時(shí)間繼電器在工控中的應用(05-100)

　　引言

　　時(shí)間繼電器隸屬低壓電器范疇,如按分類(lèi)應歸入低壓電器機電式控制電器類(lèi),是自動(dòng)控制系統中常用的一種機床電器。就其發(fā)展史可追溯到70年代,由原傳統的電動(dòng)式時(shí)間繼電器或用RC充電電路以及單結晶體管所完成的延時(shí)觸發(fā)時(shí)間控制電路,至今已發(fā)展到廣泛使用通用的CMOS集成電路以及用專(zhuān)用延時(shí)集成芯片組成的多延時(shí)功能(通電延時(shí)、接通延時(shí)、斷電延時(shí)、斷開(kāi)延時(shí)、往復延時(shí)、間隔定時(shí)等)、多設定方式(電位器設定、數字撥碼開(kāi)關(guān)、按鍵等)、多時(shí)基選擇(0.01s、1s、1m、1h等)、多工作模式、LED顯示的時(shí)間繼電器。由于其具有延時(shí)精度高、延時(shí)范圍廣、在延時(shí)過(guò)程中延時(shí)顯示直觀(guān)等諸多優(yōu)點(diǎn),是傳統時(shí)間繼電器所不能比擬的,故在現今自動(dòng)控制領(lǐng)域里已基本取代傳統的時(shí)間繼電器。

　　國內雖然時(shí)間控制器起步較晚,但在時(shí)間繼電器領(lǐng)域也有了長(cháng)足的發(fā)展,近幾年隨著(zhù)我國電子技術(shù)的不斷發(fā)展和國內專(zhuān)用時(shí)間繼電器芯片的大量研發(fā)及應用,在很大程度上使國內的時(shí)間繼電器無(wú)論外觀(guān)以及產(chǎn)品性能上都有較大的發(fā)展。尤其在專(zhuān)用芯片的基礎上又采用了芯片掩膜技術(shù),將繼電器的核心部分掩膜在印制電路板上,使時(shí)間繼電器從LED數碼顯示改為L(cháng)CD液晶顯示,再加上普遍采用SMD貼片電子元器件,使產(chǎn)品外觀(guān)體積更趨小型化,產(chǎn)品性能更加穩定,用戶(hù)在使用時(shí)可通過(guò)面板外設的撥碼或功能按鍵進(jìn)行時(shí)間或控制方式的預置,從具體使用上有些產(chǎn)品基本上可與國外產(chǎn)品進(jìn)行等同互換。

　　典型時(shí)間繼電器線(xiàn)路

　　該延時(shí)電路的核心IC是由14位二進(jìn)制串行計數器/分頻器構成,IC內部由振蕩器和14級分頻器組成,振蕩器部分可由電阻Rt和電容Cr構成振蕩器,產(chǎn)生固定的振蕩頻率,主振產(chǎn)生的矩形波可進(jìn)入14級分頻器,并通過(guò)10個(gè)輸出端得到不同的分頻系數(分頻最小可得到16分頻Q4,最大可得到16384分頻Q14),便可得到所需的定時(shí)控制。待分頻延時(shí)到達后,輸出端的高電平使驅動(dòng)電路三極管導通工作,從而使執行繼電器工作,相應的延時(shí)觸點(diǎn)對所需外圍線(xiàn)路進(jìn)行定時(shí)控制,IC振蕩也隨輸出的高電平經(jīng)V6使之停振。發(fā)光管V1也隨繼電器同時(shí)工作,起到延時(shí)到達指示。

 

　　圖1 通用CMOS電路構成的電路

　　集成的公共清零端Cr在電路上電的同時(shí)由C4、R3組成的 微分電路上產(chǎn)生瞬間尖脈沖,使計數器的輸出端復位清零,并同時(shí)使振蕩停振。待上電瞬間結束后,振蕩器開(kāi)始振蕩工作,電路即進(jìn)入分頻延時(shí)工作狀態(tài)。

　　振蕩頻率f 與RC有以下近似關(guān)系f=1/2.2Rt·Cr(Vdd=10V)。如考慮振蕩器的穩定性,減少由于器件參數的差異而引起的振蕩周期的變化Rs>Rt(Rs=10Rt時(shí),振蕩周期基本上不隨Vdd的變化而變化)為保證振蕩能可靠起振。在選擇Rt與Ct時(shí)應注意其條件,Rt>1KΩ,Cr>1000pf,否則很難保證振蕩電路可靠起振。

　　在實(shí)際使用的時(shí)間繼電器,往往需要控制時(shí)間連續可調,為保證時(shí)間可調,則振蕩回路Rt可選擇線(xiàn)性較好X型可調電位器。延時(shí)電容可選擇穩定性好的CBB聚丙烯電容,時(shí)間繼電器標牌延時(shí)刻度可根據所選擇的可調電位器機械行程的偏轉角度來(lái)定,從而使設定時(shí)間值(標牌刻度示值)與實(shí)際延時(shí)值相吻合,以減少設定誤差。

　　譬如要設置10s,可將Rt選擇1MΩ可調電位器,Ct可選擇104 pF,輸出分頻端從Q10引出,則最大延時(shí)值為11S,因集成是在時(shí)鐘脈沖下降沿的作用下作增量計數,則最大延時(shí)時(shí)間Tmax=2 n-1 · t= 2 10-1 ·2·2· RtCt= 2 9 ·2·2· 106×104×10-12 =11s。

　　該專(zhuān)用芯片采用CMOS工藝,具有微功耗,抗干擾能力強(內部采用硬件編程),外配石英振蕩器,多種時(shí)基選擇,具有通電延時(shí)和間隔定時(shí)兩種工作模式。4位延時(shí)設定,具有BCD碼輸出,可配譯碼器LED數碼管驅動(dòng)顯示延時(shí)時(shí)間。具有延時(shí)精度高、顯示直觀(guān)、延時(shí)設定方便等優(yōu)點(diǎn)?，F有逐步替代常規的CMOS計時(shí)分頻集成電路的趨勢。