Реле за време със собствени ръце: преглед на 3 варианта на самоделки

Активизиране и изключване на домакински уреди може да стане без присъствие и участие на потребителя. Повечето произвеждани днес модели са оборудвани с времево реле за автоматично стартиране/спиране.

Какво да правите, ако искате по същия начин да управлявате остаряло оборудване? Въоръжете се с търпение, нашите съвети и направете времево реле със собствени ръце – повярвайте, тази домашна изработка ще намери приложение в домакинството.

Ние сме готови да ви помогнем да осъществите интересна идея и да опитате силите си по пътя на самостоятелния електротехник. За вас намерихме и систематизирахме всички ценни сведения за вариантите и начините на изработка на реле. Използването на представената информация гарантира простота на сглобяване и отлична работа на уреда.

В предложената за изучаване статия подробно са разгледани изпитани на практика домашни варианти на устройството. Сведенията се основават на опита на майстори, запалени по електротехника, и на изискванията на нормативите.

Област на приложение на времевото реле

Човек винаги се е стремял да облекчи живота си, въвеждайки в бита различни уреди. С появата на техника на базата на електродвигател възникна въпросът за оборудването ѝ с таймер, който да управлява това оборудване автоматично.

Включвате за определено време – и можете да отидете да се занимавате с други работи. Агрегатът след изтичане на зададения период сам ще се изключи. Ето за такава автоматизация се наложи реле с функция на автотаймер.

Класически пример на разглежданото устройство е релето в стара пералня от съветски образец. На корпуса му имаше дръжка с няколко деления. Задавахте желания режим и барабанът се въртеше в продължение на 5–10 минути, докато часовникът отвътре не стигнеше до нула.

Електромагнитното времево реле е с малки размери, консумира малко електроенергия, няма чупливи подвижни части и е дълготрайно.

Днес времево реле се инсталира в различна техника:

• микровълнови фурни, печки и друга домакинска техника;
• изпускателни вентилатори;
• системи за автоматично поливане;
• автоматика за управление на осветлението.

В повечето случаи уредът се прави на основата на микроконтролер, който едновременно управлява и всички останали режими на работа на автоматизираната техника. За производителя така е по-евтино. Не е нужно да се харчи за няколко отделни устройства, отговарящи за нещо едно.

Според типа на изходния елемент, релетата за време се класифицират на три вида:

• релейни – товарът се свързва чрез «сух контакт»;
• със симистори;
• с тиристори.

Най-надежден и устойчив на пренапрежения в мрежата е първият вариант. Устройство с комутиращ тиристор на изхода трябва да се вземе само ако свързаният товар е нечувствителен към формата на захранващото напрежение.

За да си направите сами реле за време, можете да използвате и микроконтролер. Но самоделките обикновено се правят за прости неща и условия на работа. Скъпият програмируем контролер в такава ситуация е излишно харчене на пари.

Има много по-прости и евтини за изпълнение схеми на базата на транзистори и кондензатори. Освен това съществуват няколко варианта, от които можете да изберете за конкретните си нужди.

Схеми на различни домашни изработки

Всички предлагани варианти за изработка на реле за време със собствени ръце са изградени на принципа на стартиране на зададено закъснение. Първо се стартира таймер с определен времеви интервал и обратно броене.

Свързаното към него външно устройство започва да работи – включва се електродвигател или светлина. А след това, когато достигне нула, релето подава сигнал за изключване на този товар или прекъсва тока.

Вариант #1: най-простият на транзистори

Схемите на базата на транзисторно изпълнение са най-лесни за реализация. Най-простата от тях включва само осем елемента. За свързването им дори не е необходима платка, всичко може да се запои без нея. Подобно реле често се прави, за да се свърже осветление чрез него. Натискате бутон – и светлината свети за няколко минути, след което сама се изключва.

За захранване на тази схема са необходими батерии от 9 или акумулатори от 12 волта, също така такова реле може да се захранва от променливо 220 V чрез преобразувател на постоянно 12 V (+)

За да сглобите това самоделно реле за време, ще ви трябват:

• два резистора (100 Ом и 2,2 MΩ);
• биполярен транзистор КТ937А (или аналог);
• реле за превключване на товара;
• променлив резистор 820 Ом (за регулиране на времевия интервал);
• кондензатор 3300 µF и 25 V;
• изправителен диод КД105Б;
• превключвател за стартиране на броенето.

