Реле времени своими руками с задержкой: различные сборки и схемы

Что такое таймеры, реле паузы, задержки

Сразу оговоримся: самодельные автоматические таймеры регулируют задержку от нескольких секунд до 10-15 минут. Есть схемы только на включение и на вкл/выкл нагрузки, а так же на активацию в определенное время суток. Но их диапазон задержки и опции ограничены, нет функции периодического многократного самообслуживания и регулировки интервалов между такими циклами, как у заводских розеток.

Однако возможностей самоделок (есть в продаже и готовые аналогичные простые модули) будет достаточно, чтобы задействовать вентиляцию гаража, освещение в кладовке и тому подобные не слишком требовательные операции.

Реле временного действия (реле таймера, паузы, задержки) представляет собой автоматический расцепитель, срабатывающий в момент, заданный на нем пользователем, и включает/выключает (замыкает/размыкает контакты) электроприбор.

Таймер чрезвычайно удобен в ситуациях, когда пользователю нужно активировать или деактивировать устройство, когда он находится в другом месте. Такой узел поможет и в общих бытовых вопросах, например, подстрахует, когда забудут включить/выключить технику.

Таким образом, реле времени исключит ситуации, когда прибор оставили включенным, забыли выключить, сгорели или, что еще хуже, вызвали пожар. Включив таймер, вы можете приступить к делу, не беспокоясь о том, что вам придется вернуться в определенное время для обслуживания вашего оборудования. Система автоматизирована, устройство отключится, когда истечет установленный срок на разблокировку.

Где применяют

Многим знаком щелчок в советских стиральных машинах, когда большими градуированными селекторами устанавливалась определенная задержка включения/выключения. Вот яркий пример этого устройства: например, ставили работу на 10-15 минут, барабан крутился в это время, затем, когда часы внутри доходили до нуля, стиральная машина выключалась.

Реле времени всегда устанавливаются производителями в микроволновых печах, электропечах, электроводонагревателях, автоматических поливах. В то же время у многих устройств его нет, например освещение, вентиляция (вытяжка), тогда можно купить таймер.

В простейшем виде он представляет собой небольшой прямоугольный блок с селектором времени и вилкой для обычной розетки («суточной» розетки-таймера), в которую он вставляется, затем вставляется вилка кабеля питания эксплуатируемого устройства. Это время задержки регулируется элементами управления на корпусе.

Также есть типоразмеры для размещения присоединением к линии (с проводами, проводами, для распределительных щитов), для интеграции в устройства.

Устройство, разновидности, особенности

Таймеры в заводских электроустановках с расцепителями в большинстве своем основаны на микроконтроллере, который часто также управляет всеми режимами работы автоматики, в которой они установлены. Описанное совмещение функций дешевле для производителя, так как не нужно изготавливать отдельные микросхемы.

Опишем простейшие схемы реле времени с задержкой, только с возможностью включения/выключения и выбором временной паузы в небольшом диапазоне (до 15-20 мин.):

• для низковольтного питания (5–14 В) — на транзисторах;
• на диодах – для питания напрямую от сети 220 вольт;
• на микросхемах (NE555, TL431).

Есть специальные заводские модули, их можно приобрести на сайтах (Алиэкспресс, аналогичные и специализированные ресурсы), на радиорынках, в специализированных магазинах. Полностью кустарные изделия изготавливаются по подобным схемам, в основном для простых задач: элементарное отключение/подключение контактов в определенное, фиксированное время, при этом диапазон задержек невелик от секунд до 15-20 минут.

Принцип работы

Наличие реле в определенной схеме позволяет собирать более гибкие в плане управляемости устройства. Более того, можно реализовать большое количество решений. Поэтому необходимо рассматривать каждое дизайнерское предложение отдельно.

В зависимости от вида осуществляемой деятельности на практике используются электромагнитные, электронные и пневматические системы, а также решения для часовых механизмов.

Электромагнитные устройства обычно можно использовать только в цепях с источником постоянного тока. Длительность действия обычно составляет 0,06-0,1 секунды на включение и 0,6-1,4 на выключение. Такие реле содержат два рабочих слоя обмотки, один из которых представляет собой короткозамкнутую кольцевую цепь.

При подаче электрического тока на первую обмотку магнитный поток увеличивается. Он формирует ток второй обмотки, в результате чего прекращается рост основного потока. В результате появляется временная характеристика смещения якоря механизма и формируется временная задержка.

Если прекратить подачу электрического тока в цепь первой обмотки, магнитное поле второй обмотки некоторое время останется активным. Все это происходит за счет действия индуктивности. Отсюда следует, что реле в это время не отключается.

