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摘要：依据环境空气监测的原理及要求，分析了DDSZ-Ⅲ型电定时钟的工作原理，指出实际运行中存在着稳定性差和故障率高的问题，并结合环境监测工作的实际情况，提出切实可行的改进方法。
关键词：环境监测电子定时计时钟自动采样改进
根据国家环保局对环境空气例行监测的有关规定，为获取真实可靠的环境监测数据，及时准确地全面反映空气质量，每天至少采样三次。为达到要求，我司各监测点一直采用DDSZ-Ⅲ型电定时钟作为监测计时的主要控制设备，曾收到了显著的效果。但由于DDSZ-Ⅲ型电定时钟属于70~80年代的老产品，稳定性和可靠性逐渐变差，故障率也明显增高。目前，市场上能满足监测要求的设备，每套需投入资金近万元。为了节省开支，笔者对已报废的DDSZ-Ⅲ型电定时钟进行了线路改进。通过监测实际应用证明，改进后的DDSZ-Ⅲ型电定时钟完全能满足监测工作的要求。
1DDSZ-Ⅲ型电定时钟在使用过程中遇到的问题
1）稳定性及可靠性差。在使用DDSZ-Ⅲ型电定时钟时，常发现插针与刻度盘对应的线路接触不好，使其双稳态开关电路不能正常翻转变态，影响监测数据的准确性。
2）故障率高。双稳态电路中的主要电子元件经常烧坏，致使整机故障率高。
3）自发性故障
由于我司所用的DDSZ-Ⅲ型电定时钟属于70~80年代的老產品，，随着时间的推移，元器件老化到一定程度后，性能逐渐发生变化或失效而引起故障。
2 DDSZ-Ⅲ型电定时钟的改进
2.1 改进方案选择
考虑到DDSZ-Ⅲ型电定时钟的晶体管电路部分已不适用，选择了如下改进方案：
1）拆除可靠性差的晶体管电路部分；
2）选择CD4060、CD4013、CD4020集成电路；
3）选择三端稳压集成电路为CD4060、CD4013、CD4020集成电路工作提供可靠保障。
2.2元器件及其参数选择
1）选择变压器B：B选用初级220V，次级15V的小型变压器，其总功率为：。这里选3～5瓦的小型变压器即可满足要求。
2) 选择整流二极管D1～D4：桥式整流电路中，流过每只二级管的电流ID是负载电流的一半，再考虑到过流最大值，所以有，
考虑到电网电压的最大值，每只管上的最大反向电压为：
选用2CZ54B，参数为ID＝0.5A，VRM＝50V，满足要求。
3) 选择滤波电容C4、C5：整流电路的滤波电容，根据式计算。其中：IC为滤波电容放电电流，取最大负载电流IL =ID=0.5A；t为滤波电容放电时间，桥式整流取为交流电半周期1/100秒；VC为滤波电容在平均值上下的总波动量，一般取波动量±2V左右。由于本课题负载电流较大，取为±2.5V，则总波动量ΔVC =5V。
电容的最大反向电压VCmax= 2VL×1.1= 2 ×15×1.1=23V
取C4=1000μF，耐压25V的电解电容。通常C5是C4的1/4倍，为250μF，取C5=330μF，耐压25V的电解电容即可满足要求。
4) IC1、IC2、IC3集成电路选择：IC1选择CD4060是因为它本身带有振荡电路，这样可减少一块集成电路。IC2选择CD4020（亦可选用CD4040）是因为它有14位二进制计数，本电路只用12位以下就行。IC3为双D触发器，本电路只用其中一个触发器。
5) 选择三端稳压集成电路：为使IC1、ICZ、IC2工作电源稳定，工作可靠，选用LM7812三端稳压集成电路。
