Как сделать реле времени с интервалом срабатывания 12 часов?

Содержание

На сайте радиочипи представлены принципиальные схемы сабвуферов, собранные своими руками

В журнале «Радио» №1 за 2009 год была статья В. Васильева «Двухинтервальное реле времени», в которой описывался автомат для управления освещением в курятнике в ночное время.

Схема реле времени с установкой интервалов

Желание повторить конструкцию натолкнулось на невозможность приобретения микросхем серии К561 и К176. Ведь, для жителя сельской местности сейчас почти единственным источником радиодеталей является уже известный многим китайский интернет-посылторг «Aliexpress». А там продаются микросхемы преимущественно зарубежного производства. Поэтому пришлось переделать схему на эту элементную базу. И получилось даже компактнее, в исходном варианте было четыре микросхемы, а в моем всего две, счетчик-генератор CD4060B и коммутатор CD4066.

Схема показана на сайте выше. В её основе почти «типовое» реле времени на ИМС CD4060. Частота встроенного генератора задается переменным резистором, а потом делится 14разрядным двоичным счетчиком. Для того чтобы периоды времени когда нагрузка включена, и когда выключена были разными и устанавливались раздельно «типовая» схема реле времени дополнена коммутатором, который переключает переменные резисторы, предназначенные для задания временного интервала.

Теперь подробнее. В момент включения питания счетчик микросхемы D1 цепью C3-R1 устанавливается в нулевое состояние. При этом нуль с его старшего выхода (вывод 3) поступает на управляющий вывод (13) ключа D2.1. Ключ закрыт. Закрыт ключ и D2.3. На управляющий вывод ключа D2.2 поступает единица через резистор R2. Ключ D2.2 открывается и подключает к частотозадающей цепи микросхемы D1 переменный резистор R5. В то же время, ноль с вывода 3 D1 поступает на базу VT1 и ключ VT1-VT2 закрыт.

Реле К1 осветительную лампу выключает. Начинается отсчет времени выключенного состояния лампы, который зависит от положения переменного резистора R5 и может быть им установлен любым в пределах от 30 минут до 5 часов. Как только заданное время истекает на выводе 3 D1 возникает логическая единица. Транзисторы VT1 и VT2 открываются и реле К1 включает лампу.
В то же время, единица с вывода 3 D1 поступает на управляющие выводы ключей D2.1 и D2.3. Эти ключи открываются.

Напряжение на управляющем выводе D2.2 (5) падает до нуля и ключ D2.2 закрывается, отключая резистор R5 от частотозадающей цепи микросхемы D1. но открывается ключ D2.3 и к частотозадающей цепи микросхемы D1 подключает переменный резистор R6. Теперь начинается интервал времени включенного состояния осветительной лампы. Он зависит от сопротивления R6 и так же может быть установлен любым в пределах от 30 минут до 5 часов. Затем, как этот интервал заканчивается, лампа гаснет и все повторяется заново.

Источником питания служит стандартное USB-зарядное устройство для сотовых телефонов, смартфонов, планшетов и других устройств, заряжаемых через USB-порт. Поэтому напряжения питания выбрано 5V. И реле К1 выбрано с обмоткой на номинальное напряжение 5V. Но, микросхемы могут питаться напряжением от 3 до 16V. соответственно и напряжение питания всей схемы может быть в этих пределах, только нужно будет применить другое реле, с обмоткой на необходимое напряжение питания.

Микросхемы CD4060B и CD4066 можно заменить другими аналогами типа «4060» и «4066». Причем ИМС CD4066 можно заменить отечественной К561КТЗ. Отечественного аналога для CD4060B нет. Конденсаторы С1 и С4 должны быть на напряжение не ниже напряжения питания схемы. Переменные резисторы R5 и R6 – с линейным законом изменения сопротивления.
Диод 1N4148 можно заменить любым кремниевым маломощным диодом, например, КД522. КД521.

Транзисторы ВС547 можно заменить любыми n-p-n транзисторами, допускающими коллекторный ток не ниже 0,1 А (обмотка реле BS-115C имеет сопротивление 80 Оm, соответственно ток через нее при напряжении 5V будет 0.0625А). Подойдут такие транзисторы как, например, КТ3102. Если же будет использовано другое реле, с более мощной обмоткой, то и транзистор VT2 должен быть соответственно мощнее.

