Автоматика своими руками для включения и выключения электроприборов: таймеры

Что собой представляет реле времени

По сути, это элемент автоматической защиты, позволяющий отключать оборудование на определенное время, а после снова подавать на него питание. К примеру, освещение требуется только в ночное время, тогда как днем оно ни к чему. Разобравшись, как правильно подключить реле времени, можно с легкостью решить этот вопрос.

Если говорить о том, с какими устройствами можно его коммутировать, то список будет весьма обширен. Чаще всего реле времени используют вместе с магнитным пускателем. Довольно удобны такие элементы автоматики при подаче напряжения на котел отопления, если он не оборудован термодатчиком. Ведь постоянный нагрев теплоносителя тоже ни к чему. Стоит попробовать разобраться, как выполняется его коммутация.

Активация механизма

Подключение устройства производится в строгом положении, предписанным техпаспортом. Обычно прибор устанавливается в вертикальном положении, если он не отклоняется от вертикали более чем на 10 градусов. Также необходимо придерживаться температурного режима: от -20 до +50 градусов по Цельсию.

Третьим параметром, который учитывается при установке устройства, является влажность воздуха. Допустимый уровень не должен быть больше 80%. При подключении необходимо отключить электрическую схему от питательного устройства. Схема, как сделать реле времени 220В своими руками:

Дополнительно на самом корпусе имеются обозначения, указывающие в какой последовательности подключать элементы. Обычно это выглядит подобным образом:

1. Первым делом подключается линия напряжения на клеммы питания.
2. Далее, идет соединение фазной линии с рубильником и входным контактом.
3. Последним шагом является подключение выходного контакта к фазной линии.

В действительности, реле времени подсоединяется по классическому пути многих приборов, то есть идет соединение питания и активация нагрузки через соответствующие контакты, которые образуют группы, их бывает несколько. Все зависит от реле, которое может быть однофазным или трехфазным.

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.

Чем отличается автоматика ABB от изделий других брендов

Такие РВ имеют некоторые преимущества перед устройствами производства остальных фирм, среди которых:

• Простота монтажа и использования. Благодаря нанесенным на корпус РВ схемам вопроса, как подключить реле времени ABB, у пользователя не возникает. Настройки циклов достаточно просты, независимо от того, цифровое или аналоговое устройство используется. Циферблат, как и экран, четко читаем при любом освещении.
• Такие реле времени можно отключить принудительно. Подобное действие необходимо, когда требуется срочная ревизия или обслуживание устройства. При этом предустановленные программы циклов не сбиваются. Говоря о сертификации, можно отметить, что все устройства проходят обязательное тестирование по стандартам EN 60730-1 и EN 60730-2-7.
• Реле времени ABB довольно компактны. При монтаже на ДИН-рейку подобное устройство занимает всего 2 модульных места. Но, несмотря на малые габариты, производитель смог добиться довольно малого минимального шага по времени, который составляет всего 15 мин.
• Некоторые модели предусматривают использование собственной аккумуляторной батареи, которая не даст программам сбиться, обеспечив автономное питание при непредвиденном отключении электроэнергии.

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.

Электромагнитное реле времени небольшое по габаритам, потребляет мало электроэнергии, не имеет ломающихся подвижных частей и долговечно

Сегодня реле времени устанавливают в различную технику:

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

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 классифицируют на три вида:

• 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.

Конструкция реле

Основным элементом реле является фотодатчик, в схемах могут применяться фоторезисторы, диоды, транзисторы, фотоэлектрические элементы. При изменении освещенности на фотоэлементе соответственно изменяются и его свойства, такие как сопротивление, состояния P-N перехода в диодах и транзисторах, а также напряжения на контактах фоточувствительного элемента. Далее сигнал усиливается и происходит переключение силового элемента, коммутирующего нагрузку. В качестве выходных управляющих элементов используют реле или симисторы.

Почти все покупные элементы собраны по схожему принципу и имеют два входа и два выхода. На вход подается сетевое напряжение 220 Вольт, которое, в зависимости от установленных параметров, появляется и на выходе. Иногда фотореле имеет всего 3 провода. Тогда ноль – общий, на один провод подается фаза, и при нужной освещенности она соединяется с оставшимся проводом.

