時(shí)間繼電器在工控中的應(yīng)用(05-100)

　　引言

　　時(shí)間繼電器隸屬低壓電器范疇,如按分類應(yīng)歸入低壓電器機(jī)電式控制電器類,是自動(dòng)控制系統(tǒng)中常用的一種機(jī)床電器。就其發(fā)展史可追溯到70年代,由原傳統(tǒng)的電動(dòng)式時(shí)間繼電器或用RC充電電路以及單結(jié)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)、斷開延時(shí)、往復(fù)延時(shí)、間隔定時(shí)等)、多設(shè)定方式(電位器設(shè)定、數(shù)字撥碼開關(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)過程中延時(shí)顯示直觀等諸多優(yōu)點(diǎn),是傳統(tǒng)時(shí)間繼電器所不能比擬的,故在現(xiàn)今自動(dòng)控制領(lǐng)域里已基本取代傳統(tǒng)的時(shí)間繼電器。

　　國內(nèi)雖然時(shí)間控制器起步較晚,但在時(shí)間繼電器領(lǐng)域也有了長足的發(fā)展,近幾年隨著我國電子技術(shù)的不斷發(fā)展和國內(nèi)專用時(shí)間繼電器芯片的大量研發(fā)及應(yīng)用,在很大程度上使國內(nèi)的時(shí)間繼電器無論外觀以及產(chǎn)品性能上都有較大的發(fā)展。尤其在專用芯片的基礎(chǔ)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(shù)碼顯示改為LCD液晶顯示,再加上普遍采用SMD貼片電子元器件,使產(chǎn)品外觀體積更趨小型化,產(chǎn)品性能更加穩(wěn)定,用戶在使用時(shí)可通過面板外設(shè)的撥碼或功能按鍵進(jìn)行時(shí)間或控制方式的預(yù)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)間繼電器線路

　　該延時(shí)電路的核心IC是由14位二進(jìn)制串行計(jì)數(shù)器/分頻器構(gòu)成,IC內(nèi)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(gòu)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10個(gè)輸出端得到不同的分頻系數(shù)(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(dá)后,輸出端的高電平使驅(qū)動(dòng)電路三極管導(dǎo)通工作,從而使執(zhí)行繼電器工作,相應(yīng)的延時(shí)觸點(diǎn)對所需外圍線路進(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(dá)指示。

 

　　圖1 通用CMOS電路構(gòu)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(jì)數(shù)器的輸出端復(fù)位清零,并同時(shí)使振蕩停振。待上電瞬間結(jié)束后,振蕩器開始振蕩工作,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(wěn)定性,減少由于器件參數(shù)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(yīng)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(xù)可調(diào),為保證時(shí)間可調(diào),則振蕩回路Rt可選擇線性較好X型可調(diào)電位器。延時(shí)電容可選擇穩(wěn)定性好的CBB聚丙烯電容,時(shí)間繼電器標(biāo)牌延時(shí)刻度可根據(jù)所選擇的可調(diào)電位器機(jī)械行程的偏轉(zhuǎn)角度來定,從而使設(shè)定時(shí)間值(標(biāo)牌刻度示值)與實(shí)際延時(shí)值相吻合,以減少設(shè)定誤差。

　　譬如要設(shè)置10s,可將Rt選擇1MΩ可調(diào)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(jì)數(shù),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。

　　該專用芯片采用CMOS工藝,具有微功耗,抗干擾能力強(qiáng)(內(nèi)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(shè)定,具有BCD碼輸出,可配譯碼器LED數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)顯示延時(shí)時(shí)間。具有延時(shí)精度高、顯示直觀、延時(shí)設(shè)定方便等優(yōu)點(diǎn)。現(xiàn)有逐步替代常規(guī)的CMOS計(jì)時(shí)分頻集成電路的趨勢。