Налаживание заключается в градуировке шкал установки времени, расположенных вокруг рукояток переменных резисторов. Для упрощения этой весьма нудной процедуры можно интервал времени измерять не на выводе 3 D1, а на выводе 16. на нем интервал времени будет ровно в 16 раз меньше чем на выводе 3. Так что минимальный получается 112 секунд, а максимальный 18 минут 45 секунд. Это все же легче чем ждать 5 часов.

Самодельное реле времени с задержкой от 1 минуты до 24 часов

Предыстория такова: Летом как известно появляются мухи комары, которые спать мешают. Комары залетают в комнату не всегда, так что смысла включать репеллент ежедневно нет. Но когда ложишься спать и они начинают жужжать, приходится включать отпугиватель. Засыпаешь под него, а на утро дикая вонища и весь ресурс пластинки израсходован на одну ночь. Вот по этому мне стало по зарез необходимо устройство(хотя руки дошли до этого только зимой), которое отключает нагрузку через заданное время. Возможности купить микросхему-таймер у меня не было, а реле на транзисторах имели очень маленькую задержку. И в голову пришла идея сделать своими руками реле времени с использованием часов в качестве таймера.

И начнём создание реле с … ножек. Я сделал их пробойником из баллончика:

Ножки приклеиваем на фанеру — будущее основание прибора:

И стандартный обвес (диодный мост и конденсатор) — в итоге получаем нестабилизированный блок питания:

Источник питания устройства мы получили, теперь осталось разобраться со схемой.

Эта схема для часов, у которых будильник при срабатывании сигналит непродолжительное время :

При кратковременном нажатии кнопки «Пуск» реле 2 замыкает и удерживает цепь питания. Загорается светодиод, сигнализирующий о работе и реле 3 включает нагрузку. При срабатывании будильника реле 1 размыкает цепь питания и контакты реле 2 возвращаются в исходное положение. Нагрузка отключается. Вместо реле 2 и 3 можно использовать одно двухполярное реле.

Для часов, у которых будильник при срабатывании отключается только вручную (т.е. сигналит постоянно) , схема гораздо проще:

Когда сигнал будильника подаётся на диод и эмиттер транзистора, контакты реле будут разомкнуты — нагрузка отключена. Не будет сигнала — включена.

Реле 3 в первой схеме и реле 1 во второй должны выдерживать сетевое напряжение и рассчитаны на ток, потребляемый нагрузкой. Реле, не подходящие по параметрам выйдут из строя.

Я добыл релюхи из сломаного бесперебойника, 250в 5а — всё с большим запасом.

Со схемками разобрались, идём дальше…

Пол дела сделано, теперь нужно разобраться с часами.

Для питания часов нужно 3 вольта, но как их получить?

Вариант 1 — Стабилизатор на 3 вольта.

Вариант 2 — Оставить питание от батареек.

Батарейки явно не бро, могут подсесть в нужный момент, по этому предпочтительнее стабилизатор. Если нет стабилизатора, то тогда используем батарейки.

У меня был стабилизатор на 5 вольт и я подключил его через 4 диода. В итоге при срабатывании будильника идёт просадка напряжения, а это не хорошо.

Хоть на стабилизатор идёт мизерная нагрузка, я на всякий случай закрепил его на радиаторе. И заодно его стало удобней закрепить в корпусе часов:

Навесом спаял схемку, инициирующую запуск релюшки:

И разместил всё это в корпусе часов:

Часы будут крепится к корпусу, прикрывающему релюхи:

Последний штрих — приделываем розетку:

Прибор готов. Область применения такого реле ограничена вашей фантазией. Например можно сделать автоматический полив растений или дозатор корма для домашних животных. Ну я и расфантазировался…

Если кто плохо понял принцип действия, посмотрите это видео. Оно и натолкнуло меня на создание реле.

