浅谈混合延时继电器工作原理及应用

浅谈混合延时继电器工作原理及应用

郭新江，,尚,佳

（中国船舶集团公司第七一〇研究所，湖北 宜昌  443000）

摘 要：本文简要介绍了混合延时继电器的结构及工作原理，针对应用中出现的问题分析原因，制定解决办法，对混合延时继电器的应用提出了一些建议。

关键词：混合延时继电器；延时电路；电容充电

1引言

延时继电器作为时序控制器件被广泛应用到工业控制、航天、航空、船舶制造等领域。早期的延时继电器采用机械延时或RC延时方式，在应用中出现了体积大、精度和稳定性不高等缺点；随着电子技术的发展，将IC器件及单片机作为延时控制的核心部件，延时继电器具备了小型化、精度高、延时范围更宽等优点；近年来，随着支持闪速存储（Flash）单片机的应用，延时继电器已实现可在线编程，可先将继电器批量化封装，再根据要求写入相应的延时程序，不仅能满足不同客户的需求，还满足了批量化生产的要求。

由混合微电路、固体元器件、电磁继电器组成的延时继电器被称为混合延时继电器。本文简要介绍了混合延时继电器的工作原理及在应用中遇到的问题和解决办法。

2 混合延时继电器的结构

混合延时继电器主要由稳压电路、上电复位电路、延时电路、驱动电路、电磁继电器组成，其原理框图见图1。稳压电路采用分压电阻和稳压管提供稳定的工作电压；上电复位电路提供上电脉冲，完成单片机上电复位功能；延时电路通过计数器等IC电路或单片机等实现延时和输出功能；驱动电路给电磁继电器线圈通电，产生电磁力驱动继电器衔铁动作，实现触点动作功能[1]。

3 混合延时继电器的工作原理

混合延时继电器电路原理图见图2，当混合延时继电器接通电源，通过分压电阻R1分压，电容C1滤除电源杂波，稳压管D1进行稳压，给单片机提供稳定的工作电源；随着单片机上电和晶振起振，R2、C2形成阻容上电复位电路，单片机加电瞬间，C2电容相当于短路，单片机复位引脚电压等于电源电压，随着C2电容不断充电，复位引脚电压逐渐降低，形成上电复位脉冲（通常为0.7VCC），上电复位脉冲持续时间超过2个机器周期，1个机器周期为6个时钟周期，若晶振震荡频率为4MHz,那么2个机器周期的时间为1/4MHz*2*6=6μs, 单片机即可复位[2]；单片机正常工作后执行延时程序，待延时程序结束给驱动电路输出高电平，V1导通，继电器线圈K通电产生电磁力，驱动继电器衔铁动作，触点Q执行动开、动合，实现混合延时继电器延时动作功能，延时时序图见图3。

4 应用案例

某设备为实现多个功率负载顺序启动，使用延时继电器延时输出启动信号，延时电路原理图见图4，原设备为控制信号驱动Q接通电源，延时继电器K延时2s后输出启动信号。经测试，继电器K出现无动作的情况，用示波器监测延时继电器输入电压波形，见图5。

由图5可见，控制信号使电源上电后，给继电器K施加24V电压在20ms左右才达到稳定。根据混合延时继电器单片机上电复位的原理，要求给单片机复位引脚持续提供大于2个机器周期的上电复位脉冲，单片机才能上电复位，若在2个机器周期内供电电压发生突变，上电复位脉冲异常变化，单片机判断属于干扰信号，则无法正常上电复位[3]，单片机不能正常启动和执行延时程序，导致继电器K不动作。

经分析，为提高电源的输出品质和减少谐波，会在电源输出端并联滤波电容（储能电容），有效滤除谐波，电源启动瞬间，输出端存在给电容充电过程，造成输出电压会出现缓慢上升的现象。所以，在电源高压侧控制信号输出的方式不能满足延时继电器的电源要求。

根据以上分析对设备延时电路进行更改，如图6，控制信号在电源低压侧控制MOS管V给延时继电器供电，电源在控制信号输出前已完成滤波电容充电过程，并能提供24V电压，MOS管V快速导通，为延时继电器提供稳定的工作电压，用示波器监测延时继电器输入电压波形见图7，能够快速上升并达到稳定，消除了电压缓慢上升的过程。经测试，延时继电器K延时动作正常，延时输出信号正常。所以，在电源低压侧用MOS管控制延时继电器上电的方式能满足延时继电器的电源要求。

5结束语

混合延时继电器具有电路简单、应用方便、体积小、可靠性高、延时范围广等优点，但由于延时方式、延时控制电路、延时程序等方面的差异，不同的延时继电器具有不同的参数、性能及环境适应性等要求，在实际应用中，应针对混合延时继电器不同的参数和特性要求，进行合理设计和应用。

参考文献

[1]班正堂．JSB-65M型密封混合延时继电器设计[J]．机电元件，2006，26(4)：18-20．

[2]窦振中．PIC系列单片机原理和程序设计[M]．北京：北京航空航天大学出版社，1998．

[3]王幸之．单片机应用系统抗干扰技术[M]．北京：北京航空航天大学出废社，1999．