В современном оборудовании часто необходим таймер, т. е. устройство, которое сработает не сразу, а через промежуток времени, поэтому его еще называют реле задержки. Прибор создает временные задержки включения или выключения других устройств. Его не обязательно приобретать в магазине, ведь грамотно сконструированное самодельное реле времени будет эффективно выполнять свои функции.
- регуляторы;
- датчики;
- автоматика;
- различные механизмы.
Все данные устройства делятся на 2 класса:
- Циклические.
- Промежуточные.
Первое считается самостоятельным прибором. Он подает сигнал через заданный временной промежуток. В автоматических системах циклическое устройство включает и отключает необходимые механизмы. С его помощью управляют освещением:
- на улице;
- в аквариуме;
- в теплице.
Циклический таймер является неотъемлемым устройством в системе “Умный дом”. Его применяют для выполнения следующих задач:
- Включение и выключение отопления.
- Напоминание о событиях.
- В строго указанное время включает необходимые устройства: стиральную машинку, чайник, свет и др.
Кроме вышеуказанных, есть еще отрасли, в которых эксплуатируется циклическое реле задержки:
- наука;
- медицина;
- робототехника.
Промежуточное реле используется для дискретных схем и служит вспомогательным устройством. Оно осуществляет автоматическое прерывание электрической цепи. Сфера применения промежуточного таймера реле времени начинается там, где необходимы усиление сигнала и гальваническая развязка электрической цепи. Промежуточные таймеры разделяются на виды в зависимости от конструктивного исполнения:
- Пневматические. Срабатывание реле после поступление сигнала не происходит мгновенно, максимальная время срабатывания -- до одной минуты. Используется в цепях управления металлорежущих станков. Таймер управляет приводами для ступенчатой регулировки.
- Моторные. Диапазон установки временной задержки начинается с пары секунд и заканчивается десятками часов. Реле задержки являются частью цепей защиты воздушных линий электропередач.
- Электромагнитные. Предназначены для цепей постоянного тока. С их помощью происходят разгон и торможение электропривода.
- С часовым механизмом. Основной элемент -- взведенная пружина. Время регулирования -- от 0,1 до 20 секунд. Используются в релейной защите воздушных линий электропередач.
- Электронные. Принцип действия построен на физических процессах (периодические импульсы, заряд, разряд емкости).
Схемы различных реле времени
Существуют разные варианты исполнения реле времени, схема каждого вида имеет свои особенности. Таймеры можно изготовить самостоятельно. Перед тем как сделать реле времени своими руками, необходимо изучить его устройство. Схемы простых реле времени:
- на транзисторах;
- на микросхемах;
- для выходного питания 220 В.
Опишем каждую из них более подробно.
Схема на транзисторах
Необходимые радиодетали:
- Транзистор КТ 3102 (или КТ 315) -- 2 шт.
- Конденсатор.
- Резистор номиналом 100 кОм (R1). Также понадобится еще 2 резистора (R2 и R3), сопротивление которых будет подбираться вместе с емкостью в зависимости от времени срабатывания таймера.
- Кнопка.
При подключении схемы к источнику питания начнет заряжаться конденсатор через резисторы R2 и R3 и эммитер транзистора. Последний откроется, поэтому на сопротивлении будет падать напряжение. В результате откроется второй транзистор, что приведет к срабатыванию электромагнитного реле.
При заряде емкости ток будет уменьшаться. Это вызовет снижение эммитерного тока и падения напряжения на сопротивлении до того уровня, которое приведет к закрытию транзисторов и отпускания реле. Чтобы запустить таймер заново, потребуется кратковременное нажатие кнопки, которое вызовет полную разрядку емкости.
Для увеличения временной задержки используют схему на полевом транзисторе с изолированным затвором.
На базе микросхем
Применение микросхем уберет необходимость разряжать конденсатор и подбирать номиналы радиодеталей для выставления необходимого времени срабатывания.
Необходимые электронные компоненты для реле времени на 12 вольт:
- резисторы номиналом 100 Ом, 100 кОм, 510 кОм;
- диод 1N4148;
- емкость на 4700 мкФ и 16 В;
- кнопка;
- микросхема TL 431.