6) 选择微型继电器：JRX系列小型继电器，具有体积小，重量轻，动作快，接触可靠，触点断流容量较大的特点，并具有一定的耐振动能力，因此，选择JRX－13F型的小型继电器，其吸合电流≤20毫安，额定工作电压12伏，电阻300欧。
7) 选择石英晶体振荡器：为了获得较为稳定的时间基准信号，以便准确地控制执行机构的开启时间，本课题选用稳定性高，温度漂移小，微调频率方便的32768HZ晶振。
8) 选择三极管：IL＝12／300＝40mA,为了安全可靠，一般应为计算值的2～3倍, 故选用2sc9013三极管，即可满足要求。
9) 选择电阻:电阻可选炭膜或者金属膜电阻，功率为1／4瓦或1／8瓦。
3DDSZ－Ⅲ型电定时钟改进后的工作原理
当电源接通时，C3、R3微分电路产生一个复位脉冲，经IC3④⑩脚，使IC3复位，经IC2⑾脚使IC2复位，经IC1⑿脚使IC1复位。IC3①脚为“0”电平，三极管VT截止，继电器处于释放状态，触点J开路，执行机构不工作。当IC1（CD4060）芯片对晶振TX产生频率为32768HZ的信号进行放大、整形、分频后，由IC1③脚输出频率为2HZ的矩形波，送入IC2第⑩脚，经IC2作3600次计数，最终产生1800秒的定时输出。
IC2（CD4020）为14位二进制计数／分频器。为了得到1800秒的定时周期，首先把1800化为二进制数；由于IC1第③脚输出的矩形波为2HZ，故分频数为1800×2，即（3600）10＝（111000010000）2其中“权”位分别为212位、211位、210位、25位。它们在CD4020中所对应的管脚分别为Q12①脚、Q11⒂脚、Q10⒁脚、Q5⑤脚，即分频系数为211＋210＋29＋24＝3600；二极管D1～D4组成的与门把Q12、Q11、Q10 、Q5送到IC3的第③脚。当Q12、Q11、Q10 、Q5端都为高电平，即计数到3600个脉冲时，双D触发器IC3第③脚得到正脉冲，故IC3的第①脚变为“1”电平，①脚的跳变径C1R1组成的微分电路产生的脉冲经二极管D5送入IC2第⑾脚，使IC2复位，IC2从零开始重新计数，此时IC3的第③脚又为“0”电平。以此同时，IC3的第①脚使VT导通，继电器J吸合，执行机构开始工作；当IC2又一次满足Q12、Q11、Q10 、Q5是“1”电平时，D触发器IC3的第③脚又得到一个脉冲的上升沿，故IC3的第①脚变为“0”电平，三极管VT截止，继电器J释放，执行机构停止工作；同时IC3②脚变为高电位“1”，经C2R2微分电路产生的脉冲经二极管D7送入IC2的复位端⑾脚，又使IC2置“0”，故IC2又从零开始作3600次的计数。为此重复每半小时翻转一次。
4调试及注意事项
本电路只要焊接没有错误，元器件质量优良，调试非常简单。用一频率计测IC1第⑨脚，调节C6（或者C7），当频率计显示为32768赫兹时，用电容表测出C6的容量，然后找一颗标称值最接近的零温度系数的瓷片电容焊上即可。
电路调试完毕后，用硅胶把C6 C7R0TX及IC1的第⑩脚第⑾脚密封起来，以提高电路的稳定性和防潮性。
5结语
改进后的DDSZ－Ⅲ型电定时钟选用了一些先进、可靠的集成电路元件，使其整个电路的稳定性及可靠性得到提高，从而保证了执行机构的正常运行，具有涉及的电子元件小、造价低、制作简单、容易维修、操作方便等优点，并且使报费的设备得到重新修复利用，具有实际应用和推广价值。
参考文献
1 裴崇秀,刘哲人等编著. 环境监测常用仪器使用维修手册. 北京：中国环境科学出版社，1992.
2 《电子手册》编写组编.电工手册.上海：上海科学技术出版社，1985.