Демонстрация работы:

Реле времени своими руками — как собрать самостоятельно

Опубликовано Артём в 28.02.2019 28.02.2019

Основной составляющей технического оснащения современного дома может стать сделанное реле времени своими руками. Суть такого контроллера состоит в размыкании и замыкании электрической цепи по заданным параметрам с целью контроля наличия напряжения, например, в осветительной сети.

Простейший вариант

Пример конструктора для самодельной сборки таймера задержки отключения:

При желании есть возможность самостоятельно собрать реле времени по следующей схеме:

Время задающим элементом является конденсатор С1, в стандартной комплектации КИТ набора 1000 мкФ/16 В, время задержки составляет 10 минут. Регулировка времени осуществляется резистором R1. Питание платы 12 вольт. Управление нагрузкой осуществляется через контакты. Плату можно не делать, собрать на макете.

Для того, чтобы сделать реле времени, нам понадобятся такие детали:

Правильно собранное устройство не нуждается в настройке и готово к работе. Данное самодельное реле задержки времени было описано в журнале «Радиодело» 2005.07.

Предназначение и конструктивные особенности

Самое совершенное такое устройство — это таймер, состоящий с электронных элементов. Его момент срабатывания управляется электронной схемой по заданным параметрам, а само время отпускания реле исчисляется в секундах, минутах, часах или сутках.

По общему классификатору таймеры выключения или включения электрической схемы подразделяются на следующие виды:

  • Устройство механического исполнения.
  • Таймер с электронным выключателем нагрузки, например, построенный на тиристоре.
  • Прибор принцип работы, которого построен на пневматическом приводе выключения и включения.
Читайте также:  Почему микроволновка samsung m1619nr не греет еду?

Конструктивно таймер срабатывания может изготавливаться для установки на ровной плоскости, с фиксатором на DIN рейку и для монтажа на передней панели щита автоматики и индикации.

Также такое устройство по способу подключения бывает переднее, заднее, боковое и втыкаемое через специальный разъемный элемент. Программирование времени может выполняться с помощью переключателя, потенциометра или кнопок.

Как уже отмечалось, из всех перечисленных видов приборов срабатывания на заданное время, наибольшим спросом пользуется схема реле времени с электронным элементом выключения.

Это объясняется тем, что такой таймер, работающий от напряжения, к примеру, 12v, имеет следующие технические особенности:

  • компактные габариты;
  • минимальные энергетические затраты;
  • отсутствие подвижных механизмов за исключением контактов выключения и включения;
  • широко программируемое задание;
  • большой срок эксплуатации, независимый от циклов срабатывания.

Самое интересное, что таймер просто сделать своими руками в домашних условиях. На практике существуют многие виды схем, дающих исчерпывающий ответ на вопрос как сделать реле времени.

Пневматика и часовой тип

Схемы на основе пневматических систем — уникальные. Эти приборы содержат специальную систему замедления — демпферное устройство пневматического типа. Время выдержки «пневматики» можно настраивать путем расширения или сужения сечения трубы, откуда подается воздух. Для такой операции в конструкции предусмотрен специальный регулировочный винт.

Временная задержка здесь колеблется в районе 1–60 сек. Однако есть экземпляры, срабатывающие в два раза быстрее. В действительности существуют небольшие погрешности по указанному времени.

Устройства, именуемые часовыми реле, широко распространены в электрике. Такой тип активно используют для сооружения автоматических рубильников, которые защищают цепи напряжением 500−10000 вольт. Время срабатывания — 0,1−20 сек.

Основой часовых реле является пружина, которая взводится электромагнитным механическим приводом. Контактные группы часового механизма коммутируют после пройденного промежутка времени, заданного заранее на специальной шкале устройства.

Скорость хода прибора напрямую зависит от силы тока, проходящего в обмотке. Это помогает настроить устройство под защитные функции. Главной особенностью такой защиты является полная независимость от влияния внешних факторов.

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

  1. Транзистор КТ 3102 (или КТ 315) – 2 шт.
  2. Конденсатор.
  3. 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.
  4. 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:

  1. Диоды, рассчитанные на ток больше 1 А и обратное напряжение не выше 400 В, – 4 шт.
  2. Тиристор ВТ 151 – 1 шт.
  3. Емкость на 470 нФ – 1 шт.
  4. Резисторы: на 4300 кОм – 1шт, на 200 Ом – 1 шт., регулируемый на 1500 Ом – 1 шт.
  5. 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.

