В общем виде реле – это устройство, которое может находиться в двух состояниях – включено или выключено. Во многих электромеханических и электронных приборах в качестве промежуточной, а иногда и окончательной функции существует задача сформировать задержку по времени между двумя событиями – причиной и следствием или между двумя сигналами – побудительным и исполнительным. Причём величина задержки должна быть настраиваемой по желанию человека. Такое устройство имеет широкое применение и в технике, и в быту. Известный всем будильник – это ближайший аналог реле времени. Например, в 10 часов вечера установили интервал, а в 7 часов утра будильник зазвенел. Ещё совсем недавно, когда процесс печатания фотографий был не компьютерный, а химический, фотограф-любитель на реле времени задавал величину длительности засветки кадра. В современных газовых плитах реле времени звонком может предупредить хозяйку, что конфорку пора выключать. А если на кухне плита старого образца, реле времени можно сделать своими руками.
Технических способов решения этой задачи очень много, и выбирать приходится с учётом многих обстоятельств. Большая часть конструкций имеет возможность регулировки длительности интервала включения или отключения. Она может выполняться механическим, электронным или программным способом.
Содержание статьи
Назначение и разновидности прибора
В общем виде назначение реле времени можно определить как формирование нормируемых временных задержек при работе различных функциональных устройств.
Конструкция и принцип работы
В структуре любого реле времени можно выделить три элемента – измерительный блок, блок задержки и рабочий. При запуске устройства взводится механизм отсчёта задержки времени, запускается тактовый генератор, отсчитывающий ход времени. Когда заданный интервал времени проходит, контактная группа в рабочей части структуры меняет своё состояние на противоположное.
Как самостоятельно собрать реле времени на транзисторах
Разберём, что нужно для изготовления реле времени на одном или двух транзисторах и как их сделать своими руками.
Что нужно для работы
Чтобы собрать это самодельное реле времени, потребуются электронные компоненты:
- пара резисторов (100 Ом и 2,2 мОм);
- биполярный транзистор КТ937А (либо аналог);
- реле переключения нагрузки;
- переменный резистор на 820 Ом (для регулировки временного интервала);
- конденсатор на 3300 мкФ и 25 В;
- выпрямительный диод КД105Б;
- переключатель для запуска отсчёта.
Из инструментов необходим маломощный паяльник, припой, пара пинцетов.
Вариант на одном транзисторе
Пока заряжается конденсатор С1 до уровня питания ключа транзистора 9–12 Вольт, тянется задержка времени. Всё это время ключ в VT1 остаётся открытым. Через заданное время, которое устанавливается переменным резистором R1, закрывается транзистор VT1, реле K1 обесточивается и нагрузка отключается от напряжения. Время заряда конденсатора C1 определяется произведением его ёмкости на общее сопротивление цепи зарядки (R1 и R2).
Вариант на двух транзисторах
В схеме с двумя транзисторами задержка времени формируется, как и в предыдущем варианте, – RC-цепочкой. Первый транзистор участвует в регулировке и управлении временной паузой, а второй выполняет функцию электронного ключа для включения и отключения внешней нагрузки.
Как сделать реле времени своими руками на базе микросхем
Изготовить реле на основе микросхем не составит труда для человека, который имеет хотя бы минимальные навыки.
Материалы и инструменты
Потребности лучше обозначать в общем виде. Многие электронные компоненты взаимозаменяемы, поэтому тратить бесконечное время на поиски конкретной детали бессмысленно. Потребуются резисторы, конденсаторы, транзисторы, микросхемы, промежуточные реле или переключатели, блоки питания или понижающие трансформаторы, катушки и т. д. Номиналы придётся подбирать по обстоятельствам.
В качестве основания прибора идёт основание для распайки элементов – печатная плата, диэлектрическая поверхность или каркас. Это добывается по возможности. Хорошо бы подобрать подходящий по размерам корпус. А работать нужно с маломощным паяльником, примерно 50 Вт.
Аппарат на универсальном таймере NE555
Ещё во второй половине прошлого столетия научились создавать многофункциональные приборы в виде одной большой гибридной интегральной микросхемы. Среди этих изделий большой популярностью пользуется микросхема таймер NE555, с помощью которой можно собрать схемы самого различного уровня сложности, от простого триггера Шмидта до многоступенчатого кодового замка. В России 555 таймер широко применяется при построении схем генераторов и реле времени, у которых настройки задержки изменяются от микросекунд до нескольких часов.
Таймер 555 серии может работать в режиме одновибратора, мультивибратора и прецизионного триггера Шмитта с RS-триггером.
Если таймер NE555 включить по схеме реле времени, то можно реализовать два варианта – задержку на включение и задержку на выключение нагрузки.
