制作和调试延时开关的实训经验分享

1.训练目的

1）初步掌握二极管、晶体管、发光二极管、电容、电位器的作用。

2）学习简单电子电路的调试。

3）掌握色环电阻的识别方法。

4）掌握用万用表判别二极管、晶体管的极性及好坏。

5）熟悉晶体管延时电路的构成及电路的原理。

2.实训平台

本实训项目需要的设备及器材见表7-7。

表7-7 实训设备及器材清单

3.识读电路图

图7-35所示为简单的电子延时开关原理图，延时范围为1～180s。其工作原理为：当按下按钮SB后，电源迅速给电容C充电，这时电容两端的电压等于电源电压，电阻R₂提供基极电流，晶体管VT导通，继电器K得电吸合使常开触头闭合接通LED电源，使LED发光。当松开按钮SB后，充电停止。这时电容通过两个回路放电：第一个放电回路是通过R₁和RP，第二个放电回路是通过R₂和晶体管的基极至发射极。由于电容的第二个放电回路电阻大，缓慢放电，所以通过第一个放电回路的RP调节可改变放电的快慢。当电容电压变小，向晶体管基极提供的电压小于0.7V时，晶体管截止，继电器失电，常开触头断开LED熄灭。所以调节RP大小即可调节放电快慢，就可调节继电器K吸合时间，也就是LED点亮时间。因此，该电路中的继电器具有延时作用。

图7-35 简单的电子延时开关原理图

4.实训步骤

（1）根据原理图选择元器件并判断元器件的好坏

1）晶体管与二极管的测量。这部分内容前文已有介绍，这里不再敖述。

2）继电器的测量 继电器主要由线圈、动静触头、衔铁、返回弹簧、铁心组成。其根据工作电源分为直流继电器和交流继电器。它的作用是用小电流驱动线圈后再利用继电器触头驱动大电流设备。选用时应注意线圈额定工作电压、线圈驱动交流或直流、触头工作电压与电流、触头组合形式等。

一般情况下，继电器的实际工作电压应不大于标识的额定电压；如果利用晶体管驱动继电器，则要注意晶体管额定电流应大于继电器额定电流。继电器触头组合形式有多种，一般有动合（常开）触头，称H型；动断（常闭）触头，称D型；切换（转换）触头，称Z型。其内部结构示意图如图7-36所示（图中继电器引脚朝向测量者）。

图7-36 继电器的内部结构示意图

a）H型继电器 b）D型继电器 c）Z型五脚继电器 d）Z型六脚继电器

①四脚继电器的测量：利用万用表R×10Ω挡测量任意两引脚间的电阻值，如果继电器未损坏，则必然出现一次测量阻值为几百欧姆，这两个引脚所对应的就是继电器线圈；然后测量剩下两只引脚，当测量中出现阻值为0，则这两个引脚为动断（常闭）触头；如果测量出现阻值无穷大，则这两个引脚为动合（常开）触头。

②五脚继电器的测量：先测量出继电器线圈，然后测量剩下三只引脚，当出现某一次两脚间出现阻值为0，则这两只引脚对应为动断（常闭）触头，这时肯定有一引脚靠近线圈，这只引脚就是公共引脚，剩下最后一只引脚与公共引脚间阻值应为无穷大，这对引脚就是转换型继电器的动合（常开）触头。

③六脚继电器的测量：结合图7-36并参考五脚继电器测量方法即可区分引脚。

3）发光二极管（LED）的测量：其测量方法与二极管的测量基本相同，挡位选择R×10kΩ即可。

4）电解电容器的测量：测量时选择R×100挡（本电容为220μF），黑表笔接长引脚，红表笔接短引脚，万用表指针将由小阻值摆向大阻值，直到“∞”。若中途停止说明电容漏电，需要进行更换。

（2）线路板的连接

1）焊接前首先根据原理图对元器件进行布局，大概确定元器件的位置、方向，如图7-37所示。由于本电路不考虑元器件相互高频干扰的问题，所以布局可按原理图的顺序布置。元器件放在电路板的光面（无铜箔面），元器件引脚穿过板孔进入有铜箔面（焊接面），如图7-38所示。焊接时应使用30W的电烙铁（功率过大会烫坏元器件或使铜箔脱落），元器件焊接要牢固，避免虚焊。元器件焊接完后，还要连接各元器件之间的相互连接线（连接线焊在电路板的铜箔面）。

图7-37 延时开关接线示意图

图7-38 焊接线路板布局示意图

2）焊接元器件完毕进行电路检查。检查时可以对照原理图（见图7-35）进行详细检查或进行测量：在未接通电源的状态下，测量b点与o点间的电阻值（此时，万用表内部电池正极对应表笔在o点，选择2M挡位）；按下SB，调节RP则显示电阻值应可变；松开SB时的阻值应为无穷大。测量c点至o点应导通（电池正极对应表笔在c点），测量o点至c点应不导通（电池负极对应表笔在c点）。其他连接处根据原理图测量均应接触良好。(www.xing528.com)

3）检查接线无误后通电运行电路。连接完毕经教师检查无误后可通电运行，电源采用12V直流电压。

（3）注意事项

1）二极管不能接反，否则会烧毁二极管或晶体管。

2）继电器的引脚要仔细确认，避免接错。

3）直流电压为12V。

5.调试与测量

按下SB后LED点亮，松开SB，LED延时一段时间后熄灭。调节RP，观察延时时间。测量LED亮与不亮时a、b、c三个点分别对o点的电压值并记录在表7-8中。

注意：按下SB后LED亮，而松开SB后，LED需要延时一段时间才会熄灭，在延时过程中电容放电，a点电压逐渐上升，造成每次测量a点电压均会不同，但测量值范围应为0.3～5V，而U_bo与U_co是不变的。

6.操作技能比例要求（训练时间90min）

（1）元器件选择和检查（16%）

未选择检查元器件此项无效，学生应按图选择及检查元器件，如发现元器件损坏务必及时更换。

（2）按图连接线路（10%）

1）第一次连接正确得10%。

2）第二次连接正确得5%。

3）第二次连接不正确视为不成功。

（3）调试结果（40%）

调节RP延时有明显变化。在规定的训练时间内给予两次通电机会，得到教师的许可后才能通电。

1）第一次成功得40%。

2）第二次成功得20%。

3）第二次不成功或放弃者同等。

（4）电气测量（24%）

按表7-8中的要求进行调试，调试成功后由教师抽查结果。每对一项得4%。

表7-8 数据测量

注：未调试成功者或未经教抽查，填写无效。

（5）色环电阻的识别（10%）

由教师当场指定四环和五环各一只，将结果填写在表7-9中，每对一只得5%。

表5-9 色环电阻的识别

注：四环、五环各一个。

思考题

1）电容起什么作用？如果增大电容的电容量，电路延时过程中会有什么变化？

2）二极管1N4007起什么作用？能否接反？