ON时为LOW,对地为低阻抗,当输出为OFF时为HIGH,对地为高阻抗。
Pin 8 (V +) -这是555个计时器IC的正电源电压端。供应电压的范围是+4.5伏特(最小值)至+16伏特(最大值)。
NE555定时器原理如图5所示
2.1.4NE555在光强处理电路的应用
555定时器由3个阻值为5kΩ的电阻组成的分压器、两个电压比较器C1和C2、基本RS触发器、放电三极管TD和缓冲反相器G4组成。虚线边沿标注的数字为管脚号。其中,1脚为接地端;2脚为低电平触发端,由此输入低电平触发脉冲;6脚为高电平触发端,由此输入高电平触发脉冲;4脚为复位端,输入负脉冲(或使其电压低于0.7V)可使555定时器直接复位;5脚为电压控制端,在此端外加电压可以改变比较器的参考电压,不用时,经0.01uF的电容接地,以防止引入干扰;7脚为放电端,555定时器输出低电平时,放电晶体管TD导通,外接电容元件通过TD放电;3脚为输出端,输出高电压约低于电源电压1V—3V,输出电流可达200mA,因此可直接驱动继电器、发光二极管、指示灯等;8脚为电源端,可在5V—18V范围内使用。
图6 NE555在光强处理电路的应用
55定时器工作时5脚经0.01uF电容接地,比较器C1和C2的比较电压为:UR1=2/3VCC、UR2=1/3VCC。
当VI1>2/3VCC,VI2>1/3VCC时,比较器C1输出低电平,比较器C2输出高电平,基本RS触发器置0,G3输出高电平,放电三极管TD导通,定时器
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输出低电平。
当VI1<2/3VCC,VI2>1/3VCC时,比较器C1输出高电平,比较器C2输出高电平,基本RS触发器保持原状态不变,555定时器输出状态保持不来。
当VI1>2/3VCC,VI2<1/3VCC时,比较器C1输出低电平,比较器C2输出低电平,基本RS触发器两端都被置1,G3输出低电平,放电三极管TD截止,定时器输出高电平。
当VI1<2/3VCC,VI2<1/3VCC时,比较器C1输出高电平,比较器C2输出低电平,基本RS触发器置1,G3输出低电平,放电三极管TD截止,定时器输出高电平。通过这种比较电路这就构造出了一个施密特触发器,
当白天时,光强逐渐增大,光敏电阻阻值逐渐减小,(6)端电位持续升高,当升至2/3VCC时,电路处于①状态,VO输出为低电平。之后只要光强不是太弱,即(6)端电位不小于1/3VCC,则电路将一直维持在①或者③状态,即VO为低电平。当晚上来临时,光强逐渐减弱,光敏电阻阻值逐渐增大,(6)端电位持续降低,当降至1/3VCC时,电路处于②状态,即VO为低电平,之后只要光强不是太强,即(6)端电位不高于2/3VCC,则电路将一直维持在②或者③状态,即VO为高电平。这样,光信号处理电路就可以在白天时为控制电路提供一个低电平,在晚上提供一个高电平,为控制电路作准备。在此就相当于施密特触发器,如波形图7所示
图7 施密特触发器的波形图
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2.2继电器控制电路设计 2.2.1继电气控制电路的组成
本电路主要由1个PNP管3CG14、两个NPN管3DG12、三个二极管、2个3K电阻与两个工作电压为6V 的继电器构成。VI为5G1555定时器的(3)端,即输出端,VCC为电源电路提供大约为6.8V。
该电路是通过控制两个继电器触电的闭合与断开来控制电机正反转。所以继电器的选择很重要,继电器的额定电压选择大了,工作电压不足,继电器触电闭合不良,导致继电器触点跳动。如果继电器额定电压太低,工作电压太高,容易烧坏继电器。所以选择继电器要注意以下几点,
1.选择直流接触器的类型 直流接触器的类型应根据负载电流的类型和负载的轻重来选择,即是交流负载还是直流负载,是轻负载、一般负载还是重负载.
2.直流接触器主触头的额定电流 直流接触器主触头的额定电流可根据经验公式计算 IN主触头≥PN电机/(1~1.4)UN电机 如果直流接触器控制的电动机启动、制动或反转频繁,一般将接触器主触头的额定电流降一级使用.
