家用厨房定时提醒器的制作

　　1、电路构成及工作原理

　　电路原理如下图所示。

　　(1)电路构成：T1为AC220V／6V+6V电源变压器，其双6V输出电压经VD1、VD2全波整流，C1滤波后为整机供电。IC为NE555时基电路，R1～R11为定时网络电阻，VT在这里笔者暂且称其为“电容倍增管”，C2为定时电容。它们共同构成了“单稳态”定时电路。S1为1×11(一刀十一位波段转换开关)定时时间选择开关，本定时器定时时间分别设定为：3、5、8、10、12、15、18、20、25、30、35分钟，可满足家庭烹饪的一般要求。S2为1×2(一刀二位拨动开关)定时器工作／停止转换开关。BL为有源蜂鸣器、R13为蜂鸣器限流电阻。R14与VD3共同构成了工作指示灯。C3是防干扰电容(可不用)，R12为定时电容放电电阻。

　　(2)工作原理：220V交流市电经T1降压、VD1、VD2全波整流，C1滤波后为定时器提供约为7.5V的待机直流工作电压。在待机状态下S2掷在“停止”的位置，其动触点1与定触点3接通，由图中可以看出，S2的1→3→R12→C2并联上VT的bc结→1构成了一个闭合回路，在此状态下C2处于放电状态，也即让定时电容C2在每次定时工作前处于“零电荷”的状态，确保C2能从零电荷开始充电，以保证定时器的定时准确性和良好的重复性。当定时器开关S2掷向工作状态时，开关S2的动触点1与定触点2接通，工作指示灯VD3点亮，指示定时器工作开始，同时NE555进入单稳态工作状态。NE555的3脚输出“高、低”电平状态是由其2脚和6脚的电压V2、6高低决定的。在本电路中，若V2、6低于1／3V∝时，3脚输出高电平；V2、6高于2／3VCC时，3脚输出低电平。从图中可以看出：在s2掷向“工作”位的瞬间，由电路中的两个不能“突变”可知，C2两端电压均为0V，故VT的b与c极同电位，VT处于导通状态，此时VT的e、c两端电阻很小，暂且称该电阻为Rec，又由定时网路电阻R1～R11与Rec分压计算公式可得，NE555的V2、6=V∝×Rec／{(R1～R11)+Rec}＜K／3，NE555的3脚输出高电平，该电平电压近似等于(V∝－0.3V)电源电压，蜂鸣器BL两端电压低于其工作电压，故其不发声。随着时间的推移，C2两端充电电压逐渐升高，导致VT的Rec，也不断地增大，从而引起NE555的V2、6电压的升高，当V2、6＞2／3V∝时，IC翻转，其3脚输出低电平，蜂鸣器发声、报警。本电路的特点在于，电路中只用了一个较小容量的电解电容器就能达到较长的定时时间，其原理就在于C2与VT的组合充电电路。在该电路中C2的容量相当于被VT放大了“β倍”；或者说它们是一个C2×β倍容量的大电解电容。由晶体管放大原理可知：晶体管的集电极电流Ic等于β(β为晶体管的放大倍数)倍的基极电流Ib，数学表达式为Ic=β×Ib，变换后Ib=Ic／β，由于C2接在VT的基极回路中，所以其充电电流为集电极回路电流的1／卢倍，也即相当于R1～R11回路中电流的1／β，最终延缓了充电时间，也即延长了定时器的定时时间。由NE555时基电路构成的单稳态电路的定时时间计算式：T=0.693×R×C可推出本单稳态电路定时时间的计算式T=0.693×(R1～R11)×C2×β。式中各量值单位分别为：T为s(秒)；R为Ω(欧姆)；C为F(法拉)。

　　2.定时时间的设计与计算

　　由理论和实践可知，由于晶体管存在饱和截止状态，故其放大倍数卢是一个条件变量，也就是说晶体管工作时的Ib不同，它的β值也不相同。例如笔者分别用DT9201数字万用表、FM79指针式万用表、JL295-3型晶体管测试仪分别测试同一只9012晶体管，测出的放大倍数β分别为214、150、180。本电路制作中无需准确知道晶体管的β值和C2准确的电容值，一切由试验测定后再反算得出更符合实际制作情况。举例如下：笔者制作的电路中C2用的是标称容量为47μF／50V的普通电解电容器，晶体管用的是9012，为测出C2×β的量值，定时电阻R1～R11暂时用了一只120kΩ的电阻替代。用电子手表做秒计时，将S2掷到工作状态的同时，启动秒表，结果计时到了18分22秒报警。将120kΩ定时电阻代入上述定时时间计算公式了T=0.693×120×10的3次方×C2×β，可以算出：C2×β=(18×60+22)／0.693×120×

　　3、元器件选择与老化处理

　　(1)元器件的选择：电路中T可用3W普通双6V电源变压器，555时基电路可代换的型号较多，任选一种均可，电阻最好用1／8W金属膜电阻，定时器工作较稳定，避免冬、夏季节温差影响定时精度。定时时间选择开关S1可用市售普通1×11旋转开关，工作开关S2可用1×2纽子开关或拨动开关。时电解电容C2选择很重要，一定要选择漏电小的电解电容。漏电大的电解电容不能胜任本定时器工作。

　　(2)电解电容的老化处理(见下图).做定时用的电解电容器在上机前一定要做老化处理，方法是将电解电容器接在同等标称耐压的直流电源上通电48小时以上，然后测其漏电流，漏电流越小越好。在通电老化的过程中电解不得超过其标称温升，不得发生漏液、外皮收缩及铝壳爆裂等异常现象.

　　4、制作与调试

　　电路板图如下图所示：焊接元器件时一定要注意有极性元器件的安装方向。按下图焊好元器件即可通电测试若发生定时误差大的情况，可重新计算、调整定时网络电阻R1～R11的阻值，并以实际试验测试结果为准。整个电路板安装在一个尺寸大小合适的外壳内。