При подключении фотореле необходимо ознакомится с инструкцией, обратить особое внимание на максимальную мощность подключаемой нагрузки, тип ламп освещения (накаливания, газоразрядные, светодиодные лампочки)

Важно знать, что реле освещения с тиристорным выходом не смогут работать с энергосберегающими лампами, а также с некоторыми видами диммеров из-за конструктивных особенностей. Этот нюанс необходимо учитывать, чтобы не повредить оборудование. Этот нюанс необходимо учитывать, чтобы не повредить оборудование

Этот нюанс необходимо учитывать, чтобы не повредить оборудование.

Давайте рассмотрим несколько схем для самостоятельной сборки сумеречного выключателя в домашних условиях. Для примера разберем, как сделать симисторный ночник с фотоэлементом.

Что это такое

Тамер – механическое или электронное устройство, служащее для отсчета промежутков времени. В отличие от обыкновенных часов, измерения которых направлены в бесконечность, работа таймеров ограничена заданными интервалами.

Принцип действия таймеров на кухне

Как пользоваться кухонным таймером известно многим, однако далеко не все знают, что скрывается под корпусом и как работает устройство. Принцип действия прибора наглядно представлен обыкновенным будильником. С помощью стрелки или цифр обозначается конкретное время, при наступлении которого включается звонок или активируется звуковой сигнал. Объединение таймера с переключающим механизмом или реле открывает возможность управления всевозможными устройствами без вмешательства человека.

Разновидности

С момента изобретения песочных часов таймер пережил массу видоизменений и расширил область применения. В качестве кухонных помощников применяются механические и электронные устройства, которые служат общей цели, но отличаются конструкциями и принципами работы.

Механические

В механических устройствах кинетическая энергия заводного механизма, в основе которого заложена пружина, преобразуется во вращение шестеренок. Сигнализатором служит звонок, в работе которого также заложена механика. В качестве индикатора используется циферблат или шкала. Время активации задается стрелкой или рычажком, устанавливаемым на соответствующее деление.

Электро-механические таймеры – промежуточное звено между механическими и электронными приборами. Роль звонка отводится контактам, входящим в схему электрической цепи.

Электронные

В электронных таймерах временные промежутки отсчитываются посредством электрических импульсов, задаваемых кварцевым резонатором. Выходной каскад, представленный триггером или мультивибратором, с помощью которых активируется схема звукового сигнала или срабатывает реле. Для управления устройством используются кнопки или регулятор на основе переменного резистора. Задаваемое время отображается на дисплее или цифровых индикаторах. Схема питается от батарейки или от бытовой сети.

Преимущества

Каждому виду бытовых таймеров присущи достоинства и недостатки.

Преимущества механических кухонных таймеров:

• Доступная цена;
• Простота в эксплуатации;
• Независимость от источников питания.

К недостаткам заводной механики» относится сложность установки точного интервала времени (не более 1 минуты), погрешности в измерениях, ограниченный временной диапазон, а также износ деталей.

Плюсы электронных схем:

• Высокая точность;
• Широкий диапазон установки временных интервалов (от долей секунд до месяцев).
• Информативность (обратный отсчет отображается на индикаторе в информативной форме).
• Выбор мелодий сигнала.

Основным недостатком электронных таймеров является зависимость от источника питания.

Оба вида устройств могут быть представлены во встраиваемых и мобильных вариантах.

Таймер снижает нагрузку на мозг и освобождает от надобности в постоянном наблюдении времени. К его услугам прибегают новички и опытные поварихи. Отсчитывая точные временные интервалы, устройства позволяют строго придерживаться процесса готовки, исключают пригорания или получение на выходе полусырого продукта.

Таймер циклического включения-выключения. Циклическое реле времени своими руками

схема на 12 и 220 вольт

В современном оборудовании часто необходим таймер, т. е. устройство, которое сработает не сразу, а через промежуток времени, поэтому его еще называют реле задержки. Прибор создает временные задержки включения или выключения других устройств. Его не обязательно приобретать в магазине, ведь грамотно сконструированное самодельное реле времени будет эффективно выполнять свои функции.

