圖文詳解：定時器實用電路的原理

定時器電路是一種實用電路，包括固定時間定時器、時間可變定時器、倒計時定時器等。定時器啟動后即自動運行，定時時間結(jié)束時會發(fā)出聲、光提示，也可控制負(fù)載的動作。

簡單定時電路

圖1-56所示為最簡單的定時器電路，以單向晶閘管VS為核心組成， R 1 為定時電阻， C 1 為定時電容，HA為自帶音源的電磁訊響器，S為電源開關(guān)。定時時間由 R 1 和 C 1 確定， R 1 和 C 1 越大，定時時間越長。

圖1-56簡單定時器電路

打開電源開關(guān)S后，電源+ V CC 開始經(jīng) R 1 向 C 1 充電。由于電容器兩端電壓不能突變， C 1 上電壓仍為“0”，單向晶閘管VS無觸發(fā)電壓而截止，自帶音源訊響器HA無聲。

隨著時間的推移， C 1 上所充電壓越來越高。當(dāng) C 1 上電壓達(dá)到單向晶閘管VS的觸發(fā)電壓時，VS被觸發(fā)而導(dǎo)通，自帶音源訊響器HA發(fā)聲，提示定時時間結(jié)束。

晶體二極管VD 1 、VD 2 串聯(lián)后接在單向晶閘管VS的控制極回路中，作用是提高晶閘管控制極的觸發(fā)電壓。因為 C 1 上電壓必須超過兩個二極管的管壓降才能觸發(fā)晶閘管，從而在同樣大小的定時電阻與電容的情況下，獲得更長的定時時間。 R 2 為 C 1 的泄放電阻，定時結(jié)束切斷電源開關(guān)S后，可以迅速將 C 1 上電壓放掉，以利再次啟動定時器。

單穩(wěn)型定時電路

單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器本身就是一個定時電路。時基電路構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)定時器電路如圖1-61所示。RC組成定時網(wǎng)絡(luò)，時基電路IC的置“0”端（第6腳）和放電端（第7腳）并接于定時電容 C 上端。觸發(fā)脈沖 U i 從時基電路的置“1”端（第2腳）輸入，輸出信號 U o 由第3腳輸出。時基電路構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器由負(fù)脈沖觸發(fā)，輸出一個脈寬為 T W 的正矩形脈沖。

圖1-61單穩(wěn)型定時電路

電路工作過程分析如下。

① 電路處于穩(wěn)態(tài)時， U o =0，放電端（第7腳）導(dǎo)通到地，電容 C 上無電壓。

② 當(dāng)負(fù)觸發(fā)脈沖 U i 加到時基電路IC第2腳時，電路翻轉(zhuǎn)為暫穩(wěn)態(tài)， U o =1，放電端（第7腳）截止，電源+ V CC 開始經(jīng) R 向 C 充電。

③ 由于 C 上電壓直接接到時基電路IC的置“0”端（第6腳），當(dāng) C 上的充電電壓達(dá)到2/3Vcc（置“0”端閾值）時，電路再次翻轉(zhuǎn)回復(fù)穩(wěn)態(tài)。 U o 的輸出脈寬 T W =1.1 RC 。

聲光提示定時器

聲光提示定時器具有定時工作指示燈，在定時結(jié)束時同時發(fā)出聲、光提示。聲光提示定時器電路如圖1-62所示，由單向晶閘管VS和晶體管VT 1 ～VT 3 等組成，VD 2 和VD 3 是發(fā)光二極管，HA是自帶音源訊響器，S是電源開關(guān)，SB是啟動按鈕。

圖1-62聲光提示定時器電路圖

晶體管VT 1 、VT 2 等構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，定時時間取決于單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的輸出脈寬 T W ，由 C 1 經(jīng) R 2 的放電時間決定， T W =0.7 R 2 C 1 。

晶體管VT 3 、單向晶閘管VS等構(gòu)成指示和提示電路。綠色發(fā)光二極管VD 2 為定時器工作指示燈，由晶體管VT 3 控制， R 8 為其限流電阻。紅色發(fā)光二極管VD 3 為定時結(jié)束提示燈， R 9 為其限流電阻。VD 3 與自帶音源訊響器HA均由晶閘管VS控制。

