如何识读时间继电器与光电继电器的电路图？

【例4-5-1】JS20型单结晶体管时间继电器

JS20型单结晶体管时间继电器电路如图4-5-1所示。

1.电路组成

单结晶体管时间继电器由延时环节、鉴幅器、出口电路、指示灯和电源等组成。电源的稳压环节由电阻R₁和稳压管VS组成，只给延时环节和鉴幅器供电；而出口电路中的晶闸管VTH和继电器KA则由整流电源直接供电。电容器C₃的充电回路有两条，一条是通过主充电电路的电阻RP₁、R₄；另一条是通过由低电阻值电阻RP₂、R₆、R₇组成的分压器经二极管VD₂向电容器C₃提供的预充电电路。

电阻器R₁和电容器C₄组成去耦电路，电容器C₂为抗干扰电容，以提高电路的抗干扰能力。为了提高延时精度，电路中选用温度系数和漏电流小的钽电解电容器C₃，且为正温度系数，与具有负温度系数的单结晶体管配合，可适当地补偿，进而减小温度变化所引起的误差。

图4-5-1 JS20型单结晶体管时间继电器的电路

微调电位器RP₂，一方面为预充电电路的充电电阻，另一方面可调整单结晶体管门限电压，即发射极的峰值电压U_P。因为此电路采用的单结晶体管，其分压比η=0.45～0.77，具有较大的分散性，为了提高单结晶体管的互换性，电路采用RP₂来调整单结晶体管两基极电压U_BB，使不同单结晶体管门限电压大致相同。

2.单结晶体管

单结晶体管又叫双基极二极管，它有两个基极和一个发射极，发射极和两个基极之间只有一个PN结，其内部结构、图形符号和等效电路如图4-5-2所示。

图4-5-2 单结晶体管的内部结构、图形符号和等效电路

a）内部结构 b）图形符号 c）等效电路

单结晶体管是具有负阻特性的器件，即当流过它的电流增加时，电压降不是随之增加而是随之减小。图4-5-3是其特性曲线。当两个基极B₁、B₂间加一恒定电压U_BB时，等效电路中的A点电压，式中η称为单结管的分压比，其数值主要与管子的结构有关，一般在0.3～0.9之间。

单结管的特性曲线可以大致分为3个区：截止区、负阻区和饱和区。曲线中的P点称为峰点，对应于P点的电压值为峰点电压U_P=U_VD+U_A≈U_A=ηU_BB。对应峰点的电流称为峰点电流I_P。曲线中V点称为谷点，对应V点的电压电流值分别称为谷点电压U_V和谷点电流I_V。

利用单结管的负阻特性RC电路的充放电特性，可以组成频率可变的振荡电路，如图4-5-4a所示。

当接通电源电压U_CC后，一方面通过R₁及R₂加在单结管VT的基极B₁及B₂上，在R₁上的电压降为I_BBR₁，见图4-5-4b，同时又通过电阻R向电容C充电，使单结管发射极电压u_E按指数规律升高（图中t₀～t₁段）。当u_E升高使U_EB1达到单结管的峰点电压U_P值（图中t₁时刻），单结管导通，电容C上的电压迅速通过发射结及电阻R₁放电（由于单结管的R_B1很低、且R₁＜＜R，u_E也迅速下降（图中t₁～t₂段），当u_BE1≤U_V′（U_V′为U_V与I_VR₁之和）时，管子截止，电容C又充电（图中t₃～t₄），重复上述过程，于是在电阻R₁上得到一系列尖脉冲，如图4-5-4b所示。

图4-5-3 单结管的特性曲线

图4-5-4 单结管的振荡电路及波形图

a）振荡电路 b）波形图

当单结晶体管及电容C均已确定时，改变电阻R₁的阻值可以适当地调节脉冲宽度。(www.xing528.com)