Реле на одном транзисторе

Для совсем ленивых можно использовать схему реле времени на одном транзисторе, КТ 973 А, импортный аналог BD 876. Данное решение также основано на заряде конденсатора до напряжения питания, через потенциометр. Изюминка схемы заключается в принудительном переключении и разряде емкости через резистор R2 и возвращении исходного начального положения тумблером S1.

При подаче питания на устройство начинается заряжаться емкость электролита через резистор R1 и через R3, открывая тем самым ключ транзистор VT1. Когда емкость зарядится до состояния отключения VT1 обесточивается реле, тем самым отключая или включая нагрузку, в зависимости от назначения схемы и использования контактов.

Элементы таймера не критичны и могут иметь незначительный разброс в номиналах. Выдержка времени может отличаться и зависеть от температуры окружающей среды, а также от величины сетевого напряжения. На фото ниже предоставлен пример готовой самоделки:

Теперь вы знаете, как сделать реле времени своими руками. Надеемся, предоставленные инструкции пригодились вам и вы смогли собрать данную самоделку в домашних условиях!

Комплектация схемы элементами

Чтобы изготовить такой таймер, работающий на напряжении 12v требуется правильно подготовить детали схемы.

Элементами схемы являются:

  • диоды VD1 – VD2, имеющие маркировку 1N4128, КД103, КД102, КД522.
  • Транзистор, подающий напряжение 12v на реле — с обозначением КТ814А или КТ814.
  • Интегральный счетчик, основа принципа работы схемы, с маркировкой К561ИЕ16 или CD4060.
  • Светодиодное устройство серии ARL5013URCB или L816BRSCB.

Здесь важно помнить, что при изготовлении самодельного устройства необходимо применять элементы, указанные в схеме и соблюдать правила техники безопасности.

Недельный таймер

Электронный таймер включений-выключений в автоматическом режиме используется в разных сферах. «Недельное» реле коммутирует в рамках заранее установленного недельного цикла. Прибор позволяет:

  • Обеспечить функции коммутации в системах освещения.
  • Включать/выключать технологическое оборудование.
  • Запускать/отключать охранные системы.

Габариты устройства небольшие, в конструкции предусмотрены функциональные клавиши. Используя их, можно легко запрограммировать прибор. Помимо этого, имеется жидкокристаллический дисплей, на котором отображается информация.

Режим управления можно активировать, нажав и удерживая кнопку «Р». Настройки сбрасываются кнопкой «Reset». Во время программирования можно установить дату, лимит — недельный срок. Реле времени может работать в ручном или автоматическом режиме. Современная промышленная автоматика, а также разные бытовые модули чаще всего оборудуются приборами, которые можно настроить при помощи потенциометров.

Передняя часть панели предполагает наличие одного или нескольких штоков потенциометра. Их можно регулировать при помощи лезвия отвертки и устанавливать в нужное положение. Вокруг штока имеется размеченная шкала. Подобные приборы широко применяются в конструкциях контроля вентиляционных и отопительных систем.

Приборы с механической шкалой

Одним из приборов, который имеет механическую шкалу, является бытовой таймер. Работает он от обычной розетки. Такой прибор позволяет управлять домашней техникой в определенном диапазоне времени. В нем установлено «розеточное» реле, которое ограничено суточным циклом срабатывания.

Для использования суточного таймера его нужно настроить:

  • Приподнять все элементы, которые располагаются по дисковой окружности.
  • Опустить все элементы, которые отвечают за настройку времени.
  • Прокручивая диск, установить его на текущий промежуток времени.

К примеру, если элементы опущены на шкале, отмеченной цифрами 9 и 14, то нагрузка активируется в 9 часов утра и будет выключена в 14:00. За сутки можно создать до 48 включений аппарата.

Кроме того, устройство имеет функционал, позволяющий активировать таймер во внепрограммном режиме.