應(yīng)用定時器時，按一下啟動按鈕SB，觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)至?xí)悍€(wěn)態(tài)，VT 2 集電極輸出高電平，使晶體管VT 3 導(dǎo)通，VD 2 發(fā)光（綠色）表示定時器已工作。此時晶閘管VS因控制極無觸發(fā)電壓而截止，VD 3 不發(fā)光，HA不發(fā)聲。

定時結(jié)束時，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器自動回復(fù)穩(wěn)態(tài)，VT 2 集電極輸出為“0”，使晶體管VT 3 截止，VD 2 熄滅。同時VT 3 的集電極電壓加至晶閘管VS控制極，觸發(fā)VS導(dǎo)通，使VD 3 發(fā)光（紅色）、HA發(fā)聲，提示定時已結(jié)束。切斷電源開關(guān)S后，提示聲光停止。

時間可變的定時器

時間可變定時器的定時時間可根據(jù)需要設(shè)定，最短為1s，最長為1000s。在定時時間內(nèi)，發(fā)光二極管點亮指示。定時時間終了，發(fā)出6s左右的提示音。

圖1-63所示為時間可變定時器電路。電路采用了兩個集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，第一個單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器IC 1 構(gòu)成定時器主體電路，第二個單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器IC 2 構(gòu)成提示音電路。SB為定時啟動按鈕，S 2 為電源開關(guān)。

圖1-63時間可變定時器

（1）定時控制電路

定時控制電路由集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器IC 1 等構(gòu)成，采用 TR + 輸入端觸發(fā)，當(dāng)按下啟動按鈕SB時，正觸發(fā)脈沖加至 TR + 端，IC 1 被觸發(fā)，其輸出端 Q 便輸出一個寬度為 T w 的高電平信號。

輸出脈寬 T w 由定時電阻 R 和定時電容 C 決定， T w =0.7 RC ，改變定時元件 R 和 C 的大小即可改變定時時間。電路中，定時電阻 R 等于RP與 R 2 之和，定時電容 C 等于 C 1 、 C 2 、 C 3 中被選中的一個。

S 1 為定時時間設(shè)定波段開關(guān)，S 1 指向 C 1 時定時時間為1～10s（由RP調(diào)節(jié)，下同），S 1 指向 C 2 時定時時間為10～100s，S 1 指向 C 3 時定時時間為100～1000秒。RP為定時時間調(diào)節(jié)電位器，因為定時電阻 R =RP+ R 2 ，調(diào)節(jié)RP，可使 R 最小為330kΩ、最大為3.33MΩ，調(diào)節(jié)率達(dá)10倍。

（2）發(fā)光指示電路

發(fā)光指示電路由晶體管VT 1 和發(fā)光二極管VD等構(gòu)成。當(dāng)集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器IC 1 輸出端 Q 為高電平時，晶體管VT 1 導(dǎo)通使發(fā)光二極管VD發(fā)光。 R 4 為VD的限流電阻，改變R 4 可調(diào)節(jié)VD的發(fā)光亮度。

（3）提示音電路

提示音控制電路由集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器IC 2 等構(gòu)成，定時時間由 R 6 、 C 5 確定，約為6s。當(dāng)IC 1 定時結(jié)束時，其杠Q端由低電平變?yōu)楦唠娖?，上升沿加至IC 2 的 TR + 端，IC 2 被觸發(fā)，IC 2 的 Q 端便輸出一個寬度為6s左右的高電平信號，使發(fā)聲提示電路工作。

當(dāng)集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器IC 2 輸出端 Q 變?yōu)楦唠娖綍r，其上升沿經(jīng) C 6 、 R 7 微分電路產(chǎn)生正脈沖觸發(fā)可關(guān)斷晶閘管VS導(dǎo)通，使自帶音源訊響器HA發(fā)出提示音。當(dāng)IC 2 暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束、輸出端 Q 回復(fù)低電平時，其下降沿經(jīng) C 6 、 R 7 微分電路產(chǎn)生負(fù)脈沖觸發(fā)可關(guān)斷晶閘管VS截止，使HA停止發(fā)聲。

（4）開機(jī)清零電路

為了防止開機(jī)時定時器被誤觸發(fā)，電路中設(shè)計了開機(jī)清零電路，由 R 5 、 C 4 等構(gòu)成。在接通電源開關(guān)S 2 的瞬間，因 C 4 上電壓不能突變， U C4 =0，加至兩個單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的杠R端使其清零。