На транзисторах
Транзисторная схема наиболее легкая в сборке, менее затратная из всех вариантов. Самая простая включает всего 8 элементов, которые можно разместить без платы, спаяв между собой. Часто такое простое реле времени создают и применяют для освещения: после нажатия тумблера лампа горит заданный промежуток времени, потом сама выключается.
Что потребуется:
- э/м реле 250 В, 5 А, допускаются параметры выше;
- транзистор КТ973А, подойдут также подобные, например, 973Б;
- диод КД105Б или иной подходящий;
- микропереключатель («микрик», кнопочка или с бегунком);
- резисторы 3 шт.: на 100 Ом; 2.2 мОм и переменный на 820 Ом (ним будет регулироваться временная пауза);
- конденсатор 3300 мкФ, 25 В.
Самоделку можно использовать, например, для включения вентиляции в гараже.
Алгоритм работы:
- Исходная позиция перекл. S1 — «выкл». Конденсатор C1 пока разряжен и когда первый элемент переключат в другое положение, стартует его зарядка.
- Транз. VT1 пока открыт, поскольку ток заряженного C1 течет сквозь его базу. При зарядке он понижается и VT1 через небольшой промежуток выходит из насыщения (из состояния, когда сопротивление «эмиттер-коллектор» наименьшее, вхождение в насыщение составных транзисторов как бы не происходит).
- Ток коллектора VT1 падает быстрее, в момент, его нехватки, чтобы исполнительный расцепитель K1 держал контакты K1.1 сомкнутыми, они расцепляются.
- Для нового запуска реле переводят переключатель в позицию «выкл.», чтобы конденсатор разрядился и через 5–10 сек. — «вкл.» Продолжительность задержки зависит от емкости данного элемента (чем она выше, тем дольше пауза) и от положения регулятора подстроечного резистора R1 (возрастает сопротивление — длиннее пауза). Диод VD1 предназначен для защиты транз. VT1.
Окончательный вид:
Простая сборка на одном биполярном транзисторе
Запчасти для реле задержки выключения 12 вольт:
- э/м расцепитель 10 А, 250 В;
- конденсатор 3.3 мФ, 25 В;
- диод КД105Б (или аналог);
- резисторы: 1 кОм; от 1 до 100 Ом, в нашем случае 18 Ом;
- переключатель.
Мультиметром определяем выводы диода:
Определяем сопротивление релейной обмотки. Соотношение напряжения питания к ней не должно превышать макс. тока на коллекторе Iкmax примененного транз. (КТ315 Iкmax=100 мА=0.1 А).
Мультиметром проверяем транзистор:
Далее, самодельное на 12 В реле времени конструируется по схеме:
Сборка поэтапно в иллюстрациях:
Вот еще подобные чрезвычайно простые схемы (у первой задержка от 2 сек. до 9 мин. 20 сек.):
Как работает
Алгоритм для первой описанной нами схемы (он же подобный и у других, анализируемых в разделе):
- Перекл. S1 в позиции зарядки — конд. C1 аккумулирует энергию через резистор R1 (не должно быть слишком низкое количество Ом).
- При «полном» C1 «микрик» переводят в «вкл.» — он начинает разряжаться через резистор R2 и транзисторную базу VT1.
- Пока идет разрядка, контакты реле сомкнутые. Когда ток становится достаточно слабым — размыкаются.
Элементарный эффективный вариант с задержкой 10 мин
Рассматриваемый дальше вариант расценивается пользователями как один из лучших среди простых самоделок такого типа.
Задержка — 10 мин. Можно обойтись без платы. Регулировка — стандартным резист. R1, управляют изделием контактами. Можно также создать площадку, макет ниже:
С двумя транзисторами, также и для включения нагрузки
В схеме есть 2 транзистора:
- первый (Б1) — регулировка, управление паузой. Запускает таймер;
- второй — электронный ключ, активация и отключение питания обслуживаемого прибора.
Сложность состоит в подборе сопротивления R3. Нам потребуется такое, чтобы реле смыкалось только при поступлении импульса от Б2. Обратная активация нагрузки происходит только при сработке Б1, подбирать данный параметр надо экспериментально.
