Несколько слов о разновидностях
Электронные таймеры для установки задержки включения и отключения используются в микроволновках, стиральных машинах, системах обогрева, для обустройства умного дома и т.д. Принцип действия реле времени основывается на установке временного интервала для задержки в работе электрической сети. На практике такое устройство может иметь различный способ замедления:
- электромагнитное;
Рис. 1: электромагнитные реле времени
- пневматическое;
- с часовым механизмом;
Рис. 2. С часовым механизмом
- моторные;
- электронные.
Из-за сложности настройки и дефицита определенных элементов далеко не все реле времени можно собрать своими руками. Наиболее простым вариантом для изготовления и рассмотрения являются электронные модели, так как достать комплектующие для них сегодня можно как из старого оборудования, так и с любого магазина радиодеталей.
Электромеханические реле и другие варианты доступны в случае наличия специфических комплектующих, которые далеко не всегда можно найти в свободной продаже.
Что понадобится для изготовления?
В зависимости от выбранной модели процесс может оказаться как простым, так довольно трудоемким. Поэтому всем необходимым лучше запастись заранее, чтобы не останавливаться на половине проделанной работы.
Для сборки реле времени вам понадобится:
- набор радиодеталей – в каждом конкретном примере самодельного реле их перечень будет отличаться, но основная номенклатура останется неизменной (резисторы, конденсаторы, транзисторы, микросхемы, промежуточные реле или переключатели, блоки питания или понижающие трансформаторы, катушки и т.д.);
- основание для набора элементов – печатная плата, диэлектрическая поверхность или каркас, также выбираются исходя из местных условий;
Рис. 3. Печатная плата
- паяльник, припой и другие приспособления для соединения элементов цепи.
- корпус – для защиты элементов реле от различных механический воздействий, попадания пыли, влаги и засорителей;
- блок управления или программирования – если вы планируете сделать регулируемую задержку.
В некоторых ситуациях вышеперечисленные части можно позаимствовать из старых электронных приборов, если он вам подходят, в противном случае их нужно приобрести. С конкретным перечнем вы сможете определиться после того, как выберете конкретную модель, которую хотите изготовить.
Создаем реле времени на 12 и 220 Вольт
В зависимости от величины питающего напряжения, к которому подключается нагрузка, определяется и уровень потенциала, под которым будут находиться элементы реле времени. На практике для создания временных задержек применяются как работающие от сети 220В, так и от безопасного низкого 12В.
Первый вариант считается более простым, поскольку работа осуществляется напрямую от сети. Также схема на 220 В актуальна для питания особо мощной нагрузки – двигателей или бытовых приборов.
Практические схемы
Все предлагаемые варианты самодельных реле содержат в своем составе недорогие элементы, свободно продающиеся в любом магазине радиотоваров. Их схема работает по простейшему алгоритму, согласно которому сначала запускается встроенный в нее таймер, а по окончании отсчета срабатывает исполнительный узел. В результате напряжение питания подается или снимается с подключенной к реле нагрузки.
Времязадающее устройство на транзисторах
Схема на транзисторах
Электрическая схема реле времени на нескольких транзисторах – самая простая в реализации, поскольку содержит всего 8 активных элементов. На ее основе удается собрать приборы, управляющие временем выключения освещения, например. Для питания такой схемы потребуется батарейка на 9 Вольт или же автомобильный аккумулятор на 12 Вольт.
Для изготовления самодельного реле необходим следующий набор деталей:
- два постоянных резистора и один переменный потенциометр – их номиналы подбираются под конкретную схему;
- сдвоенный транзистор КТ937А или зарубежный аналог;
- реле, переключающее нагрузку;
- постоянный времязадающий конденсатор нужной емкости;
- диод под обозначением КД105Б;
- кнопка для запуска реле.
Задержка по времени в самодельном устройстве организуется зарядкой постоянного конденсатора до уровня питания транзисторного ключевого элемента. В течение всего этого процесса, до момента достижения напряжения 9-12 Вольт, выходной ключ остается открытым, а подключенная к нему лампочка светится в полный накал. Через промежуток времени, задаваемый текущим значением переменного резистора, транзистор полностью закрывается. В результате обмотка в его коллекторе обесточивается, а нагрузка отключается от цепи питания.
