1968_延時電路設計

1968_延時電路設計,延時,電路設計 黃河科技學院畢業(yè)設計（文獻綜述） 第 1 頁摘要我 的 設 計 主 要 介 紹 的 是 關 于 延 時 電 路 的 設 計 。 延 時 電路 是 機 電 設 備 常 用 的 控 制 電 路 ， 是 重 要 的 輔 助 電 路 之 一 。 在機 電 設 備 中 經(jīng) 常 會 遇 到 某 電 路 或 大 功 率 管 子 需 要 通 電 預 熱 一段 時 間 后 才 加 高 壓 ， 以 起 到 保 護 作 用 。在 本 設 計 中 介 紹 了 延 時 電 路 555 延 時 電 路 工 作 原 理 ，給 出 各 電 路 原 理 圖 ， 演 示 方 式 可 有 不 同 ， 效 果 也 各 有 不 同 ，關 鍵 詞 ： 555 延 時 電 路 AbstractMy design is mainly on the delay circuit design. The delay circuit is mechanical and electrical equipment commonly used control circuit, is one of important auxiliary circuit. In the mechanical and electrical equipment are often encountered in a circuit or a high-power tubes need electricity preheating time to high pressure, to protect.During the design of a delay circuitthe 555 delay circuit, a programmable controller delay circuit composition, performance, application and working principle, the circuit diagram, the demo methods can be different, effect is different,Key words: 555delay circuit 黃河科技學院畢業(yè)設計（文獻綜述） 第 2 頁1 、引言我們在日常生活中，經(jīng)常碰到一些需要定時的事情，例如：印相或放大照片，需要定在零點幾秒的時間，洗衣機洗滌衣物需要定在幾分鐘到幾十分鐘的時間，電風扇需要定在數(shù)十分鐘的時間。完成這種定時的定時器有多種多樣，在家用電器中采用機械定時器就是根據(jù)一般上弦鐘表原理設計的，這種定時器雖然結構簡單，成本低，維修也比較方便，但是它的觸頭頻繁接觸和斷開，大大的縮減了它的使用壽命，也不利于進一步全自動化。在電子技術突飛猛進的今天，電子定時器一定會逐步取而代之，這是不言而喻的。本文是基于 555 時基定時的控制高低壓電路自動轉換的設計方案。1.1、課題的來源和意義本課題是通過導師篩選提出的，電子設計課題不一定很大，只要通過親手做一遍全過程，完成一個產(chǎn)品制作，收獲是很大的。本課題的意義在于通過設計和制作本課題把在學校學習到的知識融會貫通并應用到實際當中。做到學有所成，學有所用。并且希望通過本設計為節(jié)能減排做出貢獻。1.2、延時電路的應用延時電路在家用電器中經(jīng)常用于延時自動關機、定時。延時自動關機可用于：收音機、電視機、錄音機、催眠器、門燈、路燈、汽車頭燈、轉彎燈以及其他電器的延時斷電及延時自停電源等。定時可用于：照相定時曝光、定時閃光、定時放大、定時調速、定時烘箱、冰箱門開定時報警、水位定時報警、延時催眠器、延時電鈴、延時電子鎖、觸摸定時開關等。例如：空調中的定時器，在工作一段時間之后便能自動切斷電源停止工作。夏季夜間使用，入睡前先頂好時間，等睡熟后到了預定時間，空調自動關機。方便節(jié)能。黃河科技學院畢業(yè)設計（文獻綜述） 第 3 頁1.3、延時電路的發(fā)展前景傳統(tǒng)的定時器用作延時作用絕大多數(shù)都是發(fā)條驅動式、電機傳動式或電鐘式等機械定時器，部分電子器械中也有試用時間繼電器的。相對于傳統(tǒng)的定時器，本文中的延時電路用 555 時基延時電路和 plc 來完成延時作用和高低壓電路轉換。