Для этого нужно активировать кнопку, которая находится на боковой части корпуса. Если ее запустить, таймер включится в срочном режиме, даже если он был включен.

Видео по теме

Как сделать реле времени для включения и выключения электроприборов своими руками

Современное бытовое оборудование (стиральные машины или СВЧ печи, например) в обязательном порядке оснащаются встроенными реле времени. Кроме того, устройства устанавливаются в однолинейные схемы энергоснабжения и выполняют функцию управления работой нагрузки, включая или отключая ее в нужное время. Чтобы сделать реле времени дома своими руками, нужно изучить особенности конструкции и принцип их действия.

Принцип работы и области применения

Самый простой пример, позволяющий понять принцип работы реле, – заведенный на определенное время механический или электронный будильник. Для получения полноценного таймера к нему добавляется исполнительное устройство, выполняющее нужную функцию – подачу питания на люстру или вентилятор, например. Порядок работы такого реле:

  1. Как только установленный на таймере (часах) временной интервал истек, сигнал управления поступает на катушку реле.
  2. Сразу вслед за этим его рабочие контакты размыкают или замыкают питающую цепь.
  3. В результате отключается или включается подсоединенный к ней прибор.
Читайте также:  Можно ли установить электросчетчик над дверью?

В реальных устройствах подобный режим работы реализуется с учетом заранее заданной задержки по времени.

Таймеры различного типа широко применяются для управления функционированием промышленных установок, а также при включении и отключении бытовых приборов. В качестве коммутируемых домашних нагрузок обычно используются:

  • осветительные приборы любого класса;
  • различные образцы климатического оборудования;
  • вентиляционные системы и подобные им устройства.

Применение бытовых приборов с управлением по времени позволяет снизить расходы на оплату электроэнергии.

Перед тем как сделать таймер включения и выключения электроприборов своими руками, потребуется ознакомиться с разновидностями этих устройств.

Виды реле

По типу используемого в схеме коммутации выходного элемента известные образцы реле времени делятся на следующие виды:

  • релейные системы, основным переключающим звеном которых является рабочий контакт;
  • транзисторные коммутаторы на ключевых полупроводниковых элементах;
  • симисторные или тиристорные переключатели.

Первый из вариантов мало пригоден для самостоятельного изготовления, поскольку схема его сравнительно сложна – содержит слишком много элементов.

Схемное решение на тиристорах рекомендуется выбирать, когда подключаемая нагрузка нечувствительна к форме напряжения питания.

В самоделках неразумно использовать современные микроконтроллеры, существенно усложняющие процесс настройки и регулировки исполнительной части схемы. Более предпочтительными являются реле на транзисторах, отличающиеся простотой сборки и предварительной отладки.

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

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

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

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.

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.

Многофункциональные устройства

Выпускаемые отечественной промышленностью многофункциональные реле времени отличаются расширенным диапазоном опций, что означает наличие следующих возможностей:

  • Изделия способны работать по графику, заданному программой на год, месяц или неделю.
  • Могут обслуживать от одного до 4-х коммутируемых каналов.
  • Оснащаются шестью входными контрольными модулями.

Самостоятельно копировать многофункциональные устройства не имеет смысла. Их следует рассматривать как образцы для углубленного изучения возможностей современных моделей реле времени.

Как сделать реле времени своими руками

Что же такое реле времени? Алгоритм действия реле времени достаточно прост, но иногда способен вызвать восхищение. Если вспомнить старые стиральные машины, которые ласково называли «ведро с моторчиком», то тут действие реле времени было очень наглядно: повернули ручку на несколько делений, внутри что-то начало тикать, и мотор завелся.

Как только указатель ручки доходил до нулевого деления шкалы, стирка заканчивалась. Позднее появились машины с двумя реле времени, — стирка и отжим. В таких машинах реле времени были выполнены в виде металлического цилиндра, в котором был спрятан часовой механизм, а снаружи находились лишь электрические контакты и ручка управления.

