小菜G-
一、引言 时间继电器隶属低压电器范畴,如按分类应归入低压电器机电式控制电器类，是自动控制系统中常用的一种机床电器。就其发展史可追溯到70年代，由原传统的电动式时间继电器或用 RC充电电路以及单结晶体管所完成的延时触发时间控制电路，至今已发展到广泛使用通用的 CMOS集成电路以及用专用延时集成芯片组成的多延时功能、多设定方式、多时基选择、多工作模式、LED 显示的时间继电器。由于其具有延时精度高、延时范围广、在延时过程中延时显示直观等诸多优点，是传统时间继电器所不能比拟的，故在现今自动控制领域里已基本取代传统的时间继电器。 国内虽然时间控制器起步较晚，但在时间继电器领域也有了长足的发展,近几年随着我国电子技术的不断发展和国内专用时间继电器芯片的大量研发及应用，在很大程度上使国内的时间继电器无论外观以及产品性能上都有较大的发展。尤其在专用芯片的基础上又采用了芯片掩膜技术，将继电器的核心部分掩膜在印制电路板上，使时间继电器从 LED数码显示改为LCD液晶显示，再加上普遍采用SMD贴片电子元器件 ,使产品外形体积更趋小型化，产品性能更加稳定 ，用户在使用时可通过面板外设的拨码或功能按键进行时间或控制方式的预置 ，从具体使用上有些产品基本上可与国外产品进行等同互换。 二、时间继电器概述 （一）时间继电器的定义及适用范围 时间继电器是一种其延时功能由电子线路来实现的控制器。可广泛适用于额定交流电压380V以下，频率50Hz/60Hz和直流电压220V及以下的自动控制电路中作时间控制、指示等用途。 （二）延时时基分类 1．工频50Hz时基分频类（只限于交流产品）； 2．RC振荡时基分频类； 3．石英晶振分频类； （三）延时设定方式 1．旋钮设定： 在时间继电器旋钮设定中具体讲是由可调电位器改变其阻值而对应。其产品相应的标牌刻度所进行的一种连续时间整定 ，但因考虑电位器阻值线性变化（电位器如果指数式或对数型式不易使用）以及在所对应的延时电容误差等原因，此种延时整定时间与面板刻度指示整定误差较大,一般适用于需延时精度要求不高的场合。 2．数字整定 时间整定可用产品面板的拨码开关、波段开关或相应的按键进行时间预置定。此种延时整定的量值是离散的，但因不涉及时基电路的基准变化，故相应的整定延时精度较高 ，一般适用于延时整定方便、延时精度要求较高的场合。 3．时间继电器延时方式分类 一般按常规可分为以下几种： a、通电延时 b、接通延时 c、断电延时 d、断开延时 e、（间隔）定时 f、往复延时 g、星三角启动延时 h、程序式延时 4．时间继电器延时性能参数 a、延时重复误差Er b、整定误差Eset c、电压波动误差Ev d、综合误差Ec e、复位误差t f、电磁兼容性能EMC 5．时间继电器现执行标准 现电子式时间继电器执行的标准为国家机械行业标准JB/T 10047-1999替代原ZBK 33 005-89从现行使用的标准与原标准有以下差异： （1）对非正常条件下的负载特性所要求的各项性能作了相应的补充； （2）对时间继电器的延时功能的要求作了部分修改，并放宽了某些误差指标的容限 ，对原旧标准中的延时稳定性误差的要求予以取消,对与电压和温度有关的综合误差由原来的必要项目现改为有条件的选择项目。 以上标准的修订有利于生产厂家根据用户的要求进行较为合理科学的安排 ，制作成本及产品性能定位，从而更能满足用户的实际要求。 三、典型线路 （一）原理框图（图1） （二）典型线路分析 1．常用CMOS计数分频集成电路CD4060构成时间继电器 （1）集成电路引脚图（图 2） 该延时电路的核心IC是由14位二进制串行计数器/分频器构成，IC内部由振荡器和14级分频器组成，振荡器部分可由电阻Rt 和电容Cr构成振荡器，产生固定的振荡频率,主振产生的矩形波可进入14级分频器，并通过10个输出端得到不同的分频系数（分频最小可得到16分频Q4,最大可得到16384分频Q14）,便可得到所需的定时控制。待分频延时到达后,输出端的高电平使驱动电路三极管导通工作,从而使执行继电器工作 ,相应的延时触点对所需外围线路进行定时控制，IC 振荡也随输出的高电平经V6使之停振。发光管V1也随继电器同时工作，起到延时到达指示。 集成电路的公共清零端Cr（12脚）在电路上电的同时由C4、R3组成的微分电路上产生瞬间尖脉冲，使计数器的输出端复位清零，并同时使振荡停振。