Делаем реле времени своими руками: схема и инструкция по сборке
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 прибора 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 данного прибора, актуальных именно для него.
Конструктивные особенности
По исполнению реле времени делятся на разновидности:
- 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;
- на базе часового механизма. Взведя пружину поворотом рукоятки, пользователь задает длительность работы прибора. Рукоятка с характерным тиканьем медленно поворачивается в исходное положение и как только она достигнет его, контакты замкнутся;
- 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;
- 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 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 ним подключают, например, систему вентиляции, уличное освещение и т.п.
Циклическое реле
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:
- 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;
- ключ без вертикального штриха (есть разрыв). Контакт работает на замыкание. Дуги означают то же самое.
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:
- при подключении схемы к электропитанию откроется эмиттер триода. Через него и элементы R2 и R3 начнется зарядка конденсатора;
- падение напряжения на сопротивлениях обуславливает открытие 2-го транзистора, вследствие чего срабатывает электромагнитное реле;
- 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).
На микросхемах
Потребуются радиодетали:
- микросхема TL 431;
- резисторы номиналом 100 Ом, 100 и 510 кОм;
- диод марки 1Н4148;
- конденсатор емкостью 4700 мкФ, рассчитанный на предельное напряжение в 16 В;
- 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.
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.
- четыре диода на ток более 1 А и Uобратн. в 400 В;
- тиристор ВТ 151;
- конденсатор на 470 нФ;
- резисторы на 4300, 0,2 кОм и один регулируемый — на 1500 Ом;
- 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.
Видео по теме
Как сделать реле времени на 555 таймере своими руками:
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.