Современные стиральные машины – автоматы (с электронным управлением) тоже имеют реле времени, причем как отдельный элемент или деталь разглядеть его на плате управления стало невозможно. Все выдержки времени получаются программно с помощью управляющего микроконтроллера. Если внимательно присмотреться к циклу работы автоматической стиральной машины, то количество выдержек времени просто не поддается учету. Если бы все эти выдержки времени выполнить в виде часового механизма упомянутого выше, то в корпусе стиральной машины просто не хватило бы места.

Реле времени применяются не только в стиральных машинах, например, в микроволновых бытовых печках с помощью выдержек времени регулируется не только время работы, но и мощность нагрева. Делается это следующим образом: ВЧ напряжение включается на 5 секунд и на 5 выключается. Средняя мощность нагрева в этом случае получается 50%. Чтобы получить мощность 30% достаточно включения ВЧ на 3 секунды. Соответственно в выключенном состоянии высокочастотная лампа находится в течение 7 секунд. Конечно, эти цифры могут быть другими, например 50 и 50 или 30 и 70, просто здесь показано соотношение времени включения – выключения ВЧ.

Упоминание о старых стиральных машинах приведено не просто так. Именно тут, на этом примере можно увидеть, даже пощупать руками, как работает реле времени.

Поворот рукоятки по часовой стрелке есть не что иное, как запуск выдержки. Тут же сразу происходит включение исполнительного механизма (электромотора). Величину выдержки, в данном случае в минутах, определяет угол поворота рукоятки. Таким образом, выполняется сразу два действия: загрузка величины выдержки и собственно запуск самой выдержки времени. По истечении заданного времени происходит отключение исполнительного механизма. Примерно также работают все реле времени или таймеры, даже те, которые спрятаны внутри микроконтроллеров (МК).

От часового механизма к электронике

Как получить выдержку времени с помощью МК

Быстродействие современных МК очень велико, до нескольких десятков mips (миллионов операций в секунду). Кажется, не столь давно шла борьба за 1 mips у персональных компьютеров. Теперь даже устаревшие МК, например, семейства 8051 легко выполняют этот 1 mips. Таким образом, на выполнение 1 000 000 операций придется затратить ровно одну секунду.

Читайте также:  Почему вырубает автомат

Вот, казалось бы и готовое решение, как получить задержку времени. Просто одну и ту же операцию выполнить миллион раз. Такое сделать достаточно просто, если эту операцию в программе зациклить. Но вся беда в том, что кроме этой операции, целую секунду МК, делать ничего больше не сможет. Вот тебе и достижение инженерной мысли, вот тебе и mips — ы! А если нужна выдержка в несколько десятков секунд или минут?

Таймер – устройство для подсчета времени

Чтобы такого конфуза не случилось, не грелся просто так процессор, выполняя ненужную команду, которая ничего полезного делать не будет, в МК были встроены таймеры, как правило, по нескольку штук. Если не вдаваться в подробности, то таймер представляет собой двоичный счетчик, который считает импульсы, вырабатываемые специальной схемой внутри МК.

Например, в МК семейства 8051 счетный импульс вырабатывается при выполнении каждой команды, т.е. таймер просто считает количество выполненных машинных команд. А в это время центральный процессор (CPU) спокойно занимается выполнением основной программы.

Предположим, что таймер начал считать (для этого есть команда запуска счетчика) с нулевого значения. Каждый импульс увеличивает содержимое счетчика на единицу и, в конце концов, доходит до максимального значения. После чего содержимое счетчика обнуляется. Вот этот момент носит название «переполнение счетчика». Это как раз и есть окончание выдержки времени (вспомним стиральную машину).

Предположим, что таймер 8 – ми разрядный, тогда с его помощью можно подсчитать значение в пределах 0…255, или переполнение счетчика будет происходить через каждые 256 импульсов. Чтобы выдержку сделать короче достаточно начать счет не с нуля, а с другого значения. Чтобы его получить, достаточно предварительно загрузить в счетчик это значение, а потом запустить счетчик (еще раз вспомним стиральную машину). Вот это предварительно загруженное число и есть угол поворота реле времени.

Такой таймер при частоте выполнения операций 1 mips позволит получить выдержку максимум 255 микросекунд, а ведь надо несколько секунд или даже минут, как же быть?

