Реле времени своими руками

Чтобы автоматизировать различные процессы в быту, вовсе не обязательно приобретать дорогую систему «умный дом». Многие задачи можно решать с помощью гораздо более доступного устройства — таймера или реле времени. Данная статья познакомит читателя с подобными приборами, а также расскажет, как сделать реле времени своими руками.

Предназначение

Функция реле времени — замыкание и размыкание контактов электрической цепи с настраиваемым периодом задержки. Область применения этих приборов чрезвычайно широка. Вот несколько примеров:

  • Включение электрокотла и других мощных потребителей в начале суточного льготного периода и отключение по его окончании (используются при многотарифной системе оплаты потребления электроэнергии).
  • Заблаговременное включение электроприборов с целью сэкономить время пользователя. Например, включение водонагревателя, кондиционера или отопительного прибора за пару часов до возвращения хозяев с работы или чайника за 30 минут до пробуждения.
  • Включение и отключение уличного освещения. Применяются т.н. астрономические реле, самостоятельно рассчитывающие время восхода и заката по введенным пользователем географическим координатам местности.
  • Контроль длительности работы прибора. Так, с помощью таймера устанавливают время работы споттера — аппарата точечной сварки, в основном используемого при кузовном ремонте. Еще вариант — обогреватели в инкубаторе.
  • Управление системой орошения в теплице или на огороде, особенно капельной. В теплицах реле времени управляет лампами для досвечивания растений в зависимости от того, к каким культурам они относятся — длинного дня либо короткого.

Помимо перечисленных общих задач каждый, подумав немного, найдет немало способов применения реле времени, актуальных именно для него.

Конструктивные особенности

По исполнению реле времени делятся на разновидности:

  1. Пневматические или гидравлические. Рабочий механизм включает в себя камеру с гибкой мембраной, заполненную воздухом или маслом. На мембрану давит подпружиненная колодка с контактами, ей противодействует среда в камере, постепенно истекающая через отверстие. Когда пружина выдавит среду полностью, контакты замкнутся. Сечение выходного отверстия регулируется иглой, чем и определяется временная выдержка.
  2. На базе часового механизма. Взведя пружину поворотом рукоятки, пользователь задает длительность работы реле. Рукоятка с характерным тиканьем медленно поворачивается в исходное положение и как только она достигнет его, контакты замкнутся.
  3. Электромагнитные. Применяются, например, для постепенных запуска и остановки узлов мощных агрегатов с целью предотвращения резких скачков в сети. Реле имеет вид соленоида с якорем, последний связан с контактами. При подаче питания в катушке соленоида возникает противоЭДС, потому подвижный элемент притягивается к сердечнику соленоида с задержкой по времени, определяющейся индуктивностью первой либо натяжением пружины второго (от 0,07 до 0,15 с). При отключении питания каждая катушка возвращает в цепь накопленную в виде магнитного поля энергию, потому все составляющие прекращают работу также по очереди.
  4. Электронные. В самых простых задержка срабатывания обеспечивается связкой резистор – конденсатор (RC-цепочка). Чем выше сопротивление резистора, тем дольше заряд «просачивается» через него в конденсатор. Также время зарядки конденсатора зависит от его емкости. Настройка реле осуществляется регулировкой номиналов резистора и конденсатора либо выбором нужной RC-цепочки с постоянными сопротивлением и емкостью.

Схемы более сложных электронных реле времени содержат каскады полупроводниковых приборов либо микросхемы.

Конструктивно, реле времени делятся на виды:

  • Моноблочные. Отдельное, самостоятельное устройство с разъемом для подключения прибора. Питание — от шнура или встроенных аккумуляторов. К этой группе относятся и т.н. розеточные реле: вставляются в розетку и сами имеют соответствующее гнездо для подключения любого прибора.
  • Встраиваемые. Являются частью прибора. Например, реле времени в активаторной стиральной машине, микроволновке и т.д.
  • Модульные. Предназначены для установки в распределительный щит на ДИН-рейку. К таким реле подключают, например, систему вентиляции, уличное освещение и т.п.

Некоторые реле времени имеют по несколько входных и выходных каналов.

Циклическое реле

Наряду с одноразовыми реле, требующими при каждом включении участия пользователя, выпускаются циклические. Это электронные устройства, управляемые микросхемой или даже микропроцессором с кварцевым генератором опорной частоты, позволяющим учитывать время с большой точностью.

Циклическое реле пользователь настраивает один раз, и далее оно работает самостоятельно, размыкая и замыкая цепь по установленному графику. Работа носит повторяющийся характер, а продолжительность одного цикла зависит от типа реле и может составлять сутки, неделю, месяц или год. К примеру, в недельном реле можно задать настройки для будних дней и выходных. В месячном — понедельно и т.д. По окончании данного периода реле начнет новый цикл и повторит весь установленный график.

