24.02.2020

Реле времени своими руками: как собрать самостоятельно

Реле времени своими руками — как собрать самостоятельно

Опубликовано Артём в 28.02.2019 28.02.2019

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.

Простейший вариант

Пример конструктора для самодельной сборки таймера задержки отключения:

При желании есть возможность самостоятельно собрать реле времени по следующей схеме:

Время задающим элементом является конденсатор С1, в стандартной комплектации КИТ набора 1000 мкФ/16 В, время задержки составляет 10 минут. Регулировка времени осуществляется резистором R1. Питание платы 12 вольт. Управление нагрузкой осуществляется через контакты. Плату можно не делать, собрать на макете.

Для того, чтобы сделать реле времени, нам понадобятся такие детали:

Правильно собранное устройство не нуждается в настройке и готово к работе. Данное самодельное реле задержки времени было описано в журнале «Радиодело» 2005.07.

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.

Пневматика и часовой тип

Схемы на основе пневматических систем — уникальные. Эти приборы содержат специальную систему замедления — демпферное устройство пневматического типа. Время выдержки «пневматики» можно настраивать путем расширения или сужения сечения трубы, откуда подается воздух. Для такой операции в конструкции предусмотрен специальный регулировочный винт.

Временная задержка здесь колеблется в районе 1–60 сек. Однако есть экземпляры, срабатывающие в два раза быстрее. В действительности существуют небольшие погрешности по указанному времени.

Устройства, именуемые часовыми реле, широко распространены в электрике. Такой тип активно используют для сооружения автоматических рубильников, которые защищают цепи напряжением 500−10000 вольт. Время срабатывания — 0,1−20 сек.

Основой часовых реле является пружина, которая взводится электромагнитным механическим приводом. Контактные группы часового механизма коммутируют после пройденного промежутка времени, заданного заранее на специальной шкале устройства.

Скорость хода прибора напрямую зависит от силы тока, проходящего в обмотке. Это помогает настроить устройство под защитные функции. Главной особенностью такой защиты является полная независимость от влияния внешних факторов.

Схемы различных реле времени

Существуют разные варианты исполнения реле времени, схема каждого вида имеет свои особенности. Таймеры можно изготовить самостоятельно. Перед тем как сделать реле времени своими руками, необходимо изучить его устройство. Схемы простых реле времени:

на транзисторах;
на микросхемах;
для выходного питания 220 В.

Опишем каждую из них более подробно.

Схема на транзисторах

Транзистор КТ 3102 (или КТ 315) – 2 шт.
Конденсатор.
Резистор номиналом 100 кОм (R1). Также понадобится еще 2 резистора (R2 и R3), сопротивление которых будет подбираться вместе с емкостью в зависимости от времени срабатывания таймера.
Кнопка.

При подключении схемы к источнику питания начнет заряжаться конденсатор через резисторы R2 и R3 и эммитер транзистора. Последний откроется, поэтому на сопротивлении будет падать напряжение. В результате откроется второй транзистор, что приведет к срабатыванию электромагнитного реле.

При заряде емкости ток будет уменьшаться. Это вызовет снижение эммитерного тока и падения напряжения на сопротивлении до того уровня, которое приведет к закрытию транзисторов и отпускания реле. Чтобы запустить таймер заново, потребуется кратковременное нажатие кнопки, которое вызовет полную разрядку емкости.

Для увеличения временной задержки используют схему на полевом транзисторе с изолированным затвором.

На базе микросхем

Применение микросхем уберет необходимость разряжать конденсатор и подбирать номиналы радиодеталей для выставления необходимого времени срабатывания.

Необходимые электронные компоненты для реле времени на 12 вольт:

резисторы номиналом 100 Ом, 100 кОм, 510 кОм;
диод 1N4148;
емкость на 4700 мкФ и 16 В;
кнопка;
микросхема TL 431.

Положительный полюс источника питания должен соединяться с кнопкой, параллельно к которой подключен один контакт реле. Последний также подключается к резистору 100 Ом. С другой стороны резистор соединен с сопротивлениями на 510 и на 100 кОм. Один из выводов последнего идет на микросхему. Второй вывод микросхемы соединен с резистором на 510 кОм, а третий – с диодом. К полупроводниковому устройству подключается второй контакт реле, которое соединено с исполняющим устройством. Отрицательный полюс источника питания связан с сопротивлением на 510 кОм.

Под питание на выходе 220 В

Две вышеописанные схемы рассчитаны на напряжение 12 В, т. е. не подходят для мощных нагрузок. Устранить этот недостаток допустимо с помощью магнитного пускателя, установленного на выходе.

Если в качестве нагрузки выступает маломощное устройство (бытовое освещение, вентилятор, трубчатый электрический нагреватель), то можно обойтись без магнитного пускателя. Роль преобразователя напряжения выполнят диодный мост и тиристор. Необходимые детали:

Диоды, рассчитанные на ток больше 1 А и обратное напряжение не выше 400 В, – 4 шт.
Тиристор ВТ 151 – 1 шт.
Емкость на 470 нФ – 1 шт.
Резисторы: на 4300 кОм – 1шт, на 200 Ом – 1 шт., регулируемый на 1500 Ом – 1 шт.
Выключатель.

К питанию 220 В подключается контакт диодного моста и выключатель. Второй контакт моста соединен с выключателем. Параллельно к диодному мосту подключается тиристор. Тиристор соединяется с диодом и сопротивлениями на 200, на 1500 Ом. Вторые выводы диода и резистора (200 Ом) идут на конденсатор. Параллельно последнему подключено сопротивление на 4300 кОм. Но необходимо помнить, что данное устройство не используется для мощных нагрузок.

Реле на одном транзисторе

Для совсем ленивых можно использовать схему реле времени на одном транзисторе, КТ 973 А, импортный аналог BD 876. Данное решение также основано на заряде конденсатора до напряжения питания, через потенциометр. Изюминка схемы заключается в принудительном переключении и разряде емкости через резистор R2 и возвращении исходного начального положения тумблером S1.

