1.引言 
    時間繼電器隸屬低壓電器范疇,，如按分類應(yīng)歸入低壓電器機電式控制電器類，是自動控制系統(tǒng)中常用的一種機床電器,。就其發(fā)展史可追溯到70年代,，由原傳統(tǒng)的電動式時間繼電器或用RC充電電路以及單結(jié)晶體管所完成的延時觸發(fā)時間控制電路，至今已發(fā)展到廣泛使用通用的CMOS集成電路以及用專用延時集成芯片組成的多延時功能（通電延時,、接通延時,、斷電延時、斷開延時,、往復(fù)延時,、間隔定時等）、多設(shè)定方式（電位器設(shè)定,、數(shù)字撥碼開關(guān),、按鍵等）、多時基選擇（0.01s,、1s,、1m、1h等）,、多工作模式,、LED顯示的時間繼電器。由于其具有延時精度高,、延時范圍廣,、在延時過程中延時顯示直觀等諸多優(yōu)點，是傳統(tǒng)時間繼電器所不能比擬的,，故在現(xiàn)今自動控制領(lǐng)域里已基本取代傳統(tǒng)的時間繼電器,。
    國內(nèi)雖然時間控制器起步較晚,，但在時間繼電器領(lǐng)域也有了長足的發(fā)展，近幾年隨著我國電子技術(shù)的不斷發(fā)展和國內(nèi)專用時間繼電器芯片的大量研發(fā)及應(yīng)用,，在很大程度上使國內(nèi)的時間繼電器無論外觀以及產(chǎn)品性能上都有較大的發(fā)展,。尤其在專用芯片的基礎(chǔ)上又采用了芯片掩膜技術(shù)，將繼電器的核心部分掩膜在印制電路板上,，使時間繼電器從LED數(shù)碼顯示改為LCD液晶顯示,，再加上普遍采用SMD貼片電子元器件，使產(chǎn)品外觀體積更趨小型化,，產(chǎn)品性能更加穩(wěn)定,，用戶在使用時可通過面板外設(shè)的撥碼或功能按鍵進行時間或控制方式的預(yù)置，從具體使用上有些產(chǎn)品基本上可與國外產(chǎn)品進行等同互換,。
    綜上所述,，時間繼電器是一種其延時功能由電子線路來實現(xiàn)的控制器?？蓮V泛適用于自控電路中作時間控制及指示用,。