Забавянето на времето в това реле-таймер става чрез зареждане на кондензатора до нивото на захранване на ключа на транзистора. Докато C1 се зарежда до 9–12 V, ключът VT1 остава отворен. Външният товар е захранен (светлината свети).

След известно време, което зависи от зададената стойност на R1, се извършва затваряне на транзистора VT1. Релето K1 в резултат се обезточва, а товарът се изключва от напрежението.

Времето на зареждане на кондензатора C1 се определя от произведението на неговия капацитет и общото съпротивление на веригата за зареждане (R1 и R2). Първото от тези съпротивления е фиксирано, а второто е регулируемо за задаване на конкретния интервал.

Времевите параметри за сглобеното реле се подбират опитно чрез настройване на различни стойности на R1. За да бъде по-лесно по-късно да се извърши настройката на необходимото време, върху корпуса трябва да се направи маркировка с минутно позициониране.

Да се посочи формулата за изчисляване на генерираните закъснения за такава схема е проблематично. Много зависи от параметрите на конкретния транзистор и останалите елементи.

Връщането на релето в изходно положение се извършва чрез обратно превключване на S1. Кондензаторът се затваря към R2 и се разрежда. След повторно включване на S1 цикълът се стартира отново.

Един транзистор може да бъде заменен с верига от чифт аналогични, което само ще повиши стабилността на работа на сглобяваното реле за време (+).

В схемата с два транзистора първият участва в регулирането и управлението на времевата пауза. А вторият е електронен ключ за включване и изключване на захранването на външния товар.

Във варианта със сдвоена схема един от ключовете Б1 „стартира таймера“ и включва товара, а вторият Б2 го изключва (+).

Най-трудното в тази модификация е точно да се подбере съпротивлението R3. То трябва да бъде такова, че релето да се затваря изключително при подаване на сигнал от Б2. При това обратното включване на товара трябва да става само при задействане на Б1. Подбирането му ще трябва да стане експериментално.

За да се увеличи интервалът на закъснение на релето за време, КТ937А може да бъде заменен с полеви транзистор с изолиран затвор (например, 2N7000) (+).

При този тип транзистори токът на затвора е много малък. Ако намотката на съпротивление в управляващото реле-ключ се подбере голяма (от десетки ома и мегаома), то интервалът на изключване може да се увеличи до няколко часа. При това през по-голямата част от времето релето-таймер практически не консумира енергия.

Активният режим в него започва в последната третина от дадения интервал. Ако РВ се включи чрез обикновена батерийка, то тя ще издържи много дълго.

Вариант #2: на базата на микросхеми

Транзисторните схеми имат два основни недостатъка. За тях е трудно да се изчисли времето на закъснение и преди поредното пускане трябва да се разрежда кондензаторът. Използването на микросхеми нивелира тези недостатъци, но усложнява устройството.

Въпреки това при наличие дори на минимални умения и познания в електротехниката да се направи със собствени ръце подобно реле за време също няма да представлява трудност.

Ако се изисква закъснение в интервала от десет минути до един час, то транзисторът най-добре да бъде заменен с микросхема от серия TL431 (+).

Прагът на отваряне при TL431 е по-стабилен поради наличието на вътрешен източник на опорно напрежение. Освен това за превключването ѝ се изисква много по-голямо напрежение. При максимум, чрез увеличаване на стойността на R2, той може да се повиши до 30 V.

Кондензаторът до такива стойности ще се зарежда дълго. Освен това свързването на C1 към съпротивление за разреждане в този случай става автоматично. Не е необходимо допълнително да натискате SB1 тук.

Друг вариант е използването на "интегрален таймер" NE555. В този случай закъснението също се определя от параметрите на две съпротивления (R2 и R4) и кондензатор (C1).

“Изключването” на релето става чрез превключване отново на транзистора. Само че неговото затваряне тук се извършва по сигнал от изхода на микросхемата, когато тя отчете необходимите секунди.

“Таймерът” на базата на микросхема NE555 до голяма степен повтаря класическия вариант с един транзистор, но интервалът на закъсненията тук се настройва по-точно (от 1 секунда до няколко минути и часа) (+)

Лъжливите задействания при използване на микросхеми са много по-малко, отколкото при прилагане на транзистори. Токовете в този случай се контролират по-строго, транзисторът се отваря и затваря точно когато е необходимо.

Друг класически микросхемен вариант на реле за време се основава на базата на КР512ПС10. В този случай при включване на захранването веригата R1C1 подава на входа на микросхемата импулс за нулиране, след което в нея се стартира вътрешен генератор. Честотата на изключване (коефициент на деление) на последния се задава от регулиращата верига R2C2.