Сфера применения реле времени

Области использования таймера:

• регуляторы;
• датчики;
• автоматика;
• различные механизмы.

Все данные устройства делятся на 2 класса:

1. Циклические.
2. Промежуточные.

Первое считается самостоятельным прибором. Он подает сигнал через заданный временной промежуток. В автоматических системах циклическое устройство включает и отключает необходимые механизмы. С его помощью управляют освещением:

• на улице;
• в аквариуме;
• в теплице.

Циклический таймер является неотъемлемым устройством в системе «Умный дом». Его применяют для выполнения следующих задач:

1. Включение и выключение отопления.
2. Напоминание о событиях.
3. В строго указанное время включает необходимые устройства: стиральную машинку, чайник, свет и др.

Кроме вышеуказанных, есть еще отрасли, в которых эксплуатируется циклическое реле задержки:

• наука;
• медицина;
• робототехника.

Промежуточное реле используется для дискретных схем и служит вспомогательным устройством. Оно осуществляет автоматическое прерывание электрической цепи. Сфера применения промежуточного таймера реле времени начинается там, где необходимы усиление сигнала и гальваническая развязка электрической цепи. Промежуточные таймеры разделяются на виды в зависимости от конструктивного исполнения:

1. Пневматические. Срабатывание реле после поступление сигнала не происходит мгновенно, максимальная время срабатывания — до одной минуты. Используется в цепях управления металлорежущих станков. Таймер управляет приводами для ступенчатой регулировки.
2. Моторные. Диапазон установки временной задержки начинается с пары секунд и заканчивается десятками часов. Реле задержки являются частью цепей защиты воздушных линий электропередач.
3. Электромагнитные. Предназначены для цепей постоянного тока. С их помощью происходят разгон и торможение электропривода.
4. С часовым механизмом. Основной элемент — взведенная пружина. Время регулирования — от 0,1 до 20 секунд. Используются в релейной защите воздушных линий электропередач.
5. Электронные. Принцип действия построен на физических процессах (периодические импульсы, заряд, разряд емкости).

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

Необходимые радиодетали:

1. Транзистор КТ 3102 (или КТ 315) — 2 шт.
2. Конденсатор.
3. 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.
4. 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 рези

Схемы включения ne555

Сама по себе данная микросхема это как бы «незавершенное» изделие с возможностью реализации на нем двух режимов эксплуатации — таймера запуска (моностабильный) и генератора одиночных импульсов (мультивибратора). Чтобы заставить её функционировать в одном из них, необходима небольшая доработка. Для этого межу контактами 1 и 8 добавляется RC-цепочка (она же времязадающая), для которой заранее подбираются резистор и конденсатор. Их значения будут задавать необходимую частоту и периодичность прямоугольных сигналов «включения/выключения» на выходе микросхемы после подачи на неё питания. Для повышения точности в работе и избегания влияния внешних помех 5 пин (контроль) рекомендовано шунтировать ёмкостью, величина которой должна быть не более 0,1 мкФ.

Моностабильный режим

Рассмотрим принцип работы в режиме таймера.  Для его реализации необходимы дополнительные элементы — один резистор R_t и пара ёмкостей. После подачи питания, на третьей ножке относительно земли будет около 0В. Времязадающий конденсатор С_t полностью разряжен и в таком состоянии схема может находиться достаточно долго, пока на контакт 2 (запуск) не поступит положительный сигнал. Его величина должна быть в три раза меньшей питающего напряжения (Ucc/3).

После подачи сигнала на контакт 2 (запуск), на выходе микросхемы появляется напряжение аналогичное питающему (высокий уровень). Его длительность зависит от времени заряда С_t до уровня 2/3 от Ucc через резистор R_t. Как только это произойдет, выходное напряжение снизится практически до 0В и С_t разрядится.

Важным моментом в этой схеме является то, что после её включения, любые воздействия на контакт 2 (запуск) больше не будут вилять на высокий уровень на выходе. Но его все же можно сбросить, если подать сигнал на четвертую ножку (сброс). Временной интервал выходного импульса (Т) рассчитывается по формуле T=1.1*R_t*C_t.