Временные параметры в секундах или минутах для собранного по транзисторной схеме реле подбираются экспериментально – изменением сопротивления регулируемого резистора. Для удобства последующего задания момента включения или выключения на корпусе реле рекомендуется нанести указатели, которыми обозначаются полученные экспериментальным путем уставки по времени.
Реле на микросхеме
Реле времени на микросхеме
Схема электронного таймера, своими руками собранного на основе микросхемы, позволяет избавиться от таких недостатков транзисторного аналога, как сложность расчета времени задержки. Кроме того, в транзисторной схеме каждый раз перед очередным запуском необходимо разряжать времязадающий конденсатор. Применение микросхем с одной стороны нивелирует эти недостатки, а с другой – несколько усложняет устройство. При выборе подходящего для реле времени микрочипа исходят из следующих соображений:
- если нужна задержка в диапазоне от десяти минут до одного часа, лучше всего подойдет микросхема серии TL431;
- при необходимости работать с более широким диапазоном – с временной задержкой от 1 секунды и до нескольких часов – удобнее всего сделать таймер на классической серии NE555;
- примерно те же временные параметры удается получить при использовании микросхемы КР512ПС10.
Порог срабатывания у них из-за наличия источника опорного напряжения строго фиксирован, что позволяет точно задавать требуемое время задержки.
Возможность повысить переключающий вольтаж позволяет увеличить диапазон временных задержек в большую сторону. Благодаря наличию встроенного узла обнуления зарядных цепей делать принудительный сброс нет необходимости. К достоинствам этого варианта самодельного реле времени относят снижение ложных срабатываний, что объясняется более «жесткими» режимами по току.
Большую популярность приобрели схемы реле на основе микроконтроллеров. Однако для самостоятельного копирования они не совсем удобны. При их использовании возникают определенные сложности, связанные с пайкой микрочипов и их программированием. Предложенных вариантов времязадающих устройств обычно хватает для домашнего повторения.
Устройство для коммутации оборудования 220 Вольт
Реле задержки времени на 220 В
Для управления работой силового оборудования (электродвигателями, например) обычные схемы на 12 Вольт не подходят. В этом случае необходим магнитный пускатель, коммутирующий напряжения 220 или 380 Вольт (в зависимости от числа фаз). Для подачи управляющего напряжения на его катушку также потребуется мощный формирователь 220 Вольт.
Простейшая схема такого реле, применяемая только для управления освещением, не нуждается в мощных контакторах и может быть собрана из ограниченного числа деталей. Для этого потребуется выпрямительный мостик из 4-х вентильных диодов и полупроводниковый тиристор, управляемый уровнем переменного напряжения. При работе в качестве регулятора вентиль пропускает только положительную часть синусоиды 220 Вольт. Такой режим допустим лишь для схем, нагруженных на лампочки накаливания, а также на двигатели вентиляторов или на ТЭНы. Они не чувствительны к форме подаваемого напряжения в отличие от других образцов коммутируемого электрооборудования.
Переменный резистор на 1,5 кОм
Для самостоятельной сборки такого таймера потребуются следующие комплектующие и детали:
- постоянные сопротивления на 4,3 МОм и 200 Ом плюс переменный резистор на 1,5 кОм;
- четыре диода, рассчитанные на ток свыше 1 Ампера и обратное напряжение до 400 Вольт (это может быть КД202Р, например);
- времязадающий конденсатор на 0,47 мкФ;
- тиристор ВТ151 или подобный ему элемент.
Принцип работы схемы схож с уже рассмотренными ранее случаями и сводится к зарядке питающим напряжением времязадающего конденсатора.
В течение зарядного цикла на управляющий электрод тиристора подается положительный потенциал, поддерживающий его в открытом состоянии. В результате на подключенную к схеме лампочку поступают полуволны сетевого напряжения. По завершении процесса зарядки ток в цепочке прекращается, тиристор закрывается, а лампочка гаснет. Регулировка задержки по времени производится выставлением значения напряжения на зарядном конденсаторе с помощью переменного резистора.
Идея 1. На диодах
Рассмотрим вариант простейшего логического элемента для работы в цепи 220В.