Устройство с функцией задержки включения
Для выполнения двух противоположных функций можно использовать группу перекидного контакта выходного реле. К выходным клеммам реле подключить точки «Включить» и «Выключить» зависимого устройства. В одном положении перекидного контакта будет активироваться функция «Включить» зависимого прибора.
Устройство с задержкой отключения
В другом положении перекидного контакта будет активирована функция «Выключить» того же самого зависимого прибора. Настройка времени задержки выполняется по необходимости.
Если нужно одновременно иметь две разные настройки, появляется необходимость в наличии двух реле времени и устройства, которое будет решать, какое реле времени и когда включать.
Прибор с большой выдержкой на стабилизаторе напряжения TL431
Существует универсальная микросхема, основным назначением которой является стабилизация напряжения, но на ней имеется возможность реализовать даже схему таймера задержки времени с большой выдержкой. Для реализации понадобится пара резисторов и конденсатор. Их номиналы рассчитываются по формуле, чтобы получить требуемое время задержки.
Эту схему можно реализовать благодаря очень низкому показателю входного тока (4 мкА). Когда замыкается главный контакт, транзистор начинает производить зарядку. Когда показатель напряжения достигает значения в 2,5 В, транзистор открывается и ток при содействии оптопарового светодиода (оптрона) начинает течь, от чего на внешней цепи происходит замыкание.
Таймер для каждодневного включения нагрузки на базе CD4060B
Для обязательного ежедневного выполнения рутинных домашних работ (например, для поливки цветов или кормления рыбок в аквариуме) можно приспособить электронную технику. Схема реализуется из двух генераторов импульсов периодом в 24 часа, триггера и выходного ключа с реле. Она приведена на рис 7. В качестве блока питания использована зарядка для сотового телефона с выходом 5 V. В каком-то смысле это одна из функций умного дома.
Как собрать реле времени для эксплуатации от питания 220 В
В бытовых ситуациях люди имеют дело, в основном, с электрооборудованием, работающим от сети с напряжением 220 Вольт. И вспомогательная автоматика нужна тоже на это напряжение.
Что потребуется для работы
Сначала нужно для себя (или для стороннего исполнителя) чётко сформулировать задачу, что предстоит включать или выключать и при каких событиях. Это могут быть поливальные устройства на даче, управление освещением в соответствии с временем суток и многое другое. Необходимо продумать, как будет обеспечена электробезопасность домочадцев, слабо знакомых с электротехникой. Затем необходимо решить вопрос, какие элементы системы придётся делать самому, а какие проще и выгоднее купить в заводском изготовлении. Целесообразно взять детали и компоненты заводского изготовления, например от старых списанных агрегатов, а сборку можно выполнить самому. Но со строгим следованием требованиям правил устройства и эксплуатации электрооборудования.
Инструмент понадобится обычный: паяльник на 50 Вт, припой, отвёртки под плоский и крестовой шлиц, плоскогубцы, крепёж, дрель, сверла. Наверное, ещё нужен корпус для собранного устройства.
Руководство по изготовлению
Первым делом разрабатывается принципиальная схема будущего устройства. По этой схеме, когда на реле подаётся сигнал, включается отсчёт времени задержки. По истечении этого времени реле включает подключенное устройство на заданное время. Для корректной работы требуется заменить конструкцию обычных выключателей на те, у которых отсутствует фиксация состояния. Можно взять обычные кнопки без фиксации.
При входе в помещение следует нажать и отпустить первую управляющую кнопку. Это действие включит освещение через установленное реле. Теперь длительность включения света зависит от настроек реле времени. Когда истечёт предустановленное время задержки, свет отключится. Кнопку «Включение» можно сдублировать и установить в двух концах длинного коридора.
Для защиты схемы при нештатных ситуациях перед реле устанавливается автоматический выключатель, который обесточит устройство, если ток повысится выше значения, заданного при коротком замыкании (согласно ПУЭ, пункт 7 3.1.14-19).
Более развитую в функциональном плане схему можно собрать на элементах цифровой техники. Время задержки можно выставлять на многие часы. Можно задавать не только длительность интервалов и пауз, а точное астрономическое время для совершения определённых действий.
Реле времени целесообразно устанавливать в бытовую технику давних лет выпуска. Если в агрегате отсутствуют датчики, например, температуры или другие устройства контроля качества процесса, имеет смысл перевести агрегат в интервальный режим работы. Это позволит сэкономить 10–15 % электроэнергии. Такие вещи вполне возможно проделать своими руками. Просто нужно подобрать реле времени с выходными контактами, способными коммутировать предполагаемую нагрузку. И возможности временных настроек должны удовлетворять задуманным усовершенствованиям. И ещё, конечно, нужны умелые ручки.
Заключение
Заниматься самоделками в хозяйстве – это очень интересно. Удача приносит и экономическую выгоду, и моральное удовлетворение. А если в семье растёт мальчишка, его обязательно нужно привлекать к таким делам.
Предыдущая