При подаче питания на устройство начинается заряжаться емкость электролита через резистор R1 и через R3, открывая тем самым ключ транзистор VT1. Когда емкость зарядится до состояния отключения VT1 обесточивается реле, тем самым отключая или включая нагрузку, в зависимости от назначения схемы и использования контактов.

Элементы таймера не критичны и могут иметь незначительный разброс в номиналах. Выдержка времени может отличаться и зависеть от температуры окружающей среды, а также от величины сетевого напряжения. На фото ниже предоставлен пример готовой самоделки:

Теперь вы знаете, как сделать реле времени своими руками. Надеемся, предоставленные инструкции пригодились вам и вы смогли собрать данную самоделку в домашних условиях!

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.

Недельный таймер

Электронный таймер включений-выключений в автоматическом режиме используется в разных сферах. «Недельное» реле коммутирует в рамках заранее установленного недельного цикла. Прибор позволяет:

Обеспечить функции коммутации в системах освещения.
Включать/выключать технологическое оборудование.
Запускать/отключать охранные системы.

Габариты устройства небольшие, в конструкции предусмотрены функциональные клавиши. Используя их, можно легко запрограммировать прибор. Помимо этого, имеется жидкокристаллический дисплей, на котором отображается информация.

Режим управления можно активировать, нажав и удерживая кнопку «Р». Настройки сбрасываются кнопкой «Reset». Во время программирования можно установить дату, лимит — недельный срок. Реле времени может работать в ручном или автоматическом режиме. Современная промышленная автоматика, а также разные бытовые модули чаще всего оборудуются приборами, которые можно настроить при помощи потенциометров.

Передняя часть панели предполагает наличие одного или нескольких штоков потенциометра. Их можно регулировать при помощи лезвия отвертки и устанавливать в нужное положение. Вокруг штока имеется размеченная шкала. Подобные приборы широко применяются в конструкциях контроля вентиляционных и отопительных систем.

Приборы с механической шкалой

Одним из приборов, который имеет механическую шкалу, является бытовой таймер. Работает он от обычной розетки. Такой прибор позволяет управлять домашней техникой в определенном диапазоне времени. В нем установлено «розеточное» реле, которое ограничено суточным циклом срабатывания.

Для использования суточного таймера его нужно настроить:

Приподнять все элементы, которые располагаются по дисковой окружности.
Опустить все элементы, которые отвечают за настройку времени.
Прокручивая диск, установить его на текущий промежуток времени.

К примеру, если элементы опущены на шкале, отмеченной цифрами 9 и 14, то нагрузка активируется в 9 часов утра и будет выключена в 14:00. За сутки можно создать до 48 включений аппарата.

Кроме того, устройство имеет функционал, позволяющий активировать таймер во внепрограммном режиме.

Для этого нужно активировать кнопку, которая находится на боковой части корпуса. Если ее запустить, таймер включится в срочном режиме, даже если он был включен.

Видео по теме

Как сделать реле времени своими руками: схема, фото, видео

Принцип работы и сферы применения
Простое реле времени на транзисторах — схема
Реле на базе микросхем
Реле времени под питание на выходе 220 В
Выводы и полезное видео о сборке

Активизировать и отключать бытовую технику можно без вашего присутствия и участия. Большинство выпускаемых в наши дни моделей оснащено реле времени для автоматического запуска/остановки. Что делать, если точно так же хочется управлять устаревшим оборудованием? Запастись терпением, нашими советами и сделать реле времени своими руками. Схема и пошаговые инструкции прилагаются.

Мы нашли и систематизировали все ценные сведения о вариантах и способах изготовления реле. Использование представленной информации гарантирует простоту сборки и отличную работу прибора.

Принцип работы и сферы применения реле времени

Классический пример рассматриваемого устройства — это в реле в старой стиральной машинке советского образца. На ее корпусе имелась ручка с несколькими делениями. Выставил нужный режим и барабан крутится в течение 5–10 минут, пока часики внутри не дойдут до нуля. Электромагнитное реле времени небольшое по габаритам, потребляет мало электроэнергии, не имеет ломающихся подвижных частей и долговечно.

Сегодня реле времени устанавливают в:

микроволновки, печи и иную бытовую технику;
автоматику управления освещением;
системы автополива;
вытяжные вентиляторы.

В большинстве случаев прибор делают на основе микроконтроллера, который одновременно и управляет всеми остальными режимами работы автоматизированной техники. Производителю так дешевле. Не надо тратиться на несколько отдельных устройств, отвечающих за что-то одно. По типу элемента на выходе реле времени заводские модели и самоделки делятся на:

релейные (нагрузка подключается через «сухой контакт»);
симисторные;
тиристорные.

Наиболее надежен и устойчив к скачкам в сети первый вариант. Устройство с коммутирующим тиристором на выходе следует брать, только если подключаемая нагрузка нечувствительна к форме питающего напряжения.

Чтобы изготовить реле времени своими руками, можно также воспользоваться микроконтроллером. Однако самоделки в основном делаются для простых вещей и условий работы. Дорогой программируемый контроллер в такой ситуации — лишняя трата денег. Есть гораздо более простые и дешевые в исполнении схемы на основе транзисторов и конденсаторов. Причем вариантов существует несколько, выбрать для своих конкретных нужд есть из чего.

Все предлагаемые варианты изготовления реле времени своими руками построены на принципе запуска установленной выдержки. Сначала запускается таймер с заданным временным интервалом и обратным отсчетом. Подключенное к нему внешнее устройство начинает работать (включается электродвигатель или свет). А затем, по достижении нуля, реле выдает сигнал на отключение этой нагрузки или перекрывает ток.

Читайте также: Кабели и провода

Простое реле времени на транзисторах своими руками — схема

Схемы на базе транзисторного исполнения — наиболее легкие в реализации. Простейшая из них включает в себя всего восемь элементов. Для их соединения даже не потребуется плата, все можно спаять без нее. Подобное реле часто делают, чтобы подключить через него освещение. Нажал кнопку — и свет горит в течение пары минут, а потом сам отключается.

Для питания этой схемы требуются батарейки на 9 или аккумуляторы на 12 вольт. Кроме того, такое реле можно запитать от переменных 220 В посредством преобразователя на постоянные 12 В.