Подключение реле времени
В современных условиях чаще всего используются цифровые электронные таймеры. Они обеспечивают стабильную работу, высокую точность действий и широкий диапазон установки временных задержек. Программа таких приборов предусматривает большое количество включений и отключений. Для нормальной работы электрической цепи используется схема подключения реле времени.
Основой типового прибора является таймер на микропроцессорах, имеющий жидкокристаллический дисплей. Программирование осуществляется с помощью специальных кнопок.
Необходимая коммутация задается с помощью реле, в котором имеются переключающиеся контакты №№ 3, 4, 5, показанные на рисунке. Для подачи питающего напряжения к таймеру существуют клеммы №№ 1, 2. Переключающиеся контакты дают возможность различных операций с электрическими нагрузками не только путем обычного включения или выключения. Они позволяют работать сразу с несколькими электрическими цепями, выполняя их включение или отключение.
Таким образом, область использования реле времени существенно расширяется. Это позволяет по очереди освещать большие площади, путем автоматического отключения и включения светильников. Получается существенная экономия электрической энергии.
Принцип поочередного включения и отключения разных групп освещения активно используется в частных загородных домах. В разных комнатах происходит автоматическое включение света, создавая иллюзию присутствия хозяев. Эта мера очень эффективно предупреждает воровство в период длительного отсутствия жильцов. Электропитание нагрузки и реле времени осуществляется раздельно и никак не связано между собой. Это позволяет задавать управление нагрузками с большими мощностями, вплоть до 380 вольт.
Переходим к принципу работы схемы
После подачи питания цепочка R1–C3 генерирует стартовый импульс, длительностью примерно 100мс для микросхемы DD1, с которого выход OUT микросхемы устанавливается в лог.1, включая тем самым оптосимистор VS1, симистор VS2 и подключая нагрузку к сети 220В. С этого же момента начинается отсчет времени.
Время выдержки таймера задается цепочкой R3–R6–C2. Время зарядки конденсатора C2 до напряжения отключения выход OUT микросхемы DD1 в логический 0 определяется формулой:
t = 1,1*(R3+R6)*C2
Резистор R6 ограничивает минимальное время задержки 3 сек. Конденсатор C1 необходим для фильтрации помех в питании микросхемы DD1 и должен располагаться максимально к ней близко.
Резистор R4 задает ток светодиода оптосимистора и при применении аналогов MOC3043, например MOC3042 или MOC3041 должен быть уменьшен, так как им необходим больший ток для работы.
Данная схема может применяться и для коммутации пускателей, но учтите, что в случаях малых токов пускателей возможно ложное срабатывание или их жужжание в отключенном режиме, так как они могут включаться через цепочку R5–C5. В таком случае, эта цепочка требует коррекции по номиналам.
Такое устройство можно купить сразу в готовом виде, либо применить ненужный от какого-либо устройства: роутера, модема, телефона или подобного. В таком случае устройство реле заметно упростится.
Трансформатор T1 можно заменить на любой другой с номинальным входным напряжением 220 Вольт, выходным — 12 Вольт.
Если схема реле задержки выключения вас заинтересовала и вы бы хотели скачать файл с изображением разведенной печатной платы — оставляйте ваши комментарии.
Разновидности устройства
Основные виды реле времени от применяемых технологий в их конструкции:
Самые надежные и использующиеся длительное время – часовые или анкерные.Их работа обеспечивается пружинным механизмом, заводящимся руками или автоматически, при подаче напряжения на устройство. Отличительный признак такого прибора – наличие механической надстроечной шкалы, выставляя значения на которой, устанавливают время и период включения и прерывания линии тока для потребителя.Устройство часового реле
Моторные.Чем-то такие реле похожи на анкерные, вот только для хода часов используется не пружина, а маленький электродвигатель. От него и работает механизм прибора – он обеспечивает вращение всех шестеренок редуктора, осуществляющих перемещение замыкающих контактов в состояние «включено» или «отсоединено». Сами параметры срабатывания выставляются вручную специальными фиксаторами.