电阻R₂起温度补偿作用。

3.电路工作过程

当接通电源后（L接相线，N接零线），交流电由变压器T降压，经二极管VD₁整流、电容器C₁滤波平滑、经稳压管VS稳压后，给电路提供直流电压U_CC。

U_CC通过RP₂、R₆、VD₂预充电电路向电容器C₃以极小的时间常数快速预充电。预充电的幅度是一个高于电容器C₃上残存电压U_CO的较低值为U_CO′，其值取决于RP₂、R₆、R₇的分压值。预充电的作用是使主充电电路每次都能从一个较低的恒定电压U_CO′开始，以消除电容器C₃上无规律的残存电压U_CO引起的延时误差。与此同时U_CC也通过主充电电路RP₁、R₄向电容器C₃充电，但其充电时间常数要比预充电电流充电时间常数大很多，RP₁是可变电阻，调节其大小，即改变了延时时间。电容器C₃上的电压U_C在预充电压U_CO′的基础上按指数规律逐渐上升。

当电压U_C大于单结晶体管VT的发射极峰点电压U_P时，单结晶体管VT导通，在电阻R₅上产生一个触发脉冲U_R5，提供给晶闸管VTH门极。触发脉冲U_R5提供给晶闸管VTH门极，使晶闸管VTH导通。晶闸管VTH导通，使执行继电器KA得电吸合。

继电器K的复合触点的#KA（1-3）先断开，使氖灯HL启辉，以指示延时已动作；其◎KA（2-3）后闭合，将C₃短接，使其迅速放电；其另外的触点将接通或分断外电路，执行延时控制。

C₃通过◎KA（2-3）迅速放电，当U_C3＜U_P时，VT停止工作，当U_C3＜U_CO′时，C₃停止放电，为下一次工作做好准备，因而也提高了C₂和VT的使用寿命。VT截止，无触发脉冲输出，VTH阻断，KA失电释放。

当切断电源时，继电器KA失电释放，触点复位，电路恢复原来状态，等待下次工作。

由上述分析可知，从时间继电器接通电源开始，C₃充电到KA动作为止的这段时间即为通电延时动作时间。

【例4-5-2】JG—D型光电继电器电路

光电继电器是利用光电器件把光信号转换成电信号的光电器件，广泛用于计数、测量和控制等方面。光电继电器分亮通和暗通两种，亮通是指光电组件受到光照射时，继电器KA吸合；暗通是指光电组件无光照射时，继电器KA吸合。

电路如图4-5-5所示，JG—D型光电继电器电路亮通电路适用于自动控制系统中，指示工作是否存在或所在位置。继电器的动作电流大于1.9mA，释放电流小于1.5mA，发光头与接收头的最大距离可达50m。

图4-5-5 JG—D型光电继电器电路

1.续流二极管

在图4-5-5中，在KA两端并联的二极管称为续流二极管VD₃，对晶体管起保护作用。由于继电器线圈是感性负载，当VT饱和导通时，线圈存储能量；当VT由饱和变为截止时，切断线圈电流，将使线圈产生自感电动势，如图4-5-6a所示，自感电动势与电源电压相加后作用在晶体管的集电极与发射极之间。这个突然升高的电压可能使晶体管VT的C-E极之间击穿。与继电器线圈并联二极管后，VT变为截止时线圈所产生的自感电动势使二极管导通，由于二极管的正向电压降只有0.7V左右，因此作用于晶体管C-E极之间的电压仅稍高于电源电压，不会使晶体管击穿，从而保护了晶体管。晶体管VT截止后，在继电器线圈与二极管的回路中形成电流，如图4-5-6b所示，因此称该二极管为“续流二极管”。从能量的关点上看，若未并联续流二极管，在电路切断时，线圈中的磁场能量迅速释放出来将使晶体管击穿；并联续流二极管后，在电路切断时，线圈中的磁场能量在线圈与二极管的回路中释放出来，而消耗在回路的电阻上。续流二极管不能接反，否则造成继电器KA被短路，并使晶体管损坏。

图4-5-6 续流二极管的作用

a）未接续流二极管 b）接续流二极管

2.电路工作过程

220V交流电经变压器T降压、二极管VD₁整流、电容器C滤波后，作为继电器的直流电源。T的二次侧的另一组6V交流电源直接向发光头EL供电。晶体管VT₂、VT₃组成射极耦合双稳态触发器。在光线没有照射到光敏晶体管VT₁上时，VT₂基极处于低电位而导通，VT₃截止，继电器KA不吸合。当光照射到VT₁上，VT₂基极变为高电位而截止，VT₃就导通，KA吸合，能准确地反映被测物是否到位。必须指出，光电继电器安装、使用时，应避免振动及阳光、灯光等其他光线的干扰。