3 欧阳天鹤,王梅香等编.数字电子技术基础.科学出版社,1989.
关键词：环境监测电子定时计时钟自动采样改进
根据国家环保局对环境空气例行监测的有关规定，为获取真实可靠的环境监测数据，及时准确地全面反映空气质量，每天至少采样三次。为达到要求，我司各监测点一直采用DDSZ-Ⅲ型电定时钟作为监测计时的主要控制设备，曾收到了显著的效果。但由于DDSZ-Ⅲ型电定时钟属于70~80年代的老产品，稳定性和可靠性逐渐变差，故障率也明显增高。目前，市场上能满足监测要求的设备，每套需投入资金近万元。为了节省开支，笔者对已报废的DDSZ-Ⅲ型电定时钟进行了线路改进。通过监测实际应用证明，改进后的DDSZ-Ⅲ型电定时钟完全能满足监测工作的要求。
1DDSZ-Ⅲ型电定时钟在使用过程中遇到的问题
1）稳定性及可靠性差。在使用DDSZ-Ⅲ型电定时钟时，常发现插针与刻度盘对应的线路接触不好，使其双稳态开关电路不能正常翻转变态，影响监测数据的准确性。
2）故障率高。双稳态电路中的主要电子元件经常烧坏，致使整机故障率高。
3）自发性故障
由于我司所用的DDSZ-Ⅲ型电定时钟属于70~80年代的老產品，，随着时间的推移，元器件老化到一定程度后，性能逐渐发生变化或失效而引起故障。
2 DDSZ-Ⅲ型电定时钟的改进
2.1 改进方案选择
考虑到DDSZ-Ⅲ型电定时钟的晶体管电路部分已不适用，选择了如下改进方案：
1）拆除可靠性差的晶体管电路部分；
2）选择CD4060、CD4013、CD4020集成电路；
3）选择三端稳压集成电路为CD4060、CD4013、CD4020集成电路工作提供可靠保障。
2.2元器件及其参数选择
1）选择变压器B：B选用初级220V，次级15V的小型变压器，其总功率为：。这里选3～5瓦的小型变压器即可满足要求。
2) 选择整流二极管D1～D4：桥式整流电路中，流过每只二级管的电流ID是负载电流的一半，再考虑到过流最大值，所以有，
考虑到电网电压的最大值，每只管上的最大反向电压为：
选用2CZ54B，参数为ID＝0.5A，VRM＝50V，满足要求。
3) 选择滤波电容C4、C5：整流电路的滤波电容，根据式计算。其中：IC为滤波电容放电电流，取最大负载电流IL =ID=0.5A；t为滤波电容放电时间，桥式整流取为交流电半周期1/100秒；VC为滤波电容在平均值上下的总波动量，一般取波动量±2V左右。由于本课题负载电流较大，取为±2.5V，则总波动量ΔVC =5V。
电容的最大反向电压VCmax= 2VL×1.1= 2 ×15×1.1=23V
取C4=1000μF，耐压25V的电解电容。通常C5是C4的1/4倍，为250μF，取C5=330μF，耐压25V的电解电容即可满足要求。
4) IC1、IC2、IC3集成电路选择：IC1选择CD4060是因为它本身带有振荡电路，这样可减少一块集成电路。IC2选择CD4020（亦可选用CD4040）是因为它有14位二进制计数，本电路只用12位以下就行。IC3为双D触发器，本电路只用其中一个触发器。
5) 选择三端稳压集成电路：为使IC1、ICZ、IC2工作电源稳定，工作可靠，选用LM7812三端稳压集成电路。
6) 选择微型继电器：JRX系列小型继电器，具有体积小，重量轻，动作快，接触可靠，触点断流容量较大的特点，并具有一定的耐振动能力，因此，选择JRX－13F型的小型继电器，其吸合电流≤20毫安，额定工作电压12伏，电阻300欧。
