Реле времени на 555 таймере делаем своими руками

By   28.06.2016

Микросхема серии 555 была разработана довольно давно, но до сих пор сохраняет свою актуальность. На базе чипа может быть собрано несколько десятков самых различных устройств с минимальным количеством дополнительных компонентов в схеме. Простота расчета номиналов компонентов обвески микросхемы также является важным её достоинством.

В данной статье  речь пойдет о двух вариантах применения микросхемы в схеме реле времени с:

  • Задержкой включения;
  • Задержкой отключения.

В обоих случаях 555-ый чип будет функционировать как таймер.

Как работает микросхема 555

Перед тем, как перейти к примеру устройства реле, рассмотрим структуру микросхемы. Все дальнейшие описания будут делаться для микросхемы серии NE555 производства Texas Instruments.

Как видно из рисунка, основа — это RS-триггер с инверсным выходом, управляемый выходами с компараторов. Положительный вход верхнего компаратора называется THRESHOLD, отрицательный вход нижнего — TRIGGER. Другие входы компараторов подключены к делителю напряжения питания из трех резисторов по 5 кОм.

Структура 555

Как вы скорее всего знаете, RS-триггер может находиться в устойчивом состоянии (обладает эффектом памяти, объемом 1 бит) либо в логическом «0», либо в логической «1». Как он функционирует:

  • Приход положительного импульса на вход R (RESET) устанавливает выход в логическую «1» (именно «1», а не «0», так как триггер инверсный — об это говорит кружок на выходе триггера);
  • Приход положительного импульса на вход S (SET) устанавливает выход в логический «0».

Резисторы по 5 кОм в количестве 3-х штук делят напряжение питания на 3, что приводит к тому, что опорное напряжение верхнего компаратора (вход «–» компаратора, он же, вход CONTROL VOLTAGE микросхемы) составляет 2/3 Vcc. Опорное напряжение нижнего — 1/3 Vcc.

С учетом сказанного, можно составить таблицы состояний микросхемы относительно входов TRIGGER, THRESHOLD и выхода OUT. Обратите внимание, что выход OUT — это инвертированный сигнал с RS-триггера.

THRESHOLD < 2/3 Vcc THRESHOLD > 2/3 Vcc
TRIGGER < 1/3 Vcc OUT = лог «1» неопределенное состояние OUT
TRIGGER > 1/3 Vcc OUT остается без изменений OUT = лог «0»

С помощью такой функциональности микросхемы можно легко делать различные генераторы сигнала с частотой генерации, независимой от питающего напряжения.

В нашем случае, для создания реле времени применяется такая хитрость: входы TRIGGER и THRESHOLD объединяются вместе и к ним подается сигнал с RC-цепочки. Таблица состояний в таком случае будет выглядеть так:

OUT
THRESHOLD, TRIGGER < 1/3 Vcc OUT = лог «1»
1/3 Vcc  < THRESHOLD, TRIGGER  < 2/3 Vcc OUT остается без изменений
THRESHOLD, TRIGGER  > 2/3 Vcc OUT = лог «0»

Схема включения NE555 для такого случая следующая:

RC цепочка с 555

После подачи питания конденсатор начинает заряжаться, что приводит к постепенному увеличению напряжения на конденсаторе с 0В и далее. В свою очередь, напряжение на входах TRIGGER и THRESHOLD будет наоборот, убывать, начиная с Vcc+. Как видно из таблицы состояний, на выходе OUT присутствует логический «0» после подачи питания Vcc+, а переключение выхода OUT в логическую «1» произойдет, когда на указанных входах TRIGGER и THRESHOLD напряжение опустится ниже 1/3 Vcc.

Важен тот факт, что время задержки реле, то есть промежуток времени между подачей питания и зарядкой конденсатора до момента переключения выхода OUT в логическую «1»,  можно рассчитать по очень простой формуле:

T = 1.1 * R * C

И как видите, это время не зависит от напряжения питания. Следовательно, при проектировании схемы реле времени можно не заботиться о стабильности питания, что значительно позволяет упростить схемотехнику.

Далее приведем рисунок варианта исполнения микросхемы в DIP-корпусе и покажем расположения выводов чипа:

Микросхема серии 555

Также стоит упомянуть, что кроме 555 серии производится серия 556 в корпусе с 14-ю выводами. Серия 556 содержит два таймера 555.

Устройство с функцией задержки включения

Перейдем непосредственно к реле времени. В этой статье мы разберем с одной стороны схему максимально простую, но с другой стороны не имеющую гальванической развязки.

Внимание! Сборка и наладка рассматриваемой схемы без гальванической развязки должна выполняться только специалистами, имеющими соответствующее образование и допуски. Устройство является источником опасности, так как в нем присутствует опасное для жизни напряжение.

Такое устройство в своей конструкции имеет 15 элементов и делится на две части:

  1. Узел формирования питающего напряжения или блок питания;
  2. Узел с временным контроллером.

Схема реле времени на 555

Блок питания работает по бестрансформаторному принципу. В его конструкцию входят компоненты R1, C1, VD1, VD2, C3 и VD3. Само напряжение питания 12 В формируется на стабилитроне VD3 и сглаживается конденсатором C3.

Во вторую часть схемы включены интегральный таймер с обвеской. Роль конденсатора C4 и резистора R2 мы описали выше, и теперь по указанной ранее формуле мы можем вычислить значение времени задержки реле:

T = 1.1 * R2 * C4 = 1.1 * 680000 * 0.0001 = 75 секунд ≈ 1.5 минуты
Изменив номиналы R2-C4, вы можете самостоятельно определить необходимое вам время задержки и своими руками переделать схему на любой временной интервал.