Положительный полюс источника питания должен соединяться с кнопкой, параллельно к которой подключен один контакт реле. Последний также подключается к резистору 100 Ом. С другой стороны резистор соединен с сопротивлениями на 510 и на 100 кОм. Один из выводов последнего идет на микросхему. Второй вывод микросхемы соединен с резистором на 510 кОм, а третий -- с диодом. К полупроводниковому устройству подключается второй контакт реле, которое соединено с исполняющим устройством. Отрицательный полюс источника питания связан с сопротивлением на 510 кОм.
Под питание на выходе 220 В
Две вышеописанные схемы рассчитаны на напряжение 12 В, т. е. не подходят для мощных нагрузок. Устранить этот недостаток допустимо с помощью магнитного пускателя, установленного на выходе.
Если в качестве нагрузки выступает маломощное устройство (бытовое освещение, вентилятор, трубчатый электрический нагреватель), то можно обойтись без магнитного пускателя. Роль преобразователя напряжения выполнят диодный мост и тиристор. Необходимые детали:
- Диоды, рассчитанные на ток больше 1 А и обратное напряжение не выше 400 В, -- 4 шт.
- Тиристор ВТ 151 -- 1 шт.
- Емкость на 470 нФ -- 1 шт.
- Резисторы: на 4300 кОм -- 1шт, на 200 Ом -- 1 шт., регулируемый на 1500 Ом -- 1 шт.
- Выключатель.
К питанию 220 В подключается контакт диодного моста и выключатель. Второй контакт моста соединен с выключателем. Параллельно к диодному мосту подключается тиристор. Тиристор соединяется с диодом и сопротивлениями на 200, на 1500 Ом. Вторые выводы диода и резистора (200 Ом) идут на конденсатор. Параллельно последнему подключено сопротивление на 4300 кОм. Но необходимо помнить, что данное устройство не используется для мощных нагрузок.
В последнее время набрали популярность твёрдотельные реле. Для очень многих устройств силовой электроники твёрдотельные реле стали просто необходимы. Их преимущество в несоизмеримо большем количестве срабатываний, по сравнению с электромагнитными реле и большой скоростью переключений. С возможностью подключения нагрузки в момент перехода напряжения через ноль, тем самым избегая тяжёлых пусковых токов. В некоторых случаях их герметичность тоже играет свою положительную роль, но одновременно лишая владельца такого реле преимущества в возможности ремонта с заменой некоторых деталей. Твёрдотельное реле, в случае выхода из строя, не ремонтируется и подлежит замене целиком, это его отрицательное качество. Цены на такие реле несколько кусаются, и получается расточительно.
Попробуем вместе сделать твёрдотельное реле своими руками с сохранением всех положительных качеств, но, не заливая схему смолой или герметиком, чтобы иметь возможность ремонта, в случае выхода из строя.
Схема
Посмотрим схему этого очень полезного и нужного устройства.
Основу схемы составляют силовой симистор Т1 - BT138-800 на 16 Ампер и управляющий им оптрон МОС3063. На схеме выделены чёрным цветом проводники, которые нужно проложить медным проводом повышенного сечения, в зависимости от планируемой нагрузки.
Управление светодиодом оптрона мне удобнее запитать от 220 Вольт, а можно от 12 или 5 Вольт, кому как нужно.
Для управления от 5 Вольт, нужно гасящий резистор 630 Ом поменять на 360 Ом, остальное всё одинаково.
Номиналы деталей рассчитаны на МОС3063, если примените другой оптрон, то номиналы нужно пересчитать.
Варистор R7 защищает схему от бросков напряжения.
Цепочку индикаторного светодиода можно совсем убрать, но с ней получается нагляднее, что аппарат работает.
Резисторы R4, R5 и конденсаторы C3, C4 служат для предотвращения выхода из строя симистора, их номиналы рассчитаны на ток не выше 10 Ампер. Если потребуется реле на большую нагрузку, то номиналы нужно пересчитывать.
Радиатор охлаждения для симистора впрямую зависит от нагрузки на него. При мощности триста Ватт, радиатор не нужен вовсе, и соответственно – чем больше нагрузка, тем больше площадь радиатора. Чем меньше будет симистор перегреваться, тем дольше проработает и поэтому даже кулер охлаждения не будет лишним.
Если вы планируете управлять повышенной мощностью, то наилучшим выходом будет поставить симистор большей мощности, например, ВТА41, который рассчитан на 40 Ампер, или подобный ему. Номиналы деталей подойдут без пересчёта.
