电子时间继电器电路设计

电子时间继电器电路设计

摘要

继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统和被控制系统，通常应用于自动控制电路中，他实际上是用较小电流去控制较大电流的一种“自动开关”。故在电路中起到自动调节，安全保护，转换电路等作用。

时间继电器是一种利用电磁原理或机械原理实现延时控制的控制电器。它的种类很多，有空气阻尼型、电动型和电子型等。对于工业控制来说，准确的时间是重要的，而电子继电器正好完成此功能。比如，光控广告定时器。

关键词：继电器自动开关自动控制

目录

1 绪论 (1)

1.1课题描述 (1)

1.2基本工作原理及框图 (1)

2 相关芯片及硬件电路设计 (1)

2.1CD4017芯片 (3)

2.1.1 CD4017简介 (3)

2.1.2 CD4017的功能特性 (4)

2.2CD4013 (6)

2.2.1 CD4013简介 (6)

2.2.2 CD4013的功能特性 (6)

2.3CD4040 (9)

2.2.1 CD4040简介 (9)

2.2.2 CD4040的功能特性 (9)

2.4CD7555 (10)

总结 (13)

致谢 (14)

参考文献 (15)

1绪论

1.1课题描述

继电器一般由输入感测机构和输出执行机构两部分组成。前者用于反映输入量的变化，后者完成触点分合动作（对有触点继电器）或半导体元件的通断（对无触点继电器）。继电器具有跳跃的输入-输出特性。

当输入的物理量达到规定值时，其电气输出电路被接通或阻断的一种自动电器。广泛用于生产过程自动化装置，电力系统保护装置，各类运动，遥感和通信装置，是现代自动化控制系统最基础的电器元件之一。

1.2基本工作原理及框图

早期在交流电路中常采用空气阻尼型时间继电器 ,它是利用空气通过小孔节流的原理来获得延时动作的。它由电磁系统、延时机构和触点三部分组成。

凡是继电器感测元件得到动作信号后，其执行元件（触头）要延迟一段时间才动作的继电器称为时间继电器

目前最常用的为大规模集成电路型成的时间继电器，它是利用阻容原理来实现延时动作。在交流电路中往往采用变压器来降压，集成电路做为核心器件，其输出采用小型电磁继电器，使得产品的性能及可靠性比早期的空气阻尼型时间继电器要好的多，产品的定时精度及可控性也提高很多。

随着单片机的普及，目前各厂家相继采用单片机为时间继电器的核心器件，而且产品的可控性及定时精度完全可以由软件来调整，所以未来的时间继电器将会完全由单片机来取代。

特点

1、空气阻尼式时间继电器又称为气囊式时间继电器，它是根据空气压缩产生的阻力来

进行延时的，其结构简单，价格便宜，延时范围大（0.4~180s），但延时精确度低。

2、电磁式时间继电器延时时间短（0.3~1.6s），但它结构比较简单，通常用在断电延时场合和直流电路中。

3、电动式时间继电器的原理与钟表类似，它是由内部电动机带动减速齿轮转动而获得延时的。这种继电器延时精度高，延时范围宽（0.4~72h），但结构比较复杂，价格很贵。

4、晶体管式时间继电器又称为电子式时间继电器，它是利用延时电路来进行延时的。这种继电器精度高，体积小。

时间继电器可分为通电延时型和断电延时型两种类型。

以空气阻尼式时间继电器为例来说明时间继电器的工作原理

空气阻尼型时间继电器的延时范围大(有0.4～60s和0.4～180s两种) ，它结构简单,但准确度较低。

当线圈通电时，衔铁及托板被铁心吸引而瞬时下移，使瞬时动作触点接通或断开。但是活塞杆和杠杆不能同时跟着衔铁一起下落，因为活塞杆的上端连着气室中的橡皮膜，当活塞杆在释放弹簧的作用下开始向下运动时，橡皮膜随之向下凹, 上面空气室的空气变得稀薄而使活塞杆受到阻尼作用而缓慢下降。

经过一定时间，活塞杆下降到一定位置，便通过杠杆推动延时触点动作，使动断触点断开，动合触点闭合。从线圈通电到延时触点完成动作，这段时间就是继电器的延时时间。延时时间的长短可以用螺钉调节空气室进气孔的大小来改变。

吸引线圈断电后，继电器依靠恢复弹簧的作用而复原。空气经出气孔被迅速排出。

时间继电器：当加上或除去输入信号时，输出部分需延时或限时到规定的时间才闭合或断开其被控线路的继电器。

分类

a,电磁时间继电器：当线圈加上信号后，通过减缓电磁铁的磁场变化而后的延时的时间继电器。

b,电子时间继电器：由分立元件组成的电子延时线路所构成的时间继电器，或由固体延时线路构成的时间继电器。

c,混合式时间继电器：由电子或固体延时线路和电磁继电器组合构成的时间继电器。

2 相关芯片及硬件电路设计

2.1 CD4017芯片

2.1.1 CD4017简介

CD4017是5位Johnson计算器，具有10个译码输出端，CP，CR，INH输入端。时钟输入端的斯密特触发器具有脉冲整形功能，对输入时钟脉冲上升和下降时间无限制。INH为低电平时，计算器在时钟上升沿计数；反之，计数功能无效。CR为高电平时，计数器清零。Johnson计数器，提供了快速操作，2输入译码选通和无毛刺译码输出。防锁选通，保证了正确的计数顺序。译码输出一般为低电平，只有在对应时钟周期内保持高电平。在每10个时钟输入周期CO信号完成一次进位，并用作多级计数链的下级脉动时钟。

2.1.2 CD4017的功能特性

CD4017逻辑结构图:

CD4017 Logic Diagram 逻辑图

CD4017引脚图:

CD4017的引脚图

CD4017引脚功能：

CD4017内部是除10的计数器及二进制对10进制译码电路。CD4017有16支脚，除电源脚VDD及VSS为电源接脚，输入电压范围为3–15V之外，其余接脚为：

A、频率输入脚：CLOCK(Pin14)，为频率信号的输入脚。

B、数据输出脚：

a、Q1-Q9(Pin3，2，4，7，10，1，5，6，9，11)，为解码后的时进制输出接脚，被计数到的值，其输出为Hi，其余为Lo 电位。

b、CARRY OUT（Pin12），进位脚，当4017计数10个脉冲之后，CARRY OUT将输出一个脉波，代表产生进位，共串级计数器使用。

D、控制脚：

a、CLEAR(Pin15)：清除脚或称复位(Reset)脚，当此脚为Hi时，会使CD4017的Q0为”1”，其余Q1-Q9为”0”。

b、CLOCK ENABLE(Pin13)，时序允许脚，当此脚为低电位，CLOCK输入脉波在正缘时，会使CD4017计数，并改变Q1-Q9的输出状态。

2.2 CD4013芯片