Чтобы собрать простое реле времени своими руками, потребуется:

пара резисторов (100 Ом и 2,2 мОм);
биполярный транзистор КТ937А (либо аналог);
переменный резистор на 820 Ом (для регулировки временного интервала);
реле переключения нагрузки;
конденсатор на 3300 мкФ и 25 В;
выпрямительный диод КД105Б;
переключатель для запуска отсчета.

Задержка времени в этом реле-таймере происходит за счет зарядки конденсатора до уровня питания ключа транзистора. Пока C1 заряжается до 9–12В, ключ в VT1 остается открытым. Внешняя нагрузка запитана (свет горит). Через некоторое время, которое зависит от выставленного значения на R1, происходит закрытие транзистора VT1. Реле K1 в итоге обесточивается, а нагрузка отключается от напряжения.

Смотрите принципиальную схему твердотельного реле на 12В

Время заряда конденсатора C1 определяется произведением его емкости на общее сопротивление цепи зарядки (R1 и R2). Причем первое из этих сопротивлений фиксировано, а второе регулируемо для задания конкретного интервала.

Временные параметры для собранного реле подбираются опытным путем — выставлением различных значений на R1. Чтобы впоследствии легче было выполнять установку нужного времени, на корпусе следует сделать разметку с поминутным позиционированием. Указать формулу расчета выдаваемых задержек для такой схемы проблематично. Многое зависит от параметров конкретного транзистора и остальных элементов.

Приведение реле в исходное положение производится обратным переключением S1. Конденсатор замыкается на R2 и разряжается. После повторного включения S1 цикл запускается заново.

Один транзистор можно заменить цепью из пары аналогичных, что только повысит стабильность работы собираемого реле времени. В схеме с двумя транзисторами первый участвует в регулировке и управлении временной паузой. А второй — это электронный ключ для включения и отключения питания у внешней нагрузки.

В варианте со сдвоенной схемой один из ключей Б1 «запускает таймер» и включает нагрузку, а второй Б2 отключает ее. Самое сложное в данной модификации — это точно подобрать сопротивление R3. Оно должно быть таким, чтобы реле замыкалось исключительно при подаче сигнала с Б2. При этом обратное включение нагрузки обязано происходить только при срабатывании Б1. Подбирать его придется экспериментально.

Как сделать реле времени своими руками на базе микросхем?

У транзисторных схем есть два основных минуса. Для них сложно рассчитать время задержки и перед очередным пуском требуется разряжать конденсатор. Использование микросхем нивелирует эти недостатки, но усложняет устройство. Однако при наличии даже минимальных навыков и познаний в электротехнике сделать подобное реле времени своими руками также не составит труда.

Если задержка требуется в интервале от десяти минут до часа, то транзистор лучше всего заменить микросхемой серии TL431. Порог открытия у TL431 более стабильный за счет наличия внутри источника опорного напряжения. Плюс для ее переключения вольтаж требуется гораздо больший. На максимуме, за счет увеличения значения R2, его можно поднять до 30 В. Конденсатор до таких значений будет заряжаться долго. К тому же подключения C1 на сопротивление для разрядки в этом случае происходит автоматически. Дополнительно нажимать на SB1 здесь не нужно.

Смотрите также схему подключения фотореле

Еще один вариант — это применение «интегрального таймера» NE555. В этом случае задержка также определяется параметрами двух сопротивлений (R2 и R4) и конденсатора (C1). «Выключение» реле происходит за счет переключения опять же транзистора. Только его закрытие здесь выполняется по сигналу с выхода микросхемы, когда она отсчитает нужные секунды.

«Таймер» на основе микросхемы NE555 во многом повторяет классический вариант на одном транзисторе, но интервал задержек здесь выставляется более точный (от 1 секунды до нескольких минут и часов).

Ложных срабатываний при использовании микросхем выходит гораздо меньше, нежели при применении транзисторов. Токи в этом случае контролируются жестче, транзистор открывается и закрывается именно тогда, когда требуется.

Еще один классический микросхемный вариант реле времени основан на базе КР512ПС10. В этом случае при включении питания цепь R1C1 подает на вход микросхемы импульс сброса, после чего в ней запускается внутренний генератор. Частоту отключения (коэффициент деления) последнего задает регулирующая цепь R2C2.

Количество подсчитываемых импульсов определяется коммутацией пяти выводов M01–M05 в различных комбинациях. Время задержки можно выставить от 3 секунд до 30 часов. После отсчета указанного числа импульсов на выходе микросхемы Q1 устанавливается высокий уровень, открывающий VT1. В результате срабатывает реле K1 и включает либо выключает нагрузку.

Схема сборки реле времени с помощью микросхемы КР512ПС10 не отличается сложностью, сброс в исходное состояние в таком РВ происходит автоматически при достижении заданных параметров за счет соединения лапок 10 (END) и 3 (ST).

Существуют еще более сложные схемы реле времени на базе микроконтроллеров. Однако для самостоятельной сборки они мало подходят. Здесь сказываются сложности как с пайкой, так и с программированием. Вариаций с транзисторами и простейшими микросхемами для бытового применения вполне хватает в подавляющем большинстве случаев.

Реле времени под питание на выходе 220 В своими руками

Все вышеописанные схемы рассчитаны на 12-вольтовое выходное напряжение. Чтобы подключить к собранному на их основе реле времени мощную нагрузку, необходимо на выходе устанавливать магнитный пускатель. Для управления электродвигателями или другой сложной электротехникой с повышенной мощностью так и придется делать.

Однако для регулировки бытового освещения можно собрать реле на базе диодного моста и тиристора. При этом подключать через такой таймер что-либо иное не рекомендуется. Тиристор пропускает сквозь себя только положительную часть синусоиды переменных 220 Вольт. Для лампочки накаливания, вентилятора или ТЭНа это не страшно, а другое электрооборудование может не выдержать и сгореть.

Схема реле времени с тиристором на выходе и диодным мостом на входе рассчитана на работу в сетях 220 В, но имеет ряд ограничений по типу подключаемой нагрузки.