Пневматика и часовой тип

Схемы на основе пневматических систем уникальны. Эти устройства содержат специальную систему замедления – демпферное устройство пневматического типа. Время воздействия «пневматики» можно регулировать, расширяя или сужая часть трубки, из которой подается воздух. Для такой операции в конструкции предусмотрен специальный регулировочный винт.

Временная задержка здесь варьируется от 1 до 60 сек. Однако есть случаи, которые работают в два раза быстрее. В реальности есть небольшие погрешности в указанном времени.

В электронике широко распространены устройства, называемые часовыми реле. Этот тип активно используется при построении автоматических выключателей, защищающих цепи напряжением 500-10000 вольт. Время отклика — 0,1−20 сек.

В основе часового реле лежит пружина, которая взводится электромагнитным механическим приводом. Контактные группы часового механизма колеблются в соответствии с прошедшим периодом времени, заранее установленным на специальной шкале прибора.

Быстродействие устройства напрямую зависит от силы тока, проходящего в обмотке. Это помогает настроить устройство для функций защиты. Главной особенностью такой защиты является полная независимость от влияния внешних факторов.

Электронные реле

Электронные реле заменили устаревшие электромеханические устройства. Эти устройства имеют множество преимуществ:

• Небольшие размеры.
• Точность действий.
• Гибкий модуль адаптации.
• Воспроизведение информации.

Работа электронных реле основана на принципе цифровых счетчиков импульсов. Большое количество современных устройств основано на высокопроизводительных микропроцессорах.

Для настройки электронного механизма необходимо лишь задать определенные параметры с помощью специальных функциональных клавиш, расположенных на передней панели устройства. Причем настройка гибкая, то есть можно выставить не только секунды, минуты, часы, но и дни недели.

Недельный таймер

Электронный таймер включения/выключения в автоматическом режиме используется в различных сферах. Реле «еженедельно» переключается в пределах заданного недельного цикла. Устройство позволяет:

• Обеспечьте функции переключателя в системах освещения.
• Активировать/деактивировать технологическое оборудование.
• Запуск/отключение систем безопасности.

Габариты устройства небольшие, в конструкции предусмотрены функциональные клавиши. С их помощью можно легко запрограммировать устройство. Кроме того, имеется жидкокристаллический дисплей, на который выводится информация.

Режим управления можно активировать, нажав и удерживая кнопку «P». Настройки сбрасываются кнопкой «Reset». Во время программирования вы можете установить дату, ограничение — недельный период. Реле времени может работать в ручном или автоматическом режиме.

Современная промышленная автоматика, а также различные бытовые модули чаще всего оснащаются устройствами, которые можно настраивать с помощью потенциометров.

Передняя часть панели предполагает наличие одного или нескольких стержней потенциометра. Их можно отрегулировать лезвием отвертки и установить в нужное положение. Вокруг стебля имеется заметная чешуя. Такие устройства широко используются в управлении системами вентиляции и отопления.

Какой принцип надо реализовать в самодельном реле времени

В основе ремесленной автоматики с таймерами лежит запуск настроенной (выбранной) выдержки. Часто это низковольтное изделие (5-14 В), реже их изготавливают для прямого подключения к обычной сети (диодные варианты).

Основы самых простых сборок

Таймер в данном случае — конденсатор, длительность разряда — обратный отсчет. Зарядка начинается при нажатии кнопки переключателя. Исполнительное устройство — электромеханическое реле (выглядит как небольшая коробочка), после «опустошения» конденсатора ток на контактах пропадает, происходит отключение.

В схему также включен подстроечный (переменный, подстроечный) резистор для регулировки задержки, но в целом задается диапазон емкости конденсатора (можно подобрать экспериментально разные для необходимых зазоров) — он влияет на длительность его разряд, соответственно, об общем объеме перерыва.

На транзисторах

Транзисторная схема самая простая в сборке, менее затратная из всех вариантов. Самый простой содержит всего 8 элементов, которые можно разместить без подзарядки, спаяв между собой. Часто такое простое реле времени создают и используют для освещения: после нажатия тумблера лампа загорается на заданный промежуток времени, а затем сама выключается.

Что потребуется:

• э/м реле 250 В, 5 А, допускаются более высокие параметры;
• транзистор КТ973А, также подойдет аналогичный, например 973Б;
• диод КД105Б или другой подходящий;
• микропереключатель («микрик», кнопочный или с ползунком);
• резистор 3 шт.: 100 Ом; 2,2 мОм и переменный на 820 Ом (будет регулировать временную паузу);
• конденсатор 3300мкФ, 25В.