Детали и корпус
Нам потребуется:
- F1 - предохранитель на 100 мА.
- S1 - любой маломощный переключатель.
- C1 – конденсатор 0.063 мкФ 630 Вольт.
- C2 – 10 - 100 мкФ 25 Вольт.
- C3 – 2.7 нФ 50 Вольт.
- C4 – 0.047 мкФ 630 Вольт.
- R1 – 470 кОм 0.25 Ватт.
- R2 – 100 Ом 0.25 Ватт.
- R3 – 330 Ом 0.5 Ватт.
- R4 – 470 Ом 2 Ватта.
- R5 – 47 Ом 5 Ватт.
- R6 – 470 кОм 0.25 Ватт.
- R7 – варистор TVR12471, или подобный.
- D1 – любой диодный мост на напряжение не менее 600 Вольт, или собрать из четырёх отдельных диодов, например - 1N4007.
- D2 – стабилитрон на 6.2 Вольта.
- D3 – диод 1N4007.
- T1 – симистор ВТ138-800.
- LED1 – любой сигнальный светодиод.
Изготовление твердотельного реле
Сначала намечаем размещение радиатора, макетной платы и прочих деталей в корпусе и закрепляем их на места.
Симистор нужно изолировать от радиатора охлаждения специальной теплопроводной пластиной с применением теплопроводной пасты. Паста должна слегка вылезти из-под симистора при закручивании крепёжного винта.
Далее размещаем следующие детали в соответствии со схемой и припаиваем их.
Для обеспечения точных промежутков времени при выполнении различных действий с помощью электрооборудования применяются реле времени.
Они повсюду применяются в быту: электронный будильник, изменение режимов работы стиральной машины, микроволновой печи, вытяжные вентиляторы в туалете и ванной комнате, автоматический полив растений и т. п.
Достоинства таймеров
Из всех разновидностей наиболее распространены электронные устройства. Их преимущества:
- малые размеры;
- исключительно малые энергозатраты;
- отсутствие подвижных частей за исключением механизма электромагнитного реле;
- широкий диапазон временных выдержек;
- независимость срока службы от количества рабочих циклов.
Реле времени на транзисторах
Обладая элементарными навыками электрика, можно изготовить электронное реле времени своими руками. Его монтируют в пластиковом корпусе, где размещаются блок питания, реле, плата и элементы регулирования.
Простейший таймер
Реле времени (схема ниже) производит подключение нагрузки к питанию на время 1-60 сек. Транзисторный ключ управляет электронным реле К1, который подключает потребитель к сети контактом К1.1.
В исходном состоянии переключатель S1 замыкает конденсатор С1 на сопротивление R2, который поддерживает его разряженным. Электромагнитный переключатель К1 при этом не работает, поскольку транзистор заперт. При подключении конденсатора к питающей сети (верхнее положение контакта S1) начинается его зарядка. Через базу протекает ток, который открывает транзистор и включается К1, замыкая цепь нагрузки. Напряжение питания на реле времени - 12 вольт.
В процессе зарядки конденсатора базовый ток постепенно уменьшается. Соответственно падает величина коллекторного тока, пока К1 своим отключением не разомкнет цепь нагрузки контактом К1.1.
Чтобы снова подключить нагрузку к сети на заданный период работы, схему следует снова перезапустить. Для этого переключатель устанавливается в нижнее положение "выключено", что приводит к разрядке конденсатора. Затем устройство снова включается с помощью S1 в течение заданного временного промежутка. Задержка регулируется с помощью установки резистора R1, а также может быть изменена, если конденсатор заменить на другой.
Принцип действия реле с применением конденсатора основан на его зарядке в течение времени, зависящего от произведения емкости на величину сопротивления электрической цепи.
Схема таймера на двух транзисторах
Нетрудно собрать реле времени своими руками на двух транзисторах. Оно начинает работать, если подать питание на конденсатор С1, после чего начнется его зарядка. При этом ток базы открывает транзистор VT1. Вслед за ним откроется VT2, и электромагнит замыкает контакт, подавая питание на светодиод. По его свечению будет видно, что сработало реле времени. Схема обеспечивает переключение нагрузки R4.
По мере того как конденсатор заряжается, эмиттерный ток постепенно снижается, пока транзистор не закроется. В результате реле отключится, и светодиод прекратит работу.