Для сборки подобного таймера для лампочки необходимы:

сопротивления постоянные на 4,3 МОм (R1) и 200 Ом (R2) плюс регулируемое на 1,5 кОм(R3);
4 диода с максимальным током выше 1А и обратным напряжением от 400 В;
конденсатор на 0,47 мкФ;
тиристор ВТ151 или аналогичный;
выключатель.

Функционирует это реле-таймер по общей схеме для подобных устройств, с постепенной зарядкой конденсатора. При смыкании на S1 контактов С1 начинает заряжаться. В течение этого процесса тиристор VS1 остается открытым. В итоге на нагрузку L1 поступает сетевое напряжение 220 В. После завершения зарядки С1 тиристор закрывается и отсекает ток, выключая лампу.

Регулировка задержки производится выставлением значения на R3 и подбором емкости конденсатора. При этом надо помнить, что любое прикосновение к оголенным ножкам всех использованных элементов грозит поражением током. Они все находятся под напряжением 220 В.

Выводы и полезное видео о сборке реле времени своими руками

Разобраться с нуля во внутреннем устройстве реле времени часто бывает сложно. У одних не хватает познаний, у других — опыта. Чтобы упростить вам выбор нужной схемы, мы сделали подборку видеоматериалов, в которых подробно рассказывается обо всех нюансах работы и сборки рассматриваемого электронного прибора.

Принцип работы элементов реле времени на транзисторном ключе:

Автоматический таймер на полевом транзисторе для нагрузки 220 В:

Пошаговое изготовление реле задержки своими руками:

3 идеи сборки реле времени своими руками

Простейший вариант

Пример конструктора для самодельной сборки таймера задержки отключения:

При желании возможно самостоятельно собрать реле времени по следующей схеме:

Времязадающим элементом является конденсатор С1, в стандартной комплектации КИТ-набора он имеет следующие характеристики: 1000 мкФ/16 В, время задержки в этом случае составляет приблизительно 10 минут. Регулировка времени осуществляется переменным резистором R1. Питание платы 12 Вольт. Управление нагрузкой производится через контакты реле. Плату можно не делать, а собрать на макетной плате или навесным монтажом.

Для того, чтобы сделать реле времени, нам понадобятся следующие детали:

Самоделка на базе таймера NE 555

Другая схема электронного таймера для сборки своими руками также легка и доступна для повторения. Сердцем данной схемы является микросхема интегрального таймера «NE 555». Данный прибор предназначен как для отключения, так и включения устройств, ниже представлена схема устройства:

NE555 – это специализированная микросхема, используемая в построении всевозможных электронных устройств, таймеров, генераторов сигнала и т.д. Она достаточно распространена, поэтому ее можно найти в любом радиомагазине. Данная микросхема управляет нагрузкой через электромеханическое реле, которое можно задействовать как на включение, так и на выключение полезной нагрузки.

Управление таймером осуществляется двумя кнопками: «старт» и «стоп». Для начала отсчета времени необходимо нажать на кнопку «старт». Отключение и возврат устройства в первоначальное состояние осуществляется кнопкой «стоп». Узлом, задающем интервал времени, является цепочка из переменного резистора R1 и электролитического конденсатора C1. От их номинала зависит величина задержки включения реле времени.

При данных номиналах элементов R1 и C1, диапазон времени может быть от 2 секунд до 3 минут. В качестве индикатора состояния работоспособности конструкции используется включенный параллельно катушке реле светодиод. Как и в предыдущей схеме, для ее функционирования требуется дополнительный источник внешнего питания на 12 Вольт.

Для того чтобы реле само включалось сразу при подаче на плату питания, необходимо немного изменить схему: вывод 4 микросхемы соединить с плюсовым проводом, вывод 7 отключить, а выводы 2 и 6 соединить вместе. Более наглядно о данной схеме можно узнать из видео, где подробно описан процесс сборки и работы с устройством:

Реле на одном транзисторе

Самый простой вариант — использовать схему реле времени всего на одном транзисторе, КТ 973 А, его импортный аналог BD 876. Данное решение также основано на заряде конденсатора до напряжения питания, через потенциометр (переменный резистор). Изюминка схемы заключается в принудительном переключении и разряде емкости через резистор R2 и возвращении исходного начального положения тумблером S1.

При подаче питания на устройство емкость С1 начинается заряжаться через резистор R1 и через R3, открывая тем самым транзистор VT1. Когда емкость зарядится до состояния отключения VT1, обесточивается реле, тем самым отключая или включая нагрузку, в зависимости от назначения схемы и используемого типа реле.

Выбранные вами элементы могут иметь незначительный разброс в номиналах, это не повлияет на работоспособность схемы. Задержка может немного отличаться и зависеть от температуры окружающей среды, а также от величины сетевого напряжения. На фото ниже предоставлен пример готовой самоделки:

Будет интересно прочитать:

Точка J

Обзоры и рейтинги статьи

Реле времени своими руками: как собрать самостоятельно

Активизировать и отключать бытовую технику можно без вашего присутствия и участия. Большинство выпускаемых в наши дни моделей оснащено реле времени для автоматического запуска/остановки. Что делать, если точно так же хочется управлять устаревшим оборудованием? Запастись терпением, нашими советами и сделать реле времени своими руками. Поверьте, этой самоделке найдется применение в хозяйстве.

Мы готовы помочь вам осуществить интересную задумку и попробовать свои силы на пути самостоятельного электротехника. Для вас мы нашли и систематизировали все ценные сведения о вариантах и способах изготовления реле. Использование представленной информации гарантирует простоту сборки и отличную работу прибора.

В предложенной к изучению статье подробно разобраны опробованные на практике самодельные варианты устройства. Сведения опираются на опыт увлеченных электротехникой мастеров и требования нормативов. Автор статьи приложил к текстовой информации схемы для сборки и видео-инструктаж.

