斷電延時繼電器原理及研究設計

　時間繼電器是一種延時功能由電子線路來實現的控製器。根據控製場合可選擇使用如：通電延時型A;斷電延時型F;星三角延時型Y;帶瞬動輸出的通電延時型C;間隔延時型G;往複延時型R;斷開延時信號型K等規格以滿足所需控製場合。在上述延時類型應用中，在許多場合都需要用斷電延時型繼電器進行控製。例如需要控製一台電機，要求在按下停止按鈕需要延時一段時間後，電機再重新啟動工作，則就需用到斷電延時繼電器來實現以上功能。所謂斷電延時繼電器，是當時間繼電器線圈通電時，各延時觸頭瞬時動作，而線圈斷電以後觸頭呈延時置位工作狀態，當所設延時到達後，延時觸頭又恢複為初始狀態。斷電延時型因其工作狀態(在延時過程中不需外接工作電源)以及控製觸點在斷電延時過程中吸合觸點(常開觸點變為接通狀態應保持接通狀態;常閉觸點變為斷開狀態，應呈保持斷開狀態)轉換特殊性(與常規通電延時型時間繼電器觸點工作狀態正好相反)來滿足其控製要求。斷電延時型時間繼電器由最早分離器件構成(延時精度低、延時時間短);現用相應可編程定時集成電路或CMOS計數分頻集成來完成延時，與之相比，具有延時精度高，延時時間長的特點。以此滿足斷電長延時的控製場合。
　　典型電路
　　斷電延時繼電器整體構成包括斷電延時繼電器電源部分(經降壓、整流、濾波)以提供斷電延時繼電器內置瞬動電磁繼電器和2繞組閉鎖型R複位線圈工作);二次電源部分(供斷電後延時部分與2繞組閉鎖型S置位線圈工作);延時工作部分(可編程定時集成或CMOS計數分頻集成);驅動部分;執行繼電器部分組成(圖1)。

圖1 控製框圖

圖2 分立器件原理圖
　　由V2 P溝道場效應管、V3、V4三極管以及繼電器為主要器件構成的斷電延時型繼電器示於圖2。如下：端加入工作電源後，C1~C5都按其回路完成充電過程(充電時間應參照產品規定的時間)。同時內部2繞組閉鎖繼電器R複位線圈得欧宝体育在线链接 作(虛框內轉換觸點4與6由電源接通轉為斷開狀態，4與8接通)，相應外部觸點進行轉換端接通，呈延時工作狀態)。
　　端工作電源呈斷電時，則相應繼電器進入延時工作狀態。對V2 P溝道場效應管而言，隨著C4經R6、RP2的放電，致使其源極S電壓不斷降低(在通電狀態時，因UGS較小，ID為零，V2為截止工作狀態)，根據場效應管相應轉移特性(漏極電流ID與柵源電壓VGS間的關係曲線)當VGS電壓達到VGS(Th)(開啟電壓)時，V2導通。隨著V2導通，則漏電流ID經R4產生相應電壓降，使V3三極管導通工作，最終致使V4也導通。當V4導通後，C5電容器上的儲能將使2繞組閉鎖繼電器置位線圈通欧宝体育在线链接 作，使延時觸點又恢複原始狀態，從而完成了斷電延時工作。
　　該電路的缺點是延時參數不易於設定，通常要對RP2調整(控製C4放電回路)、RP1調整(確定V2柵極電壓)，並對C4、C3電容容量參數進行計算，再加上器件的離散性使延時誤差較大，調整也不方便，現在基本上很少使用。
　　集成CD4060構成的延時電路示於圖3。該電路核心延時由CD4060構成，延時設定由RP1與配置的C3來設定。內部2繞組閉鎖繼電器采用DC24V(采用較高工作電壓的繼電器，可降低其驅動電流，使驅動部分較為簡單)。端加入工作電源，V1三極管工作，使其R複位線圈吸合工作，內部觸點回至原始狀態。C2、C4完成充欧宝体育在线链接 作。

圖3 CD4060集成原理圖
　　端工作電源斷電時，則進入相應的斷電延時工作狀態。IC○12引腳因C1放電在R3產生一個電平經R4加至○12引腳清零引腳清零，使其延時開始，延時時間經Q4~Q14(根據需求延時時間)來驅動V2工作，待延時到達後經VD7使其振蕩停止。根據延時情況，對C2電容可進行相應的增大或減小(通過並聯來完成C2的容量的增大或減小)C4電容來完成S置位線圈的工作。
　　該線路特點是延時設定方便，延時精度高，產品調整簡便，目前使用較為廣泛。
　　集成IC4541構成的延時電路示於圖4。

圖4 IC4541集成原理圖
　　該電路核心部分由IC4541構成，延時設定由RP2、C*設定，A-B端根據需求接相應高、低電平(設定端)內部2繞組閉鎖繼電器采用DC12V(因繼電器工作電壓與IC4060組成延時電器要低，則為保證其驅動則分別由V6、V7、V1、V3構成)。其中C2為二次儲能器件，可根據延時的長短予以調整，C4為完成S置位線圈工作。
　　總之采用由相應集成電路來完成延時的斷電延時繼電器，通常在選擇集成上應考慮功耗低，閉鎖繼電器選擇工作電壓較高的繼電器，從而使繼電器在斷電延時過程中的電能耗最小，以保證延時精確並可靠的工作。