黑光灯的延时控制装置

用小型蓄电瓶供电的黑光灯，有很多优点，如不用架设电线、便于改变黑光灯的放置地点等。但缺点是成本较贵。遵照毛主席关于“要节约闹革命”的教导，我们在公社党委、大队党支部的领导下，进行了一些改革。我们到田里仔细观察害虫的活动情况，发现在我们这里夏秋之季的前半夜害虫活动频繁，后半夜，它们的活动就大为减少。根据这一特点，我们经过反复实验，终于制成了黑光灯的延时控制装置，由它控制的黑光灯可以在后半夜自动地定时关闭，于是延长了黑光灯管及蓄电瓶的使用寿命。

这个延时控制装置安装方便，大家可根据当地害虫活动规律选取不同的控制时间。它是由控制电路和延时电路两部分组成的。

图1是控制电路的电原理图。BG\(_{1}\)是场效应管（参考本刊1974年第2期《绝缘栅场效应晶体管》和1975年第7期《结型场效应管及其应用》），BG2是晶体三极管，R\(_{b}\)为BG1的漏极负载电阻，也是BG\(_{2}\)的偏置电阻，继电器J的线圈串联在BG2的集电极电路中。V\(_{GG}\)是BG1的控制电压，它应大于场效应管的夹断电压（即截止电压）U\(_{p}\)。当电位器W的滑动触点滑至最上端时，BG1处于夹断状态，使漏极D的电流很小，接近于零，这时可以把BG\(_{1}\)的漏极与源极S之间看成断路，此时调节Rb可以改变BG\(_{2}\)的基极电流Ib2，从而得到一个放大了的集电极电流Ic\(_{2}\)，当集电极电流大于继电器的吸动电流时，继电器动作。若此时再改变W的滑动触点滑至最下端，那么BG1的栅极G和源极S之间的控制电压逐渐减少，当这个电压小于U\(_{p}\)后，漏极电流逐渐增加。这个电流的方向与BG2原来的Ib\(_{2}\)方向相反，使Ib2减少，Ic\(_{2}\)也随之减少，当BG2的集电极电流Ic\(_{2}\)减到小于继电器的吸动电流时，继电器立即释放，这时的控制电压我们记作U放。

从上面介绍的情况可以看出，只要改变BG\(_{1}\)的控制电压，就能使继电器J吸合或释放。当控制电压大于BG1的夹断电压时，继电器吸合，其接点把黑光灯的电流接通，黑光灯开始工作。经过预定的时间后，控制电压自动降到U\(_{放}\)，于是继电器释放，从而切断黑光灯电源，达到自动关闭的目的。

控制电压怎样在预定时间后能自动降至U\(_{放}\)呢？这是由RC延时电路来完成的。

RC延时电路见图2，是由R、C并联组成的。它是利用电容C充电后，再通过电阻R放电并需要一定时间才能把电放完的原理来达到延时的。从图2可以看到，当开关K闭合时，电源E对电容C充电，当电源内阻很小而电阻R数值很大时，充电很快就完成了，充电后电容C的电压近于电源电压值E。此后将开关K断开，电容将通过电阻R放电。放电时电容器上的电压将下降，下降的速度与电阻R和电容量C有关。R、C越大，放电就越慢，电容器上电压下降得也就越慢。如果R、C的数值已定，那么电容放电时，电压下降到某一数值所需的时间则与电容器原来所充电压有关。原来充的电压越高，则所需时间越长。因此，适当选择R、C的数值和充电电压，就可以确定放电时电压下降到某一数值所需的时间。设充电电压为E，放电电压下降到U\(_{放}\)，电阻为R（兆欧）、电容为C（微法）则时间t（秒）可按下式求出：t=RCln\(\frac{E}{U}\)放。为了防止BG\(_{1}\)的栅极绝缘层被击穿，电容器的充电电压不宜过高，用黑光灯的电源6伏或12伏。U放不宜过小，否则控制电压不可靠，有时还会造成继电器不释放。在这种情况下，要得到较长的延时，只有选用高阻值的R和容量大、漏电小的电容C。由于黑光灯需延时5—6小时，即18000—21600秒，一般选用几兆欧的电阻R和1000—2000微法的电解电容器C。

上面分别介绍了控制部分与延时部分的工作原理，把它们综合起来就变成如图3所示的实际延时控制电路。

实际电路如图3。其中BG\(_{1}\)为3D01—F绝缘栅N型沟道（耗尽型）场效应管，夹断电压＜5伏；电容C实测为1400微法、漏电电阻大于30兆欧；放电电阻R2为4.7兆欧；继电器用JRX—11F小型直流继电器，绕组电阻为145欧、吸动电流约35毫安、释放电流为10毫安；K为启动按钮开关；E为6伏蓄电瓶。

在试验过程中，U\(_{放}\)定为0.38伏，延时可达5个多小时。

从图中可以看出，当开关K置于断开位置时（图示状态），因继电器绕组中没有电流，所以其触点J\(_{1}\)-1、J1-2处于常闭状态，黑光灯因加不上电源而无法启辉，电源E通过电阻R\(_{1}\)对电容C充电，使BG1、BG\(_{2}\)均处于“截止”状态。当开关K按下时，电源E的电压全部加在继电器绕组上，绕组里约流过40毫安的电流，于是继电器吸合，断开常闭触点而接通常开触点，同时断开了给电容器C的充电回路，电源E通过电阻Rb给BG\(_{2}\)一定的基极电流，此时BG2的集电极电流约有25毫安，它已大于继电器的释放电流，所以此时再断开开关K，继电器仍能保持在吸合状态。由于断开了充电回路，所以C向电阻R\(_{2}\)放电，由于开始时C上的电压较高，所以控制BG1仍处于夹断（“截止”）状态，但经过一预定的延时时间后（5或6小时），电容器上的电压降至为U\(_{放}\)时，这时漏极电流增加，于是Ib2减小，至使Ic\(_{2}\)减小使继电器释放，断开了黑光灯电源。

在图3中，电容放电电阻除了R\(_{2}\)以外，还有电容器C的漏电电阻及BG1的栅一源之间的输入电阻。在计算延时时间时，本应考虑这些因素，但由于用的是场效应管，输入阻抗很高（在几千兆欧以上），所以可以不予考虑，至于电容器的漏电电阻，只要其漏电电流很小，也可以忽略。（下乡知识青年 王建模）