定时控制,岁月有情- 陈静- 职业日志- 价值中国网:网络就是社会 ...

 
  定时控制和人们的生产生活休戚相关,人们利用各种原理和各种装置进行定时控制,在古时候人们利用一种沙漏装置进行定时。在一个容器内装有沙子,其有一个很细的瓶颈,把容器倒置,沙子就从细瓶颈中漏出,计算沙子的粗略漏出的时间即可以进行简单的定时,当然这样的定时装置的xx性是很差的,还有人们也利用燃烧某些可燃物来进行计时如电影里常有的镜头:一柱香的时间,这也是利用某些现象的物理性原理进行时间的粗略估计。当然这些原始的方法在定时的xx性上是有一定问题的,但基本表明了人们对定时性的概念性理解。

  以前为了准时起床人们普遍使用机械式闹钟,它是由使用者事先把一个专门响铃的发条上紧,但是用一个钩子把上紧的发条扣起来,暂时不让它响铃。利用钟表的走时系统带动一个凸轮(形状不一定是圆的,但本质上是凸轮),在使用者选定的时刻触发专门的机构把钩子脱开。于是事先上紧发条的响铃系统就动作起来,从而铃声大作。

  这种定时响铃法每次使用都得上发条,而且调整定时的时间时一定要按规定的方向旋转钟后的钥匙,转反了就容易把凸轮与时钟间的关系弄错,造成极大的误差。

  你大概也会想到,用闹钟里的凸轮去触发某个电路不就成了时间开关吗?确实如此,旧式的“时间继电器”当中用的就是这个原理,它的动作时刻可以像闹钟那样随意设定。但它没有铃声,只带动电接点改变电路的通断状态。直到现在有些洗衣机、电风扇里还是用这种简单办法定时。这叫做“机械定时器”。
 
  与机械定时器极为相近的是“电机定时器”,它与机械定时器的工作原理相同,不同的是它是把机械钟表换成电钟,仍然靠凸轮触发电路的通断。电钟里的小电动机的转速由交流电源的频率决定,受电压高低的影响不大,叫做“同步电动机”。当然由于定时装置的不同,这种定时器就用不着上发条了,只要事先把时间定好(即把电路的触点和凸轮间的角度调整好),接上电源就能工作。

  必须特别指出的是,根据需要的不同,有时人们希望定时器在定短时间时有足够的精度,在定长时间时又能定得很长。换句话说,又要分度细,又要范围大。初看起来这种要求太刁钻了,简直不可能做到。但实际上这并不难。比方说微波炉用的定时器,根据烹调方式和食物品种的需要,它既要能有清楚的刻度以便定几分钟内的短时间,又要能定几十分钟的长时间。这就可以采用有两档转速的电动机带动定时器,例如在前15min(分钟)以内是高转速,刻度是每格为1min;此后就用低转速转动,刻度为每格10min。所以这种定时器的标尺刻度是不均匀的。这样就很好地完成了控制要求,又不会使系统很复杂。
 

  图中继电器KR的常闭接点kr和被控制的电器M串联,继电器KR的线圈则由晶体管VT控制。电容C经R、RP、R充电,经R2、RP向集成电路NE555的第7脚放电,从而构成了一个能不断输出方波的振荡电路(因为方波里含有多种高频成分,即多种谐波,所以这样的电路叫“多谐振荡器”)。用电位器RP可调整输出方波的周期,使之在0.284s-4.858s之间连续变化。方波从NE555的第3脚引出,送到另一个集成电路CD4040的第10脚。这是个12位的二进制计数器,当从NE555来的方波经过了2个周期之后,CD4040的第1脚就会从低电平突变成高电平。在此时与晶体管VT相连的继电器线圈KP就通电而把被控的电器M断电。此电路的定时可用RP调整。

  图中的D是给NE555复位用的二极管,每当继电器KR断电释放,下次再工作就重新计时。D是保护晶体管VT用的,因为继电器KR是个铁心线圈,电感很大,突然断电时两端会产生高电压,会危及晶体管VT,有了二极管D就把这种感应高压释放了。电位器RP带有开关,不需要定时的情况下用它断开S,电器M就直接由S控制了。用计数器构成的定时器里面既然已经有了数字电路,就很容易添加数字显示,所以往往用数字显示代替刻度标心。这就是一个完整的脉冲计数器构成的定时器,实际应用就是根据这样的原理,进行合理的复杂化,可以完成长时间高精度的定时控制。

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