2.典型時間繼電器線路

原理分析:
    該延時電路的核心IC是由14位二進制串行計數(shù)器/分頻器構(gòu)成，IC內(nèi)部由振蕩器和14級分頻器組成,，振蕩器部分可由電阻Rt和電容Cr構(gòu)成振蕩器,，產(chǎn)生固定的振蕩頻率,主振產(chǎn)生的矩形波可進入14級分頻器，并通過10個輸出端得到不同的分頻系數(shù)（分頻最小可得到16分頻Q4,，最大可得到 16384分頻Q14）,，便可得到所需的定時控制。待分頻延時到達后,，輸出端的高電平使驅(qū)動電路三極管導(dǎo)通工作,，從而使執(zhí)行繼電器工作，相應(yīng)的延時觸點對所需外圍線路進行定時控制,，IC振蕩也隨輸出的高電平經(jīng)V6使之停振,。發(fā)光管V1也隨繼電器同時工作，起到延時到達指示,。
    集成的公共清零端Cr（12腳）在電路上電的同時由C4,、R3組成的微分電路上產(chǎn)生瞬間尖脈沖，使計數(shù)器的輸出端復(fù)位清零,，并同時使振蕩停振,。待上電瞬間結(jié)束后，振蕩器開始振蕩工作,，電路即進入分頻延時工作狀態(tài),。
振蕩器參數(shù)設(shè)置
    振蕩頻率f 與RC有以下近似關(guān)系f=1/2.2Rt•Cr（Vdd=10V）。如考慮振蕩器的穩(wěn)定性，減少由于器件參數(shù)的差異而引起的振蕩周期的變化Rs＞Rt（Rs=10Rt時,，振蕩周期基本上不隨Vdd的變化而變化）為保證振蕩能可靠起振,。在選擇Rt與Ct時應(yīng)注意其條件，Rt＞1KΩ•Cr＞1000Pf,，否則很難保證振蕩電路可靠起振,。
     在實際使用的時間繼電器，往往需要控制時間連續(xù)可調(diào),，為保證時間可調(diào)，則振蕩回路Rt可選擇線性較好X型可調(diào)電位器,。延時電容可選擇穩(wěn)定性好的 CBB聚丙烯電容,，時間繼電器標(biāo)牌延時刻度可根據(jù)所選擇的可調(diào)電位器機械行程的偏轉(zhuǎn)角度來定，從而使設(shè)定時間值（標(biāo)牌刻度示值）與實際延時值相吻合,，以減少整定誤差,。
    譬如要設(shè)置10s，可將Rt選擇,，1MΩ可調(diào)電位器,，Ct可選擇104 pF，輸出分頻端從15腳Q10引出,，則最大
延時值為11S,，因集成是在時鐘脈沖下降沿的作用下作增量計數(shù)，則最大延時時間Tmax=2 n-1 • t= 2 10-1 •2•2• RtCt= 2 9 •2•2• 106×104×10-12 =11s,。
     當(dāng)4060集成振蕩器部分也可配晶振,，使之構(gòu)成典型的晶體振蕩器，在此就不多加贅述,。
     該專用芯片采用CMOS工藝,，具有微功耗，抗干擾能力強（內(nèi)部采用硬件編程）,，外配石英振蕩器,，多種時基選擇，具有通電延時和間隔定時兩種工作模式,。四位延時整定,，具有BCD碼輸出，可配譯碼器LED數(shù)碼管驅(qū)動顯示延時時間,。具有延時精度高,、顯示直觀、延時整定方便等優(yōu)點?，F(xiàn)有逐步替代常規(guī)的 CMOS計時分頻集成電路的趨勢,。
    在專用芯片OSC1、OSC2,、OSC3外接晶振以及電阻構(gòu)成并聯(lián)晶體振蕩器產(chǎn)生32768Hz主脈沖,，主脈沖分別進入芯片內(nèi)置的時序電路和分頻器時基選擇電路,，使之產(chǎn)生時序脈沖，并在P1,、P2,、P3、P4輸出BCD碼,，P5產(chǎn)生相應(yīng)的秒脈沖,。P5產(chǎn)生的秒脈沖在配相應(yīng)的元器件后可反映時間繼電器的工作狀態(tài)，當(dāng)延時來到時,，秒脈沖可使線路的LED發(fā)光管處于閃爍狀態(tài),，待延時到達后，LED為常亮狀態(tài),，而在此時,，D1、D2,、D3,、D4產(chǎn)生位置顯示掃描脈沖以及時基脈沖。
    時間設(shè)置可通過SA1,、SA2,、SA3、SA4撥碼開關(guān)進行個,、十,、百、千的“8,、4,、2、1”設(shè)定至芯片寄存器中,，以備在芯片內(nèi)部比較電路中進行比較,。K3與K4分別可設(shè)定工作模式和時基選擇，并將設(shè)定輸入到芯片內(nèi)部工作模式寄存器和時基寄存器中,，在芯片外部配相應(yīng)的電源和7段鎖存譯碼驅(qū)動器,，則可顯示延時值。當(dāng)延時顯示值與撥碼設(shè)定值相吻合后,，芯片內(nèi)部所設(shè)定的比較電路工作使芯片12端OUT輸出高電平來驅(qū)動三極管V1導(dǎo)通,，從而使執(zhí)行繼電器吸合工作，延時觸頭對外圍線路進行控制,。
    另外,，該專用芯片有7種時基供選擇，分別由D1、D2,、D3與P5構(gòu)成相應(yīng)的二進制碼來進行設(shè)定,。設(shè)定選擇時基可用符合下述二進制碼的特制撥碼開關(guān)完成，以方便用戶的時基選擇,。如用戶有特殊需求,，片1腳GATE還具有累加計時功能，1腳在低電平時分頻器連續(xù)工作,，當(dāng)接入高電平時計數(shù)器分頻器暫停工作,。當(dāng)外接2變成低電平后，計時顯示又可在原計時顯示基礎(chǔ)上累加計時,，從而可實現(xiàn)累加計時功能,。在工作原理圖中開關(guān)K2可實現(xiàn)此功能。
K3為工作模式選擇,，當(dāng)K3接通時，時間繼電器的工作模式為間隔定時,，也就是當(dāng)時間繼電器接通工作電源后,，芯片OUT輸出端先輸出高電平，致使內(nèi)部執(zhí)行繼電器工作,，待所設(shè)定的延時到達后OUT無高電平輸出,，執(zhí)行繼電器釋放；如K3不接通,，時間繼電器為常規(guī)的通電延時型,，
工作狀態(tài)與間隔定時相反。
    總之,，針對時間繼電器的工作特點而研制的時間專用芯片有其多時基選擇,、時間預(yù)置方便、顯示直觀,、時間整定誤差小等優(yōu)點,，是常規(guī)的CMOS計數(shù)分頻集成電路無法來實現(xiàn)的。