Режим мультивибратора

В режиме мультивибратора микросхема ne555 выдает серию прямоугольных сигналов, периодичность которых также определяются значениями времязадающей RC-цепочки. Как видно из рисунка ниже, конструкция немного изменена и в неё добавлено еще одно сопротивление. Контакт 7 (разряд) физически соединен между резисторами Ra и Rb, но логически он отключен внутри универсального таймера.

После подачи питания на микросхему, на 3 пине (выходе) появится высокий уровень относительно земли, а конденсатор С_t начинает заряжается через R_a и R_b. Как только С_t достигнет заряда 2/3 от величины питающего напряжения, схема переключится и на её выходе будет около 0В. При этом включится контакт 7 (разряд) и через резистор R_b будет разряжаться С_t.

После того как конденсатор C_t разрядится на 1/3 схема снова переключится, и на её выходе появится высокий уровень. Разъединится контакт 7 (разряд) и C_t начнет опять заряжаться через R_a и R_b. Результатом такой работы станет серия прямоугольных импульсов, длительность которых будет определяться величинами элементов R_a, R_b и С_t. Промежуток между началом каждого из импульсов называют общим периодом Т_П. Его можно увеличивать до 30 секунд путем повышения ёмкости Ct. Частоту колебаний определяют по формуле F = 1/Т_П.

Реле времени на полевом транзисторе

Простое реле времени (или простое реле времени для начинающих 2) на биполярном транзисторе не сложно в изготовлении но на таком реле нельзя получить большие задержки. Длительность задержки определяет RC-цепь состоящая (для реле времени да биполярном транзисторе) из конденсатора, резистора в цепи базы и перехода база-эмиттер транзистора. Чем больше ёмкость конденсатора тем больше задержка. Чем больше суммарное сопротивление резистора в цепи базы и перехода база-эмиттер тем больше задержка. Увеличить сопротивление перехода база-эмиттер, для получения большой задержки, нельзя т.к. это неизменный параметр используемого транзистора. Сопротивление резистора в цепи базы нельзя увеличивать до бесконечности т.к. транзистору для открытия требуется ток, как минимум, в h31э меньший чем ток для необходимый для включения реле. Если например для включения реле требуется 100мА, h31э=100 то для открытия транзистора требуется ток базы Iб=1мА. Для открытия полевого транзистора с изолированным затвором большой ток не требуется, в данном случае можно даже пренебречь этим током и считать что ток для открытия такого транзистора не требуется. Полевой транзистор с изолированным затвором управляется напряжением поэтому можно использовать RC цепь с любым сопротивлением и следовательно делать любые задержки. Рассмотрим схему:

Рисунок 1 — Реле времени на полевом транзисторе

Эта схема похожа на схему с биполярным транзистором из предыдущей стати только здесь вместо биполярного транзистора n-MOSFET (n канальный полевой транзистор с изолированным затвором (и индуцированным каналом)) и добавлен резистор (R1) для разряда конденсатора C1. Резистор R3 не обязателен:

Рисунок 2 — Реле времени на полевом транзисторе без R3

Полевые транзисторы с изолированным затвором могут быть испорчены статическим электричеством поэтому с ними нужно обращаться аккуратно: стараться не касаться вывода затвора руками и заряженными предметами, по возможности заземлять вывод затвора и т.д. 

Процесс проверки транзистора и готового устройства показан на видео:

Т.к. на параметры RC цепи пренебрежимо мало влияют параметры транзистора то расчёт длительности задержки осуществить достаточно несложно. В данной схеме на длительность задержки по прежнему влияет длительность удерживания кнопки и чем меньше сопротивление резистора R2 тем слабее это влияние, но не стоит забывать о том что этот резистор нужен для ограничения тока в момент замыкания контактов кнопки, если его сопротивление сделать слишком низким или заменить перемычкой то при нажатии на кнопку может выйти из строя блок питания или сработать его защита от к.з. (если она есть), контакты кнопки могут приплавиться друг к другу, к тому же данный резистор ограничивает ток при установке резистором R1 минимального сопротивления. Резистор R2 также понижает напряжение (UCmax) до которого заряжается конденсатор C1, при нажатой кнопке SB1, что приводит к уменьшению длительности задержки. Если сопротивление резистора R2 низкое то на длительность задержки оно влияет незначительно. На длительность задержки влияет напряжение на затворе относительно истока при котором транзистор закрывается (далее напряжение закрытия). Для расчёта длительности задержки можно воспользоваться программой: 

