Еще один недостаток устраняется конденсатором С1, а для гальванической развязки схемы управления и реле предусмотрена оптопара U1, которая также улучшит помехоустойчивость. Когда его светодиод внезапно активируется и транзистор открывается, напряжение на коллекторе быстро падает – на N2 на короткое время создается низкое значение. Когда конденсатор С1 заканчивает зарядку, значение становится равным питанию и, даже если транзистор все время открыт, импульс на входе схемы остается коротким, реле отключается по истечении времени паузы.
Как собрать реле времени своими руками?
Для обеспечения логики работы электрических устройств часто необходимо включать заранее заданный временной интервал. С этой целью в схему включаются различные таймеры и реле времени. Сегодня большинство таких устройств можно найти в интернете, но при желании вы можете сделать реле времени самостоятельно. Тем более что такое самодельное устройство всегда можно использовать для решения любых бытовых задач.
Электронные реле времени для установки задержек включения/выключения используются в микроволновых печах, стиральных машинах, системах отопления, оборудовании "умного дома" и т.д. Принцип работы реле времени основан на установке временного интервала для задержки работы электрической сети. На практике такое устройство может иметь различные методы задержки:
- электромагнитный;
- пневматический;
- по часовой стрелке;
- моторизованный;
- электронные.
Из-за сложности управления и отсутствия некоторых компонентов не все реле времени могут быть установлены вручную. Электронные модели – самый простой вариант для изготовления и рассмотрения, поскольку компоненты для них сегодня можно получить из старого оборудования или в любом магазине радиодеталей.
Электромеханические реле и другие варианты возможны при наличии специфических компонентов, которые не всегда легко доступны.
Что потребуется для производства?
В зависимости от выбранной модели, процесс может быть как простым, так и трудоемким. Поэтому лучше заранее запастись всем необходимым, чтобы не останавливаться на середине работы.
Для сборки реле времени вам понадобятся:
- набор радиочастотных компонентов – в каждом примере самодельного реле их перечень будет отличаться, но основная номенклатура останется неизменной (резисторы, конденсаторы, транзисторы, микропроцессоры, промежуточные реле или переключатели, источники питания или понижающие трансформаторы, катушки и т.д.;).
- основа для комплекта компонентов – печатная плата, диэлектрическая поверхность или каркас, также выбираемые исходя из местных условий;
- паяльник, припой и другие инструменты для соединения элементов схемы.
- корпус – для защиты компонентов реле от механических воздействий, пыли, влаги и загрязнений;
- блок управления или программирования – если планируется установка регулируемой задержки.
В некоторых ситуациях вышеперечисленные детали можно позаимствовать из старых электронных устройств, если они вам подходят, в противном случае их необходимо приобрести. Определиться с конкретным списком вы сможете после того, как выберете конкретную модель, которую хотите сделать.
Что такое таймеры, реле паузы, задержки?
Во-первых: домашние автотаймеры регулируют задержки от нескольких секунд до 10-15 минут. Существуют схемы только для включения/выключения нагрузки и для активации в определенное время суток. Однако их диапазон задержек и опций ограничен, нет функции периодического, многократного самосрабатывания и установки интервалов между такими циклами, как в устройствах с заводским питанием. Однако возможностей самодельного устройства (готовые аналогичные простые модули также доступны) достаточно для активации вентиляции гаража, освещения кладовой и подобных нетребовательных действий.
Реле времени (таймер, реле паузы, реле задержки) – это автоматический триггер, который в заданное пользователем время активирует включение/выключение (замыкание/размыкание контактов) электрического устройства. Реле задержки чрезвычайно практично в ситуациях, когда пользователю необходимо включить или выключить устройство, пока он находится в другом месте. Оно также очень полезно в обычных бытовых ситуациях, например, когда вы забыли выключить/включить электроприбор.
Таймер позволит избежать ситуаций, когда прибор остается включенным, а пользователь забывает его выключить, что приводит к его возгоранию или, что еще хуже, пожару. После включения таймера вы можете заниматься своими делами, не беспокоясь о том, что вам придется вернуться в определенное время для обслуживания оборудования. Система автоматизирована, и устройство само выключится по истечении заданного времени.
