带显示功能的定时器电路

2017-03-23 108 0

带显示功能的定时器电路

该定时器的特点是:(1)定时周期宽,开机时间和保持时间从几秒到2h分别连续可调;(2)开机、保持时间分别用两组各10个发光二极管分段显示工作,剩余时间一目了然;(3)定时器可单次工作,也可重复工作;(4)定时器不用时可以当普通电源插座用;(5)定时器选用通用易购的门电路、触发器、计数器等,非常适合大中专学校教学实践用。

工作原理:由F2、F3、C1、W1等组成A振荡器,F5、F6、C2、W2等组成B振荡器,IC2为第一计数器,IC3为第二计数器。IC3的10个输出端分别并接两组各10个负极连在一起的发光二极管,它们的负极分别通过限流电阻R9、R10接在由VT2、VT3组成的双稳态触发器的两个输出端点上。

工作过程:IC2、IC3的清零端分别接有R5、C3和R6、C5组成的清零电路,使两个计数器置0。双稳态中VT3基极接有电容C10,所以通电瞬间VT3基极呈低电位,使VT3截止、集电极呈高电位,使VT2导通;因VD8截止,VT4导通,继电器吸合,整机处于通电状态。与此同时,钳位二极管VD3截止,A振荡器开始工作;VD5导通使振荡器B中F6的输入端被钳位在低电平,振荡器B停振。振荡器A的脉冲信号经VD2送到门F1倒相后,经K1送到IC3的EN端(负脉冲输入端),每振荡一次计数器计一个数,其输出端按Y0~Y9的顺序分别输出正脉冲;由于VT2集电极为低电位,由X1~X10组成的发光管阵列被依次点亮。当计到第十个脉冲时(X10点亮后),IC3的12脚进位端给出一个进位正脉冲,它经门F4倒相变成负脉冲后,经C8和C9去触发VT2、VT3组成的双稳态电路使之翻转,即变成VT2截止、VT3导通;VD8导通使VT4截止,继电器关断,整机处于待机状态。与此同时,因VD3导通,振荡器A输入端被钳位而停振;由于VT2截止,其集电极高电位使VD5截止,门F6输入解除钳位,振荡器B开始工作,其输出经VD1、F1送到IC3进行计数。但由于此时VT3导通、VT2截止,虽然IC3的Y0~Y9依旧顺序给出正脉冲,X1~X10并不亮,而X11~X20经R10接到VT3集电极(低电位)依次亮起;到X20亮后,同样IC3的12脚给出进位脉冲经F4倒相后,再次使双稳态翻转,使VT3截止、VT4导通,继电器吸合,电路再次处于通电状态。

由上述可以看出,定时器的工作周期就是双稳态的翻转周期,而振荡器每输出10个脉冲双稳态才翻转一次,因此振荡器的RC时间常数不必取得很大。实践证明,当R取6MΩ、C取5μF时,触发器的翻转周期即可达十几分钟。为进一步扩大定时范围,该机在IC3前面又加一个计数器IC2:当K1置于×10挡时,F4送来的负脉冲被送到IC2的EN端,而IC2的12脚进位端给出的进位正脉冲经VT1倒相后,经K1连到IC3的EN端上——这样F4送来10个脉冲,IC3才计数一次;送来100个脉冲后触发器才翻转一次,使定时周期扩大10倍。

由F2、F3组成的振荡器A只在VT2导通、VT3截止、继电器吸合、电路处于开机状态时工作,此时X1~X10灯依次点亮,可以指示电路的开机时间,同时调节电位器W1可以改变通电时间的长短。由F5、F6组成的振荡器B只在VT3导通、VT2截止、继电器断电、电路处于待机状态时工作,此时X11~X20灯依次点亮,可以指示电路的待机时间,同时调节电位器W2可以改变待机时间的长短。

以上所述是电路工作在重复状态。本机也可以工作在单次状态:当K2掷于单次状态时,通电后电路与重复工作时一样,开始VT3截止、VT2导通、VT4导通、继电器吸合,电路处于通电状态,振荡器A开始工作,X1~X10灯依次点亮;但到X10显示完后,IC3给出进位脉冲,双稳态触发器翻转使VT3变成导通时,VD3、VD4都被钳位,而VD4通过K2接到振荡器B的F6输入端上,这样两个振荡器都被钳位而停振,计数器停止计数。由于此时VT4截止,继电器断电,电路处于待机状态,这样便完成了一次定时关机的过程。

该机IC3的输出端中分别串有VD12~VD20共9个二极管,以防止各个输出端互相干扰;两个计数器进位端分别通过C4、C6接至电路的清零端,以保证在送出进位脉冲后计数器能可靠地回零——即当一个振荡器停振、另一个开始工作时,计数器从0开始工作。电路中VD8、VD9为隔离二极管,可防止VT3截止时由于VT4导通,使VT3集电极电位过低导致两排灯都亮;VD1、VD2为两个振荡器的隔离二极管。

电路电源采用电容降压,降压电容应取耐压400V以上的1μF CBB电容;继电器选用JQX-15,其触点电流可达交流20A,可用来控制空调这样的负载。该机的定时电容C1、C2若选用电解电容,一定要用两只电解电容反极性串联,以防止工作中漏电。

元器件选择:IC1选用CD4069;IC2、IC3均选用CD4017;VT1~VT3均选用9013三极管;X1~X20均选用Φ5mm红色发光二极管;继电器选用JQX-15;插座选用一个市售公牛牌CN-109六孔组合插座。其他元器件如图所示。

制作与调试:制作时选用一个市售公牛牌CN-109六孔组合插座,将其中的4个插座卸掉只保留两组,然后将线路板固定在卸掉插座的位置;在原插座处安一块73mm×76mm的有机面板,将调节旋钮、开关、显示灯开孔露出,并将面板向外壳粘死;原机指示灯拆掉,其位置正好放继电器,将继电器也用胶固定在外壳内。最后连线时,继电器到插座的线应选用足够粗的导线并连接可靠,以免通入大电流时负载发热起火。

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