CN105719906A - 高精度时间继电器及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高精度时间继电器及其控制方法，时间继电器依次包括电源回路、计时回路、输出回路、以及与计时回路相连的延时规格设定回路、延时范围设定回路和显示回路，延时规格设定回路包括若干与单片机数据端口相连的第一按键，以实现若干不同延时规格的时间继电器；延时范围设定回路包括若干与单片机数据端口相连的第二按键，以实现单个延时规格下不同延时范围的时间继电器。本发明的时间继电器包括多种延时型号规格，每种型号规格又分为多种不同的延时范围，延时范围通过一个或多个拨码开关进行切换，该时间继电器的延时时间精度不需要人工调整，提高了延时的精确度，准确性和一致性，从而大幅提高了生产效率，降低了生产成本。

Description

高精度时间继电器及其控制方法

技术领域

本发明涉及电子器件技术领域，特别是涉及一种高精度时间继电器及其控制方法。

背景技术

现有技术中各大厂商生产的时间继电器大多都基于日本富士电机株式会社研发的电子式时间继电器ST3P改进而来，这种电子式时间继电器属于RC振荡式时间继电器，要实现不同的延时规格需要用不同容量的延时电容来粗调，粗调后还需要人工对延时精度进行微调。因此电子式时间继电器的延时一致性较差，电子元件及电子组件板不能实现多规格延时的通用，生产过程繁琐，生产效率低下。

为了适应用户对时间继电器的低成本、高可靠性、高精确性等要求以及提高生产厂商的生产效率、成品率，对电子式时间继电器进行重新设计具有重要的实用意义和商业价值。

因此，针对上述技术问题，有必要提供一种高精度时间继电器及其控制方法。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种高精度时间继电器及其控制方法，该时间继电器包括多种延时型号规格，每种型号规格又分为多种不同的延时范围，延时范围通过一个或多个拨码开关进行切换。该时间继电器不仅延时精确、结构简单，且通用性更强。

为了实现上述目的，本发明实施例提供的技术方案如下：

一种高精度时间继电器，所述时间继电器依次包括电源回路、计时回路、输出回路、以及与计时回路相连的延时规格设定回路、延时范围设定回路和显示回路，其中：

所述电源回路用于将输入电压降压整流后为其他回路供电；

所述计时回路包括单片机及与单片机相连的电位器DW1，单片机包括外部时钟、A/D转换器、数据存储器、及运算比较器，单片机读取延时规格设定回路和延时范围设定回路的检测信号来确定时间继电器的延时规格和延时范围，然后外部电位器DW1对工作电压进行分压，A/D转换器的输入端对电位器DW1的分压比进行采样和A/D转换，再通过运算比较器将转换后的数字信号与数据存储器中的分压比数据进行运算比较，得出具体的时间延时信号；

所述输出回路包括瞬动继电器，输出回路读取计时回路中的时间延时信号，若读取到延时结束的信号则控制瞬动继电器动作；

所述延时规格设定回路包括若干与单片机数据端口相连的第一按键，以实现若干不同延时规格的时间继电器；

所述延时范围设定回路包括若干与单片机数据端口相连的第二按键，以实现单个延时规格下不同延时范围的时间继电器；

所述显示回路包括电源工作状态指示和时间继电器转换状态指示。

作为本发明的进一步改进，所述延时规格设定回路包括三个分别与单片机数据端口相连的第一按键，通过000、001、010、011、100、101、110七种不同检测信号以实现七种延时规格。

作为本发明的进一步改进，所述延时范围设定回路包括两个分别与单片机数据端口相连的第二按键，通过00、01、10、11四种不同检测信号以实现单个延时规格下时间继电器的四种不同延时范围。

作为本发明的进一步改进，所述电源回路用于将220V的交流电降压整流为5.1V的直流电后输出。

作为本发明的进一步改进，所述电源回路依次包括第一降压电阻、整流二极管D3、第一滤波电容C1、第二降压电阻、第二滤波电容C2、稳压二极管D4及第三滤波电容D3。

作为本发明的进一步改进，所述第一降压电阻包括电阻R1~R4，R1与R2及R3与R4并联后相串联，所述第二降压电阻包括电阻R5和R6，R5和R6并联设置。

作为本发明的进一步改进，所述计时回路包括与单片机相连的外部振荡电路，外部振荡电路包括与单片机输入端口和输出端口相连的电容C4和C5、以及并联设置于输入端口和输出端口之间的晶振Y1。