Самодельное решение можно использовать, например, для включения вентиляции в гараже.

Алгоритм работы:

1. Исходное положение переключателя S1 – «выключено». Конденсатор С1 еще разряжен, и при переводе первого элемента в другое положение начинается зарядка.
2. Транс. VT1 по-прежнему открыт, так как через базу протекает ток на заряженный С1. При зарядке оно уменьшается и VT1 ​​через короткий период выходит из насыщения (из состояния, когда сопротивление «эмиттер-коллектор» наименьшее, составные транзисторы в насыщение не входят).
3. Коллекторный ток VT1 падает быстрее, момент его недостаточен, так что исполнительный расцепитель К1 удерживает контакты К1.1 замкнутыми, они размыкаются.
4. Для нового пуска реле устанавливают в положение «выключено», чтобы разрядился конденсатор и через 5-10 сек. — «включено» Длительность задержки зависит от емкости этого элемента (чем она выше, тем длиннее пауза) и от положения регулятора подстроечного резистора R1 (сопротивление увеличивается — пауза длиннее). Диод VD1 предназначен для защиты транс. ВТ1.

Окончательный вид:

Простая сборка на одном биполярном транзисторе

Запчасти на 12 вольт реле задержки:

• э/м выпуск 10 А, 250 В;
• конденсатор 3,3 мФ, 25 В;
• диод КД105Б (или аналог);
• резистор: 1 кОм; от 1 до 100 Ом, в нашем случае 18 Ом;
• выключатель.

Определяем выводы диода мультиметром:

Определить сопротивление обмотки реле. Коэффициент питающего напряжения не должен превышать максимальный ток на коллекторе Ikmax применяемого преобразователя. (КТ315 Ikmax=100 мА=0,1 А).

Проверяем транзистор мультиметром:

Кроме того, самодельное реле времени на 12 В устроено по схеме:

Сборка пошагово на иллюстрациях:

Вот еще несколько подобных предельно простых схем (первая имеет задержку от 2 секунд до 9 минут 20 секунд.):

Читайте также: Самостоятельный ремонт светодиодных светильников и лампочек

Как работает

Алгоритм для первой схемы, которую мы описали (она аналогична остальным разобранным в разделе):

1. Замените S1 в положение зарядки — конд. C1 накапливает энергию через резистор R1 (не должен быть слишком низким в омах).
2. С «полным» С1 «микрик» переводится как «вкл». — начинает разряжаться через резистор R2 и базу транзистора VT1.
3. Во время разрядки контакты реле замкнуты. Когда ток становится достаточно слабым, они открываются.

Элементарный эффективный вариант с задержкой 10 мин

Рассмотренный далее вариант пользователи считают одним из лучших среди простых самоделок такого типа.

Задержка — 10 мин. Можно без комиссии. Регулировка — стандартный резист. R1, проверьте товар с контактами. Вы также можете создать блок, макет ниже:

С двумя транзисторами, также и для включения нагрузки

В схеме 2 транзистора:

• первая (В1) — регулировка, контроль паузы. Запускает таймер;
• другой — электронный ключ, позволяющий включать и отключать обслуживаемое устройство.

Сложность заключается в выборе резистора R3. Нам нужно, чтобы реле закрывалось только при получении импульса от B2. Обратная активация нагрузки происходит только при срабатывании В1, этот параметр необходимо подобрать экспериментально.

На микросхеме

Недостатки вышеперечисленных реле времени на транзисторах:

• короткие нечеткие кадры задержки;
• необходимость сброса заряда конденсатора для следующей активации;
• возникают трудности с определением продолжительности.

Недостатки частично устраняются, если интегрировать микросхему (микроконтроллер, сокращенно МК) в самоделку, позволяющую установить обрыв — NE555, или аналогичную. Начальные буквы указанного МК могут быть ЛМ и другие. Это времязадающий модуль, позволяющий регулировать паузу переменным резистором, то есть точнее, чем сборками (обсуждалось выше).

Есть несколько вариантов, как создать реле времени на МК. Мы выбрали первое изделие на NE555 с защитой (R4), не позволяющей переменному резистору «открутиться.

Основная схема на LM555

выключение реле обеспечивает автоматическое переключение сопротивления, только замыкается оно по сигналу с выхода микросхемы, после отсчета необходимых секунд.

