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.
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.
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.
Самый простой таймер 12В в домашних условиях
Наиболее простое решение — это реле времени 12 вольт. Такое реле может быть запитано от стандартного блока питания на 12v, каких очень много продается в различных магазинах.
На рисунке ниже приведена схема устройства включения и автоматического выключения осветительной сети, собранная на одном счетчике интегрального типа К561ИЕ16.
Рисунок. Вариант схемы 12v реле, при подаче питания включающего нагрузку на 3 минуты.
Данная схема интересная тем, что в качестве генератора тактирующих импульсов выступает мигающий светодиод VD1. Частота его мерцаний составляет 1,4 Гц. Если светодиод конкретно такой марки найти не удастся, то можно использовать подобный.
Рассмотрим исходное состояние срабатывания, в момент подачи питания 12v. В начальный момент времени конденсатор С1 полностью заряжается через резистор R2. На выводе под №11 появляется лог.1, делающий данный элемент обнуленным.
Транзистор, подсоединенный к выходу интегрального счетчика, открывается и подает напряжение 12В на катушку реле, через силовые контакты которого замыкается цепь включения нагрузки.
Дальнейший принцип действия схемы, работающей на напряжении 12В, состоит в считывании импульсов, поступающих с индикатора VD1 с частотой 1,4 Гц на контакт №10 счетчика DD1. С каждым снижением уровня поступающего сигнала происходит, так сказать, приращение значения счетного элемента.
При поступлении 256 импульса (это равняется 183 секундам или 3 минутам) на контакте №12 появляется лог. 1. Такой сигнал является командой для закрывания транзистора VT1 и прерывания цепи подключения нагрузки, через контактную систему реле.
Одновременно с этим, лог.1 с вывода под №12 поступает через диод VD2 на тактовую ногу C элемента DD1. Этот сигнал блокирует в дальнейшем возможность поступления тактовых импульсов, таймер срабатывать больше не будет, вплоть до пересброса питания 12В.
Исходные параметры для таймера срабатывания задаются разными способами подсоединения транзистора VT1 и диода VD3, указанных на схеме.
Немного преобразив такое устройство можно сделать схему, имеющую обратный принцип действия. Транзистор КТ814А следует поменять на другой тип — КТ815А, эмиттер подключить к общему проводу, коллектор к первому контакту реле. Второй контакт реле следует подключить к напряжению питания 12В.
Рисунок. Вариант схемы 12v реле, включающего нагрузку через 3 минуты после подачи питания.
Теперь после подачи питания реле будет отключено, а открывающий реле управляющий импульс в виде лог.1 выхода 12 элемента DD1 будет открывать транзистор и подавать на катушку напряжение 12В. После чего, через силовые контакты будет происходить подключение нагрузки к электрической сети.
Данный вариант таймера, функционирующий от напряжения 12В, на отрезке времени 3 минуты будет держать нагрузку в отключенном состоянии, а затем подключит её.
При изготовлении схемы, не забудьте расположить конденсатор ёмкостью 0.1 мкФ, на схеме имеющий обзначение C3 и напряжением 50В как можно ближе к питающим выводам микросхемы, иначе счетчик будет часто сбоить и время выдержки реле будет иногда меньше, чем должно быть.
Интересной особенностью принципа работы данной схемы является наличие дополнительных возможностей, которые при возможности легко реализовать.
В частности, это программирование времени выдержки. Применив, к примеру, такой DIP-переключатель как показано на рисунке, вы можете соединить одни контакты переключателей с выходами счетчика DD1, а вторые контакты объединить вместе и подключить к точке соединения элементов VD2 и R3.
Таким образом, с помощью микропереключателей вы сможете программировать время выдержки реле.
Подключение точки соединения элементов VD2 и R3 к различным выходам DD1 изменит время выдержки следующим образом:
| Номер ноги счётчика | Номер разряда счётчика | Время выдержки |
|---|---|---|
| 7 | 3 | 6 сек |
| 5 | 4 | 11 сек |
| 4 | 5 | 23 сек |
| 6 | 6 | 45 сек |
| 13 | 7 | 1.5 мин |
| 12 | 8 | 3 мин |
| 14 | 9 | 6 мин 6 сек |
| 15 | 10 | 12 мин 11 сек |
| 1 | 11 | 24 мин 22 сек |
| 2 | 12 | 48 мин 46 сек |
| 3 | 13 | 1 час 37 мин 32 сек |
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.
Простая схема для новичков
Начинающим радиолюбителям можно попробовать сделать таймер, принцип действия которого максимально прост.
Тем не менее, таким простым устройством можно включать нагрузку на конкретное время. Правда, время на которое подключается нагрузка всегда одно и то же.
Алгоритм работы схемы заключается в следующем. При замыкании кнопки, имеющей обозначение SF1, конденсатор C1 полностью заряжается. Когда она отпускается, указанный элемент C1 начинает разряжаться через сопротивление R1 и базу транзистора, имеющего обозначение в схеме — VT1.
На время действия тока разрядки конденсатора C1, пока его достаточно для поддержания транзистора VT1 в открытом состоянии, реле K1 будет во включенном состоянии, а затем отключится.
Указанные номиналы на элементах схемы обеспечивают длительность работы нагрузки на протяжении 5 минут. Принцип действия устройства такой, что время выдержки зависит от ёмкости конденсатора C1, сопротивления R1, коэффициента передачи тока транзистора VT1 и тока срабатывания реле K1.
При желании вы можете изменить время срабатывания изменив ёмкость C1.
Как-то потребовалось простое реле времени, управляемое тактовой кнопкой без фиксации, не потребляющее энергии после отключения. В итоге получилась схема на полевом транзисторе, похожая на вашу простую схему для новичков. Затвор-сток-исток подключаются вместо базы-коллектора-эмиттера. Плюс питания через тактовую кнопку без фиксации подается на левый вывод R1 (600 -800 Ом). Конденсатор С1 и параллельный ему резистор R2 подключены между затвором и истоком. Номиналы R2 и C1 подобраны для Т = 4 минуты и составляют 1 МОм и 330 мкФ. В моём случае устройство питалось от аккумулятора 3,7 В. Для другого напряжения питания придётся увеличить сопротивление R1, чтобы напряжение на затворе транзистора не превысило допустимое. Полевой транзистор — с N-каналом, типа IRFS630A, КП501А, КП504А и им подобные. Можно обойтись и без реле, подключив нагрузку между плюсом питания и стоком. Транзистор выбирается исходя из тока, потребляемого нагрузкой.
Добрый день! Прошу объяснить, как рассчитан резистор R1 (схема для новичков).
Сопротивление обмотки реле — 407 Ом, при этом ток коллектора 0,029 А, а ток базы 0,029/750=0,000039 А (h21э = 750). Для этого тока R1 должно быть 308 кОм.
С уважением, Владимир.
Здравствуйте, Владимир!
В Ваших расчетах, Вы рассматриваете крайний вариант открытия транзистора, при максимальном напряжении на конденсаторе. При указанном вами сопротивлении, как только напряжение ёмкости станет чуть менее 12В, транзистор закроется. Задача сопротивления — держать транзистор открытым в течение некоторого времени, пока разряжается конденсатор. Во время разряда конденсаторе напряжение на нем уменьшается (по экспоненте) и необходимо меньшее сопротивление для поддержания транзистора в открытом состоянии, следовательно значение сопротивления необходимо рассчитывать исходя из необходимого времени разряда ёмкости.