数字钟控电源插座安装与调试

 

ξ1．概述

数字钟控电源座是利用数字钟控集成块TMS3450NL作为计时和输出控制信号，来控制电源插座的接通或断开。本电路较为实用，它可以用来控制一般家用电器的电源在24小时内任一时刻接通或断开。

一、           实习目的

1、加深对数字电路工作原理与实际电路应用的理解。

2、了解数字钟控电源插座的工作原理。

3、学习数字钟控电源插座的工作原理。

4、掌握数码管的连接方法。

5、提高焊接水平。

二、           实习内容

1、画数字钟控电源插座方框图及各框图的工作原理。

2、学习主要元件的工作原理与结构。

3、测试各工作点、关键点的波形。

4、简单故障判断及排除。

三、           实习基本要求

1、能用万用表判断一般元件的好坏。

2、安装并调试数字钟控电源插座。

3、能排除可能出现的故障。

 

ξ2.数字钟控电源插座的工作原理

一．整机方框图

1、整机方框图如图1所示。

二．工作原理

1、计时电路

计时电路是将输入的50Hz的正弦波电源信号变为矩形波，然后进行分频得到1Hz的信号，用此信号进行计时。其输出送到译码电路。

2、译码与驱动电路

译码与驱动电路将计时信号译成即时时间，并推动数码管（LED数码管）。显示当时的时间。

3、数码显示电路

数码显示电路实际是多位LED数码管组成。它用来显示当前的时间。

4、控制电路

控制电路主要用来设置当前时间，设定电源插座的开或关的时间。当设防定的时间与当前时间在比较器中进行比较。当两个时间相同时，将输出一个信号控制继电器来接通或断开电源 插座的电源。

5、输出

输出级主要由继电器、电源插座等组成。它由控制电路控制继电器来接通或断开电源插座的电源。

 

三．主要元件介绍

1、数字钟控集成块TMS3450NL

数字钟控IC TMS3450NL的内部框图为图2所示。

TMS3450NL将输入的交流50Hz（或60Hz）的正弦波电源信号变为矩形波，然后进行分频得到1Hz的信号，用此信号进行计时，其后输出送到译码器以显示即时的时间。比较控制器控制报警时间和睡眠时间。TMS3450NL引脚图如3。引脚功能如下：

1脚：AM和10小时ag、de

2脚：PM和10小时b

3脚：10小时c和小时c

4脚：小时b和g

5脚：小时c和d

6脚：小时a和 f

7脚：10分a和f

8脚：10分b和g

9脚：10分c和d

10脚：10分e和分e

11脚：分b和g

12脚：分c和d

13脚：分a和f

 

14脚：冒号输出（秒输出）

15脚：Vss,接正电源

16脚：报警输出。如果报警设置与当前时间相同时，则报警输出控制外部电路发出900Hz乐音。它可以持续1小时59分钟。除非它被报警关输入或打盹输入复位、恢复到正常状态。

17脚：睡眠输出。

18脚：报警关。

19脚：报警显示，用来显示报警时间和设置报警时间。

20脚步：VD D接负电源。

21脚：分设置，设置当前的分钟或设置报警时间的分钟。

22脚：小时设置。设置当前的小时或设置报警小时。

23脚：睡眠输入。通常用于59分钟时间间隔内自动关收音机。

24脚：打盹输入。在报警期间，此端输入可暂时关闭报警9分钟，之后报警信号再现。在报警的1 小时59分钟内可重复使用。

25脚：50/60Hz输入。时间计数器的时基由50/60Hz交流电源提供时从此端输入。

26脚：50/60Hz输入选择。选择50Hz时26脚接到Vss、选择60Hz时悬空不接。`    

27脚：CR输入。停电时，备用电池自动供电，片子内部的时钟振荡器立刻工作，代替50/60Hz输入，控制时间计数器继续计时，但不显示，来电时自动转为交流供电，恢复显示。在CR输入端接的R和C的数值，决定片内时钟振荡器的频率。