Рис. 4. Схема реле времени на 220В
Здесь включение происходит при нажатии кнопки S1, после чего напряжение подается на диодный мост. С моста потенциал переходит на времязадающий элемент, состоящий из резисторов и конденсатора. В процессе накоплении заряда тиристор VS1 откроется, и ток протечет через лампу освещения L1. Когда емкость конденсатора полностью зарядится, тиристор перейдет в закрытое состояние, после чего срабатывает реле и лампа гореть перестанет.
Максимальную выдержку здесь можно установить в несколько десятков секунд, так как ее величина будет задаваться сопротивлением резистора и емкостью. Существенным недостатком является то, что эта схема несет угрозу человеческой жизни при поражении электротоком. Поэтому далее рассмотрим пример изготовления реле времени на 12В.
Как сделать реле с задержкой отключения
Приведенную схему, благодаря особенностям NE555, можно легко переделать в таймер задержки отключения. Для этого необходимо поменять местами C4 и R2-VD4. В таком случае K1 замкнет нагрузку HL1 сразу после включения устройства. Отключение нагрузки произойдет после того, как напряжение на конденсаторе C4 увеличится до 2/3 от напряжения питания, то есть примерно до 8 В.
Недостатком такой модификации является тот факт, что после отключения нагрузки схема будет оставаться под воздействием опасного напряжения. Устранить такой недостаток можно включив контакт реле в цепь подачи питания на таймер параллельно с кнопкой включения (именно кнопкой, а не выключателем!).
Схема такого устройства с учетом всех доработок приведена ниже:
Внимание! Для того, чтобы опасное напряжение в действительности снималось со схемы контактом реле, необходимо, чтобы ФАЗА была подключена именно так, как показано на схеме.
Обратите внимание, что таймер 555 применен и описан на нашем сайте еще и в другой статье, в которой рассмотрена схема реле времени с задержкой выключения 220В. Приведенная там схема более надежна, содержит гальваническую развязку и позволяет изменять интервал выдержки времени с помощью регулятора.
Если при изготовлении изделия вам потребуется чертеж печатной платы, напишите об этом в комментариях.
Идея 2. На транзисторах
Принцип действия такого реле времени основывается на использовании полупроводниковых приборов для задачи временного промежутка. На практике могут использоваться схемы как с одним транзистором, так и с большим числом. Наиболее актуальные для самостоятельного изготовления реле времени на двух транзисторах – они характеризуются лучшей стабильностью и управляемостью.
Пример такого электронного устройства приведен на рисунке ниже:
Рис. 5. На транзисторах
Для ее практической реализации вам понадобится обзавестись следующими элементами:
- резисторами – одним на 100 кОм и тремя на 1 кОм;
- двумя транзисторами КТ3102Б или идентичными;
- конденсатором для создания задержки выключения/включения;
- кнопка для запуска реле времени;
- промежуточное реле или коммутатор;
- светодиод для сигнализации состояния;
- печатная плата для сборки всех деталей.
Принцип работы такого реле времени заключается в подаче напряжения 12 В на емкостной элемент C1. После чего происходит зарядка конденсатора до определенного потенциала, величины которого будет достаточно для открытия транзистора VT1.
Ток заряда для емкостного элемента определяется сопротивлением ветви C1 – R1 – чем больше сопротивление, тем меньше ток, а время накопления заряда больше. Соответственно, для повышения или уменьшения времени включения или выключения нагрузки можно использовать переменный резистор для R1.
Рис. 6. Установить переменный резистор
После разряда емкости на базу транзистора VT1 поступит сигнал открытия, и электрический ток начнет протекать через эмиттер и коллектор, резисторы R2 и R3. Эти номиналы резисторов подбираются для открытия второго транзистора VT2, работающего в режиме электронного ключа на включение основной нагрузки.
Открытый VT2 подает напряжение на обмотку реле K1, сердечник в нем притягивается и производит операции с нагрузкой. Одна из пар контактов электромагнитного реле воздействует своими контактами на цепь питания светодиода, сигнализирующего о состоянии устройства.