作为本发明的进一步改进，所述电位器DW1的滑动端并联电容C7接地，电容C7为滤波电容。

作为本发明的进一步改进，所述电源工作状态指示由电阻R7和发光二极管D5组成，时间继电器转换状态指示由电阻R8和发光二极管D6组成，时间继电器转换状态指示与一个或多个单片机的输出端口相连。

相应地，一种高精度时间继电器的控制方法，所述控制方法包括：

获取时间继电器的延时规格；

获取时间继电器当前延时规格下的延时范围；

获取电位器的电压分压比，运算比较得到时间继电器的延时时间；

对延时设定时间按规定的频率做减1运算，将减1运算后的数值与“0”比较，若不相等则继续做减1运算，若相等则输出控制信号控制瞬动继电器动作。

本发明的有益效果是：

由于采用单片机和电位器分压比方式替代一般的RC振荡式时间整定，因此减小了阻容元器件的离散性对延时精度和延时一致性差的影响，为生产商进行整机生产时实现电子组件板的通用性，延时时间精度不需要人工调整，提高了延时的精确度，准确性和一致性，从而大幅提高了生产效率，降低了生产成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明时间继电器的模块示意图；

图2为本发明一具体实施方式中时间继电器的电路原理图；

图3为本发明一具体实施方式中电源回路和输出回路的电路原理图；

图4为本发明一具体实施方式中计时回路、延时规格设定回路、延时范围设定回路及显示回路的电路原理图；

图5为本发明一具体实施方式中时间继电器的控制方法流程图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

参图1所示，本发明的高精度时间继电器依次包括电源回路10、计时回路20、输出回路30、以及与计时回路20相连的延时规格设定回路40、延时范围设定回路50和显示回路60，其中：

电源回路10用于将输入电压降压整流后为其他回路供电；

计时回路20包括单片机及与单片机相连的电位器DW1，单片机包括外部时钟、A/D转换器、数据存储器、及运算比较器，单片机读取延时规格设定回路和延时范围设定回路的检测信号来确定时间继电器的延时规格和延时范围，然后外部电位器DW1对工作电压进行分压，A/D转换器的输入端对电位器DW1的分压比进行采样和A/D转换，再通过运算比较器将转换后的数字信号与数据存储器中的分压比数据进行运算比较，得出具体的时间延时信号；

输出回路30包括瞬动继电器，输出回路读取计时回路中的时间延时信号，若读取到延时结束的信号则控制瞬动继电器动作；

延时规格设定回路40包括若干与单片机数据端口相连的第一按键，以实现若干不同延时规格的时间继电器；

延时范围设定回路50包括若干与单片机数据端口相连的第二按键，以实现单个延时规格下不同延时范围的时间继电器；

显示回路60包括电源工作状态指示和时间继电器转换状态指示。

优选地，在本发明的一具体实施方式中：

电源回路10是将输入的220V交流电压通过降压整流为5.1V直流电压给其它回路供电；

显示回路60是将时间继电器的工作状态通过指示灯实时的显示给用户；

延时规格设定回路40是单片机的三组不同的数据端口通过000、001、010、011、100、101、110七种不同检测信号来实现A~G七种延时规格的时间继电器，去掉了延时电容，从而实现电子组件板的通用，降低了物料的库存；

延时范围设定回路50是单片机的两组不同的数据端口通过00、01、10、11四种不同检测信号来实现单个延时规格下时间继电器的四种不同延时范围的选择，去掉了微调电位器，因此不需要人工对具体的延时精度进行微调，从而提高了延时精度的准确性和延时的一致性和生产效率；

计时回路20包括单片机T1及与单片机相连的电位器DW1，单片机包括外部时钟、A/D转换器、数据存储器、运算比较器，该回路与电位器DW1相连，单片机T1首先读取延时规格设定回路和延时范围设定回路的检测信号来确定时间继电器的延时规格和延时范围，然后外部电位器对5.1V工作电压进行分压，A/D转换器的输入端对电位器的分压比进行采样和A/D转换，再通过运算比较器将转换后的数字信号与数据存储器中的分压比数据进行运算比较，得出具体的延时设定时间；