Простое, моторное реле времени
Пневматические или гидравлические. Применяются в основном в производстве, для управления станками. Замедление механизма включения обеспечивается специальным воздушным или жидкостным демпфером, замедляющим ход толкателя в электромагните, который в свою очередь и соединяет контакты. Период срабатывания зависит от объема рабочего тела в ограничивающей камере. Когда при включенном электромагните толкатель жмет на мембрану, та не сразу прогибается – сначала должен выйти воздух или жидкость из камеры демпфера под ней, и только тогда он дойдет до финиша и соединит клеммы. Регулируя скорость истечения рабочего тела, и устанавливают временные промежутки срабатывания пневматических или гидравлических реле.
Устройство пневматического реле
Электромагнитные.Уже более близкие к современным и до сих пор часто используемые реле времени. Их принцип действия – электромагнит, который при наборе на магнитный сердечник необходимой силы поля соединяет с его с помощью контакты прохождения питания клиентского устройства. Пауза срабатывания обеспечивается дополнительной катушкой (гильзой), одетой на тот же магнитный якорь, но с обратным ходом тока. Время действия такого реле основано на эффекте остаточного магнетизма сердечника, который продолжает создавать поле еще некоторое время после отключения основной обмотки.
Устройство электромагнитного реле
Электронные.Условно, они все построены на периоде заряда конденсатора, замедление которого обеспечивается характеристиками нагрузки-резистора. При достижении полной емкости конденсатор перестает пропускать через себя ток, что дает возможность открыться полупроводниковому или ламповому элементу, от которого уже и срабатывает включение или разрыв питания клиентского устройства. После разряда конденсатора происходит обратная отсечка потребителя. Устройства на основе таких элементов узнать достаточно просто – на их поверхности находятся регуляторы, выполненные или в виде пазов под отвертки, или рукояток, которыми контролируется параметры сопротивления резисторов в цепи.
Простая схема электронного реле
Логические.Реле времени с такой основой используют для своей работы микросхемы, в составе которых находятся логические сумматоры, отсчитывающие время в зависимости от пройденного количества тактов задающего генератора. В момент, когда достигаются установленные значения, «процессор» устройства подает сигнал на исполнительный контур, который в свою очередь производит подключение питания потребляющей части. После того, как количество тактов достигает второго заданного прибору значения – линия прерывается. Такой класс оборудования легко узнать по наличию цифровых дисплеев и множества клавиш, которыми и программируются требуемые параметры.
Схема простого логического реле
Алгоритмы работы, функциональные диаграммы, условные обозначения
Функциональная схема двухканального реле времени
В современных программируемых устройствах предусматривается сложный алгоритм работы, включающий в себя временные паузы и циклически повторяющиеся интервалы. Различают следующие схемы функционирования реле времени:
- простая задержка момента включения;
- после подачи питания нагрузка подключается, но через заданное программой время напряжение с нее снимается;
- то же что и в предыдущем случае, но отключение происходит с некоторой задержкой.
Еще одна схема предполагает более сложный цикличный режим работы устройства. Для его понимания следует уточнить порядок включения и отключения нагрузки. Он выглядит так:
- После подачи питание поступает по назначению лишь спустя некоторый временной промежуток.
- В течение заранее заданного интервала линия остается подключенной к сети.
- Происходит выключение и выдержка паузы, равной ее длительности при подаче питания.
- Нагрузка вновь подключается на то же время, что и в первый раз.
- Последовательность этих действий продолжается вплоть до полного снятия питающего напряжения.
При исследовании алгоритмов срабатывания реле времени и особенностей его применения потребуется ознакомиться с одной из важнейших характеристик прибора, представленной в виде функциональной диаграммы.
Диаграммы срабатывания
Диаграммы работы реле времени
Под этой характеристикой понимаются графические эпюры, описывающие состояние реле времени в различные моменты времени. При знакомстве с ними весь процесс коммутаций представляется в наглядном виде.
