淺談可調式充電定時器的設計

王曉曦

摘 要：目前，人們日常生活中很多電器需要充電使用，電器設備充電時往往無人看守，造成電池過度充電，繼而造成電池和電器長時間出于發熱狀態，影響電器和電池的壽命。基于此背景，筆者研制發明了一款可調式充電定時器，可以實現電器（手機、電動車等）的定時充電控制，充電前可以設定充電時間，啟動后控制充電器在此時間段內進行充電，到達規定時間后自動結束充電器充電，使電器免于因長時間充電而造成損壞。

關鍵詞：多檔位可調式；充電；定時

一、設計背景

在日常生活中，很多電器（電動車、手機）需要充電。電器設備在充電時，往往處于無人看守的狀態，經常會出現由于學習和工作忙等原因忘記拔掉電源的現象。當電器充電結束后，如果不能及時地對電器停止充電，就會引起電池過度充電，繼而造成電池和充電器長時間處于發熱狀態。這種現象不利有三：一是電池長時間處于發熱狀態，容易起鼓變形，影響電池的穩定性，降低電池的使用壽命，甚至報廢。二是充電器長時間出于工作狀態，加速充電器的老化。三是長時間充電造成不必要的浪費。在實際應用中，大多電器每次充電3～6小時即可，長時間充電是毫無意義的。針對這種情況，筆者研制了這款可調式充電定時器。

二、功能介紹

這款“可調式充電定時器”可以實現短到1秒，長到6小時的定時充電，當需要充電時通過旋轉鈕設定充電時間，按壓啟動按鈕開始充電，當設定的時間到達后，定時裝置自動斷電，充電結束。具體功能如下：1）充電前可預設定充電時間，設定時間到達后，自動使充電器斷電。2）設定時間有60s、10Min、60Min、6h多個檔位可以選擇，方便不同電器使用。3）在每個檔位的可調范圍內可以任意進行時間設定，方便使用。4）有效保護電器電池及充電器，延長電池和充電器的使用壽命。5）此裝置操作簡單，指示清晰，易懂易學，是家庭日常應用的好幫手。

三、工作原理

根據生活中洗衣機、微波爐等電器的定時器原理，在此款定時器設計中采用時間繼電器來進行定時控制，控制交流接觸器的觸點閉合或斷開，實現電源輸出的可控。

交流接觸器：主要由線圈、電磁鐵及觸點組成。當線圈通電時，使電磁鐵吸合并帶動觸點閉合（或斷開）。

時間繼電器：主要由線圈、延時回路組成。當線圈通電時，同時啟動延時回路，經一定時間（時間可調整）后，帶動觸點閉合（或斷開）。

設計原理圖如下：

具體的工作原理是：當定時器通過插頭輸入220V～后，輸入指示燈HGN亮，當按鈕開關AN閉合后，使交流接觸器KM線圈帶電，KM吸合，輸出指示燈HED亮，裝置正常輸出220V～，輸出插座XS帶電，充電開始。當使用到設定時間時，時間繼電器KT動作，KT1斷開，交流接觸器KM線圈失電，KM斷開，電源輸出（插座）斷電，輸出指示燈HEN滅，充電結束。圖中KM1用作KM的自保持電路。

時間繼電器有多個檔位可以選擇，包括60s、10Min、60Min、6h四個檔位，選擇時只需調整撥動時間繼電器上的開關即可，撥動開關如下：

四、成品展示

可調式充電定時器的外觀圖及內部圖照片如下圖所示：

五、應用效果

經過近三個月的時間分別對電動車、手機等電器進行充電試驗，達到了預期的使用效果，百分百實現了定時充電。使用效果如下：

1）電池在充電過程中，能夠有效地進行定時充電控制；

2）根據各種電器電池充電時間的長短，能夠方便地進行設置；

3）提高了電池的充電效率，延長了電池的使用壽命；

4）簡單易學，操作簡單。

可調式充電定時器適用于各種電器的充電控制，在一定程度上解決了人們在電器充電時遇到的麻煩，方便了人們的日常生活。如果將來定時器與充電器或者電源插座整合為一體，我想就會更方便了，那將是我以后研究的課題。