输出回路30读取计时回路中的时间延时信号，若读取到延时结束的信号则控制瞬动继电器动作。

以下图2~图4对本发明一具体实施方式中的时间继电器为例进行具体说明。

参图2、图3所示，本实施方式中的电源回路10采用交流220V输入，经R1~R4四个电阻降压后，采用二极管D3进行整流，电容C1对整流后的电压滤波，电阻R5、R6做二次降压，再经电容C2滤波，稳压二极管D4的稳压，电容C3滤波后输出5.1V直流电压为显示回路60、计时回路20、延时规格设定回路40、延时范围设定回路50供电。

应当理解的是，本实施方式中采用R1~R4为第一降压电阻，R1与R2及R3与R4并联后相串联，R5和R6为第二降压电阻，R5和R6并联设置，在其他实施方式中也可以采用其他连接方式的电阻作为降压电阻。

输出回路30由瞬动继电器K1、二极管D2和可控硅Q1组成，延时到达后，计时回路20输出的高电平驱动可控硅Q1导通，瞬动继电器K1的线圈吸合，触电转换。

参图2、图4所示，本实施方式中的显示回路60包括电源工作状态指示和继电器转换状态指示两部分。其中：

电源工作状态指示部分由电阻R7和发光二极管D5组成，时间继电器通电工作后点亮电源指示灯D5，给用户显示时间继电器的电源工作状态；

继电器转换状态指示部分由电阻R8和发光二极管D6组成，到达延时后，计时回路输出的高电平点亮发光二极管D6，给用户显示时间继电器的触点转换状态。

计时回路20、延时规格设定回路40、延时范围设定回路50这三部分回路以单片机T1为核心。其中：

单片机数据端口P4.0~P4.3分别接按键S3~S5作为输入单元，通过读取按键S3~S5的闭合状态，即通过000、001、010、011、100、101、110七种不同检测信号，来实现A~G七种延时规格的时间继电器；

单片机数据端口P4.5，P4.6分别接按键S2，S1作为输入单元，通过读取按键S2，S1的闭合状态，即通过00、01、10、11四种不同检测信号，来实现单个延时规格下时间继电器的四种不同延时范围的选择。

计时回路20通过单片机T1的P4.4口与电位器DW1相连，电位器DW1的滑动端并联电容C7接地，电容C7为滤波电容，可以改善全刻度的时间设定精度，只要保证电源电压为5.1V，单片机T1的P4.4口调整电压在0~5V之间，就能确保不用其它任何调整就方便的确保设定时间的准确性。

参图5所示，本实施方式中高精度时间继电器的控制方法，具体包括以下步骤：

获取时间继电器的延时规格；

获取时间继电器当前延时规格下的延时范围；

获取电位器的电压分压比，运算比较得到时间继电器的延时时间；

对延时设定时间按规定的频率做减1运算，将减1运算后的数值与“0”比较，若不相等则继续做减1运算，若相等则输出控制信号控制瞬动继电器动作。

具体地，电位器DW1对5.1V工作电压进行分压，单片机P4.4口读取电位器DW1滑动端的分压比，然后将电压分压比进行A/D转换得到分压比的数字信号，运算比较器将转换后的分压比数字信号与数据存储器中的分压比数据进行运算比较，得到时间继电器的延时设定时间。

电容C4、C5和晶振Y1与单片机T1的XIN和XOUT端口组成外部振荡电路，单片机T1对延时设定时间按规定的频率做减1运算，将减1运算后的数值与“0”比较，若不相等则继续做减1运算，若相等则从单片机数据输出端口P1.3、P1.4、P4.7输出控制信号点亮发光二极管D6和控制瞬动继电器K1动作，P1.3、P1.4、P4.7三个输出端口并联可以提高输出的驱动能力。