Повторный запуск устройства происходит, если нажать кнопку SB1, а затем ее отпустить. При этом конденсатор разрядится и процесс повторится.
Работа начинается, когда на реле времени 12 В подается питание. Для этого могут применяться автономные источники. При питании от сети к таймеру подключается блок питания, состоящий из трансформатора, выпрямителя и стабилизатора.
Реле времени 220в
Большинство электронных схем работают на малом напряжении с гальванической развязкой от сети, но при этом могут коммутировать значительные нагрузки.
Временная задержка может производиться от реле времени 220В. Всем известны электромеханические устройства с задержкой выключения старых стиральных машин. Достаточно было повернуть ручку таймера, и устройство включало двигатель на заданное время.
На смену электромеханическим таймерам пришли электронные устройства, которые также применяются для временного освещения в туалете, на лестничной площадке, в фотоувеличителе и т. п. При этом часто используются бесконтактные переключатели на тиристорах, где схема работает от сети 220 В.
Питание производится через диодный мост с допустимым током 1 А и более. Когда контакт выключателя S1 замыкается, в процессе зарядки конденсатора С1 открывается тиристор VS1 и загорается лампа L1. Она служит нагрузкой. После полной зарядки тиристор закроется. Это будет видно по отключению лампы.
Время горения лампы составляет несколько секунд. Его можно менять, установив конденсатор С1 с другим номиналом или подключив к диоду D5 переменный резистор на 1 кОм.
Реле времени на микросхемах
Транзисторные схемы таймеров имеют много недостатков: сложность определения времени задержки, необходимость разрядки конденсатора перед следующим пуском, малые интервалы срабатывания. Микросхема NE555, получившая название "интегральный таймер", давно завоевала популярность. Ее применяют в промышленности, но можно увидеть множество схем, по которым делают реле времени своими руками.
Временная выдержка задается сопротивлениями R2, R4 и конденсатором С1. Контакт подключения нагрузки К1.1 замыкается при нажатии на кнопку SB1, а затем он самостоятельно размыкается после задержки, продолжительность которой определяется из формулы: t и = 1.1R2∙R4∙C1.
При повторном нажатии на кнопку процесс повторяется.
Во многих бытовых приборах применяются микросхемы с реле времени. Инструкция для пользования - это необходимый атрибут правильной эксплуатации. Она также составляется для таймеров, созданных своими руками. От этого зависит их надежность и долговечность.
Схема работает от простейшего блока питания на 12 В из трансформатора, диодного моста и конденсатора. Ток потребления составляет 50 мА, а реле коммутирует нагрузку до 10 А. Регулируемую задержку можно сделать от 3 до 150 с.
Заключение
В бытовых целях можно легко собрать реле времени своими руками. Электронные схемы хорошо работают на транзисторах и микросхемах. Можно установить бесконтактный таймер на тиристорах. Его можно включать без гальванической развязки от действующей сети.
Часов с звуковым сигналом будильника таймер для управления бытовыми приборами.
Та́ймер это прибор который в установленное время включает или выключает оборудование своими коммутирующими контактами. Таймеры реального времени позволяют установить время срабатывания в установленное время суток. Самым простым примером такого таймера будет будильник.
Область применения таймера обширная:
-управление осветительными приборами;
-управление поливом домашних и садовых растений;
-управление вентиляцией;
- управление аквариумом;
- управление электрообогревателями и так далее.
Предлагаемый таймер может быстро и недорого сделать даже начинающий радиолюбитель.
Я сделал его на базе конструктора часов . ()
Применять таймер мне нужно было для управления поливом растений на даче.
Весь процесс изготовления посмотреть в видео:
Перечень инструментов и материалов
- любые электронные часы со звуковым сигналом будильника;
-отвертка;
- ножницы;
-паяльник;
-кембрик;
- два реле на 12В;
-блок питания на 12В от адаптера;
-соединительные провода;
-фольгированный текстолит для печатной платы или макетная плата;
-реле времени промышленное или самодельное;
-резистор;
-транзисторы КТ815(или аналоги);
-диод.
Шаг первый. Распайка платы таймера.