Принцип работы схемы следующий. После включения устройства в сеть и появления напряжения питания на стабилитроне VD3, а, следовательно, и на микросхеме NE555, конденсатор начинает заряжаться до тех пор, пока напряжение на входах 2 и 6 чипа NE555 не опустится ниже 1/3 от питающего, то есть, примерно до 4 В. После наступления этого события на выходе OUT появится управляющее напряжение, которое запустит (включит) реле K1. Реле, в свою очередь, замкнет нагрузку HL1.

Диод VD4 ускоряет разрядку конденсатора C4 после отключения питания для того, чтобы после быстрого повторного включения в сеть устройства время сработки не сократилось. Диод VD5 гасит индуктивный выброс от K1, чем защищает схему. C2 служит для фильтрации помех по питанию NE555.

Если правильно подобраны детали и без ошибок выполнен монтаж элементов, то устройство в проведении настройки не нуждается.

При испытании схемы, чтобы не выжидать полторы минуты, необходимо сопротивление R1 снизить до значения 68–100 кОм.

Вы, наверное, обратили внимание, что в схеме нет транзистора, который бы включал реле K1. Сделано это не из экономии, а по причине достаточной надежности выхода 3 (OUT) микросхемы DD1. Микросхема NE555 выдерживает на выходе OUT максимальную нагрузку до ±225 мА.

Такая схема идеально подходит для контроля времени работы вентиляционных приборов, установленных в санузлах и других подсобных помещениях. За счет ее наличия вентиляторы включаются только при условии присутствия в помещении в течение длительного времени. Такой режим значительно снижает расход электрической энергии, и продлевает срок службы вентиляторов за счет меньшего износа трущихся деталей.

Как сделать реле с задержкой отключения

Приведенную схему, благодаря особенностям NE555, можно легко переделать в таймер задержки отключения. Для этого необходимо поменять местами C4 и R2-VD4. В таком случае K1 замкнет нагрузку HL1 сразу после включения устройства. Отключение нагрузки произойдет после того, как напряжение на конденсаторе C4 увеличится до 2/3 от напряжения питания, то есть примерно до 8 В.

Недостатком такой модификации является тот факт, что после отключения нагрузки схема будет оставаться под воздействием опасного напряжения. Устранить такой недостаток можно включив контакт реле в цепь подачи питания на таймер параллельно с кнопкой включения (именно кнопкой, а не выключателем!).

Схема такого устройства с учетом всех доработок приведена ниже:

Cхема таймера с задержкой отключения

Внимание! Для того, чтобы опасное напряжение в действительности снималось со схемы контактом реле, необходимо, чтобы ФАЗА была подключена именно так, как показано на схеме.

Обратите внимание, что таймер 555 применен и описан на нашем сайте еще и в другой статье, в которой рассмотрена схема реле времени с задержкой выключения 220В. Приведенная там схема более надежна, содержит гальваническую развязку и позволяет изменять интервал выдержки времени с помощью регулятора.

Если при изготовлении изделия вам потребуется чертеж печатной платы, напишите об этом в комментариях.

Видео по теме

9 комментария(-ий,-иев) к статье “Реле времени на 555 таймере делаем своими руками”:

  1. Виктор Филюк.

    Приветствую. Хотел бы попросить, если можно, выложить в статье печатные платы . Буду Вам очень признателен.Спасибо.

    1. василий

      хорошая статья можно получить чертеж печатной платы на схему отключения

  2. E-space

    А разве не нужно ставить балластный резистор параллельно стабилитрону для снижения его нагрузки?

    1. VashUmnyiDom

      Нет конечно, это приведет только к росту энергопотребления схемы и сокращению ее КПД.

  3. Евгений

    Заинтересовала схема с задержкой отключения. Скажите, можно ли использовать геркон вместо Кнопки К2 в схеме? Хочу применить ее для задержки отключения точечных светильников над входной дверью квартиры. Цепь планируется замыкать и размыкать парой геркон-магнит. Буду признателен, если вышлете печатную плату. Спасибо.

    1. VashUmnyiDom

      Геркон применить можно, но подберите его с достаточным напряжением, 250-300В AC.

  4. Игорь

    Здравствуйте.
    Подскажите, мне нужен циклический таймер для инкубатора, час значит перерыв потом включает реле на несколько секунд и потом опять всё по кругу, как сделать ?
    Вот есть в китае самая дешёвая плата, можно из неё такое собрать , доработать ?
    ссылка на страницу ru.aliexpress.com

  5. Евгений

    Здравствуйте.
    Подскажите, я задал время на отключение 3 часа (10МОм. 1000мкф), но через 3 часа не отключает,как и через 6 часов. Проверял схему с 10МОм, 10мкф — отключает. Похоже через 10 МОм — не заряжается конденсатор. Как быть?

    1. VashUmnyiDom

      Дело в том, что при таких значениях сопротивления формула уже не работает. Данная формула не учитывает ток утечки конденсатора (Leakage Current) — параметр, который разный у всех моделей конденсаторов, он тем больше, чем больше емкость. Ток, создаваемый резистором 10 МОм порядка 1,2 мкА, а токи утечки могут быть от 0.4мкА до 5000мкА, возможно и более. То есть ваш конденсатор попросту не заряжается, так как его ток разряда превышает 1,2 мкА. Вы можете применить конденсатор с низким током утечки, либо, что проще — просто уменьшать сопротивление до тех пор, пока конденсатор не начнет заряжаться, подобрав таким образом необходимое сопротивление.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *