1968_延時(shí)電路設(shè)計(jì)

1968_延時(shí)電路設(shè)計(jì),延時(shí),電路設(shè)計(jì) 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（文獻(xiàn)綜述） 第 1 頁摘要我 的 設(shè) 計(jì) 主 要 介 紹 的 是 關(guān) 于 延 時(shí) 電 路 的 設(shè) 計(jì) 。 延 時(shí) 電路 是 機(jī) 電 設(shè) 備 常 用 的 控 制 電 路 ， 是 重 要 的 輔 助 電 路 之 一 。 在機(jī) 電 設(shè) 備 中 經(jīng) 常 會(huì) 遇 到 某 電 路 或 大 功 率 管 子 需 要 通 電 預(yù) 熱 一段 時(shí) 間 后 才 加 高 壓 ， 以 起 到 保 護(hù) 作 用 。在 本 設(shè) 計(jì) 中 介 紹 了 延 時(shí) 電 路 555 延 時(shí) 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(guān) 鍵 詞 ： 555 延 時(shí) 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(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（文獻(xiàn)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(shí)的事情，例如：印相或放大照片，需要定在零點(diǎn)幾秒的時(shí)間，洗衣機(jī)洗滌衣物需要定在幾分鐘到幾十分鐘的時(shí)間，電風(fēng)扇需要定在數(shù)十分鐘的時(shí)間。完成這種定時(shí)的定時(shí)器有多種多樣，在家用電器中采用機(jī)械定時(shí)器就是根據(jù)一般上弦鐘表原理設(shè)計(jì)的，這種定時(shí)器雖然結(jié)構(gòu)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(jìn)一步全自動(dòng)化。在電子技術(shù)突飛猛進(jìn)的今天，電子定時(shí)器一定會(huì)逐步取而代之，這是不言而喻的。本文是基于 555 時(shí)基定時(shí)的控制高低壓電路自動(dòng)轉(zhuǎn)換的設(shè)計(jì)方案。1.1、課題的來源和意義本課題是通過導(dǎo)師篩選提出的，電子設(shè)計(jì)課題不一定很大，只要通過親手做一遍全過程，完成一個(gè)產(chǎn)品制作，收獲是很大的。本課題的意義在于通過設(shè)計(jì)和制作本課題把在學(xué)校學(xué)習(xí)到的知識融會(huì)貫通并應(yīng)用到實(shí)際當(dāng)中。做到學(xué)有所成，學(xué)有所用。并且希望通過本設(shè)計(jì)為節(jié)能減排做出貢獻(xiàn)。1.2、延時(shí)電路的應(yīng)用延時(shí)電路在家用電器中經(jīng)常用于延時(shí)自動(dòng)關(guān)機(jī)、定時(shí)。延時(shí)自動(dòng)關(guān)機(jī)可用于：收音機(jī)、電視機(jī)、錄音機(jī)、催眠器、門燈、路燈、汽車頭燈、轉(zhuǎn)彎燈以及其他電器的延時(shí)斷電及延時(shí)自停電源等。定時(shí)可用于：照相定時(shí)曝光、定時(shí)閃光、定時(shí)放大、定時(shí)調(diào)速、定時(shí)烘箱、冰箱門開定時(shí)報(bào)警、水位定時(shí)報(bào)警、延時(shí)催眠器、延時(shí)電鈴、延時(shí)電子鎖、觸摸定時(shí)開關(guān)等。例如：空調(diào)中的定時(shí)器，在工作一段時(shí)間之后便能自動(dòng)切斷電源停止工作。夏季夜間使用，入睡前先頂好時(shí)間，等睡熟后到了預(yù)定時(shí)間，空調(diào)自動(dòng)關(guān)機(jī)。方便節(jié)能。黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（文獻(xiàn)綜述） 第 3 頁1.3、延時(shí)電路的發(fā)展前景傳統(tǒng)的定時(shí)器用作延時(shí)作用絕大多數(shù)都是發(fā)條驅(qū)動(dòng)式、電機(jī)傳動(dòng)式或電鐘式等機(jī)械定時(shí)器，部分電子器械中也有試用時(shí)間繼電器的。相對于傳統(tǒng)的定時(shí)器，本文中的延時(shí)電路用 555 時(shí)基延時(shí)電路和 plc 來完成延時(shí)作用和高低壓電路轉(zhuǎn)換。555 時(shí)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(shè)計(jì)與制作人員的歡迎，其應(yīng)用范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了的設(shè)計(jì)者的初衷，其用途幾乎涉及電子應(yīng)用的各個(gè)領(lǐng)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(shí)基電路時(shí)基集成電 555 是一種將模擬功能和邏輯功能巧妙結(jié)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(jié)合的電路，能夠產(chǎn)生時(shí)間延遲和多種脈沖信號。555 時(shí)基電路具有線路簡單、功能靈活和調(diào)節(jié)方便等特點(diǎn)。555 時(shí)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(shí)方面應(yīng)用極為廣泛，它可以再最基本的典型應(yīng)用方式的基礎(chǔ)上，根據(jù)實(shí)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(shí)延時(shí)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(shí)基電路應(yīng)用和工作原理555 時(shí)基電路應(yīng)用和工作原理 1555 時(shí)基電路的特點(diǎn) 555 集成電路開始是作定時(shí)黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（文獻(xiàn)綜述） 第 4 頁器應(yīng)用的，所以叫做 555 定時(shí)器或 555 時(shí)基電路。但后來經(jīng)過開發(fā)，它除了作定時(shí)延時(shí)控制外，還可用于調(diào)光、調(diào)溫、調(diào)壓、調(diào)速等多種控制及計(jì)量檢測。此外，還可以組成脈沖振蕩、單穩(wěn)、雙穩(wěn)和脈沖調(diào)制電路，用于交流信號源、電源變換、頻率變換、脈沖調(diào)制等。由于它工作可靠、使用方便、價(jià)格低廉，目前被廣泛用于各種電子產(chǎn)品中，555 集成電路內(nèi)部有幾十個(gè)元器件，有555 時(shí)基電路應(yīng)用和工作原理1 555 時(shí)基電路的特點(diǎn)555 集成電路開始是作定時(shí)器應(yīng)用的，所以叫做 555 定時(shí)器或 555 時(shí)基電路。但后來經(jīng)過開發(fā)，它除了作定時(shí)延時(shí)控制外，還可用于調(diào)光、調(diào)溫、調(diào)壓、調(diào)速等多種控制及計(jì)量檢測。此外，還可以組成脈沖振蕩、單穩(wěn)、雙穩(wěn)和脈沖調(diào)制電路，用于交流信號源、電源變換、頻率變換、脈沖調(diào)制等。由于它工作可靠、使用方便、價(jià)格低廉，目前被廣泛用于各種電子產(chǎn)品中，555 集成電路內(nèi)部有幾十個(gè)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(fù)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(nèi)部結(jié)構(gòu)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(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（文獻(xiàn)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(nèi)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(fù)位端(MR) ，加上低電平時(shí)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(gè)帶放電開關(guān)的 R-S 觸發(fā)器，如圖 3(A)所示，這個(gè)特殊的觸發(fā)器有兩個(gè)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(gè)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(nèi)部放電開關(guān)控制的一個(gè)接點(diǎn)，由觸發(fā)器的 Q 端控制：Q=1 時(shí) DIS 端接地，Q=0 時(shí) DIS 端懸空。另外還有復(fù)位端 MR，控制電壓端 Vc，電源端 VDD 和地端 GND。這個(gè)特殊的觸發(fā)器有兩個(gè)特點(diǎn)：(1)兩個(gè)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(gè)輸入端的觸發(fā)電平使輸出發(fā)生翻轉(zhuǎn)的閾值電壓值也不同，當(dāng) V c 端不接控制電壓時(shí)，對 TH(R)端來講，>2/3VDD 是高電平 1,<2/3VDD 是低電平黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（文獻(xiàn)綜述） 第 6 頁0：而對 TR(S)端來講，>1/3VDD 是高電平 1，2/3VDD 時(shí)，輸出又翻轉(zhuǎn)成 Vo=O，暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束。