Обозначения на схеме расшифровываются в описанных выше вариантах, мы вам напомним о них по ходу описания этапов самоделки. R2 и 4 (если есть), C1 задают продолжительность пауз. Активация «микрика» — SB1 — замыкает К1.1 и через определенный интервал они отключаются. После этого можно снова нажать SB1. Задержки рассчитываются по уравнению:

В формулу добавляется умножение на R4, если такой резистор установлен. Реле подходит для широкого спектра типов нагрузки, на 9…14 В.

Кнопочный микропереключатель и резистор (может быть с реле):

Переменные (R2) выполнены в нескольких типоразмерах, подойдут все, номиналы берутся в зависимости от выбранных min и max задержек:

Конденсатор С2:

Блок реле времени на 555 работает от блока питания с сетевым трансформатором, через диодный мост, конденсаторы, параметрического стабилизатора нет. Все части могут быть соединены друг с другом на платформе или без нее.

Усовершенствованный вариант

Вышеприведенная схема имеет недостатки: чувствительна к помехам, реле не отключается, если длительность входного импульса превышает задержку. Другой вариант на NE555 более продвинутый, без транзистора, устойчивый к наводкам и тому подобное.

Это решение упрощает, снижает затраты на домашнюю команду, уменьшается количество элементов, увеличивается максимальный выходной ток, что позволяет подключать обмотки реле непосредственно к выходу.

Команда хозяев основана на реле К1, подключенном к выходу. Максимальный ток NE555 превышает 100 мА, что позволяет подключать его напрямую, если обмотка потребляет меньше, если больше, то потребуется подходящий транзистор.

Вам нужен VD1 — обратный диод. Низкая помехозащищенность — следствие наличия на 555 двух компараторов, половина проводов выходит наружу, остальные подключены к внутренним высокоомным резисторам.

Выходная работа:

• 2, 5, 6 гаснут — напряжение на них выставляется как угодно, другое остается на входе, но наводки вряд ли повлияют на таймер;
• 6 — подключен к RC-цепи (как бы) — на нее явно установлено напряжение;
• 5 — допускается для перестраховки подключение трех внешних низкоомных резисторов, что несколько улучшит помехозащищенность;
• 2 — по умолчанию подключаются через резистор к «+» питания, а затем через кнопку к земле («-«). Ошибки это не создаст, так как при неактивной кнопке напряжение на N 2 сравнивается с напряжением питания, а при ее нажатии — на N 2 = 0.

Если на контакт 2 пойдет слишком длинный кабель, он будет инициировать помехи и создавать там не то напряжение, которое требуется.

Поэтому зазор от N 2 до кнопки или узла, создающего на ней правильное значение, делают как можно меньшим, а резистор выбирают таким, который «подтягивает» этот вывод к «+» с наименьшим возможным сопротивлением, но не настолько, что происходит короткое замыкание при нажатии кнопки или при падении напряжения до 0 в этом месте.

В первой схеме этот параметр был 100 Ом (больше для меньшего энергопотребления), в рассматриваемом варианте — 4,7 кОм. То есть как можно ниже для повышения помехозащищенности допустимо ставить еще ниже, например, если поблизости есть индукционная плита и подобные устройства.

Еще один недостаток устранен конденсатором С1, а для гальванической развязки цепи управления и реле предусмотрена оптопара U1, что также повысит помехозащищенность. При резком включении светодиода и открытии транзистора напряжение на коллекторе быстро падает — на N 2 кратковременно создается низкое значение.

В конце заряда конденсатора С1 значение становится равным силовому параметру, и хотя транзистор всегда открыт, импульс на входе в схему еще короткий, реле отключается по истечении паузы.

После закрытия транзистор С1 разрядится с небольшой паузой через R1 и 2 (резисторы), можно будет снова активировать таймер.

Сама схема реле времени реализована на плате из двустороннего стеклотекстолита, с одной стороны прорези для всех элементов, другая пустая, к ней припаян 0 (минус), который подключается к выводу 1 микросхемы. 555, что еще больше улучшит стабильность. Триггерные контакты желательно по возможности вынести из схемы, а потом запаять на отдельную плату (не на такую ​​же, как у 555).

Другие варианты на NE555

Следующая схема намного проще и понятнее предыдущих. Может быть включен или выключен.

Как видите, здесь две кнопки:

• start — «начать»;
• вернуться к началу — «стоп».

Контроль — сопротивление R1 и конд. C1, пауза зависит от их параметров, в данном случае диапазон составляет 2 сек. — 3 мин. Электропитание — 12 В.

Пример работающей самоделки

Схема питается от 9 В. Активация — кнопка «Пуск», загорается светодиод HL1, через паузу — HL2. Переменная таймера регулирует задержку. Эта поделка используется пользователем для обогрева зеркал в машине. Если вы встроите силовое реле, вы сможете подключить что угодно.