Схема таймера
Все что необходимо это распаять по схеме компоненты на макетную плату и припаять два провода от пъезоизлучателя часов. Собираем простейшую схему с промежуточным реле и транзисторным ключом. При подаче первого импульса звукового сигнала с часов включается реле Р1 , нормально-разомкнутый контакт замыкается и включает нагрузку, одновременно через второй нормально-разомкнутый контакт реле Р1 и нормально-замкнутый контакт реле времени происходит самоблокировка реле Р1. Вместе с нагрузкой включается реле времени РВ- начинается отсчет заданного времени работы нагрузки. По окончанию этого времени РВ размыкает контакт и реле Р1 обесточивается, нагрузка выключена. Схема готова к следующему циклу. Диод служит для предотвращения обратного импульса в схему часов(можно использовать любой маломощный диод). Светодиод для индикация включения нагрузки. В этой схеме нужно промежуточное реле с двумя нормально разомкнутыми контактами, но у меня в наличии не было -я применил два китайских реле(катушки подключены параллельно).Если нагрузка будет более мощной,то соответственно надо использовать реле с более мощными контактами. У меня был адаптер на 12В, я установил его схему прямо на макетную плату. В принципе можно применить любой маломощный источник питания на 12В.
Если короче то часы включают нагрузку а реле времени по истечению выдержки отключают.
Если у Вас нет промышленного реле времени то можно сделать самостоятельно по простой схеме. С увеличением емкости конденсатора С1 увеличивается время работы реле.
Шаг второй. Проверка работы таймера.
У меня схема заработала при первом включении.
Осталось задать время будильника. В моих часах есть две установки времени будильника. Для моего случая как раз достаточно –включить полив например утром в 7часов на выдержку в один час, а вечером в 20 часов еще раз полить. При нажатии кнопок часов издаются звуковые сигналы, поэтому при настройке схему таймера надо обесточить, чтобы исключить ложные срабатывания. В моих часах есть функция «куранты» -каждый час с 8 до 20часов то есть можно кроме будильника использовать при необходимости эти сигналы. Если не нужно то есть функция «куранты» отключается.
Вот такая получилась конструкция выходного дня. Было интересно обкатать новую схему поэтому все делалось по быстрому. В перспективе надо будет сделать корпус и поместить туда плату и реле времени. Сделать самостоятельно такой таймер по силам начинающему без больших затрат времени и финансов. А где применить их это уже решайте сами.
На весь работу пошло пару выходных вечеров и 75 рублей (
До сих пор для отсчёта небольших промежутков времени некоторые люди используют песочные часы. Наблюдать за движением песчинок в таких часах весьма увлекательно, но использовать их в качестве таймера не всегда удобно. Поэтому на их смену приходит электронный таймер, схема которого представлена ниже.
Схема таймера
В её основе лежит широко распространённая недорогая микросхема NE555. Алгоритм работы следующий - при кратковременном нажатии на кнопку S1 на выходе OUT появляется напряжение, равное напряжению питания схемы и загорается светодиод LED1. По истечению заданного промежутка времени светодиод погасает, напряжение на выходе становится равным нулю. Время работы таймера задаётся подстроечным резистором R1 и может изменяться в пределах от нуля до 3-4 минут. Если есть необходимость увеличить максимальное время задержки таймера, то можно поднять ёмкость конденсатора С1 до 100 мкФ, тогда оно будет составлять примерно 10 минут. В качестве транзистора Т1 можно применить любой биполярный транзистор средней или малой мощности структуры n-p-n, например, BC547, КТ315, BD139. В качестве кнопки S1 используется любая кнопка на замыкание без фиксации. Питается схема напряжением 9 – 12 вольт, ток потребления без нагрузки не превышает 10 мА.
Изготовление таймера
Схема собирается на печатной плате размерами 35х65, файл для программы Sprint Layout к статье прилагается. Подстроечный резистор можно установить прямо на плату, а можно вывести на проводах и для регулировки времени работы использовать потенциометр. Для подключения проводов питания и нагрузки на плате предусмотрены места под винтовые клеммники. Плата выполняется методом ЛУТ, несколько фотографий процесса:
Скачать плату:
(cкачиваний: 252)
После впаивания всех деталей плату обязательно нужно отмыть от флюса, соседние дорожки прозвонить на замыкание. Собранный таймер в настройке не нуждается, остаётся лишь установить нужное время работы и нажать кнопку. К выходу OUT можно подключить реле, в этом случае таймер сможет управлять мощной нагрузкой. При установке реле параллельно его обмотке следует поставить диод для защиты транзистора. Область применения такого таймера очень широка и ограничивается лишь фантазией пользователя. Удачной сборки!