孫姣梅

摘 要：如果電動(dòng)車的電瓶一整晚都在充電就會(huì)造成電瓶過充而影響電瓶的使用壽命，利用555定時(shí)器和CD4060延時(shí)器可以使電瓶充滿后再延長(zhǎng)30 min或60 min才自動(dòng)關(guān)斷電源。

關(guān)鍵詞：定時(shí)器；延時(shí)器；保護(hù)電瓶

中圖分類號(hào)：TM9106 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2019.05.003

0 引言

為了降低環(huán)境的污染，低碳出行，電動(dòng)車、電動(dòng)汽車、電動(dòng)公交車相繼問世。由于長(zhǎng)時(shí)間充電，造成電瓶過充，使電瓶失水、發(fā)熱、膨脹變形，最后縮短了電瓶的使用壽命，怎樣避免電瓶過充，是當(dāng)今我們必須面對(duì)和解決的問題。現(xiàn)在每家使用的插座都是不能自動(dòng)斷電的，經(jīng)過反復(fù)研究最終設(shè)計(jì)出一款帶自動(dòng)定時(shí)關(guān)斷電源的插座。本設(shè)計(jì)中以常用的時(shí)基振蕩器555集成塊和14級(jí)分頻二進(jìn)制串行計(jì)數(shù)器CD4060集成塊為核心。

1 555時(shí)基電路

555時(shí)基電路是一種把模擬技術(shù)與數(shù)字技術(shù)相結(jié)合的中規(guī)模集成芯片，具有電源電壓供電范圍寬，可在45～16 V工作，輸出的電流約為200 mA，費(fèi)用低，性能可靠，只在555集成塊外接幾個(gè)電阻器、電容器，就可以組成無穩(wěn)的多諧振蕩電路、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路和雙穩(wěn)的施密特觸發(fā)電路等。555時(shí)基電路內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示。

555定時(shí)器由分壓器、電壓比較器、基本的RS觸發(fā)器和輸出級(jí)、放電管五部分組成，分壓器由3個(gè) 5 kΩ的電阻串聯(lián)而成，上端接電源，下端接地端，為電壓比較器A1和A2提供時(shí)基電壓，電壓比較器A1 “+”接基準(zhǔn)電壓的2/3/Vcc處，即控制端，電壓比較器A2的“-”接基準(zhǔn)電壓的1/3Vcc處，比較器A1和A2的輸出分別作為RS觸發(fā) 器的復(fù)位信號(hào)和置位信號(hào)，使555時(shí)基電路實(shí)現(xiàn)保持復(fù)位和置位的功能。下列分析555定時(shí)的功能： ①當(dāng)VTH>2/3 Vcc、VTR>1/ 3 Vcc時(shí)，A1為低電平，A2為高電平，基本RS觸發(fā)器置0，放電管導(dǎo)通。 ②當(dāng)VTH< 2/3 Vcc、VTR> 1/3 Vcc時(shí)，A1、A2都為高電平，基本RS觸發(fā)器保持不變。③當(dāng)VTH< 2/3 Vcc、VTR<1/3 Vcc時(shí)，A1為高電平，A2為低電平，基本RS觸發(fā)器置1。

2 555組成的定時(shí)電路

此設(shè)計(jì)的定時(shí)電路是由555集成塊與外圍電路組成間接反饋型無穩(wěn)多諧振蕩電路如圖2所示，接通電源后，電源Vcc通過R1和R2向電容充電，當(dāng)電容上的電壓Vc=2/3/Vcc，閾值輸入端6腳被觸發(fā)，A1輸出低電平，3腳輸出低電平“0”，同時(shí)放電管導(dǎo)通，電容C 通過R2放電，當(dāng)電容上的電壓Vc=1/3Vcc時(shí)，A1輸出高電平，A2輸出低電平，3腳輸出高電平，放電管截止，此時(shí)，電容停止放電，進(jìn)入充電狀態(tài)，如此反復(fù)，形成振蕩，于3腳輸出一方波信號(hào)。振蕩頻率與電容器的充放電時(shí)間有關(guān)。充電時(shí)間tPH=07（R1+R2）×C；放電時(shí)間：tPL=07R2×C，振蕩周期T=tPH+tPL=07（R1+2R2）×C，頻率f=144/（R1+2R2）×C。