Схема

Порядок работы реле обозначен на его схеме, имеющейся на корпусе или в технической документации. Контакты устройства изображают двумя способами:

  1. Ключ с вертикальным штрихом (нет разрыва). Означает, что контакт работает на размыкание. Если рядом с ключом изображена дуга, изгибающаяся вверх — выдержка по времени осуществляется после подачи управляющего напряжения. Концы дуги, направленные вверх говорят о выдержке после снятия управляющего напряжения. Две дуги, соприкасающиеся высшими точками, означают выдержку и при подаче, и при снятии напряжения.
  2. Ключ без вертикального штриха (есть разрыв). Контакт работает на замыкание. Дуги означают то же самое.

Помимо схемы, приводится функциональная диаграмма, более развернуто представляющая алгоритм работы реле времени.

Реле времени на транзисторах

Простенький таймер для цепи, питаемой 12-вольтовым источником, можно изготовить своими руками. Для этого понадобятся:

  • Два триода марки КТ 315 или КТ 3102.
  • Конденсатор.
  • Резистор на 100 кОм (обозначен на схеме как R1).
  • Еще два резистора (обозначены на схеме как R2 и R3). Величина их сопротивления, как и емкость конденсатора, подбирается опытным путем.
  • Кнопка.

Принцип действия следующий:

  1. При подключении схемы к электропитанию откроется эмиттер триода. Через него и элементы R2 и R3 начнется зарядка конденсатора.
  2. Падение напряжения на сопротивлениях обуславливает открытие 2-го транзистора, вследствие чего срабатывает электромагнитное реле.
  3. По мере увеличения заряда в конденсаторе ток в эмиттере, а значит, и падение напряжения на резисторах, снижается. По достижении этими величинами некоего минимального уровня оба триода закроются, что приведет к возврату контактов электромагнитного реле в исходное положение.

Как видно, это описанная уже RC-цепочка: время заряда конденсатора зависит от номинала резисторов R2, R3 и конденсатора. Также временную выдержку можно увеличить применив полевой транзистор с изолированным затвором. Для нового запуска таймера конденсатор разряжают кратковременным нажатием кнопки.

Можно обойтись и одним транзистором марки КТ 973 А (импортный аналог — BD 876).

Принцип действия также основан на RC-цепочке (используется переменный резистор). Пока конденсатор заряжается через R1 и R3, транзистор открыт. По накоплении заряда транзистор закроется и электромагнитное реле будет обесточено. В исходное положение реле возвращают тумблером S1 (вызывает разрядку конденсатора через резистор R2).

Реле времени на микросхемах

Потребуются радиодетали:

  1. Микросхема TL 431.
  2. Резисторы номиналом 100 Ом, 100 и 510 кОм.
  3. Диод марки 1Н4148.
  4. Конденсатор емкостью 4700 мкФ, рассчитанный на предельное напряжение в 16 В.
  5. Кнопка.

Детали объединяют в схему следующим образом:

  • к «минусу» источника питания присоединяют резистор на 510 кОм;
  • к «плюсу» — кнопку и параллельно ей контакт электромагнитного реле (оно соединяется с исполняющим устройством);
  • контакт реле соединяют с сопротивлением на 100 Ом, тогда как к другому его выводу припаивают сопротивления на 100 и 510 кОм;
  • свободную токопроводящую часть элемента на 100 кОм соединяют с микросхемой;
  • 2-ю ножку ИМС соединяют с резистором на 510 кОм, 3-ю — с диодом;
  • к полупроводнику подсоединяют 2-й контакт реле.

Теперь реле времени готово к эксплуатации.

Реле на базе специальной микросхемы проще в использовании: нет нужды каждый раз разряжать конденсатор и подбирать номинал ключевых элементов.

Самостоятельное изготовление таймера на 220 В

Если к реле времени предполагается подключить нагрузку, рассчитанную на 220 В, но не обладающую значительной мощностью, например, освещение или вентилятор, вышеописанные схемы дополняют преобразователем напряжения из выпрямителя и тиристора. Потребуются:

  1. Четыре диода на ток более 1 А и Uобратн. в 400 В.
  2. Тиристор ВТ 151.
  3. Конденсатор на 470 нФ.
  4. Резисторы на 4300, 0,2 кОм и один регулируемый — на 1500 Ом.
  5. Выключатель.

Порядок сборки схемы:

  • из 4-х диодов собирают диодный мост;
  • один его контакт и выключатель подсоединяют к источнику питания 220 В;
  • 2-й контакт выпрямителя соединяют с выключателем;
  • тиристор подключают параллельно мосту и соединяют его с диодом и сопротивлениями на 200 и 1500 Ом;
  • свободные проводки резистора на 200 Ом и полупроводника подсоединяются к конденсатору;
  • параллельно конденсатору подключают сопротивление на 4300 кОм.

Мощную нагрузку к такой схеме подключать нельзя. В этом случае вместо преобразователя напряжения используется магнитный пускатель, установленный на выходе реле на триодах или на микросхеме. То есть реле подает напряжение в 12 В на пускатель, а тот коммутирует контакты цепи напряжением 220 В.

Реле времени — штука довольно полезная и как было показано, вполне доступная для самостоятельного изготовления. Только не следует ждать от самоделок высокой точности: выдержка по времени в некоторой степени зависит от температуры окружающей среды и величины поданного напряжения.


Поделиться:
Нет комментариев
Adblock
detector