3.典型應(yīng)用控制線路分析
    在常規(guī)Y-△的電動機控制線路中,，時間繼電器的延時控制使電機在Y形啟動切換至△形運行起到有效的控制,。
按下Y-△控制回路啟動按鈕SB2，時間繼電器KT得電,，在得電的同時KT的瞬動觸點對SB2形成自鎖,，KM3接觸器線圈得電，KM3主觸頭閉合,，其常開輔助觸頭閉合,，主回路KM1接觸器得電，主回路接通；KM3常閉輔助觸頭斷開,，確保接觸器KM3工作時,，KM2不能投入工作，此時電動機處于Y形啟動狀態(tài),。
    當(dāng)時間繼電器KT延時到達后（KT的時間設(shè)置可根據(jù)所控制Y-△啟動電動機的功率來設(shè)定）,。時間繼電器的延時常開和延時常閉觸頭轉(zhuǎn)換，致使交流接觸器KM3線圈失電,，主觸頭斷開,，交流接觸器KM2得電，其輔助觸頭對KM1,、KT觸點進行自鎖,，保證交流接觸器KM2吸合工作，使電機在△形運行,。

4．時間繼電器電磁兼容性

時間繼電器的使用環(huán)境
    時間繼電器作為自動控制器件應(yīng)用較廣泛,，尤其是在涉及低壓電器控制網(wǎng)絡(luò)中有較多電器設(shè)備環(huán)境中使用時電磁干擾問題更趨于嚴重。組成時間繼電器的內(nèi)部元器件的損壞這時已不是引起時間繼電器故障（失效）的主要原因,，而在于應(yīng)用場合中的各種干擾通過電磁耦合,、電容耦合直接進入時間繼電器，干擾其正常的延時控制,。時間繼電器在此干擾環(huán)境下能否正常工作往往會影響到整個自動控制系統(tǒng)的正常邏輯功能,，甚至還可能造成大的質(zhì)量事故和經(jīng)濟損失。所以時間繼電器在各種惡劣環(huán)境都應(yīng)有較高的可靠性和抗干擾能力,，也就是說時間繼電器必須有良好的電磁兼容性能,，只有這樣才能完善其產(chǎn)品質(zhì)量，提高自身的市場競爭能力,。

時間繼電器的抗電磁干擾措施

工作電源部分的抑制措施
    在實際工作使用中,，一般采用下述方法來進行抑制，提高其產(chǎn)品的抗干擾能力,。
    采用隔離變壓器,；選擇合適的壓敏電阻；在供電輸出口加高頻旁路電容等方法提高產(chǎn)品的抗干擾能力,。
執(zhí)行繼電器的抗干擾
    當(dāng)執(zhí)行繼電器的繞組（感性負載）被接通和斷開時,。線圈中會產(chǎn)生一連串上升速度快，頻率和幅度都相當(dāng)高的尖峰脈沖電磁振蕩輻射,，對直流繼電器繞組通常采用以下方法來減少干擾：
    在線圈兩端反并二極管或RC器件,，如控制觸點對交流感性負載的控制，也可考慮在觸點并接RC 器件,，從而能對觸點在通斷時產(chǎn)生的干擾進行有效的吸收,。
屏蔽
    屏蔽能有效地抑制通過空間傳播的電磁干擾,，一則可限制內(nèi)部產(chǎn)生的電磁能輻射出去；二則可防止外來 輻射進入,，在對內(nèi)部電子線路采用整體屏蔽措施,，也可對內(nèi)部信號線采用屏蔽線，增強其抗干擾能力,。

5.結(jié)束語
    時間繼電器的發(fā)展,，由最早的分離器件來完成的延時，現(xiàn)在已有專用的CMOS時間繼電器芯片來替代,，無論從時間精度,，延時方式都有了較大的發(fā)展，尤其近幾年可編程控制器（PLC）以其通用性強,、靈活性好,、硬件配套齊全、編程方法簡單易學(xué)及可靠性高,，廣泛地應(yīng)用自動時間控制領(lǐng)域,，而這種PLC的使用對現(xiàn)有時間繼電器市場已占有了相應(yīng)的市場份額，而這種趨勢還有逐步擴大的勢態(tài),，可能在不久的將來,，PLC會在自動控制領(lǐng)域中起到更重要的作用。