Где использовать
Многим знаком звук хлопанья стиральных машин советских времен, где большие градуированные селекторы устанавливали определенную задержку перед включением/выключением. Вот яркий пример такого прибора: например, вы включаете его в работу на 10-15 минут, барабан крутится в течение этого времени, а затем, когда таймер внутри достигает нуля, стиральная машина выключается.
Какой принцип должен быть реализован в домашнем реле таймера?
Основой бытовых таймеров является активация таймера с заданной задержкой. Часто это низковольтное изделие (5-14 В), реже предназначенное для прямого подключения к обычной сети (диодные варианты).
Основные простейшие компоненты
Часы в данном случае – это конденсатор, а время его разряда – обратный отсчет. Зарядка начинается при нажатии кнопки выключателя. Исполнительным механизмом является электромеханическое реле (выглядит как маленькая коробочка), когда конденсатор "разряжается", ток на его контактах исчезает и цепь размыкается.
Схема также содержит подстроечный резистор (переменный, trim) для регулировки задержки, но в общем случае диапазон задается емкостью конденсатора (ее можно подобрать экспериментально для требуемых прерываний) – это влияет на время его разряда, соответственно, на общий кадр паузы.
Автоматический циклический таймер с К561ИЕ16
Приведенная ниже схема циклического таймера позволяет установить как период, так и время переключения в диапазоне от 1,5 до 180 минут. Она состоит из двух мультивибраторов (на DD1.1, DD1.2 и DD1.3, DD1.4 соответственно) и двоичного счетчика на DD2. 14-разрядный счетчик К561ИЕ16 (импортный аналог NJM4020B) делит частоту каждого мультивибратора на 8192. Частота верхнего фликера в схеме определяется значениями R1, R2, C1, а нижнего – элементами R5, R7, C3.
Принцип работы таймера
При включении питания таймер сбрасывается импульсом тока заряда емкости С2. Выход DD2 устанавливается в ноль, что открывает транзисторы VT2 и VT3. Наконец, реле включается и подключает нагрузку (если используются его нормально разомкнутые контакты). Это блокирует работу верхнего генератора в схеме, а генератор на DD1.3, DD1.4 работает.
Когда счетчик отсчитает 8192 импульса, на его выходе появится 1, нагрузка будет выключена, нижний фликер будет отключен и начнет работать генератор на DD1.1, DD1.2. После подсчета 8182 импульсов работа схемы снова меняется на обратную. Диоды VD1, VD2 обеспечивают изоляцию выходов мультивибратора.
Устройство может питаться практически от любого стабилизированного источника питания 12 В, используемого в бытовой технике. Важно, чтобы максимальный ток нагрузки составлял не менее 100 мА. Питание переменным током может также осуществляться без трансформатора по схеме, использованной для таймера KR1006VI1, рассмотренной выше.
Если требуется, чтобы реле включалось с задержкой, а не сразу при включении устройства, можно использовать другой вариант схемы. В этом случае при нуле на выходе таймера выходные транзисторы отключаются, и реле обесточивается. Теперь верхний мультивибратор в схеме определяет период отключения, а нижний – время включения нагрузки.
Создание собственного реле суточного таймера
Если объединить рассмотренные выше схемы, можно создать собственное устройство, выполняющее функции суточного таймера. Оно достаточно точное для бытовых целей. Реле также можно использовать в качестве недельного таймера для автоматического полива теплиц или для управления другим электрооборудованием. Для этого замените одну из флип-флоп в схеме таймера на флип-флоп в схеме 555, в этом случае максимальная задержка составит (15+60) с x 8192 = 614400 с, или более 7 дней.
За основу я взял схему, в которой реле отключается при включении питания. В результате составления двух схем обозначения некоторых компонентов повторяются, но это не мешает пониманию работы устройства. В этой версии при подаче напряжения 12 В счетчик D2 обнуляется импульсом заряда конденсатора C3. Ноль на его выходе блокирует работу нижней схемы мультивибратора и включает осциллятор NE555. При этом транзисторы закрыты и напряжение на обмотку реле не подается.