3.主触头的额定电压 接触器铭牌上所标电压系指主触头能承受的额定电压,并非吸引线圈的电压,使用时接触器主触头的额定电压应不小于负载的额定电压.
4. 操作频率的选择 操作频率就是指接触器每小时通断的次数.当通断电流较大及通断频率过高时,会引起触头严重过热,甚至熔焊.操作频率若超过规定数值,应选用额定电流大一级的直流接触器.
5. 线圈额定电压的选择 线圈额定电压不一定等于主触头的额定电压,当线路简单,使用电器少时,可直接选用380V或220V的电压,如线路复杂,使用电器超过5h,可用24V、48V或110V电压(1964年国际规定为36V、110V、或127V)的线圈.
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2.2.2控制电路原理分析
图8 控制电路
如图8,此电路实现的功能主要是通过VI电平的不同对于BG1、BG2、BG3状态的影响,继而使得J1、J2的电磁线圈得电或者失电,影响继电器的动作。
当白天时,VI为低电平,设其很小约为0V,则BG1(NPN)的B1为0V,C1约为6.8V,E1经继电器线圈接地约为0V,则BG1处于截止状态,此时BG2(PNP)的B2约为0V,E2约为6.8V,BG2呈现饱和状态,在此情况下BG3(NPN)将处于放大状态,即发射结正偏,集电结反偏,由此BG3的B3将被钳制在0.7V左右。此时即BG1截止,BG2、BG3导通,J1失电,J2得电。D1在此作用为保证BG1的可靠截止。
当晚上时,VI为高电平,因为5G1555的特性,VI大概为6.8V左右。则BG1的B1经二极管恒压降后电压约为6.1V。此时BG1发射结正偏集电结反偏,BG1导通。BG2的B2约为6.8V,E2约为6.8V,VBE2=0V,即BG2处于截止状态,由此BG3的B3也约为0V,VBE3=0V,即BG3也处于截止状态。此时即BG1导通,BG2、BG3截止,J1得电,J2失电。
在此电路图中需要注意二极管D2、D3倒挂的作用是为了保护继电器。当流过线圈的电流大小发生改变时,线圈要产生一个反向电动势来维持原电流的大
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小不变,也就是这一反向电动势不让线圈中的电流发生改变。线圈中的电流变化率越大,其反向电动势越大。线圈本身是反向电动势的内电路,电动势内电路中的电流是从低电位流向高电位,这点很重要。这样推理下来,当电流是从小增加到大时,产生的反向电动势的方向与原电压方向相同。当电流从大到小时,产生的反向电动势的方向与原电压方向相反。
继电器的线圈是一个很大的电感,它能以磁场的形式储存电能,所以当他吸合的时候存储大量的磁场当控制继电器的三极管由导通变为截至时线圈断电但是线圈里有磁场这时将产生反向电动势电压高达1000v以上很容易击穿推动三极管或其他电路元件,这是由于二极管的接入正好和反向电动势方向一致把反向电势通过续流二极管以电流的形式中和掉从而保护了其他电路元件,因此它一般是开关速度比较快的二极管,象可控硅电路一样因可控硅一般当成一个触点开关来用,如果控制的是大电感负载一样会产生高压反电动势原理和继电器一样的。在显示器上也用到一般用在消磁继电器的线圈上。经常和储能元件一起使用,防止电压电流突变,提供通路。电感可以经过它给负载提供持续的电流,以免负载电流突变,起到平滑电流的作用!在开关电源中,就能见到一个由二极管和电阻串连起来构成的的续流电路。这个电路与变压器原边并联。当开关管关断时,续流电路可以释放掉变压器线圈中储存的能量,防止感应电压过高,击穿开关管
用一个反向击穿电压至少是电路电压的 10 倍 , 正向电流大于等于负载电流的二极管 。在电路电压不是很高的电子电路中 , 可以用一个 2 到 3 倍于电源电压的反向击穿电压的二极管。继电器线圈在通电时储存能量,当继电器突然断电时,线圈两端会产生很大的电压,这样可能会使线圈损坏,线圈串联的元件受到冲击,这时只要在线圈两端加上二极管,便可以使它产生一个回路,使得线圈储存能量放完。这个二极管在此起续流作用,丛而保护了电路中的其它原件的安全,这种二极管连接方式通常称为续流二极管
由此,控制电路可以使我们在天亮时接通J2,断开J1,天黑时接通J1,断开J2。继而为继电器的开关电路为控制电机的工作做准备。
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