Кнопка SB1 в цепи позволяет обнулить заряд конденсатора – это обязательная процедура пере каждым последующим пуском, что составляет определенные трудности, которые решаются установкой микросхем.
Принципиальная схема реле времени с задержкой включения.
Реле времени содержит 12 деталей и состоит из двух частей: узла питания
и узла
реле времени
.
Узел реле времени собран на интегральном таймере DA1
и реле
KL1
. Если узел питания убрать, то узел реле времени можно использовать для включения нагрузки на напряжение питания 12 Вольт, например, включение магнитолы, света или подсветки в салоне автомобиля.
Устройство работает так: при включении выключателя SA1
запускается счетчик таймера
DA1
и с этого момента начинается отчет времени задержки, по истечении которого на выходе таймера
DA1
формируется сигнал, включающий реле
KL1
, которое своими контактами
KL1.1
включает вытяжной вентилятор.
Узел питания собран по бестрансформаторной схеме с гасящим конденсатором С3
. Резистор
R2
служит для ускорения процесса разрядки конденсатора
С3
при выключении устройства. Напряжение после конденсатора
С3
выпрямляется диодами
VD4
и
VD5
и стабилизируется стабилитроном
VD3
. Конденсатором
С2
сглаживаются пульсации выходного напряжения, которое составляет 12 Вольт.
На интегральном таймере NE555
(отечественный аналог
КР1006ВИ1
) собран узел
задержки включения
реле. Узел задержки представляет схему
одновибратора
, управляемого по цепи питания.
В момент подачи питания таймер DA1
начинает отчет времени, по истечении которого на выходе (вывод №3) формируется положительный импульс выходного напряжения, включающий реле
KL1
, которое замыканием своих контактов
KL1.1
подает питание на вытяжной вентилятор.
За счет того, что таймер NE555 обеспечивает на выходе ток нагрузки до 200
mA, не пришлось устанавливать транзистор для управления выходным реле
KL1
.
Время задержки включения реле задается емкостью электролитического конденсатора С1
и величиной сопротивления резистора
R1
. При указных номиналах этих деталей на принципиальной схеме время задержки составляет 70 секунд.
Диод VD1
устраняет влияние возможных выбросов напряжения питания таймера в течение отчета времени задержки, а диод
VD2
служит для надежного срабатывания реле
KL1
. Время задержки в секундах рассчитывается по формуле:
Т = 1,1*R1*C1
.
Идея 3. На базе микросхем
Это более сложный вариант, чем с использованием транзисторов, но цифровое реле не требует нажатия кнопки для начала нового цикла, они более устойчивы. Циклическое реле позволяет выполнять несколько операций в автоматическом режиме, за счет наличия микросхемы существует источник внутреннего опорного питания, можно значительно увеличить пределы задержки времени.
Рис. 7. На базе микросхемы КР512ПС10
Посмотрите на рисунок, приведенная здесь схема рассчитана на работу в цепи 220 В. Для ее реализации вам понадобятся резисторы разного номинала, указанные на схеме, диодный мост, пара транзисторов, полупроводниковые элементы, конденсаторы, промежуточное реле, микросхема.
Ее принцип действия идентичен с описанным ранее вариантом на двух транзисторах с той разницей, что в цепи управления временной задержкой появляется микросхема. С помощью которой заряд конденсатора может накапливаться в десятки раз дольше, соответственно, получается возможность увеличения времени задержки.
Процесс сборки не представляет особых трудностей для опытных радиолюбителей, имеющих навыки пайки и чтения схем. Однако для новичков такое реле времени может представлять определенную сложность, поэтому им следует внимательно относиться к процессу.
Идея 4. На базе таймера NE555
Этот вариант также относится к электронным реле, в котором задержка времени устанавливается при помощи популярного таймера NE555. С его помощью вы сможете собрать таймер, который оперирует коммутационными процессами, как на включение, так и на отключение.
Рис. 8. На базе таймера NE555
Как видите на схеме, таймер выполняет роль управляющего ключа, разрешающего выдачу электрического сигнала либо напрямую к прибору, либо через оперирующий орган – катушку реле. Когда времязадающая цепочка из двух резисторов и конденсатора достигнет насыщения, таймер выдаст на выход реле времени управляющий сигнал, который притянет к катушке прибора сердечник и замкнет контакты. К выходной катушке параллельно подключается светодиод, сигнализирующий о состоянии реле.