Особенно четко различим на диаграммах циклический характер процессов, наблюдаемых при работе устройств по сложному алгоритму. Указанные на них промежутки времени, как правило, задаются самим пользователем. С другой стороны, известны образцы устройств, в которых моменты отключения и подключения нагрузки корректировке не подлежит. Как фиксированный параметр, они обычно указываются в паспорте изделия. Чаще всего – это времязадающие приборы специального назначения, устанавливаемые в защитных цепях промышленных установок.
Обозначения контактов на схемах
Графическое обозначение контактов
При выборе реле времени важно научиться разбираться не только в функциональных диаграммах срабатывания, но и в схеме расположения его рабочих контактов. Среди них выделяются следующие виды контактных групп:
- одна из них в нерабочем положении всегда разомкнута;
- другая группа контактов в нормальных условиях находится в замкнутом состоянии;
- третья разновидность имеет нейтральное положение.
Для понимания характера срабатывания реле на схемах они обозначаются специальными значками в виде полуовалов, отрезков прямых линий и усеченных параллелей.
3 частые ошибки при выборе Р.В.
- Выбирают реле, у которого максимальный или минимальный настраиваемый период отработки приближен к требуемому рабочему. Необходимо чтобы время, которое чаще всего будет отрабатывать устройство, находилось в средней трети.
- Реле не рассчитано на подключенную нагрузку. Перед выбором определите максимальный ток управляемых реле устройств и изучите его характеристики.
- Устройство предназначенное для помещений монтируют под открытым небом. Реле для установки на улице должно иметь класс защиты не ниже IP 68.
Надеемся, эта статья была не только познавательной, но и практически полезной. Отлично если она помогла сделать жилище более удобным и уютным.
Как работает электронный таймер
В отличие от самых первых таймеров с часовым механизмом, современные реле времени действуют гораздо быстрее и эффективнее. Многие из них сделаны на основе микроконтроллеров (МК), способных выполнять миллионы операций в секунду.
Для включения и отключения такая скорость не нужна, поэтому микроконтроллеры были соединены с таймерами, способными подсчитывать импульсы, возникающие внутри МК. Таким образом, центральный процессор выполняет свою основную программу, а таймер обеспечивает своевременные действия в определенные промежутки времени. Понимание принципа действия этих устройств понадобится даже при изготовление простого емкостное реле времени своими руками.
Принцип работы реле времени:
- После команды запуска таймер начинает считать с нуля.
- Под действием каждого импульса, содержимое счетчика увеличивается на единицу и постепенно приобретает максимальное значение.
- Далее происходит обнуление содержимого счетчика, поскольку он становится «переполненным». В этот момент как раз и заканчивается выдержка времени.
Такая простейшая конструкция позволяет получить максимальную выдержку в пределах 255 микросекунд. Однако в большинстве устройств требуются секунды, минуты и даже часы, в связи с чем и возникает вопрос, как создать требуемые временные промежутки.
Выход из этого положения довольно простой. Когда таймер переполняется, это событие приводит к прерыванию действия основной программы. Далее происходит переход процессора к соответствующей подпрограмме, складывающей из небольших выдержек любой промежуток времени, который требуется в настоящий момент. Данная подпрограмма, обслуживающая прерывание, очень короткая, состоящая не более чем из нескольких десятков команд. По окончании ее действия, все функции возвращаются в основную программу, продолжающую работать с того же места.
Обычное повторение команд происходит не механически, а под руководством специальной команды, резервирующей память и создающей короткие временные выдержки.
Простое реле времени на 220 В
Данное реле выдержки времени на 220 Вольт является гальванически не развязанным и является простейшим. В качестве элемента коммутации применяется тиристор.
Как мы говорили, тиристор позволяет коммутировать нагрузку, нечувствительную к форме напряжения питания: лампу накаливания, тен, галогеновую лампу и тому подобное.
Нельзя подключить светодиодный драйвер или энергосберегайку типа КЛЛ, любой электронный прибор, имеющий на входе трансформатор.
Минимум деталей схемы и простота схема позволят собрать это схему любому, израсходовав не более 50–100 руб.