Оказывается, все достаточно просто. Каждое переполнение таймера это событие, которое вызывает прерывание основной программы. В результате CPU переходит на соответствующую подпрограмму, которая из таких вот крошечных выдержек может сложить любую, хоть до нескольких часов и даже суток.

Подпрограмма обслуживания прерывания, как правило короткая, не более нескольких десятков команд, после чего снова происходит возврат в основную программу, которая продолжает выполняться с того же места. Попробуйте такую выдержку осуществить простым повторением команд, про которое было сказано выше! Хотя, в некоторых случаях приходится поступать именно таким образом.

Для этого в системах команд процессоров существует команда NOP, которая как раз ничего не делает, лишь занимает машинное время. Может использоваться для резервирования памяти, и при создании выдержек времени, только очень коротких, порядка единиц микросекунд.

Да, скажет читатель, как его понесло! От стиральных машин сразу к микроконтроллерам. А что же было между этими крайними точками?

Какие бывают реле времени

Как уже было сказано, основная задача реле времени — получить задержку между входным сигналом и сигналом на выходе. Эту задержку можно сформировать несколькими способами. Реле времени были механические (уже описанное в начале статьи), электромеханические (тоже на основе часового механизма, только пружина заводится электромагнитом), а также с различными демпфирующими устройствами. Примером такого реле может служить пневматическое реле времени, показанное на рисунке 1.

Рисунок 1. Пневматическое реле времени.

Реле состоит из электромагнитного привода и пневматической приставки. Катушка реле выпускается на рабочие напряжения 12…660В переменного тока (всего 16 номиналов) частотой 50…60Гц. В зависимости от исполнения реле выдержка может начинаться либо при срабатывании, либо при отпускании электромагнитного привода.

Установка времени осуществляется винтом, регулирующим сечение отверстия для выхода воздуха из камеры. Описанные реле времени отличаются не слишком стабильными параметрами, поэтому, там, где это возможно всегда применяются электронные реле времени. В настоящее время такие реле, как механические, так и пневматические можно, пожалуй, встретить лишь в древнем оборудовании, которое до сих пор не заменено современным, да еще в музее.

Электронные реле времени

Пожалуй, одной из самых распространенных была серия реле ВЛ – 60…64 и некоторые другие, например ВЛ – 100…140. Все эти реле времени были построены на специализированной микросхеме КР512ПС10. Внешний вид реле серии ВЛ показан на рисунке 2.

Рисунок 2. Реле времени серии ВЛ.

Схема реле времени ВЛ – 64 показана на рисунке 3.

Рисунок 3. Схема реле времени ВЛ – 64

При подаче на вход напряжения питания через выпрямительный мост VD1…VD4 напряжение через стабилизатор на транзисторе КТ315А подается на микросхему DD1, внутренний генератор которой начинает вырабатывать импульсы. Частота импульсов регулируется переменным резистором ППБ-3Б (именно он выведен на лицевую панель реле), включенным последовательно с времязадающим конденсатором 5100 пФ, который имеет допуск 1% и очень малый ТКЕ.

Полученные импульсы подсчитываются счетчиком с переменным коэффициентом деления, который устанавливается коммутацией выводов микросхемы M01…M05. В реле серии ВЛ эта коммутация выполнялась на заводе – изготовителе. Максимальный коэффициент деления всего счетчика достигает 235 929 600. Как утверждают в документации на микросхему, при частоте задающего генератора 1Гц выдержка может достигать свыше 9 месяцев! По мнению разработчиков этого вполне достаточно для любых приложений.

Вывод 10 микросхемы END – окончание выдержки, соединен с входом 3 – ST старт – стоп. Как только на выходе END появляется напряжение высокого уровня, счет импульсов останавливается, и на 9 выводе Q1 появляется напряжение высокого уровня, которое откроет транзистор КТ605 и сработает реле, подключенное к коллектору КТ605.

Современные реле времени

Как правило, изготавливаются на МК. Ведь проще запрограммировать готовую фирменную микросхему, добавить несколько кнопок, цифровой индикатор, чем изобретать что-то новое, да потом еще и заниматься точной настройкой времени. Такое реле показано на рисунке 4.