Сфера применения реле времени
Схемы различных самоделок
- Вариант #1: самый простой на транзисторах
- Вариант #2: на базе микросхем
- Вариант #3: под питание на выходе 220 В
Выводы и полезное видео по теме

Сфера применения реле времени

Человек всегда стремился облегчить себе жизнь, внедряя в обиход разные приспособления. С появлением техники на базе электродвигателя встал вопрос об оснащении ее таймером, который управлял бы этим оборудованием автоматически. Включил на заданное время — и можно идти заниматься другими делами. Агрегат по истечении установленного периода сам отключится. Вот для такой автоматизации и потребовалось реле с функцией автотаймера.

Классический пример рассматриваемого устройства – это в реле в старой стиральной машинке советского образца. На ее корпусе имелась ручка с несколькими делениями. Выставил нужный режим, и барабан крутится в течение 5–10 минут, пока часики внутри не дойдут до нуля.

Сегодня реле времени устанавливают в:

микроволновки, печи и иную бытовую технику;
вытяжные вентиляторы;
системы автополива;
автоматику управления освещением.

По типу элемента на выходе реле времени заводские модели и самоделки делятся на:

релейные (нагрузка подключается через «сухой контакт»);
симисторные;
тиристорные.

Наиболее надежен и устойчив к всплескам в сети первый вариант. Устройство с коммутирующим тиристором на выходе следует брать, только если подключаемая нагрузка нечувствительна к форме питающего напряжения.

Чтобы самостоятельно изготовить реле времени, также можно воспользоваться микроконтроллером. Однако самоделки в основном делаются для простых вещей и условий работы. Дорогой программируемый контроллер в такой ситуации – лишняя трата денег. Есть гораздо более простые и дешевые в исполнении схемы на основе транзисторов и конденсаторов. Причем вариантов существует несколько, выбрать для своих конкретных нужд есть из чего.

Схемы различных самоделок

Все предлагаемые варианты изготовления своими руками реле времени построены на принципе запуска установленной выдержки. Сначала запускается таймер с заданным временным интервалом и обратным отсчетом. Подключенное к нему внешнее устройство начинает работать (включается электродвигатель или свет). А затем, по достижении нуля, реле выдает сигнал на отключение этой нагрузки или перекрывает ток.

Вариант #1: самый простой на транзисторах

Схемы на базе транзисторного исполнения – наиболее легкие в реализации. Простейшая из них включает в себя всего восемь элементов. Для их соединения даже не потребуется плата, все можно спаять без нее. Подобное реле часто делают, чтобы подключить через него освещение. Нажал кнопку — и свет горит в течение пары минут, а потом сам отключается.

Чтобы собрать это самодельное реле времени, потребуется:

пара резисторов (100 Ом и 2,2 мОм);
биполярный транзистор КТ937А (либо аналог);
реле переключения нагрузки;
переменный резистор на 820 Ом (для регулировки временного интервала);
конденсатор на 3300 мкФ и 25 В;
выпрямительный диод КД105Б;
переключатель для запуска отсчета.

Задержка времени в этом реле-таймере происходит за счет зарядки конденсатора до уровня питания ключа транзистора. Пока C1 заряжается до 9–12 В ключ в VT1 остается открытым. Внешняя нагрузка запитана (свет горит). Через некоторое время, которое зависит от выставленного значения на R1, происходит закрытие транзистора VT1. Реле K1 в итоге обесточивается, а нагрузка отключается от напряжения.

Временные параметры для собранного реле подбираются опытным путем выставлением различных значений на R1. Чтобы впоследствии легче было выполнять уставку нужного времени, на корпусе следует сделать разметку с поминутным позиционированием. Указать формулу расчета выдаваемых задержек для такой схемы проблематично. Многое зависит от параметров конкретного транзистора и остальных элементов.

В схеме с двумя транзисторами первый участвует в регулировке и управлении временной паузой. А второй – это электронный ключ для включения и отключения питания у внешней нагрузки.

Самое сложное в данной модификации – это точно подобрать сопротивление R3. Оно должно быть таким, чтобы реле замыкалось исключительно при подачи сигнала с Б2. При этом обратное включение нагрузки обязано происходить только при срабатывании Б1. Подбирать его придется экспериментально.

У этого типа транзисторов ток затвора очень мал. Если обмотку сопротивления в управляющем реле-ключе подобрать большую (в десятки Ом и МОм), то интервал отключения можно увеличить до нескольких часов. Причем большую часть времени реле-таймер практически не потребляет энергии. Активный режим в нем начинается на последней трети данного интервала. Если РВ подключить через обычную батарейку, то прослужит она очень долго.

Вариант #2: на базе микросхем

У транзисторных схем есть два основных минуса. Для них сложно рассчитать время задержки и перед очередным пуском требуется разряжать конденсатор. Использование микросхем нивелирует эти недостатки, но усложняет устройство. Однако при наличии даже минимальных навыков и познаний в электротехнике сделать своими руками подобное реле времени также не составит труда.

Порог открытия у TL431 более стабильный за счет наличия внутри источника опорного напряжения. Плюс для ее переключения вольтаж требуется гораздо больший. На максимуме, за счет увеличения значения R2, его можно поднять до 30 В. Конденсатор до таких значений будет заряжаться долго. К тому же подключения C1 на сопротивление для разрядки в этом случае происходит автоматически. Дополнительно нажимать на SB1 здесь не нужно.

Еще один вариант – это применение «интегрального таймера» NE555. В этом случае задержка также определяется параметрами двух сопротивлений (R2 и R4) и конденсатора (C1). “Выключение” реле происходит за счет переключения опять же транзистора. Только его закрытие здесь выполняется по сигналу с выхода микросхемы, когда она отсчитает нужные секунды.

Вариант #3: под питание на выходе 220 В

Все вышеописанные схемы рассчитаны на 12-вольтовое выходное напряжение. Чтобы подключить к собранному на их основе реле времени мощную нагрузку, необходимо на выходе устанавливать магнитный пускатель. Для управления электродвигателями или иной сложной электротехникой с повышенной мощностью так и придется делать.