Практическая реализация этой схемы также требует определенных навыков и знаний в пайке радиодеталей и изготовлении печатных плат.
Следует отметить, что таймер и микросхема хоть и дают более устойчивую работу, но не могут похвастаться способностью к программированию. Современные цикличные таймеры на микроконтроллерах представляют неограниченные функции в формировании логики работы, но собрать их в домашних условиях достаточно сложно.
Таймеры и реле времени
Выключатель нагрузки с ограничителем времени включенного состояния (К561ТМ2, CD4060)
Для питания многих устройств применяются автономные источники питания, энергию которых нужно экономить. Кроме того нужно экономить и потребление электроэнергии от электросети, и не допускать бесполезного горения различных лампочек и ненужной работы других электроприборов. Здесь предлагается схема …
0 180 1
Таймер для отключения питания устройств с низким потреблением тока
Мультиметр, — сейчас самый популярный прибор радиолюбителя, но у него есть и недостатки. Автономное питание, это, безусловно, достоинство, но прибор очень легко забыть выключить, и тогда довольно слабая батарея 6F22 (аналог «Кроны») может быстро израсходоваться Лучшим способом избежать …
0 116 0
Цифровой лабораторный секундомер на 0,01-99 секунд (CD4060, 74C926)
Схема самодельного цифрового секундомера, который позволяет измерять временные интервалы от 0,01 секунды, до 99,99секунд. В основе прибора микросхема ММ74С926 (или другие аналоги «74С926», которая представляет собой десятичный четырехразрядный счетчик, объединенный с системой индикации …
1 724 1
Автомат для циклического обнуления или прерывания питания (CD4060)
Эта схема предназначена для циклического обнуления или прерывания питания какого-либо устройства, нуждающегося в таком действии. Собрана на микросхеме CD4060. Период прерывания (обнуления) зависит от настройки резистора R1 и может быть от одного до 4-5 часов …
0 788 0
Несложный таймер для управления нагрузкой на 220В (CD4060)
Этот таймер предназначен для ограничения продолжительности работы электроприбора. Время можно выставить от 5 минут до 90 минут. Время задается при помощи RC-цепи, переменным резистором, поэтому точность не калиброванная. Особенностью таймера является его полное отключение от электросети …
0 1029 0
Электронное реле для временного включения низковольтной нагрузки
Данное устройство представляет собой реле времени, включающее низковольтную нагрузку при нажатии кнопки, и выключающее её через 1-10 минут (время устанавливается при помощи переменного резистора) после отпускания кнопки. Схема показана на рисунке. Продолжительность включенного состояния нагрузки …
1 443 0
Циклический таймер, каждые 60 минут включает нагрузку на 5 минут
Схема несложного самодельного устройства, которое через каждые 60 минут включает нагрузку на время 5 минут. Применение данного устройства может быть самое различное, например, управление скважным насосом или другим устройством, которое нужно каждый час включать на небольшое время, например …
1 893 0
Таймер для каждодневного включения нагрузки (CD4060B, CD4001)
Есть вещи, которые нужно делать каждый день, примерно, в одно и то же время. Например, включать вечером свет во дворе, и выключать его утром, или поливать цветы, кормить рыбок. Этот таймер предназначен для выполнения за человека такой работы, как включение и выключение нагрузки один раз в сутки …
1 988 1
Универсальный двоичный таймер на микросхемах CD4060B и диодах
Этот необычный таймер позволяет включать нагрузку через время,заданное с точностью до секунды, от 1 секунды до более чем 97 суток. Необычность таймера в сложности с ним обращения, и необходимости некоторых математических вычислений для задания времени (желательно как приложение к нему иметь …
0 556 0
Таймер для ограничения времени работы 12-вольтового оборудования
На рисунке показана схема автомата для ограничения времени работы оборудования. питающегося от источника постоянного тока с номинальным напряжением12V. Работа ограничителя. Ограничитель питается параллельно нагрузке. Для включения служит кнопка без фиксации Чтобы включить нагрузку нужно нажать эту …
1 626 0
1 …