Рисунок 4. Реле времени на микроконтроллере

Зачем делать реле времени своими руками?

И хотя существует такое огромное количество реле времени, практически на любой вкус, в иногда домашних условиях приходится делать что-то свое, часто очень простое. Но подобные конструкции чаще всего оправдывают себя целиком и полностью. Вот некоторые из них.

Коль скоро мы только что рассмотрели работу микросхемы КР512ПС10 в составе реле ВЛ, то рассмотрение любительских схем придется начать именно с нее. На рисунке 5 показана схема таймера.

Рисунок 5. Таймер на микросхеме КР524ПС10.

Питание микросхемы осуществляется от параметрического стабилизатора R4, VD1 с напряжением стабилизации около 5 В. В момент включения питания цепочка R1C1 формирует импульс сброса микросхемы. При этом запускается внутренний генератор, частота которого задается цепочкой R2C2 и внутренний счетчик микросхемы начинает счет импульсов.

Количество этих импульсов (коэффициент деления счетчика) задается коммутацией выводов микросхемы M01…M05. При указанном на схеме положении этот коэффициент составит 78643200. Такое количество импульсов составляет полный период сигнала на выходе END (выв. 10). Вывод 10 соединен с выводом 3 ST (старт / стоп).

Как только на выходе END устанавливается высокий уровень (отсчитали полпериода) счетчик останавливается. В этот же момент на выходе Q1 (выв. 9) также устанавливается высокий уровень, который открывает транзистор VT1. Через открытый транзистор включается реле K1, которое своими контактами управляет нагрузкой.

Для того, чтобы запустить выдержку времени еще раз достаточно кратковременно выключить и снова включить реле. Временная диаграмма сигналов END и Q1 показана на рисунке 6.

Рисунок 6. Временная диаграмма сигналов END и Q1.

При указанных на схеме номиналах времязадающей цепи R2C2 частота генератора около 1000 Гц. Поэтому выдержка времени при указанном подключении выводов M01…M05 составит около десяти часов.

Для точной настройки такой выдержки следует сделать следующее. Подключить выводы M01…M05 в позицию «Секунды_10», как показано в таблице на рисунке 7.

Рисунок 7. Таблица установки времени таймера (для увеличения нажмите на рисунок) .

При таком подключении вращением переменного резистора R2 произвести настройку выдержки 10 сек. по секундомеру. После чего подключить выводы M01…M05, как показано на схеме.

Еще одна схема на КР512ПС10 показана на рисунке 8.

Рисунок 8. Реле времени на микросхеме КР512ПС10

Ещё таймер на микросхеме КР512ПС10.

Для начала обратим внимание на КР512ПС10, точнее на сигналы END, который не показан совсем, и сигнал ST, который просто соединен с общим проводом, что соответствует уровню логического нуля.

При таком включении не произойдет остановки счетчика, как показано на рисунке 6. Сигналы END и Q1 будут циклически, не останавливаясь продолжаться. При этом форма этих сигналов будет классическим меандром. Таким образом, получился просто генератор прямоугольных импульсов, частота которых может регулироваться переменным резистором R2, а коэффициент деления счетчика можно устанавливать согласно таблицы, показанной на рисунке 7.

Непрерывные импульсы с выхода Q1 поступают на счетный вход десятичного счетчика – дешифратора DD2 К561ИЕ8. Цепочка R4C5 при включении питания сбрасывает счетчик в ноль. В результате на выходе дешифратора «0» (выв. 3) появляется высокий уровень. На выходах 1…9 низкие уровни. С приходом первого счетного импульса высокий уровень перемещается на выход «1», второй импульс устанавливает высокий уровень на выходе «2» и так далее, вплоть до выхода «9». После чего счетчик переполняется и цикл счета начинается заново.

Полученный управляющий сигнал через переключатель SA1 можно подать на генератор звукового сигнала на элементах DD3.1…4, либо на усилитель реле VT2. Величина выдержки времени зависит от положения переключателя SA1. При указанных на схеме соединениях выводов M01…M05 и параметрах времязадающей цепочки R2C2 можно получить выдержки времени в пределах от 30 секунд до 9 часов.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Загрузка ...