用电子表和计算器作控制器

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用电子表与电子计算器加上少量分立元件,可以制作一个高精度的时间控制器,其动作预调时间可由数秒至100多天,若将电路改变一下,预调时间可达两年多。众所周知,电子表的计时精度很高,经精心调核后,月误差在数秒内,故这种时间控制器的时间精度是十分令人满意的。这种时间控制器不执行动作时耗电极微,适用于家庭或一般工业控制。

电路结构及原理

图1是时间控制器的原理方框图,具体电路见图3、图4。图2是其变形电路的原理方框图,具体电路见图3、图6。这两种电路的前半部分是相同的,秒脉冲由电子表产生。电子表显示的“:”号是每秒闪动一次的,秒脉冲信号就从这里取出。电子开关受电子表的控制,且并联于计算器的“=”号键电路上,每秒钟接通一次,计算器作累加运算(由于计算器种类繁多,所以功能不一定相同)。常用计算器是8位数的,所以累加至10\(^{7}\)时,计算器的液晶屏最高位引线上有高幅值的方波电压输出,取出这个输出信号并将其转变为继电器触点的闭合或声、光等信号,即可实现时间控制或报时等目的。由于计算器的基数可任意设定并预先由键盘输入,故动作时刻可以预先调走。图2的电路可在到达预调的时间后,按一定的时间间隔(这个间隔也可由数秒至100多天灵活可调)发出电脉冲,用来触发单稳态等延时电路,再实现对家用电器或声、光设备的控制。

图1
图1 🔍原图 (712×149)
图2
图2 🔍原图 (804×201)
图3
图3 🔍原图 (818×289)
图4
图4 🔍原图 (908×363)
图5
图5 🔍原图 (1358×499)

现将除电子表及计算器以外的电路部分介绍如下:

1.电子开关电路 电路见图3。输入端接电子表的“:”号引线与相应的公共电极。近年生产的电子表,多采用动态驱动方式,数字、符号段未选通时两对应极间也会加有幅值较小(液晶的阈值以下)的方波电压,故在此开关电路中接有D\(_{1}\)~D3,其作用是阻断负脉冲及幅值较小的正脉冲,而允许幅值较大的正脉冲进入BG\(_{1}\)的基极;C的作用是将频率较高的脉冲滤波。这样,当“:”号每闪动一次时,C两端即BG2基极与电源正极间的电压升高一次,从而BG\(_{2}\)与BG3每秒钟导通一次。手动开关K的作用是当需要预置时间时,将电子开关与计算器断开,以便从计算器的键盘输入数据与指令。

2.时间控制器驱动与执行电路 电路见图4。三只晶体管工作于开关状态。输入端接至计算器液晶屏的最高位数的电极a\(_{8}\),或b8,见图5(b)。电路的地端接计算器液晶屏的公共电极H\(_{2}\)或H1,见图5(a)。当计算器最高位有数时,BG\(_{1}\)基极有正脉冲输入,电容器C1因充电,两极间的电压升高,BG\(_{2}\)、BG3导通,继电器J吸合。电容器C\(_{1}\)取用较大的值是为了消除秒信号输入计算器时,计算器输出发生变化造成的影响,从而使继电器吸合较为稳定。

图6
图6 🔍原图 (778×287)

3.定时脉冲发生器的延时及整形电路 电路见图6。电路前半部分的结构与图4大致相同。当计算器有输出时,输出的正脉冲使BG\(_{1}\)、BG2、BG\(_{3}\)均导通,BG3发射极电位升高,并通过W向C\(_{2}\)充电,C2正端的电位升到一定值时,由BG\(_{4}\)、BG5组成的射耦双稳态电路翻转,BG\(_{5}\)集电极电位升高,BG6导通,光电耦合器中的发光二极管亮,光电三极管导通。将光电三极管并接于计算器的取数键“MR”电路两端,故BG\(_{6}\)导通时,计算器“取数”,取数后计算器无输出,并继续从预存的数(预存的数应小于10\(^{7}\))为基数进行累加运算,直至下次满107时又有输出。这样,BG5集电极便有一系列的脉冲输出。由于在秒脉冲输入的半秒内,“MR”键不能同时输入,故设置了W、C\(_{2}\)组成的积分电路,使BG4、BG\(_{5}\)组成的射耦双稳态电路延迟一定的时间才翻转。调节W可以调节延时量,使光电耦合器输出端的导通正好落在秒脉冲输入的空隙。

元件选择及制作调整

1.图3电路输入端二级管可选用2CK、2AK型或用3DG201的集电结代替,这几个二极管的型号和数量需调试后决定。调试时可先装好图4电路,将电容器C\(_{1}\)换成4.7μ的,并以发光二极管串接360Ω的电阻后代替继电器J。输入端接电子表的“:”号引线,若发光二极管不亮,则减少输入端二极管的个数,或将2CK型的管子换成2AK型的;若发光二极管在亮与不太亮的状况下闪动,则增加二极管的个数。直至发光二极管一明一暗闪动为止。用同样的方法,将此电路的输入端接计算器的输出端,使计算器的最高位有数时发光二极管亮,反之则暗,便可确定图4、6电路输入端二极管的型号和数量。

2.各晶体三极管的β值宜在100~120之间,穿透电流要小,特别是图3中的BG\(_{3}\)和图6中的光电耦合器G。J选用12伏直流继电器。

3.电路连接:首先应找出电子表和电子计算器的输出端,以及计算器的“=”号引线和“MR”引线。拆开计算器后,“=”引线与“MR”引线很容易与面板对出。电子表或计算器显示屏的公用电极一般在两侧,电子表“:”号引线或计算器最高位引线可用下述方法找出:将图4电路中的电容C\(_{1}\)换成4.7μ的,继电器J换成发光二极管并串接360Ω电阻,将图4电路地端与电子表显示屏假定的公用电极相连,输入端随意与电子表显示屏的其它任一根引线相连,当发光二极管一秒二次闪动时,对应的引线便是要找的秒输出引线。同样,将这个电路的输入端与计算器显示屏试接,手动输入使计算器最高位为1时发光二极管亮,反之则暗,这就找出了计算器显示屏最高位输出线。

图3电子开关电路与电子计算器连接时,BG\(_{3}\)集电极应接“=”号引线高电位的一端(可用万用表测出);图6中光电耦合器的集电极亦应接“MR”引线的高电位端。

应用举例

由于电子计算器使用十进制计数,而时间采用六十进制计数,故使用时需将时间先折算成秒。比如,想用图3和图4电路控制用电器10时正工作,计时开始时为6时20分,则时间间隔是3小时零40分钟即13,200秒,计算器的计时基数为10,000,000-13,200=9,986,800(此处是按八位的计算器考虑的)。操作步骤如下:首先接通各电路电源,断开电子开关电路中的手动开关K,再在计算器键盘上按动ON998681,然后在6时20分准时接通手动开关K,时间控制器即能开始工作。又如,要在10天后每12小时发出一个电脉冲,则可应用图3和图6电路,接通电源,断开手动开关K,在计算器键盘上按动ON99568M+91361,接通手动开关K,到时电路输出端就会送出你所需要的电脉冲。这个操作中预置了两个数:9956800是12小时的计时基数,9136000是10天的计时基数。计算器先以9136000为基数累加,当10天整时刻到,时间控制器输出一个脉冲,并且取出9956800,以后则以9956800为基数累加,每当12小时整时刻到,控制器就有脉冲输出。(覃楚明)