触发器IC 1 等构成,采用 TR + 输入端触发,当按下启动按钮SB时,正触发脉冲加至 TR + 端,IC 1 被触发,其输出端 Q 便输出一个宽度为 T w 的高电平信号。

输出脉宽 T w 由定时电阻 R 和定时电容 C 决定, T w =0.7 RC ,改变定时元件 R 和 C 的大小即可改变定时时间。电路中,定时电阻 R 等于RP与 R 2 之和,定时电容 C 等于 C 1 、 C 2 、 C 3 中被选中的一个。

S 1 为定时时间设定波段开关,S 1 指向 C 1 时定时时间为1~10s(由RP调节,下同),S 1 指向 C 2 时定时时间为10~100s,S 1 指向 C 3 时定时时间为100~1000秒。RP为定时时间调节电位器,因为定时电阻 R =RP+ R 2 ,调节RP,可使 R 最小为330kΩ、最大为3.33MΩ,调节率达10倍。

(2)发光指示电路

发光指示电路由晶体管VT 1 和发光二极管VD等构成。当集成单稳态触发器IC 1 输出端 Q 为高电平时,晶体管VT 1 导通使发光二极管VD发光。 R 4 为VD的限流电阻,改变R 4 可调节VD的发光亮度。

(3)提示音电路

提示音控制电路由集成单稳态触发器IC 2 等构成,定时时间由 R 6 、 C 5 确定,约为6s。当IC 1 定时结束时,其杠Q端由低电平变为高电平,上升沿加至IC 2 的 TR + 端,IC 2 被触发,IC 2 的 Q 端便输出一个宽度为6s左右的高电平信号,使发声提示电路工作。

当集成单稳态触发器IC 2 输出端 Q 变为高电平时,其上升沿经 C 6 、 R 7 微分电路产生正脉冲触发可关断晶闸管VS导通,使自带音源讯响器HA发出提示音。当IC 2 暂稳态结束、输出端 Q 回复低电平时,其下降沿经 C 6 、 R 7 微分电路产生负脉冲触发可关断晶闸管VS截止,使HA停止发声。

(4)开机清零电路

为了防止开机时定时器被误触发,电路中设计了开机清零电路,由 R 5 、 C 4 等构成。在接通电源开关S 2 的瞬间,因 C 4 上电压不能突变, U C4 =0,加至两个单稳态触发器的杠R端使其清零。

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