实用记忆定时器

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本文介绍的记忆定时器电路新颖,非常实用。它有如下优点:

1.结构简单、成本低,耗电极省、无发热元件、性能稳定,延时范围从几分钟到十几小时任意调节。

2.无触点、动作可靠,寿命长、控制功率大,有延时通电与延时断电两种功能。

3.由表头作时间显示,用加、减时按钮设定延时时间。中途可监视剩余时间,并可根据需要定量追加或缩短原设定时间。

4.有记忆功能,不怕停电。在延时开机的过程中,本装置可以脱离电源完全不耗电,而延时时间的推移完全不受影响,一旦再次通电,仍按原设定时间接通电源。

基本原理

电路原理见图1,整机由时间电路、触发电路、控制电路和电源电路几部分组成。

图1
图1 🔍原图 (1638×662)

A点以前以场效应管V1为核心构成时间电路。刚接通电源时,V1因无偏置,漏源极饱和电流I\(_{DSS}\)较大,A点电位达最大值约12伏。若需延时,则按下SB1,13V电源通过V1漏源极电阻、C7及R1形成通路对C7充电,充电过程持续几秒钟。松开SB1后,由于带电的C7并联在V1栅源极之间,此时V1栅极被反偏,所以漏源极电流IDS很小, A点电位下跌至零点几伏。由于场效管栅源极绝缘电阻极高,所以C7只能经R24~R26放电,由S1选择不同的数值,即可得到不同的放电时间(即延时时间);当然,若按下SB2,则C7通过R2放电,放电时间仅有几秒钟。随着时间的推移,C7慢慢放电,V1栅源极反向偏压逐渐减小,漏源极电流逐渐增大,A点电位也就随时间变化而逐渐上升。检流计P直接反映了A点电位的变化,也就反映了时间的变化。

这部分电路有几个显著特点:其一,选取足够大的C7和R24~R26,很容易实现十余小时的长延时。其二,C7放电过程中若短暂地按下加时按钮SB1,将对C7补充一些电荷,增加延时时间;而按下减时按钮SB2则使C7迅速放一些电,缩短延时时间。控制量可由表头显示出来。其三,C7的放电过程不受电源通断的影响,即使中途曾停电,C7仍按原定规律放电,因此实现了停电计时的记忆功能。

A点至B点间为触发电路。延时开始后,R7、R8和R9分压决定B点参考电位约10V,而A点电位低于B点电位,V2截止,V3也因无足够偏流而截止。随着时间推移,当A点电位上升到高于B点电位与VD1及V2e-b结正向压降之和时,V2开始导通。V2、V3的连接方式具有强烈的正反馈作用,结果在一瞬间V2、V3都导通饱和并维持下去,使B点电位降至很低,后级控制电路动作,延时过程即告结果。

VD1是为了防止过高反压将V2e-b结击穿而设置的。R5、C1的作用是滤除尖峰脉冲干扰信号。实验表明,若不接R5、C1则延时过程中插拔电源插头造成的干扰信号将使V2、V3误导通而使电路翻转,有时竟使延时误差达40%,接入R5、C1后再未受到过类似干扰,保证了延时精度及记忆功能的实现。调整R7可使B点参考电位有少量改变,实现对延时时间的微调。

V4、V5和V6及有关元件组成正反向电子开关,配合VS完成对用电设备的通断电控制。当B点处于高电位时,V4导通、V5截止;B点为低电位时则V4截止、V5导通。拨动S2可选择由V4或V5来控制V6的导通与截止。V6导通时通过R20为VS提供持续的触发信号,VS导通为用电设备供电;V6截止时VS也关断,切断用电设备电源。由于V4、V5通断相反,所以一只可控硅配合选择开关S2即可实现延时通电或延时断电两种功能。若负载为非感性,则R23、C6可不必接入。

本机延时触发电路和控制电路的电源是分开的,成本增加很少而延时精度得到保证。电容降压式电源的电压稳定性取决于负载电流的大小,与电网电压关系不大。电源分开后,B点以前的电路正常工作时总电流不足1mA,所以电压非常稳定,这对提高延时精度起了决定性作用。为了缩小体积,C3、C5在确保可靠工作的前提下取了较小的容量,这也减轻了稳压管VD3、VD5的负荷。R21、R22为泄放电阻。

元件选择

V1选用3DJ6,根据管子的特性由实验选配不同阻值的R3,笔者将驻极体话筒中取出的塑封场效应管用于本电路,效果很好。C7必须用漏电极小的钽或铌电容器,用4个150μF的并联使用,R24~R26必须符合1∶10∶60的比例方能使三档延时时间共用一条刻度线。表头用50~100μA刻度盘较大的,以便刻度清晰易辨。V3~V6的β应符合电路图中标注的值。VS根据使用情况选用3~12A、600V双向可控硅。C3、C5应选用耐压400V的金属膜纸介电容或油浸电容并联使用,达到总的容量即可。

装调使用

表头P、时间档位开关S1、加时按钮SB1、减时按钮SB2、状态开关S2和输出插座可安装在自行设计的面板上。注意:电路直通市电,面板上各元件的可接触部分绝不能与电路有电气连通!调试时也要注意安全。其余元件装在另一块电路板上(可能选用的元件体积形状很不一致,印刷电路板图略去)。电源线和通往输出插座的连线应足够粗,保证用电设备的正常工作。

调试时先应检查两组电源,空载电压是否为+13V和+6V左右,不符可换稳压管。重点是调时间电路,先将A点直接接+13V电源,调R4使P指针略微超出满刻度,然后恢复电路。再调R3,配合按SB1和SB2使P指针能从5%满度偏转到很接近满刻度即说明A点电位能从零点几伏变到12伏左右。触发电路先不必调,先按下SB1一会松开,再按住SB2不放,测B点电位应能从10V左右变到接近0V。控制部分按要求选择晶体管,调试时只需调整R20,使可控硅能可靠触发并达到全开启状态。

表盘刻度如图2所示。(刘志权)

图2
图2 🔍原图 (543×328)