TD 就是單穩(wěn)電路的定時(shí)時(shí)間或延時(shí)時(shí)間，它和定時(shí)電阻 RT 和定時(shí)電容 CT 的值有關(guān)：TD=1.1RTCT 。圖 4 人工啟動(dòng)型 555 單穩(wěn)電路2) 脈沖啟動(dòng)型將 555 電路的 6、7 腳并接起來接在定時(shí)電容 CT 上，用 2 腳作輸入就成為脈沖啟動(dòng)型單穩(wěn)電路，如圖 5(a)所示，電路的 2 腳平時(shí)接高電平，當(dāng)輸入接低電平或輸入負(fù)脈沖時(shí)才啟動(dòng)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(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（文獻(xiàn)綜述） 第 8 頁暫穩(wěn)態(tài)：輸入負(fù)脈沖后，輸入 S=0，輸出立即翻轉(zhuǎn)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(shí)間 TD 后，CT 上電壓上升到>2/3VDD 時(shí)，輸入又成為 R=1，S=1 ，這時(shí)負(fù)脈沖已經(jīng)消失，輸出又翻轉(zhuǎn)成Vo=0，暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束。這時(shí)內(nèi)部放電開關(guān)接通，DIS 端接地，CT 上電荷很快放到零，為下一次定時(shí)控制作準(zhǔn)備。電路的定時(shí)時(shí)間 TD=1.1RTCT。這兩種單穩(wěn)電路常用作定時(shí)延時(shí)控制。圖 5 脈沖啟動(dòng)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(gè)控制輸入端，7 端不用，就成為一個(gè) R-S 觸發(fā)器。注意兩個(gè)輸入端的觸發(fā)電平和閾值電壓不同，如圖 6(a)所示，有時(shí)可能只有一個(gè)控制端，這時(shí)另外一個(gè)控制端要設(shè)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(gè)輸入端的雙穩(wěn)電路常用作電機(jī)調(diào)速、電源上下限告警等用途。有一個(gè)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(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（文獻(xiàn)綜述） 第 9 頁圖 6 555 構(gòu)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(gè)輸入端的觸發(fā)器，如圖 7(a)所示，這個(gè)觸發(fā)器輸出電壓和輸入電壓的關(guān)系是一個(gè)長方形的回線形，如圖 7(b)所示，從曲線可知，當(dāng)輸入 V1=0 時(shí)輸出 Vo=1，當(dāng)輸入電壓從 0 上升到>2/3VDD 后，Vo 翻轉(zhuǎn)成 0，當(dāng)輸入電壓從最高值下降到<1/3VDD 后，Vo 又翻轉(zhuǎn)成 1。由于它的輸入有兩個(gè)不同的閾值電壓，所以，這種電路常用于電子開關(guān)，各種控制電路、波形的變換和整形，如圖 8 所示。圖 7 555 構(gòu)成施密特觸發(fā)器黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（文獻(xiàn)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(shí)器構(gòu)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(dāng) Uc<1/3VDD 時(shí)，振蕩器輸出 Vo=1，放電管截止。當(dāng) Uc 充電到≥2/3VDD 后，振蕩器輸出 Vo 翻轉(zhuǎn)成 0，此時(shí)放電管導(dǎo)通，使放電端(DIS)接地，電容 C 通過 R2 對地放電，使Uc 下降。當(dāng) Uc 下降到≤1/3VDD 后，振蕩器輸出 Vo 又翻轉(zhuǎn)成 1，此時(shí)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(zhuǎn)，如此周而復(fù)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(shí)間決定；TH=0.7(R1+R2)C，由電容 C 充電時(shí)間決定，脈沖周期 T≈TH+TL。圖 9 555 構(gòu)成多諧振蕩器黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（文獻(xiàn)綜述） 第 11 頁上面僅討論了由 555 定時(shí)器構(gòu)成的幾種典型應(yīng)用實(shí)例。實(shí)際上，由于 555定時(shí)器靈敏度高，功能靈活，因而在電子電路中獲得廣泛應(yīng)用。