Схема работает так же просто, как и выглядит. Если замкнуть контакт S1, то начнется постепенная зарядка C1. В процессе заряда этого конденсатора, тиристор VS1 будет открыт.
На нагрузке HL1 будет сетевое напряжение. Как только конденсатор зарядится, тиристор VS1 закроется и ток через него проходить перестанет. Наш прибор завершить работу и произойдет выключение нагрузки.
Схема содержит такие детали:
диодный мост, выполняющий функцию подачи на тиристор выпрямленного тока: состоит из диодов с максимальным током не ниже 1А и имеющего обратный показатель напряжения не ниже 400В (1N4007);
тиристор серии BT151 (если у вас завалялись КУ 202Н или КУ 202М — применяйте);
- сопротивление R1 — 4.3 МОм, мощностью 1Вт;
- сопротивление R2 200 Ом, 1Вт;
- R3 такой же мощности, 1.5 кОм;
- конденсатор устройства С1 на 0.47 мкФ, на 630В или большее напряжение;
- нагрузка HL1 мощностью не более 200 Вт; при применении ламп накаливания, и в том числе галогенных ламп помните, что стартовый ток при включении может превышать рабочий в 10 раз, хотя это продолжается не так долго.
- выключатель или тумблер S1.
Так как весь принцип работы этого реле сводится к зарядке конденсатора, то изменяя емкость конденсатора проще всего изменить время включения реле.
Из-за простоты данного устройства дать простую формулу расчета времени выдержки невозможно, так как время зависит от параметров конкретного тиристора, сопротивлений резисторов, ёмкости конденсатора.
Виды реле
Блочные модели
По способу подключения к действующей электросети все релейные устройства подразделяются на следующие классы:
- приборы блочного типа;
- переключатели, встраиваемые непосредственно в электронную схему;
- модульные конструкции.
Устройства блочного типа выполняются в виде монолитного переходника, втыкаемого непосредственно в розетку. Их контакты напрямую подключаются к фазе и нулю коммутируемой цепи. Встраиваемые образцы не нуждаются в стороннем источнике питания, так как работают в составе сложных электронных схем.
Модульные устройства
Модульные реле времени крепятся на дин рейке в распределительном шкафу и подключаются к расположенной рядом нулевой и фазной шине. В соответствии с особенностями конструкции конкретного исполнительного механизма все известные образцы реле имеют следующие исполнения:
- электромагнитного типа;
- приборы, выполненные на основе электронной схемы;
- похожие на заводные механизмы пневматические и электромеханические устройства (последние по внешнему виду напоминают часы).
Цифровое реле задержки отключения нагрузки
По виду механизма, обеспечивающего задержку во времени, эти устройства делятся на следующие классы:
- с электромагнитным замедлением;
- пневматические (компрессорные);
- с часовым (анкерным) замедляющим механизмом;
- моторные системы;
- электронно-механические аналоговые устройства.
Каждый из перечисленных образцов отличается от аналогов своими характеристиками и применяется в конкретных условиях на усмотрение пользователя. Устанавливаемые на дин рейку модульные конструкции могут использоваться в качестве временного реле 220 Вольт для освещения внутридомовых пространств.
Схема подключения к сухому контакту через контактор 24В (пускатель)
Использование контактора на 24В является наиболее популярным способом подключения оборудования к сухому контакту, особенно в системе пожарной сигнализации.
Это решение наиболее сбалансированное, оно позволяет реализовать различные варианты коммутации в электрике.
Используется контактор и питающий трансформатор на 24В. В коммутационное устройство заводится один из выходящих проводников трансформатора, а затем подключается к клеммам контактора.
На однолинейной схеме наглядно виден принцип работы этой связки:
Условное обозначение контактора, очень похоже на расцепитель, но есть у них и важные различия, просто сравните обе схемы.
