自制自启动环形时序发生器

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自启动环形时序发生器是由普通环形时序发生器改进而成的,将原电路中的起动按钮、复位按钮、电源开关三者合而为一,使电路简单易装,成本低廉,在工农业生产和人们的日常生活中均有一定的实用价值。

自启动原理简介

图1
图1 🔍原图 (993×328)

图1电路跟普通环形时序发生器(见本刊1991年第8期“555电路的复合应用”一文)一样,由二个或二个以上555电路所组成的单稳态触发器首尾相接串联而成,所不同的是这里作了以下改进;首先从研究555单稳态电路的初始状态入手,555的2脚输入端为下比较器,是由PNP三极管组成复合输入级的差分放大器(参看TTL555内部结构图),如使2脚悬空,即相当于PNP三极管的基极处于零偏置状态,此时不仅负向脉冲可使电路触发,甚至正向脉冲的边缘作用也会引起误触发,为此通常在2脚和电源正端之间接有10kΩ~30kΩ电阻,给PNP管以反向偏置。图1中的R1虽然仍是反向偏置,但由于阻值增加很多而使反向偏置作用减弱了。这样当接通电源开关SA的瞬间,在IC12脚输入端产生一扰动脉冲,IC1将被触发,使3脚输出高电平,K1吸合;而IC2的2脚仍属正常反偏,不会引起误触发,故3脚保持低电平,K2释放。电路一经触发启动就和普通环形时序发生器一样,将进入循环翻转状态,如要停止只要断开电源开关即可。实践证明这种自启动方法是可行的。

对于双级自启动时序发生器,上述方法似乎已初步达到了目的,但对于多级电路仍需防止误触发,而过去普通环形时序发生器,偶尔确有误触发情况存在。为此在将555电路4脚上的复位按钮去掉的同时加接一RC积分电路,如图1中的R4和C3,当开机初态由于C3两端电压不会突变,因而4脚从零伏慢慢上升,确保初态逻辑零输出,相当于起了自复位作用,而IC1的4脚却无此设置。

所以上述的自启动原理,正是对工业控制中心须避免的误触发现象加以限制利用的结果。电路经两年多的实际应用,进一步证实了它的可靠性。

如改变图1中R2-R5或C2、C4的数值,均可独立地改变各级的暂稳态时间(t=1.1RC),暂稳时间可从数秒钟做到一小时以上。其中LED1和LED2分别指示各级的通电(或断电)时间。如果以R7取代K1,则图1跟本刊1990年第4期“能间歇工作的自动控制装置”一文效果相似,而图1电路只要安装无误,无须调试就能正常工作。图2为印板图(1:1)。

图2
图2 🔍原图 (930×405)

应用举例

1.用于相同时间或不同时间的反复试验,图1电路可以同时控制两套反复工作的机械设备,例如利用同一继电器上的两个常开触点和两个常闭触点,去控制直流电机一会儿正转一会儿反转,且正反转时间可用电位器调整。此外通过改变K1和K2两个继电器触点的连接方式,如K1用常闭触点K2用常开触点,可得到相同的模式;如两个继电器都用同类型的触点,则可得到不同的模式。

2.用作时间提醒器或橱房定时器

图1电路稍作改进就可成为一个时间提醒器。如将C4改用1000μF或2000μF/25V电解电容器,R5改为4.7M电位器并配合时间度盘,K1用图3所示的门铃电路取代,C2为47μF,R2为390kΩ,K2也可用1.5kΩ电阻代替。使用时将电位器预置好时间(数分钟或半小时),合上SA则LED1点亮同时奏乐,接着定时开始,这时LED1息灭LED2点亮,到预定时间再次奏乐,放这种时间提醒器也是一种循环式报时器,可作为儿童玩具、抢答题计时及比赛猜谜等。作为橱房定时器可保留K2,用K2的触点去控制电炉,当煮牛奶或咖啡时,可预置好时间(10~15分钟),到时将自动切断电源并奏乐,乐曲奏完后如不打算再加热,应及时关闭定时器电源,否则将第二次自动加热。

图3
图3 🔍原图 (369×362)

3.用于自动灌溉或间歇喷泉:

在园林和农业生产中,大规模竿插繁殖苗木或名贵花卉,有较好的经济价值。近年来发展的一种科学育苗方法,称全日照喷雾育苗法,即在日光照射下对竿插苗每隔一段时间喷水一次,如每隔5~25分钟喷雾15~20秒种,若用人工操作很不方便。又如干燥季节需对蔬菜地自动灌溉等,都属循环式喷水类型。若将图1电路稍作改装完全可以控制水泵或电磁阀进行工作,且随时可以用两个电位器分别调整暂稳态时间,以修改循环喷水周期或喷雾量。

元件选择和制作

图1中的R1阻值可在470kΩ~1M之间选用,两个暂稳态定时器中的RC值可根据实际需要确定,其中电解电容器的漏电流宜小,要求高的场合最好用钽或铌电容,继电器用JRX-13F12V。

综上所述这类自启动环形时序发生器,如加以灵活应用,尚有较好的开发前途。(孙觉民)