Однако для регулировки бытового освещения можно собрать реле на базе диодного моста и тиристора. При этом подключать через такой таймер что-либо иное не рекомендуется. Тиристор пропускает сквозь себя только положительную часть синусоиды переменных 220 Вольт. Для лампочки накаливания, вентилятора или ТЭНа это не страшно, а другое электрооборудование подобного может не выдержать и сгореть.

Для сборки подобного таймера для лампочки необходимы:

сопротивления постоянные на 4,3 МОм (R1) и 200 Ом (R2) плюс регулируемое на 1,5 кОм(R3);
четыре диода с максимальным током выше 1 А и обратным напряжением от 400 В;
конденсатор на 0,47 мкФ;
тиристор ВТ151 или аналогичный;
выключатель.

Выводы и полезное видео по теме

Разобраться с нуля во внутреннем устройстве реле времени часто бывает сложно. У одних не хватает познаний, а у других опыта. Чтобы упростить вам выбор нужной схемы, мы сделали подборку видеоматериалов, в которых подробно рассказывается обо всех нюансах работы и сборки рассматриваемого электронного девайса.

Принцип работы элементов реле времени на транзисторном ключе:

Автоматический таймер на полевом транзисторе для нагрузки 220 В:

Пошаговое изготовление реле задержки своими руками:

Собрать самостоятельно реле времени не слишком сложно. Схем для реализации этого замысла своими руками есть несколько. Все они основаны на постепенной зарядке конденсатора и открытии/закрытии транзистора или тиристора на выходе. Если нужен простой прибор, то лучше взять транзисторную схему. Но для точного контроля времени задержки придется паять один из вариантов на той или иной микросхеме.

Как сделать реле времени для включения и выключения электроприборов своими руками

Современное бытовое оборудование (стиральные машины или СВЧ печи, например) в обязательном порядке оснащаются встроенными реле времени. Кроме того, устройства устанавливаются в однолинейные схемы энергоснабжения и выполняют функцию управления работой нагрузки, включая или отключая ее в нужное время. Чтобы сделать реле времени дома своими руками, нужно изучить особенности конструкции и принцип их действия.

Принцип работы и области применения

Самый простой пример, позволяющий понять принцип работы реле, – заведенный на определенное время механический или электронный будильник. Для получения полноценного таймера к нему добавляется исполнительное устройство, выполняющее нужную функцию – подачу питания на люстру или вентилятор, например. Порядок работы такого реле:

Как только установленный на таймере (часах) временной интервал истек, сигнал управления поступает на катушку реле.
Сразу вслед за этим его рабочие контакты размыкают или замыкают питающую цепь.
В результате отключается или включается подсоединенный к ней прибор.

В реальных устройствах подобный режим работы реализуется с учетом заранее заданной задержки по времени.

Таймеры различного типа широко применяются для управления функционированием промышленных установок, а также при включении и отключении бытовых приборов. В качестве коммутируемых домашних нагрузок обычно используются:

осветительные приборы любого класса;
различные образцы климатического оборудования;
вентиляционные системы и подобные им устройства.

Применение бытовых приборов с управлением по времени позволяет снизить расходы на оплату электроэнергии.

Перед тем как сделать таймер включения и выключения электроприборов своими руками, потребуется ознакомиться с разновидностями этих устройств.

Виды реле

По типу используемого в схеме коммутации выходного элемента известные образцы реле времени делятся на следующие виды:

релейные системы, основным переключающим звеном которых является рабочий контакт;
транзисторные коммутаторы на ключевых полупроводниковых элементах;
симисторные или тиристорные переключатели.

Первый из вариантов мало пригоден для самостоятельного изготовления, поскольку схема его сравнительно сложна – содержит слишком много элементов.

Схемное решение на тиристорах рекомендуется выбирать, когда подключаемая нагрузка нечувствительна к форме напряжения питания.

В самоделках неразумно использовать современные микроконтроллеры, существенно усложняющие процесс настройки и регулировки исполнительной части схемы. Более предпочтительными являются реле на транзисторах, отличающиеся простотой сборки и предварительной отладки.

Практические схемы

Все предлагаемые варианты самодельных реле содержат в своем составе недорогие элементы, свободно продающиеся в любом магазине радиотоваров. Их схема работает по простейшему алгоритму, согласно которому сначала запускается встроенный в нее таймер, а по окончании отсчета срабатывает исполнительный узел. В результате напряжение питания подается или снимается с подключенной к реле нагрузки.

Времязадающее устройство на транзисторах

Электрическая схема реле времени на нескольких транзисторах – самая простая в реализации, поскольку содержит всего 8 активных элементов. На ее основе удается собрать приборы, управляющие временем выключения освещения, например. Для питания такой схемы потребуется батарейка на 9 Вольт или же автомобильный аккумулятор на 12 Вольт.

Для изготовления самодельного реле необходим следующий набор деталей:

два постоянных резистора и один переменный потенциометр – их номиналы подбираются под конкретную схему;
сдвоенный транзистор КТ937А или зарубежный аналог;
реле, переключающее нагрузку;
постоянный времязадающий конденсатор нужной емкости;
диод под обозначением КД105Б;
кнопка для запуска реле.

Задержка по времени в самодельном устройстве организуется зарядкой постоянного конденсатора до уровня питания транзисторного ключевого элемента. В течение всего этого процесса, до момента достижения напряжения 9-12 Вольт, выходной ключ остается открытым, а подключенная к нему лампочка светится в полный накал. Через промежуток времени, задаваемый текущим значением переменного резистора, транзистор полностью закрывается. В результате обмотка в его коллекторе обесточивается, а нагрузка отключается от цепи питания.

Временные параметры в секундах или минутах для собранного по транзисторной схеме реле подбираются экспериментально – изменением сопротивления регулируемого резистора. Для удобства последующего задания момента включения или выключения на корпусе реле рекомендуется нанести указатели, которыми обозначаются полученные экспериментальным путем уставки по времени.