У представленного варианта коммутации есть масса достоинств, но и без недостатков не обошлось:
Другие функции
Экран и панель управления реле времени
Современные системы управления обладают разнообразием возможностей. В некоторых моделях дополнительные функции программируемых реле отображены в трех основных и двух смешанных режимах, которые обозначаются следующим образом:
- H – таймер недельный;
- U – реле напряжения;
- F – фотореле;
- HU – недельный таймер с контролируемым напряжением;
- FU – фотореле с контролем напряжения.
Таймер недельный автоматически выполняет ежедневную важную функцию. Например, оптимизация параметров тепличного или инкубаторного хозяйства. Может управлять работой фонтанных устройств, рекламных конструкций.
Реле U обеспечивает защиту электрооборудования от возможных колебаний сетевого напряжения. Подключенное устройство отображает на дисплее его реальную величину.
Если значение в заданных пределах – включается нагрузка. Когда напряжение выходит за пределы верхнего или нижнего порога, нагрузка не подключается.
Фотореле для уличного освещения
Фотореле – оптимальный вариант программируемой работы осветительной арматуры. Может применяться как в быту, так и для управления подсветкой различных сооружений, освещением садово-парковых площадей, улиц, других публичных мест.
Также существуют приборы, совмещающие функции таймера, фотореле и реле напряжения. Энергонезависимая память такого устройства позволяет сохранять запрограммированные параметры не только при перепадах напряжения, но даже при отключениях питания. Обычно, допустимое значение тока нагрузки для реле прибора – до 16 ампер. Если же рабочий ток больше, оборудование комплектуется магнитным пускателем или контактором.
Перечисленные приборы предназначены для коммутации нагрузки, согласно установленному времени, контроля напряжения и отключения потребителей при значительных колебаниях в электрической сети. Причем после восстановления параметров происходит их автоматическое включение. Выполняется переключение установленного уровня освещенности, другие программируемые действия.
Как выбрать?
При выборе конкретной модели реле времени необходимо руководствоваться такими принципами относительно их параметров:
- Род и величина рабочего напряжения – различные модели могут, как подключаться к бытовой сети в 220 В переменного тока, так и работать от пониженных управленческих цепей на 12, 42, 127 В и т.д.
- Допустимый ток нагрузки – определяет пропускную способность контактов реле времени без их перегрева.
- Диапазон времени срабатывания контактов и чувствительность регулировки этого параметра – определяет скорость включения реле времени, возможность его изменения в каких-либо пределах и возможный шаг регулировки.
- Конструктивные особенности и принцип работы – если по местным условиям не допускается классическое переключение контактов по соображениям взрывоопасности, необходимо устанавливать бесконтактные модели.
- Влагозащищенность и температурный диапазон – определяет допустимые параметры окружающей среды, в которых может эксплуатироваться данное реле времени.
- Тип устройства (цикличные или промежуточные) – первый из них задает некую периодичность выдаваемого сигнала, а второй выступает в качестве промежуточного звена, обеспечивающего задержку времени в уже существующей цепи.
Что такое реле времени
Реле времени предназначено для отключения/включения питания через определенные временные периоды
Временное реле представляет собой электромеханическое (электронное) устройство, основное назначение которого состоит в автоматическом отключении нагрузки с некоторой задержкой. Приборы этого класса широко применяются в электросетях промышленных установок, позволяя управлять режимами их работы без помощи человека. Кроме того, реле времени используются в быту, обеспечивая своевременное снятие напряжения 220 Вольт с подключенных через них приборов. В качестве таких нагрузок могут использоваться:
- бытовые осветители любого типа;
- образцы климатического оборудования;
- системы вентиляции и другие устройства.
Первые образцы – механические прототипы этих устройств – были разработаны еще в середине XIX века. Они управляли включением и выключением линий развивающейся тогда телеграфной связи. С тех пор эти изделия существенно усовершенствовались, их функциональность заметно возросла. При этом принцип работы таких приборов остался прежним: спустя заданный промежуток времени срабатывает исполнительное устройство, после чего напряжение питания автоматически снимается с нагрузки или подается на нее. В системах управления промышленным оборудованием коммутация контролируемых цепей осуществляется по определенному алгоритму, задаваемому путем программирования электронных реле.