待上电瞬间结束后 ,振荡器开始振荡工作,电路即进入分频延时工作状态。 实际使用的时间继电器，往往需要控制时间连续可调，为保证时间可调，则振荡回路 Rt可选择线性较好的X型可调电位器。延时电容可选择稳定性好的NPO电容 ，时间继电器标牌延时刻度可根据所选择的可调电位器机械行程的偏转角度来定，从而使设定时间值（标牌刻度示值）与实际延时值相吻合，以减少整定误差。我公司生产的 晶体管时间继电器如JS14A ，JS20均属此工作原理。 CD4060集成电路内的振荡器部分也可配晶振，使之构成典型的晶体振荡器。 2．时间专用芯片构成的时间继电器。 （1）可编程四位延时专用芯片介绍B9707EP 该专用芯片采用CMOS工艺，具有微功耗，抗干扰能力强 (内部采用硬件编程)，外配石英振荡器，多种时基选择，具有通电延时和间隔定时两种工作模式。四位延时整定，具有BCD码输出，可配译码器 LED 数码管驱动显示延时时间。具有延时精度高、显示直观、延时整定方便等优点。现有逐步替代常规的CMOS计时分频集成电路的趋势。 （2）专用芯片引脚介绍（图5） （3）工作原理介绍 在专用芯片OSC1、OSC2、OSC3外接晶振以及电阻构成并联晶体振荡器产生32768Hz 主脉冲,主脉冲分别进入芯片内置的时序电路和分频器时基选择电路，使之产生时序脉冲，并在P1、P2、P3、P4输出BCD码，P5产生相应的秒脉冲。P5产生的秒脉冲在配相应的元器件后可反映时间继电器的工作状态，当延时来到时，秒脉冲可使线路的 LED发光管处于闪烁状态 ,待延时到达后，LED为常亮状态,而在此时，D1、D2、D3、D4产生位置显示扫描脉冲以及时基脉冲。 时间设置可通过SA1、SA2、SA3、SA4拨码开关进行个、十、百、千的“8、4、2、1”设定至芯片寄存器中 ，以备在芯片内部比较电路中进行比较。K3与K4分别可设定工作模式和时基选择,并将设定输入到芯片内部工作模式寄存器和时基寄存器中 ,在芯片外部配相应的电源和7段锁存译码驱动器 ，则可显示延时值。当延时显示值与拨码设定值相吻合后 ，芯片内部所设定的比较电路工作使芯片12端 OUT输出高电平来驱动三极管V1导通，从而使执行继电器吸合工作，延时触头对外围线路进行控制。 我公司 JSS48A、JSS14等产品采用上述芯片，从用户使用的效果看较为理想。 3.2.2.5 时基选择说明该专用芯片有7种时基供选择,分别由D1、D2、D3与P5构成相应的二进制码来进行设定。设定选择时基可用符合下述二进制码的特制拨码开关完成，以方便用户的时基选择(见表1)。 如继电器要12min16s时工作 ，此时可在拨码开关SA1～SA4上分别设置6..1.2.1 ，在K4时基上选择⑦处（对应拨码时基选择min/s）, 待设置完毕后，通电即可进入延时工作。 （4）其它辅助功能 片1脚 GATE 还具有累加计时功能，1脚在低电平时分频器连续工作 ，当接入高电平时计数器分频器暂停工作。当外接2变成低电平后，计时显示又可在原计时显示基础上累加计时，从而可实现累加计时功能。在工作原理图中开关 K2可实现此功能。 K3为工作模式选择，当K3接通时，时间继电器的工作模式为间隔定时,也就是当时间继电器接通工作电源后，芯片OUT输出端先输出高电平 ,致使内部执行继电器工作，待所设定的延时到达后OUT无高电平输出,执行继电器释放；如K3不接通，时间继电器为常规的通电延时型，工作状态与间隔定时相反。 总之，针对时间继电器的工作特点而研制的时间专用芯片有其多时基选择、时间预置方便、显示直观、时间整定误差小等优点,是常规的CMOS计数分频集成电路无法来实现的。 3．时间继电器电磁兼容性 时间继电器的使用环境 时间继电器作为自动控制器件应用较广泛,尤其是在低压电器控制网络中有较多电器设备同时工作时电磁干扰更严重。组成时间继电器的内部元器件的损坏这时已不是引起时间继电器故障（失效）的主要原因 ，而在于应用场合中的各种干扰通过电磁耦合 、电容耦合直接进入时间继电器，干扰其正常的延时控制 。时间继电器在此干扰环境下能否正常工作往往会影响到整个自动控制系统的正常逻辑功能 ，甚至还可能造成大的质量事故和经济损失 。所以时间继电器在各种恶劣环境都应有较高的可靠性和抗干扰能力 ，也就是说时间继电器必须有良好的电磁兼容性能。
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