Реле на микросхеме

Схема электронного таймера, своими руками собранного на основе микросхемы, позволяет избавиться от таких недостатков транзисторного аналога, как сложность расчета времени задержки. Кроме того, в транзисторной схеме каждый раз перед очередным запуском необходимо разряжать времязадающий конденсатор. Применение микросхем с одной стороны нивелирует эти недостатки, а с другой – несколько усложняет устройство. При выборе подходящего для реле времени микрочипа исходят из следующих соображений:

если нужна задержка в диапазоне от десяти минут до одного часа, лучше всего подойдет микросхема серии TL431;
при необходимости работать с более широким диапазоном – с временной задержкой от 1 секунды и до нескольких часов – удобнее всего сделать таймер на классической серии NE555;
примерно те же временные параметры удается получить при использовании микросхемы КР512ПС10.

Порог срабатывания у них из-за наличия источника опорного напряжения строго фиксирован, что позволяет точно задавать требуемое время задержки.

Возможность повысить переключающий вольтаж позволяет увеличить диапазон временных задержек в большую сторону. Благодаря наличию встроенного узла обнуления зарядных цепей делать принудительный сброс нет необходимости. К достоинствам этого варианта самодельного реле времени относят снижение ложных срабатываний, что объясняется более «жесткими» режимами по току.

Большую популярность приобрели схемы реле на основе микроконтроллеров. Однако для самостоятельного копирования они не совсем удобны. При их использовании возникают определенные сложности, связанные с пайкой микрочипов и их программированием. Предложенных вариантов времязадающих устройств обычно хватает для домашнего повторения.

Устройство для коммутации оборудования 220 Вольт

Для управления работой силового оборудования (электродвигателями, например) обычные схемы на 12 Вольт не подходят. В этом случае необходим магнитный пускатель, коммутирующий напряжения 220 или 380 Вольт (в зависимости от числа фаз). Для подачи управляющего напряжения на его катушку также потребуется мощный формирователь 220 Вольт.

Простейшая схема такого реле, применяемая только для управления освещением, не нуждается в мощных контакторах и может быть собрана из ограниченного числа деталей. Для этого потребуется выпрямительный мостик из 4-х вентильных диодов и полупроводниковый тиристор, управляемый уровнем переменного напряжения. При работе в качестве регулятора вентиль пропускает только положительную часть синусоиды 220 Вольт. Такой режим допустим лишь для схем, нагруженных на лампочки накаливания, а также на двигатели вентиляторов или на ТЭНы. Они не чувствительны к форме подаваемого напряжения в отличие от других образцов коммутируемого электрооборудования.

Для самостоятельной сборки такого таймера потребуются следующие комплектующие и детали:

постоянные сопротивления на 4,3 МОм и 200 Ом плюс переменный резистор на 1,5 кОм;
четыре диода, рассчитанные на ток свыше 1 Ампера и обратное напряжение до 400 Вольт (это может быть КД202Р, например);
времязадающий конденсатор на 0,47 мкФ;
тиристор ВТ151 или подобный ему элемент.

Принцип работы схемы схож с уже рассмотренными ранее случаями и сводится к зарядке питающим напряжением времязадающего конденсатора.

В течение зарядного цикла на управляющий электрод тиристора подается положительный потенциал, поддерживающий его в открытом состоянии. В результате на подключенную к схеме лампочку поступают полуволны сетевого напряжения. По завершении процесса зарядки ток в цепочке прекращается, тиристор закрывается, а лампочка гаснет. Регулировка задержки по времени производится выставлением значения напряжения на зарядном конденсаторе с помощью переменного резистора.

Многофункциональные устройства

Выпускаемые отечественной промышленностью многофункциональные реле времени отличаются расширенным диапазоном опций, что означает наличие следующих возможностей:

Изделия способны работать по графику, заданному программой на год, месяц или неделю.
Могут обслуживать от одного до 4-х коммутируемых каналов.
Оснащаются шестью входными контрольными модулями.

Самостоятельно копировать многофункциональные устройства не имеет смысла. Их следует рассматривать как образцы для углубленного изучения возможностей современных моделей реле времени.

Как собрать реле времени своими руками?

Для обеспечения логики работы электрических устройств часто необходимо учитывать какой-то заданный временной промежуток. Для этого в цепь включаются различные таймеры и реле времени. Сегодня большинство таких приборов можно приобрести в интернете, но при желании вы можете изготовить реле времени своими руками. Тем более что подобная самоделка всегда найдет применение в решении каких-либо бытовых задач.

Несколько слов о разновидностях

Электронные таймеры для установки задержки включения и отключения используются в микроволновках, стиральных машинах, системах обогрева, для обустройства умного дома и т.д. Принцип действия реле времени основывается на установке временного интервала для задержки в работе электрической сети. На практике такое устройство может иметь различный способ замедления:

электромагнитное;

Рис. 1: электромагнитные реле времени

пневматическое;
с часовым механизмом;

Рис. 2. С часовым механизмом

моторные;
электронные.

Из-за сложности настройки и дефицита определенных элементов далеко не все реле времени можно собрать своими руками. Наиболее простым вариантом для изготовления и рассмотрения являются электронные модели, так как достать комплектующие для них сегодня можно как из старого оборудования, так и с любого магазина радиодеталей.

Электромеханические реле и другие варианты доступны в случае наличия специфических комплектующих, которые далеко не всегда можно найти в свободной продаже.

Что понадобится для изготовления?

В зависимости от выбранной модели процесс может оказаться как простым, так довольно трудоемким. Поэтому всем необходимым лучше запастись заранее, чтобы не останавливаться на половине проделанной работы.

Для сборки реле времени вам понадобится:

набор радиодеталей – в каждом конкретном примере самодельного реле их перечень будет отличаться, но основная номенклатура останется неизменной (резисторы, конденсаторы, транзисторы, микросхемы, промежуточные реле или переключатели, блоки питания или понижающие трансформаторы, катушки и т.д.);
основание для набора элементов – печатная плата, диэлектрическая поверхность или каркас, также выбираются исходя из местных условий;

Рис. 3. Печатная плата

паяльник, припой и другие приспособления для соединения элементов цепи.
корпус – для защиты элементов реле от различных механический воздействий, попадания пыли, влаги и засорителей;
блок управления или программирования – если вы планируете сделать регулируемую задержку.

