Для обеспечения логики работы
электрических устройств часто необходимо учитывать какой-то заданный временной
промежуток. Для этого в цепь включаются различные таймеры и реле времени.
Сегодня большинство таких приборов можно приобрести в интернете, но при желании
вы можете изготовить реле времени своими руками. Тем более что подобная
самоделка всегда найдет применение в решении каких-либо бытовых задач.
Содержание
- Несколько слов о разновидностях
- Что понадобится для изготовления?
- Создаем реле времени на 12 и 220 Вольт
- Идея 1. На диодах
- Идея 2. На транзисторах
- Идея 3. На базе микросхем
- Идея 4. На базе таймера NE555
- Видео идеи
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;
- пневматическое;
- 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;
- 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.
Идея 1. На диодах
Рассмотрим вариант простейшего логического элемента для работы в цепи 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.
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:
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.
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.
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.
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.
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.