定时器实用电路的原理
发布时间：2020-7-1 10:01
发布者：傲壹电子
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定时器电路是一种实用电路，包括固定时间定时器、时间可变定时器、倒计时定时器等。定时器启动后即自动运行，定时时间结束时会发出声、光提示，也可控制负载的动作。 简单定时电路 图1所示为最简单的定时器电路，以单向晶闸管VS为核心组成， R 1 为定时电阻， C 1 为定时电容，HA为自带音源的电磁讯响器，S为电源开关。定时时间由 R 1 和 C 1 确定， R 1 和 C 1 越大，定时时间越长。 
图1 简单定时器电路 打开电源开关S后，电源+ V CC 开始经 R 1 向 C 1 充电。由于电容器两端电压不能突变， C 1 上电压仍为“0”，单向晶闸管VS无触发电压而截止，自带音源讯响器HA无声。 随着时间的推移， C 1 上所充电压越来越高。当 C 1 上电压达到单向晶闸管VS的触发电压时，VS被触发而导通，自带音源讯响器HA发声，提示定时时间结束。 晶体二极管VD 1 、VD 2 串联后接在单向晶闸管VS的控制极回路中，作用是提高晶闸管控制极的触发电压。因为 C 1 上电压必须超过两个二极管的管压降才能触发晶闸管，从而在同样大小的定时电阻与电容的情况下，获得更长的定时时间。 R 2 为 C 1 的泄放电阻，定时结束切断电源开关S后，可以迅速将 C 1 上电压放掉，以利再次启动定时器。 单稳型定时电路 单稳态触发器本身就是一个定时电路。时基电路构成的单稳态定时器电路如图2所示。RC组成定时网络，时基电路IC的置“0”端（第6脚）和放电端（第7脚）并接于定时电容 C 上端。触发脉冲 U i 从时基电路的置“1”端（第2脚）输入，输出信号 U o 由第3脚输出。时基电路构成的单稳态触发器由负脉冲触发，输出一个脉宽为 T W 的正矩形脉冲。 
图2 单稳型定时电路 电路工作过程分析如下。 ① 电路处于稳态时， U o =0，放电端（第7脚）导通到地，电容 C 上无电压。 ② 当负触发脉冲 U i 加到时基电路IC第2脚时，电路翻转为暂稳态， U o =1，放电端（第7脚）截止，电源+ V CC 开始经 R 向 C 充电。 ③ 由于 C 上电压直接接到时基电路IC的置“0”端（第6脚），当 C 上的充电电压达到2/3Vcc（置“0”端阈值）时，电路再次翻转回复稳态。 U o 的输出脉宽 T W =1.1 RC 。 声光提示定时器 声光提示定时器具有定时工作指示灯，在定时结束时同时发出声、光提示。声光提示定时器电路如图3所示，由单向晶闸管VS和晶体管VT 1 ～VT 3 等组成，VD 2 和VD 3 是发光二极管，HA是自带音源讯响器，S是电源开关，SB是启动按钮。 
图3 声光提示定时器电路图 晶体管VT 1 、VT 2 等构成单稳态触发器，定时时间取决于单稳态触发器的输出脉宽 T W ，由 C 1 经 R 2 的放电时间决定， T W =0.7 R 2 C 1 。 晶体管VT 3 、单向晶闸管VS等构成指示和提示电路。绿色发光二极管VD 2 为定时器工作指示灯，由晶体管VT 3 控制， R 8 为其限流电阻。红色发光二极管VD 3 为定时结束提示灯， R 9 为其限流电阻。VD 3 与自带音源讯响器HA均由晶闸管VS控制。 应用定时器时，按一下启动按钮SB，触发单稳态触发器翻转至暂稳态，VT 2 集电极输出高电平，使晶体管VT 3 导通，VD 2 发光（绿色）表示定时器已工作。此时晶闸管VS因控制极无触发电压而截止，VD 3 不发光，HA不发声。 定时结束时，单稳态触发器自动回复稳态，VT 2 集电极输出为“0”，使晶体管VT 3 截止，VD 2 熄灭。同时VT 3 的集电极电压加至晶闸管VS控制极，触发VS导通，使VD 3 发光（红色）、HA发声，提示定时已结束。切断电源开关S后，提示声光停止。 时间可变的定时器 时间可变定时器的定时时间可根据需要设定，最短为1s，最长为1000s。在定时时间内，发光二极管点亮指示。定时时间终了，发出6s左右的提示音。 图4所示为时间可变定时器电路。电路采用了两个集成单稳态触发器，第一个单稳态触发器IC 1 构成定时器主体电路，第二个单稳态触发器IC 2 构成提示音电路。SB为定时启动按钮，S 2 为电源开关。 
图4 时间可变定时器 （1）定时控制电路 定时控制电路由集成单稳态触发器IC 1 等构成，采用 TR + 输入端触发，当按下启动按钮SB时，正触发脉冲加至 TR + 端，IC 1 被触发，其输出端 Q 便输出一个宽度为 T w 的高电平信号。 输出脉宽 T w 由定时电阻 R 和定时电容 C 决定， T w =0.7 RC ，改变定时元件 R 和 C 的大小即可改变定时时间。电路中，定时电阻 R 等于RP与 R 2 之和，定时电容 C 等于 C 1 、 C 2 、 C 3 中被选中的一个。 S 1 为定时时间设定波段开关，S 1 指向 C 1 时定时时间为1～10s（由RP调节，下同），S 1 指向 C 2 时定时时间为10～100s，S 1 指向 C 3 时定时时间为100～1000秒。RP为定时时间调节电位器，因为定时电阻 R =RP+ R 2 ，调节RP，可使 R 最小为330kΩ、最大为3.33MΩ，调节率达10倍。 （2）发光指示电路 发光指示电路由晶体管VT 1 和发光二极管VD等构成。当集成单稳态触发器IC 1 输出端 Q 为高电平时，晶体管VT 1 导通使发光二极管VD发光。 R 4 为VD的限流电阻，改变R 4 可调节VD的发光亮度。 （3）提示音电路 提示音控制电路由集成单稳态触发器IC 2 等构成，定时时间由 R 6 、 C 5 确定，约为6s。当IC 1 定时结束时，其杠Q端由低电平变为高电平，上升沿加至IC 2 的 TR + 端，IC 2 被触发，IC 2 的 Q 端便输出一个宽度为6s左右的高电平信号，使发声提示电路工作。 当集成单稳态触发器IC 2 输出端 Q 变为高电平时，其上升沿经 C 6 、 R 7 微分电路产生正脉冲触发可关断晶闸管VS导通，使自带音源讯响器HA发出提示音。当IC 2 暂稳态结束、输出端 Q 回复低电平时，其下降沿经 C 6 、 R 7 微分电路产生负脉冲触发可关断晶闸管VS截止，使HA停止发声。 （4）开机清零电路 为了防止开机时定时器被误触发，电路中设计了开机清零电路，由 R 5 、 C 4 等构成。在接通电源开关S 2 的瞬间，因 C 4 上电压不能突变， U C4 =0，加至两个单稳态触发器的杠R端使其清零。 
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