Следующий вариант немного сложнее, но в целом он элементарный:

Вид готовой сборки (есть такие похожие заводские модули):

На базе TL431

Элементы (характеристики на схеме):

• резистор — 3 шт. (по форме R);
• контроль TL431;
• «Микрик»;
• конденсатор (С1, подобран экспериментально);
• э/м реле (исполнительный блок).

Параллельно «микрику» подключается контакт реле, к нему — «+» от источника питания; второй — вывод на резистор 100 Ом, также подключенный к резисторам. Выводы 2 и 3 микросхемы подключены к резистору 100 Ом и диоду.

Последний контакт таймера находится на полупроводнике с исполнительным узлом (реле э/м). Минусовая мощность — на сопротивление 510 Ом. Функция схемы: конденсатор разряжается автоматически, дальнейшее подключение «микрофона» SB1 не требуется.

Таймер для каждодневного включения на микросхемах CD4060B, CD4001

Схема собрана на базе 2-х генераторов импульсов, перекрывающих частоту в диапазоне 24 часа, а также включает в себя триггер и выходной ключ с реле. Питание — «заряжает» смартфон, мобильник 5 В. Можно предоставить резервный источник (в рассматриваемом варианте его нет). Генераторы построены на микросхемах CD4060B с 14-разрядным двоичным счетчиком (выходов с 1-3 и 11 разрядов нет) и 2-мя инверторами (один подключен на вход счетчика) по схеме мультивибратора, включенными последовательно.

Частота мультивибратора задается RC-цепочками С1-R2 и С4-R7, подборкой резисторов R2 и R7 задается 24-часовая частота импульсов. Достижение логического привода на выводе 14 происходит через 2 минуты. 50 сек после нажатия S1 (S2). Затем сопротивление подбирается более точно, этот интервал делается равным 1 мин. 15 сек., на последнем шаге осуществляется ежедневная корректировка.

Схема для 220 Вольт

Таймеры на транзисторах и микросхемах работают от 5–14 В (стандартно от 12 В). Реле времени на 220 вольт — можно сделать по достаточно простой схеме, но так как в схеме используется опасное высокое напряжение, сборку его рекомендуется производить только специалистам с соответствующим образованием.

В схеме ключевым элементом является тиристор VS1, а он, как известно, может пропускать только полволны переменного напряжения. Для того чтобы две полуволны, отрицательная и положительная, попали в нагрузку, входное напряжение проходит через диодный мост D1-D4. После моста обе полуволны становятся одной полярности и легко коммутируются тиристором.

Что потребуется:

• резисторы: 4,3 МОм (R1), 200 Ом (R2) и регулируемые 1,5 кОм (R3);
• 4 диода с максимальным током от 1 А, обратным напряжением от 400 В;
• конденсатор 0,47 мкФ;
• тиристор (можно аналоги) ВТ151;
• обычный микропереключатель.

Принцип стандартный для таких сборок: постепенная зарядка конденсатора С1 (начинается после включения С1). При этом тиристор VS1 открыт, на нагрузку L1 из сети подается напряжение 220В. После зарядки он замыкается, отключая ток — лампа L1 гаснет. Пауза регулируется установкой номинала R3, подбором емкости С1.

У сборки есть минус: при прикосновении ко всем оголенным проводам нога грозит сильным ударом током, так как на элементы идет сильный ток.

Многофункциональные, с отсчетом времени на дисплее, с часами

Если добавить в схему блок памяти, дисплей, то возможности можно расширить:

Целесообразность самоделок

Практически не бывает таких ситуаций, когда пользователи вынуждены делать временное реле своими руками из-за отсутствия в продаже подходящего устройства для своих нужд.

Все возможные таймеры, а точнее модули, комплекты для сборки, если рассматривать этот вопрос близко к самоделкам, можно приобрести на сайтах. Например, цена аналогов описанных нами сборок на NE555 варьируется от 1 до 3$. Стоит ли заморачиваться? Кроме того, можно подобрать аппарат с большим радиусом действия, с несколькими каналами, многофункциональный и с дисплеем; для слаботочного питания 5, 12, 24 В и др., а также для 220 вольт.

Самоделками целесообразно заниматься при наличии под рукой необходимых запчастей, наличии у пользователя навыков работы с электроникой, а также когда нет желания заказывать и ждать модуль, когда в городе нет магазинов радиодеталей область . Причем поделки часто делаются ради интереса, для повышения опыта, знаний в этой области.