延时开关电路的工作原理

电子说

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描述

这里介绍的可变延时开关电路,是人工按动一微动开关时,电源接通对电路供电,待一定的时间(可设定),电源自动被切断,对电路停止供电。要实现上述功能,可用智能器件完成,也可用全硬件数字电路完成。智能器件虽然简单,但它的抗干扰能力不及后者的数字电路,所以对一些简单的、环境恶劣的功能电路,数字电路仍有它应有的地位。这里介绍的可变延时开关电路,是以数字电路完成的,如下图所示。下图中IC1CD40106为COMS6反相器,图中的IC-1A、IC-1B、电阻R1和微动开关等,组成双稳态电路。IC2CD4060是14位二进制串行计数/分频器,它由两部分组成,一是14级分频器,另一部分是振荡器,该振荡器外部的⑨和⑩脚和外接的RC电路配合工作,完成给定的振荡频率的设定。CD4060虽有14级计数级,但只有Q4~Q10、Q12~Q14共10个引出端,但Q1、Q22、Q3和Q11等4个端头均未引出,下图中仅用了Q14端子,也是最末的分频端,其计数的时间最长。CD4060(12)脚是RST端,是一个公共的清零端(RST),只要在RST端上加一正脉冲或高电位,即可使计数器的输出全部为“0”电平,并同时迫使振荡器停振,所以RST端可称为复位端。CD4060(11)脚即P1端是计数输入端,是在(时钟)脉冲下降沿的作用下进行增量计数的,该CD4060是全静态操作的。有了上述IC的基本功能,下图电路的工作原理,就易于理解了。

电路工作过程:人工触动图中的微动开关S1则IC-1A的输入端①脚为高电平,该高电平由IC-1A、IC-1B两次反相后,从IC-1B④脚仍输出高平,该高电平经R1又加在IC-1A的输入端①脚,促使IC-1B④脚保持在高电平(即稳定状态)。IC-1B④脚的高电平分两路输出,一路加在IC2CD4060的电源端VDD使CD4060起动工作,另一路加在MOS管Q1的门极,使Q1管导通,结果电源+6V给A、B端供电。

在微动开关S1触动瞬间,IC-1B的④脚输出的高电平,同时经微分电路C3R2微分,其尖峰(高电平)加在CD4060的清O端(RST)使CD4060计数清零,此时CD4060的计数输出端Q全部为零,以等待重新计数工作。

开关电路

IC2CD4060一旦在VDD加上高电平,RST加上清零脉冲后,RC振荡器的脉冲信号从C点直接加在CD4060的(11)脚,即Pl计数输入端,此时CD4060即正式投入计数工作。计数经14级分频后,Q14端输出高电平,该高电平加在反相器IC-1C的输入端⑤脚,经反相从⑥脚输出低电平,该低电平迫使IC-1A的输入端①脚的高电平旁路,结果IC-1A①脚又转为低电平,促使双稳改变状态,IC-1B的④端又回到低电平,Q1被截断,电源AB端停止供电,CD4060也停止工作。等待二次开关定时。

开关S1被触动,+6V电源对外AB端供电时间,由R4、C4决定,不同的R4、C4,决定了开关的延时。经实测:

取C4=0.47μF时,当R4=10kΩ时,延时1分27秒;当R4=100kΩ时,延时11分6秒;当R4、1MΩ时,延时为1小时46分。由此可见,只要固定电容C4值不变,把R4用电位器代换,即可制成连续的可变定时器,使用十分方便。

说明:该电路应用时,只需在电路的AB端加上各类应用负载,即可完成需要的定时功能,例如在AB端接上无线供电芯片,即可完成定时发送电源的功能;接上光耦和双向可控硅开关,即可定时控制各类交流电源的工作。

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