555 時基電路成本低、使用方便、穩(wěn)定性好，因此受到各界電子、電器設計與制作人員的歡迎，其應用范圍遠遠超出了的設計者的初衷，其用途幾乎涉及電子應用的各個領域。自世界上第一塊 NE555 集成電路誕生至今 30 多年以來，其市場一直經(jīng)久不衰，直至今天世界各國集成電路生產(chǎn)廠商仍紛紛競相仿制。2 、555 時基電路時基集成電 555 是一種將模擬功能和邏輯功能巧妙結合在同一硅片上的線性集成電路，它是數(shù)字電路和模擬電路相結合的電路，能夠產(chǎn)生時間延遲和多種脈沖信號。555 時基電路具有線路簡單、功能靈活和調節(jié)方便等特點。555 時基電路具有非常靈活的使用方法和及其通用的電路功能。555 集成電路在定時方面應用極為廣泛，它可以再最基本的典型應用方式的基礎上，根據(jù)實際需要，經(jīng)過參數(shù)的重新配置和電路的重新組合，與外接元件組成各種不通過用途的電路，例如各種波形的脈沖振蕩器、定時延時電路、雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路、檢測電路、電源變換電路、頻率變換電路等。2.1、555 時基電路應用和工作原理555 時基電路應用和工作原理 1555 時基電路的特點 555 集成電路開始是作定時黃河科技學院畢業(yè)設計（文獻綜述） 第 4 頁器應用的，所以叫做 555 定時器或 555 時基電路。但后來經(jīng)過開發(fā)，它除了作定時延時控制外，還可用于調光、調溫、調壓、調速等多種控制及計量檢測。此外，還可以組成脈沖振蕩、單穩(wěn)、雙穩(wěn)和脈沖調制電路，用于交流信號源、電源變換、頻率變換、脈沖調制等。由于它工作可靠、使用方便、價格低廉，目前被廣泛用于各種電子產(chǎn)品中，555 集成電路內部有幾十個元器件，有555 時基電路應用和工作原理1 555 時基電路的特點555 集成電路開始是作定時器應用的，所以叫做 555 定時器或 555 時基電路。但后來經(jīng)過開發(fā)，它除了作定時延時控制外，還可用于調光、調溫、調壓、調速等多種控制及計量檢測。此外，還可以組成脈沖振蕩、單穩(wěn)、雙穩(wěn)和脈沖調制電路，用于交流信號源、電源變換、頻率變換、脈沖調制等。由于它工作可靠、使用方便、價格低廉，目前被廣泛用于各種電子產(chǎn)品中，555 集成電路內部有幾十個元器件，有分壓器、比較器、基本 R-S 觸發(fā)器、放電管以及緩沖器等，電路比較復雜，是模擬電路和數(shù)字電路的混合體，如圖 1 所示。圖 1 555 集成電路內部結構圖555 集成電路是 8 腳封裝，雙列直插型，如圖 2(A)所示，按輸入輸出的排黃河科技學院畢業(yè)設計（文獻綜述） 第 5 頁列可看成如圖 2(B)所示。其中 6 腳稱閾值端(TH) ，是上比較器的輸入；2 腳稱觸發(fā)端(TR )，是下比較器的輸入；3 腳是輸出端(Vo)，它有 O 和 1 兩種狀態(tài)，由輸入端所加的電平?jīng)Q定；7 腳是放電端(DIS)，它是內部放電管的輸出，有懸空和接地兩種狀態(tài)，也是由輸入端的狀態(tài)決定；4 腳是復位端(MR) ，加上低電平時可使輸出為低電平；5 腳是控制電壓端(Vc),可用它改變上下觸發(fā)電平值；8腳是電源端，1 腳是地端。圖 2 555 集成電路封裝圖我們也可以把 555 電路等效成一個帶放電開關的 R-S 觸發(fā)器，如圖 3(A)所示，這個特殊的觸發(fā)器有兩個輸入端：閾值端(TH)可看成是置零端 R，要求高電平，觸發(fā)端(TR) 可看成是置位端 S，要求低電平，有一個輸出端 Vo，Vo 可等效成觸發(fā)器的 Q 端，放電端(DIS)可看成是由內部放電開關控制的一個接點，由觸發(fā)器的 Q 端控制：Q=1 時 DIS 端接地，Q=0 時 DIS 端懸空。另外還有復位端 MR，控制電壓端 Vc，電源端 VDD 和地端 GND。這個特殊的觸發(fā)器有兩個特點：(1)兩個輸入端的觸發(fā)電平要求一高一低，置零端 R 即閾值端(TH)要求高電平，而置位端 s 即觸發(fā)端(TR)則要求低電乎;(2)兩個輸入端的觸發(fā)電平使輸出發(fā)生翻轉的閾值電壓值也不同，當 V c 端不接控制電壓時，對 TH(R)端來講，>2/3VDD 是高電平 1,<2/3VDD 是低電平黃河科技學院畢業(yè)設計（文獻綜述） 第 6 頁0：而對 TR(S)端來講，>1/3VDD 是高電平 1，2/3VDD 時，輸出又翻轉成 Vo=O，暫穩(wěn)態(tài)結束。