После того как счетчик отсчитает 8192 импульса, на выходе появляется единица, нагрузка включается, верхний мультивибратор отключается и работает генератор на DD1.3, DD1.4. После подсчета 8182 импульсов работа схемы снова меняется на обратную. Диоды VD1, VD2 обеспечивают изоляцию выходов мультивибратора. При выборе аксессуаров следуйте рекомендациям для вышеуказанных схем.
При настройке устройства, предназначенного для длительной работы (для полива газона или теплицы), можно использовать выходы младших разрядов счетчика. В приведенной схеме для простого таймера они расположены в порядке возрастания. При настройке можно подключить один из старших выходов вместо цепи 3 и уменьшить скорость реакции устройства в 2 раза.
Сборка и монтаж таймера своими руками
Чтобы собрать реле таймера, несложно самостоятельно разработать и изготовить печатную плату. В этом случае рекомендуется сначала собрать и отладить схему на печатной плате, так как это дает полную уверенность в размерах используемых компонентов. Однако я не стал тратить время на подготовку платы, а вместо этого обнаружил, что простое устройство можно собрать, используя метод навесного монтажа.
Сначала я прикрепил самые крупные компоненты к пластиковой подложке с помощью клеевого пистолета. Перед тем как приклеить интегральный таймер, я нацарапал метку на первом выводе на нижней стороне микросхемы 555. Мелкие компоненты соединяются с помощью припоя. Я использовал провод MHTF с фторопластовой изоляцией, которая не плавится при пайке. Сборка схемы очень удобна, когда крупные компоненты закреплены.
Выбор компонентов схемы реле времени
Не всегда можно подобрать именно те компоненты, которые показаны на схеме. Конечно, все можно купить, но это требует времени и денег. Рассмотрим подробнее возможные варианты замены:
- В качестве DD1 можно использовать либо импортный таймер NE555 любой версии, либо отечественный аналог КР1006ВИ1.
- Я не смог найти 1UF конденсатор C1 на 400В и вместо него использовал 4шт. 1 мкФ на 250 В. Я поставил два параллельно, а затем соединил пары последовательно. Полученная емкость составила 1 мкФ при 500 В. Возможны и другие варианты, но учтите, что при параллельном соединении конденсаторов их емкость суммируется. При последовательном соединении напряжение на каждом из них уменьшается, а если емкость одинаковая, то она делится пополам. Это могут быть керамические или бумажные конденсаторы. Электролитические конденсаторы (даже неполярные и на 400 В) не подходят из-за высокого тока утечки.
- Сопротивление резистора может составлять от 100 кОм до 1 мОм. При сопротивлении 100 кОм он должен быть не менее 2 Вт, при сопротивлении 1 мОм достаточно резистора мощностью 1 Вт.
- Диоды VD1, VD2 – импортные 1N4007 или отечественные КД105, КД212, КД226 и многие другие с обратным напряжением не менее 400В. Характеристики любого компонента можно легко найти в Интернете, достаточно набрать в поисковой системе название ВЧ компонента.
- Электролитический конденсатор С3 должен иметь емкость не менее 100мкФ и рабочее напряжение не менее 25В. Я получил 220 мкФ при 63 В.
- Я заменил стабилитрон 1N5349 на D814D, который обеспечивает стабилизирующее напряжение около (11,5-14) В, стабилизирующий ток 3-24 мА и дифференциальное сопротивление 18 Ом. Можно использовать и другой, но важно, чтобы дифференциальное сопротивление устройства составляло не менее 2,5 Ом. Два диода КС168А или КС468А могут быть соединены последовательно.
- Диоды VD4 и VD5 1N4007,1N4148 – практически любые слаботочные диоды. Подойдут КД103, КД105, КД521, КД226 и т.д.
- Конденсатор С4 должен иметь рабочее напряжение не менее 25В. Очень старый советский конденсатор может не подойти из-за большого тока утечки.
- Конденсатор С2 – любой керамический элемент, номинал которого может изменяться на 50% в любую сторону.
- Необходимо реле с рабочим напряжением 12 В и током не более 50 мА. Его контакты должны быть рассчитаны на напряжение не менее 250 В и ток не менее 2 А. Я нашел подходящее реле на плате компьютерного монитора ЭЛТ, а именно SDT-S-112LMR. Существует множество вариантов с меньшими размерами, все спецификации можно найти в Интернете.