28脚：12/24小时选择。将第28脚接到Vss即可显示24小时格式。

2、

图3
 

双发光板R194HB

双发光板实际是多位LED数码管组成。通常一位数称为数码管，双位以上的你为显示屏或显示器。R194HB是四位LED数码管。

①      数码管结构原理

LED数杩管按显示驱动电平高低不同，可分为共阳极和共阴极两大类。数码管中七个笔段为驱动电平输入端，OP为小数点驱动端，+V代表共阳极，它是将8只LED发光管（包括OP笔段）的正极连在一起引出。作为公共端接到正电源。只要在a~g及OP端加上适当的低电平信号，对应笔段的LED管便导通发光，以显示不同字形。-V代表共阴极，与共阳极相反，它是将8只发光管（包括OP笔段）的负极连在一起引出，作为公共端接地或低电平。需要某笔段发光时，则应在七个笔段及OP端加上适当的高电平信号或正电压。

②      R194HB引脚步功能

双发光板R194HB有30个引出脚，其外观如图4所示，各脚作为数字时钟功能如下：

    1、2、3脚：   空

4脚：         阳极接正电源

5、6脚：      PM和10小时b

7、8脚：      AM和10小时ag、de

9脚：         10小时c和小时c

10、11脚：    小时b和g

 

 

12脚：        小时c和d

13脚：        小时a和f

14脚：        空   

15脚：        10分钟a和f

16脚：        10分钟b和g

17脚：        10分c 和 d

18脚：        10分e和分e

19脚：        分b和g

20脚：        分c和d

21脚：        分a和f

22脚：        冒号

23、24、25脚：空

26脚：        动态扫描输入1

27脚：        报警指示

28、29脚：    动态扫描输入2

30脚：        空

3、继电器

(1)继电器的结构

继电器主要由铁心，线圈、动静接点、衔铁、返回弹簧等构成。其结构和符号如图5所示。

(2)工作原理

当线圈端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流。铁心中将产生一定的磁通，动铁心（即衔铁）在电磁力的作用下克服返回弹簧的拉力吸向静铁心，从而带动动接点与静接点闭合(即3,4点接通)。线圈断电后，电磁吸力消失，衔铁以及动接点就会在弹簧的 作用下返回原来的位置（3，5点接通）。

4、可控硅

（1）            符号

    可控硅是由PNPN四层半导体构成 ，有三个电极，即阳极A、阴极K和控制极G，可控硅的符号如图6所示。

（2）            工作原理

当阳极加正电压，阴极加负电压，控制极不加电压，可控硅不导通，相当于一个开关在断开状态。当阳极加正向电压、阴极加负电压的同时G极也加正向电压，可控硅就导通，相当于一个开关在闭合状态。并且可控硅一旦导通后，控制极已不再起控制作用，不论控制极有无电压，它将保持继续导通，直到通过的电流减小到某一较小的数值，或再加上反向的电压时，才恢复到阻断状态。

 

ξ.4电路工作原理分析

本数字钟控电源插座是采用一块数字钟控集成块TMS3450NL、一块双发光管板（共阳极）R194HB、电源插座、继电器、可控硅等元器件组成，它可以在24小时内控制电源插座在任意时刻的接通或断开，电路原理图如图3所示。

1、元件参考值：

B：交流9V-3W       D1~D4：IN4004          D5~D7：IN4148

R1=R2=100Ω         R3=200Ω                R4=180K

C1=2200uF/16V       C2=0.1uF                C3=1000P

IC：TMS3450NL      双发光管板：R194HB    

J：12V（DC）       T1：MCR100-6

S1、S2、S3、S4、S5为轻触开关

S6： 为常闭开关

2、主要元件作用

k：开关，选择定时接通电源插座的电源，还是定时关电源插座的电源。

B：电源变压器，为时钟及控制电路提供电源。

D1~D4：整流二极管。

C1：电源滤波电容。

R1、R2：限流电阻。

D6：保护二极管，保护T1的作用。

S1：配合S3、S4设置电源插座的开关时间。

S2：结合S3、S4设置当前时间。

S3：设置分钟。

S4：设置小时。

S5：报警开关 。

S6：常闭开关，在设置定时开、关电源插座的电源前，为使可控硅T1可靠截止则按一次S6。

J：继电器，用来接通或断开电源插座的电源。

3、工作原理

插上电源，按下S2时间设置按钮的同时按下S4（小时设置）或S3（分设置）设置好当前时间，然后按下S1（报警按钮）的同时，按下S4或S3，设置电源插座开或关时间（开或关由开关K选择），当设置的报警时间与当前的时间相同时，TMS3450NL的16脚输出900HZ的音频信号，此音频信号通过低通滤波器R3、C2和D5触发可控硅T1导通 ，继电器吸合，使电源插座接通或断开电源。