Броят на преброяваните импулси се определя от комутацията на петте извода M01–M05 в различни комбинации. Времето за закъснение може да се настрои от 3 секунди до 30 часа.

След отброяване на указания брой импулси на изхода на микросхемата Q1 се установява високо ниво, което отваря VT1. В резултат релето K1 се задейства и включва или изключва товара.

Схемата за сглобяване на реле за време с помощта на микросхема КР512ПС10 не се отличава с сложност, нулирането в изходно състояние в такова РВ става автоматично при достигане на зададените параметри чрез свързване на изводи 10 (END) и 3 (ST) (+)

Съществуват още по-сложни схеми на релета за време на базата на микроконтролери. Въпреки това те не са много подходящи за самостоятелно сглобяване. Тук се отразяват трудностите както с запояването, така и с програмирането. Вариациите с транзистори и най-прости микросхеми за битово приложение са напълно достатъчни в по-голямата част от случаите.

Вариант #3: със захранване на изхода 220 V

Всички гореописани схеми са предназначени за 12-волтово изходно напрежение. За да свържете към релето за време, изградено на тяхна основа, мощна натоварване, е необходимо на изхода да се инсталира магнитен пускател. За управление на електродвигатели или друга сложна електротехника с повишена мощност така ще трябва да се направи.

Въпреки това за регулиране на битово осветление може да се сглоби реле на базата на диоден мост и тиристор. При това не се препоръчва да се свързва нещо друго чрез такъв таймер. Тиристорът пропуска през себе си само положителната част на синусоидата на променливото 220 волта.

За крушка с нажежаема жичка, вентилатор или нагревателен елемент това не е страшно, а друго електрическо оборудване може да не издържи и да изгори.

Схема на реле за време с тиристор на изхода и диоден мост на входа е предназначена за работа в мрежи 220 V, но има редица ограничения по тип на свързания товар (+)

За сглобяване на подобен таймер за крушка са необходими:

• постоянни съпротивления от 4,3 MΩ (R1) и 200 Ω (R2) плюс регулируемо от 1,5 kΩ (R3);
• четири диода с максимален ток над 1 A и обратно напрежение от 400 V;
• кондензатор от 0,47 μF;
• тиристор ВТ151 или аналогичен;
• ключ.

Функционира това реле-таймер по обща схема за подобни устройства, с постепенно зареждане на кондензатора. При затваряне на контактите на S1, C1 започва да се зарежда.

По време на този процес тиристорът VS1 остава отворен. В резултат на това натоварването L1 получава мрежово напрежение 220 V. След приключване на зареждането на C1 тиристорът се затваря и прекъсва тока, изключвайки крушката.

Регулирането на закъснението се извършва чрез задаване на стойност на R3 и избор на капацитет на кондензатора. При това трябва да се помни, че всяко докосване до оголените крачета на всички използвани елементи заплашва с токов удар. Те всички са под напрежение 220 V.

Ако нямате желание да експериментирате и самостоятелно да се занимавате със сглобяване на реле за време, можете да изберете готови варианти на ключове и контакти с таймер.

Повече подробности за такива устройства са написани в статиите:

1. Превключвател с таймер за изключване: как работи и кой вид е по-добре да изберем
2. Контакт с таймер: видове, принцип на работа + особености на инсталация

Изводи и полезно видео по темата

Да се разбере от нулата вътрешното устройство на реле за време често е трудно. На едни не им достигат познания, а на други опит. За да улесним избора ви на нужната схема, направихме подборка от видеоматериали, в които подробно се разказва за всички нюанси на работа и сглобяване на разглежданото електронно устройство.

Принцип на работа на елементите на реле за време на транзисторен ключ:

Автоматичен таймер на полеви транзистор за натоварване 220 V:

Поетапно изработване на реле за закъснение със собствени ръце:

Да сглобите сами реле за време не е твърде сложно – има няколко схеми за реализация на този замисъл. Всички те се основават на постепенно зареждане на кондензатор и отваряне/затваряне на транзистор или тиристор на изхода.

Ако имате нужда от просто устройство, по-добре вземете транзисторна схема. Но за точен контрол на времето на закъснение ще трябва да запоявате един от вариантите на една или друга микросхема.

Ако имате опит в сглобяването на такова устройство, моля, споделете информацията с нашите читатели. Оставяйте коментари, прикачвайте снимки на вашите самоделки и участвайте в дискусиите. Блокът за връзка е разположен по-долу.