В некоторых ситуациях вышеперечисленные части можно позаимствовать из старых электронных приборов, если он вам подходят, в противном случае их нужно приобрести. С конкретным перечнем вы сможете определиться после того, как выберете конкретную модель, которую хотите изготовить.

Создаем реле времени на 12 и 220 Вольт

В зависимости от величины питающего напряжения, к которому подключается нагрузка, определяется и уровень потенциала, под которым будут находиться элементы реле времени. На практике для создания временных задержек применяются как работающие от сети 220В, так и от безопасного низкого 12В.

Первый вариант считается более простым, поскольку работа осуществляется напрямую от сети. Также схема на 220 В актуальна для питания особо мощной нагрузки – двигателей или бытовых приборов.

Идея 1. На диодах

Рассмотрим вариант простейшего логического элемента для работы в цепи 220В.

Рис. 4. Схема реле времени на 220В

Здесь включение происходит при нажатии кнопки S1, после чего напряжение подается на диодный мост. С моста потенциал переходит на времязадающий элемент, состоящий из резисторов и конденсатора. В процессе накоплении заряда тиристор VS1 откроется, и ток протечет через лампу освещения L1. Когда емкость конденсатора полностью зарядится, тиристор перейдет в закрытое состояние, после чего срабатывает реле и лампа гореть перестанет.

Максимальную выдержку здесь можно установить в несколько десятков секунд, так как ее величина будет задаваться сопротивлением резистора и емкостью. Существенным недостатком является то, что эта схема несет угрозу человеческой жизни при поражении электротоком. Поэтому далее рассмотрим пример изготовления реле времени на 12В.

Идея 2. На транзисторах

Принцип действия такого реле времени основывается на использовании полупроводниковых приборов для задачи временного промежутка. На практике могут использоваться схемы как с одним транзистором, так и с большим числом. Наиболее актуальные для самостоятельного изготовления реле времени на двух транзисторах – они характеризуются лучшей стабильностью и управляемостью.

Пример такого электронного устройства приведен на рисунке ниже:

Рис. 5. На транзисторах

Для ее практической реализации вам понадобится обзавестись следующими элементами:

резисторами – одним на 100 кОм и тремя на 1 кОм;
двумя транзисторами КТ3102Б или идентичными;
конденсатором для создания задержки выключения/включения;
кнопка для запуска реле времени;
промежуточное реле или коммутатор;
светодиод для сигнализации состояния;
печатная плата для сборки всех деталей.

Принцип работы такого реле времени заключается в подаче напряжения 12 В на емкостной элемент C1. После чего происходит зарядка конденсатора до определенного потенциала, величины которого будет достаточно для открытия транзистора VT1.

Ток заряда для емкостного элемента определяется сопротивлением ветви C1 – R1 – чем больше сопротивление, тем меньше ток, а время накопления заряда больше. Соответственно, для повышения или уменьшения времени включения или выключения нагрузки можно использовать переменный резистор для R1.

Рис. 6. Установить переменный резистор

После разряда емкости на базу транзистора VT1 поступит сигнал открытия, и электрический ток начнет протекать через эмиттер и коллектор, резисторы R2 и R3. Эти номиналы резисторов подбираются для открытия второго транзистора VT2, работающего в режиме электронного ключа на включение основной нагрузки.

Открытый VT2 подает напряжение на обмотку реле K1, сердечник в нем притягивается и производит операции с нагрузкой. Одна из пар контактов электромагнитного реле воздействует своими контактами на цепь питания светодиода, сигнализирующего о состоянии устройства.

Кнопка SB1 в цепи позволяет обнулить заряд конденсатора – это обязательная процедура пере каждым последующим пуском, что составляет определенные трудности, которые решаются установкой микросхем.

Идея 3. На базе микросхем

Это более сложный вариант, чем с использованием транзисторов, но цифровое реле не требует нажатия кнопки для начала нового цикла, они более устойчивы. Циклическое реле позволяет выполнять несколько операций в автоматическом режиме, за счет наличия микросхемы существует источник внутреннего опорного питания, можно значительно увеличить пределы задержки времени.

Рис. 7. На базе микросхемы КР512ПС10

Посмотрите на рисунок, приведенная здесь схема рассчитана на работу в цепи 220 В. Для ее реализации вам понадобятся резисторы разного номинала, указанные на схеме, диодный мост, пара транзисторов, полупроводниковые элементы, конденсаторы, промежуточное реле, микросхема.

Ее принцип действия идентичен с описанным ранее вариантом на двух транзисторах с той разницей, что в цепи управления временной задержкой появляется микросхема. С помощью которой заряд конденсатора может накапливаться в десятки раз дольше, соответственно, получается возможность увеличения времени задержки.

Процесс сборки не представляет особых трудностей для опытных радиолюбителей, имеющих навыки пайки и чтения схем. Однако для новичков такое реле времени может представлять определенную сложность, поэтому им следует внимательно относиться к процессу.

Идея 4. На базе таймера NE555

Этот вариант также относится к электронным реле, в котором задержка времени устанавливается при помощи популярного таймера NE555. С его помощью вы сможете собрать таймер, который оперирует коммутационными процессами, как на включение, так и на отключение.

Рис. 8. На базе таймера NE555

Как видите на схеме, таймер выполняет роль управляющего ключа, разрешающего выдачу электрического сигнала либо напрямую к прибору, либо через оперирующий орган – катушку реле. Когда времязадающая цепочка из двух резисторов и конденсатора достигнет насыщения, таймер выдаст на выход реле времени управляющий сигнал, который притянет к катушке прибора сердечник и замкнет контакты. К выходной катушке параллельно подключается светодиод, сигнализирующий о состоянии реле.

Практическая реализация этой схемы также требует определенных навыков и знаний в пайке радиодеталей и изготовлении печатных плат.

Следует отметить, что таймер и микросхема хоть и дают более устойчивую работу, но не могут похвастаться способностью к программированию. Современные цикличные таймеры на микроконтроллерах представляют неограниченные функции в формировании логики работы, но собрать их в домашних условиях достаточно сложно.

Оценка статьи:

(пока оценок нет)

Загрузка...