ξ5 数字钟控电源插座的装配与调试

一、            装配

安装电路板一般按元件面的高度，先焊矮、体积小的元件；后焊高的、大的元件，

根据这一原则，先焊接电阻、小电容、二极管、可控硅、后焊接集成块，继电器、最后焊接双发光管板。

在焊接时应注意以下几点：

1、保证焊接质量，做到焊点无虚焊、无短路，特别是IC脚与脚之间，不要碰焊。

2、注意二极管、电解电容、可控硅的极性，集成块、双发光管板的方向。

二、            调试

1、  直观检查

首先检查焊好的线路板有无短路和虚焊、错焊。检查可控硅、整流二极管、电解电容的极性有无接反。

2、  加电试机

⑴接上电源，双发光管板应显示闪烁的12:00，用万用表测量C1两端电压应为11V左右。

⑵利用S2、S3、S4调试好当前的时间，把开关置到定开，此时电源插座应断电。

⑶设置报警时间（即接通时间），调节S1、S3、S4使报警时间与当前时间相同，则继电器吸合。电源插座接通，按一次S5，再按一次S6，电源插座又断开。如能实现上动作，则数字钟控插座已基本调好。若不能实现上述动作说明电路有故障，要进行检修。

三、            测试

1、测试IC各脚步工作时直流电压。

在测量IC各脚电压时，注意不要直接在IC脚中测试。测试点选在与之相边接的焊点，避免测试时IC脚之间互相短接。测量数据记录在表一

表一TMS3450各管脚电压

序号

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

电压（V）

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

序号

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

电压（V）

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


2、报警信号的测量

用示波器的Y输入接到TMS3450的16脚，调扫描速度到0.5ms/格。设置报警时间与当前时间相同，则16脚输出报警信号。将波形记录在图7。

ξ6 实习报告的要求

1、  试述数字钟控电源插座的工作原理。

2、  完成表一和图7-3-1

3、  继电器吸合后，为使继电器断开，为什么按下S5后还要按S6？

4、  实习心得德体会。

ξ.7课时分配（28学时）

序号

实习内容

实习时数

1

实习介绍及讲解数字钟控电源插座工作原理

4

2

熟悉电路原理与电路板布线

2

3

领取元件及测试元件

4

4

焊装电路

4

5

调试、测试、维修

8

6

验收及答辩

6

 

ξ.8实习成绩评定方法

实习成绩的评定是根据学生的学习态度，出勤情况和完成实习内容的情况综合考核，方法如下：

1、实习态度5%

2、出勤情况5%

3、元件测量10%

4、焊接安装20%

5、调试测量20%

6、答辩20%

7、实习报告10%

印刷线路板装配评分标准

项目内容

配分

评分标准

扣分

得分

插件

40

1、                           错装、漏装，每处扣5分

2、                           元件标号方向不一致，每处扣2分

3、                           贴焊元件离底板>1mm,每处扣2分

4、                           元件倾斜>1mm每处扣2分

5、                           其他不符合工艺要求，每处扣3分

 

 

焊接

45

1、  虚焊、漏税焊、假焊，每处扣5分

2、  搭锡、溅锡，每处扣5分

3、  线路板铜箔翘起，每处扣10分

4、  用锡量过多，过少每处扣1分

5、  焊点 毛刺。孔隙每处扣3分

6、  焊点不光亮，每处扣1分

其他不符合要求，每处扣3分

 

 

整形清洗

5

1、  整形差，扣5分

2、  整形一般，扣2

3、  印刷线路板不洁扣5分

 

 

文明生产安全操作

10

1、  工作台放置零乱，扣5

2、  损坏元器件，每处扣5分

3、  违反操作规程，扣10分。

 

 

 

 

调试评分标准

项目内容

配分

评分标准        

扣分

得分

调试步骤

20

调试步骤错误，每次扣5分

 

 

测量方法

20

测量方法错误，每次扣5 分

 

 

调试结果

40

不符合技术要求，每项扣5分

 

 

文明生产

安全操作

10

不符合文明生产要求，违反操作规程，每次扣5分

 

 

熟练程度

10

每超工时额定（自定）10分钟扣5分

 

 

开始时间

 

结束时间

 

实际调试时间