由以上技术方案可以看出，与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

由于延时规格设定采用与单片机T1数据端口相连的按键S3~S5来实现A~G七种延时规格的选择，去掉了电容，实现了电子组件板的通用性，降低了物料的库存。由于延时范围设定采用与单片机T1数据端口相连的按键S2，S1来实现延时控制，去掉了微调电位器，因此延时时间精度不需要人工调整，从而大幅提高了生产效率，降低了生产成本；

由于采用单片机和电位器分压比方式替代一般的RC振荡式时间整定，因此减小了阻容元器件的离散性对延时精度和延时一致性差的影响，为生产商进行整机生产时实现电子组件板的通用性，延时时间精度不需要人工调整，提高了延时的精确度，准确性和一致性，从而大幅提高了生产效率，降低了生产成本。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种高精度时间继电器，其特征在于，所述时间继电器依次包括电源回路、计时回路、输出回路、以及与计时回路相连的延时规格设定回路、延时范围设定回路和显示回路，其中：

所述电源回路用于将输入电压降压整流后为其他回路供电；

所述计时回路包括单片机及与单片机相连的电位器DW1，单片机包括外部时钟、A/D转换器、数据存储器、及运算比较器，单片机读取延时规格设定回路和延时范围设定回路的检测信号来确定时间继电器的延时规格和延时范围，然后外部电位器DW1对工作电压进行分压，A/D转换器的输入端对电位器DW1的分压比进行采样和A/D转换，再通过运算比较器将转换后的数字信号与数据存储器中的分压比数据进行运算比较，得出具体的时间延时信号；

所述输出回路包括瞬动继电器，输出回路读取计时回路中的时间延时信号，若读取到延时结束的信号则控制瞬动继电器动作；

所述延时规格设定回路包括若干与单片机数据端口相连的第一按键，以实现若干不同延时规格的时间继电器；

所述延时范围设定回路包括若干与单片机数据端口相连的第二按键，以实现单个延时规格下不同延时范围的时间继电器；

所述显示回路包括电源工作状态指示和时间继电器转换状态指示。

2.根据权利要求1所述的高精度时间继电器，其特征在于，所述延时规格设定回路包括三个分别与单片机数据端口相连的第一按键，通过000、001、010、011、100、101、110七种不同检测信号以实现七种延时规格。

3.根据权利要求1或2所述的高精度时间继电器，其特征在于，所述延时范围设定回路包括两个分别与单片机数据端口相连的第二按键，通过00、01、10、11四种不同检测信号以实现单个延时规格下时间继电器的四种不同延时范围。

4.根据权利要求1所述的高精度时间继电器，其特征在于，所述电源回路用于将220V的交流电降压整流为5.1V的直流电后输出。

5.根据权利要求1所述的高精度时间继电器，其特征在于，所述电源回路依次包括第一降压电阻、整流二极管D3、第一滤波电容C1、第二降压电阻、第二滤波电容C2、稳压二极管D4及第三滤波电容D3。

6.根据权利要求1所述的高精度时间继电器，其特征在于，所述第一降压电阻包括电阻R1~R4，R1与R2及R3与R4并联后相串联，所述第二降压电阻包括电阻R5和R6，R5和R6并联设置。

7.根据权利要求1所述的高精度时间继电器，其特征在于，所述计时回路包括与单片机相连的外部振荡电路，外部振荡电路包括与单片机输入端口和输出端口相连的电容C4和C5、以及并联设置于输入端口和输出端口之间的晶振Y1。

8.根据权利要求1所述的高精度时间继电器，其特征在于，所述电位器DW1的滑动端并联电容C7接地，电容C7为滤波电容。

9.根据权利要求1所述的高精度时间继电器，其特征在于，所述电源工作状态指示由电阻R7和发光二极管D5组成，时间继电器转换状态指示由电阻R8和发光二极管D6组成，时间继电器转换状态指示与一个或多个单片机的输出端口相连。

10.一种高精度时间继电器的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：

获取时间继电器的延时规格；

获取时间继电器当前延时规格下的延时范围；

获取电位器的电压分压比，运算比较得到时间继电器的延时时间；

对延时设定时间按规定的频率做减1运算，将减1运算后的数值与“0”比较，若不相等则继续做减1运算，若相等则输出控制信号控制瞬动继电器动作。