3 CD4060組成延時(shí)電路

CD4060是由振蕩器電路和14級(jí)二進(jìn)制串行計(jì)數(shù)器組成，振蕩器電路是外接石英晶振電路或阻容網(wǎng)絡(luò)RC構(gòu)成，當(dāng)復(fù)位端CR為高電平時(shí)，計(jì)數(shù)器復(fù)位輸出高電平且振蕩器停止工作。CD4060內(nèi)部的計(jì)數(shù)器位都是主從觸發(fā)器。在CTC（9腳）的下降沿以二進(jìn)制進(jìn)行計(jì)數(shù)。CD4060的特點(diǎn)是電壓范圍寬，可以在4～18 V工作，輸入阻抗高，但驅(qū)動(dòng)能力差。延時(shí)電路如圖3所示。1腳與2腳接入11 Hz的晶振，經(jīng)過內(nèi)部211或212分頻，在Q11或Q12腳輸出1800 s或3600 s的方波信號(hào)，即將輸入延時(shí)30 min或60 min。本研究項(xiàng)目是把555定時(shí)電路輸出的振蕩頻率作為CTC的輸入信號(hào)進(jìn)行延時(shí)。改變振蕩頻率就可以改變延時(shí)時(shí)間。

4 檢測(cè)電路

電瓶充電情況的檢測(cè)采用光敏電阻與充電指示發(fā)光二極管組成，當(dāng)充電時(shí)由于充電電流大，發(fā)光二極管發(fā)光，光敏電阻受光照時(shí)阻值變小，當(dāng)電充滿時(shí)無電勢(shì)差，充電電流小發(fā)光二極管發(fā)光暗或滅，光敏電阻不受光照時(shí)阻值變大，把光敏電阻端的電壓變化值作為CD4060的復(fù)位信號(hào)，控制延時(shí)電路的工作。

5 整機(jī)電路分析

整機(jī)電路如圖4所示，本機(jī)電路采用RC阻容降壓的方式，按下電源按鈕SW2，交流電壓經(jīng)過R1、C2降壓，橋式整流C6濾波，三端集成穩(wěn)壓器7809穩(wěn)定輸出9 V電壓給555、CD4060供電。當(dāng)電動(dòng)車開始充電是由于充電電流大，D1發(fā)光，光敏電阻在光照下呈低電阻狀態(tài)，使CD4060延時(shí)電路的復(fù)位端處于低電平，使CD4060清零輸出高電平，Q1導(dǎo)通，繼電器工作常開開關(guān)閉合接通電源。當(dāng)充電結(jié)束時(shí)由于電瓶無電勢(shì)差是充電電流很小，D1暗或滅，光敏電阻無光照呈高阻狀態(tài)，使CD4060延時(shí)電路工作，555定時(shí)電路3腳輸出的方波信號(hào)f=1.44/（R3+2R4）×C。傳送給CD4060作為時(shí)鐘信號(hào)，CD4060計(jì)數(shù)，經(jīng)內(nèi)部分頻211或212兩種選擇，將延時(shí)30 min或60 min。延時(shí)時(shí)間到CD4060輸出低電平，Q1截止，繼電器停止工作開關(guān)斷開電源，從而避免電瓶過充現(xiàn)象起到了保護(hù)作用。

6 結(jié)語

本電路經(jīng)過組裝調(diào)試能完成設(shè)定的功能，但由于元件的因素在時(shí)間上有一點(diǎn)點(diǎn)差異，電瓶充滿后再延時(shí)37 min或70 min，能防止電瓶過充，保護(hù)了電瓶，延長(zhǎng)了電瓶的使用壽命。

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