TD 就是單穩(wěn)電路的定時時間或延時時間，它和定時電阻 RT 和定時電容 CT 的值有關：TD=1.1RTCT 。圖 4 人工啟動型 555 單穩(wěn)電路2) 脈沖啟動型將 555 電路的 6、7 腳并接起來接在定時電容 CT 上，用 2 腳作輸入就成為脈沖啟動型單穩(wěn)電路，如圖 5(a)所示，電路的 2 腳平時接高電平，當輸入接低電平或輸入負脈沖時才啟動電路，用等效觸發(fā)器替代 555 后見圖 5 6)所示，下面分析它的工作原理：穩(wěn)態(tài)：接上電源后，R=1，S=1 ，輸出 Vo=0，DIS 端接地，CT 上的電壓為0 即 R=0，輸出仍保持 Vo=0，這是它的穩(wěn)態(tài)。黃河科技學院畢業(yè)設計（文獻綜述） 第 8 頁暫穩(wěn)態(tài)：輸入負脈沖后，輸入 S=0，輸出立即翻轉成 Vo=1，DIS 端開路，電源通過 RT 向 CT 充電，暫穩(wěn)態(tài)開始。經(jīng)過時間 TD 后，CT 上電壓上升到>2/3VDD 時，輸入又成為 R=1，S=1 ，這時負脈沖已經(jīng)消失，輸出又翻轉成Vo=0，暫穩(wěn)態(tài)結束。這時內部放電開關接通，DIS 端接地，CT 上電荷很快放到零，為下一次定時控制作準備。電路的定時時間 TD=1.1RTCT。這兩種單穩(wěn)電路常用作定時延時控制。圖 5 脈沖啟動型單穩(wěn)電路3 555 雙穩(wěn)電路常見的 555 雙穩(wěn)電路有兩種：1)R-S 觸發(fā)器型雙穩(wěn)將 555 電路的 6、2 腳作為兩個控制輸入端，7 端不用，就成為一個 R-S 觸發(fā)器。注意兩個輸入端的觸發(fā)電平和閾值電壓不同，如圖 6(a)所示，有時可能只有一個控制端，這時另外一個控制端要設法接死，根據(jù)電路要求可以把 R 端接到電源端，如圖 6(b)所示，也可以把 S 接地，用 R 端作輸入。有兩個輸入端的雙穩(wěn)電路常用作電機調速、電源上下限告警等用途。有一個輸入端的雙穩(wěn)電路作為單端比較器用于各種檢測電路。黃河科技學院畢業(yè)設計（文獻綜述） 第 9 頁圖 6 555 構成 R-S 觸發(fā)器2) 施密特觸發(fā)器型雙穩(wěn)將 555 電路的 6、2 腳并接起來接成只有一個輸入端的觸發(fā)器，如圖 7(a)所示，這個觸發(fā)器輸出電壓和輸入電壓的關系是一個長方形的回線形，如圖 7(b)所示，從曲線可知，當輸入 V1=0 時輸出 Vo=1，當輸入電壓從 0 上升到>2/3VDD 后，Vo 翻轉成 0，當輸入電壓從最高值下降到<1/3VDD 后，Vo 又翻轉成 1。由于它的輸入有兩個不同的閾值電壓，所以，這種電路常用于電子開關，各種控制電路、波形的變換和整形，如圖 8 所示。圖 7 555 構成施密特觸發(fā)器黃河科技學院畢業(yè)設計（文獻綜述） 第 10 頁圖 8 波形的變換和整形4 555 無穩(wěn)電路(振蕩器)由 555 定時器構成的多諧振蕩器如圖 9(a)所示，其工作波形見圖 9(b)。接通電源后，電源 VDD 通過 R1 和 R2 對電容 C 充電，當 Uc<1/3VDD 時，振蕩器輸出 Vo=1，放電管截止。當 Uc 充電到≥2/3VDD 后，振蕩器輸出 Vo 翻轉成 0，此時放電管導通，使放電端(DIS)接地，電容 C 通過 R2 對地放電，使Uc 下降。當 Uc 下降到≤1/3VDD 后，振蕩器輸出 Vo 又翻轉成 1，此時放電管又截止，使放電端(DIS)不接地，電源 VDD 通過 R1 和 R2 又對電容 C 充電，又使 Uc 從 1/3VDD 上升到 2/3VDD,觸發(fā)器又發(fā)生翻轉，如此周而復始，從而在輸出端 Vo 得到連續(xù)變化的振蕩脈沖波形。脈沖寬度 TL≈0.7R2C，由電容 C 放電時間決定；TH=0.7(R1+R2)C，由電容 C 充電時間決定，脈沖周期 T≈TH+TL。圖 9 555 構成多諧振蕩器黃河科技學院畢業(yè)設計（文獻綜述） 第 11 頁上面僅討論了由 555 定時器構成的幾種典型應用實例。實際上，由于 555定時器靈敏度高，功能靈活，因而在電子電路中獲得廣泛應用。