7) 选择石英晶体振荡器：为了获得较为稳定的时间基准信号，以便准确地控制执行机构的开启时间，本课题选用稳定性高，温度漂移小，微调频率方便的32768HZ晶振。
8) 选择三极管：IL＝12／300＝40mA,为了安全可靠，一般应为计算值的2～3倍, 故选用2sc9013三极管，即可满足要求。
9) 选择电阻:电阻可选炭膜或者金属膜电阻，功率为1／4瓦或1／8瓦。
3DDSZ－Ⅲ型电定时钟改进后的工作原理
当电源接通时，C3、R3微分电路产生一个复位脉冲，经IC3④⑩脚，使IC3复位，经IC2⑾脚使IC2复位，经IC1⑿脚使IC1复位。IC3①脚为“0”电平，三极管VT截止，继电器处于释放状态，触点J开路，执行机构不工作。当IC1（CD4060）芯片对晶振TX产生频率为32768HZ的信号进行放大、整形、分频后，由IC1③脚输出频率为2HZ的矩形波，送入IC2第⑩脚，经IC2作3600次计数，最终产生1800秒的定时输出。
IC2（CD4020）为14位二进制计数／分频器。为了得到1800秒的定时周期，首先把1800化为二进制数；由于IC1第③脚输出的矩形波为2HZ，故分频数为1800×2，即（3600）10＝（111000010000）2其中“权”位分别为212位、211位、210位、25位。它们在CD4020中所对应的管脚分别为Q12①脚、Q11⒂脚、Q10⒁脚、Q5⑤脚，即分频系数为211＋210＋29＋24＝3600；二极管D1～D4组成的与门把Q12、Q11、Q10 、Q5送到IC3的第③脚。当Q12、Q11、Q10 、Q5端都为高电平，即计数到3600个脉冲时，双D触发器IC3第③脚得到正脉冲，故IC3的第①脚变为“1”电平，①脚的跳变径C1R1组成的微分电路产生的脉冲经二极管D5送入IC2第⑾脚，使IC2复位，IC2从零开始重新计数，此时IC3的第③脚又为“0”电平。以此同时，IC3的第①脚使VT导通，继电器J吸合，执行机构开始工作；当IC2又一次满足Q12、Q11、Q10 、Q5是“1”电平时，D触发器IC3的第③脚又得到一个脉冲的上升沿，故IC3的第①脚变为“0”电平，三极管VT截止，继电器J释放，执行机构停止工作；同时IC3②脚变为高电位“1”，经C2R2微分电路产生的脉冲经二极管D7送入IC2的复位端⑾脚，又使IC2置“0”，故IC2又从零开始作3600次的计数。为此重复每半小时翻转一次。
4调试及注意事项
本电路只要焊接没有错误，元器件质量优良，调试非常简单。用一频率计测IC1第⑨脚，调节C6（或者C7），当频率计显示为32768赫兹时，用电容表测出C6的容量，然后找一颗标称值最接近的零温度系数的瓷片电容焊上即可。
电路调试完毕后，用硅胶把C6 C7R0TX及IC1的第⑩脚第⑾脚密封起来，以提高电路的稳定性和防潮性。
5结语
改进后的DDSZ－Ⅲ型电定时钟选用了一些先进、可靠的集成电路元件，使其整个电路的稳定性及可靠性得到提高，从而保证了执行机构的正常运行，具有涉及的电子元件小、造价低、制作简单、容易维修、操作方便等优点，并且使报费的设备得到重新修复利用，具有实际应用和推广价值。
参考文献
1 裴崇秀,刘哲人等编著. 环境监测常用仪器使用维修手册. 北京：中国环境科学出版社，1992.
2 《电子手册》编写组编.电工手册.上海：上海科学技术出版社，1985.
3 欧阳天鹤,王梅香等编.数字电子技术基础.科学出版社,1989.