КАРТА БЛОГА (содержание)

electe.blogspot.com

Классификация таймеров

Распределение может быть сделано по различным признакам. Каждое реле времени требует наличия электропитания. Некоторые из устройств питаются из сети, в других используется аккумулятор. Есть модели, в которых предусмотрены оба способа.

В видео рассказано о таймере включения света для аквариума:

Видео описание

Таймер механический включения и выключения освещения в аквариуме.

В первом случае при сбое электропитания возможно возникновение проблем. Однако такие таймеры могут работать очень долго, не требуя к себе особого внимания. Устройства, использующие аккумулятор, обладают значительной степенью автономности, но действуют в течение ограниченного времени, до тех пор, пока заряд не закончится.

Программируемый таймер для управления бытовыми приборамиИсточник 220.guru

Для каждого такого устройства на практике устанавливается определённый режим работы

Важно, чтобы тот, который необходим владельцу был предусмотрен для этого прибора. Наиболее распространёнными являются следующие:

• Таймер универсального назначения позволяет планировать алгоритмы работы в широких пределах.
• Может быть использована случайная коммутация.
• Применяется обратный отсчёт времени.
• Ведётся астрономический отсчёт.
• Использование недельных ритмов. Например, если требуется регулярно выполнять действия в определённые дни недели.
• Действия на основе суточных ритмов.

Когда говорят об астрономическом отсчёте речь идёт о таймере для включения света с наступлением тёмного времени суток. При этом прибор отслеживает продолжительность дня в течение года. Каждый раз включение света происходит тогда, когда в этом появляется необходимость.

Настройка реле времениИсточник kupisantehniky.ru

Устройства можно классифицировать в зависимости от применяемого способа монтажа. Могут использоваться следующие варианты:

• монтаж с использованием DIN-рейки;
• стационарные таймеры;
• выполнение монтажа в распределительном щите;
• установка таймера совместно с розеткой.

При приобретении нужно учитывать класс защищённости прибора от внешних условий

Также важно принимать во внимание мощность подключаемых к таймеру приборов

Таймер с дисплеем для программирования и управления работойИсточник kupisantehniky.ru

Как выбрать подходящую модель

Таймер должен соответствовать задачам, для которых его приобретают. При изучении предложенных вариантов нужно учитывать следующее:

На какое напряжение питания рассчитано изделие.
Тип управления при определении алгоритма работы устройства. Можно выбрать механический или электронный вариант.
Покупаемое реле времени предусматривает определённый вариант монтажа. Он может быть розеточным, с использованием распределительной коробки или другим. Нужно выбрать тот, который подойдёт для применения.
Нужно учитывать степень защищённости прибора

В некоторых случаях могут, например, потребоваться устройства, имеющие влагозащиту.
Нужно обратить внимание на длительность периода, в течение которого можно запрограммировать таймер.

Если речь идёт о варианте, использующем сетевое питание, то нужно, чтобы он был не чувствителен к сбоям напряжения. В этих устройствах может быть предоставлен большой набор разнообразных функций. Необходимо убедиться, что среди них есть те, которые нужны. 

Розетка с пультом управленияИсточник kupisantehniky.ru

Заключение

При выборе реле времени нужно решить, для выполнения каких задач покупается прибор

Важно, чтобы он имел подходящий уровень точности и был рассчитан на работу в соответствующем временном диапазоне. Нет необходимости покупать более сложный аппарат, чем нужно

Мощность таймера не должна быть меньше той, которые имеют подключаемые приборы. Правильно выбранный прибор поможет сделать жизнь покупателя намного комфортнее.

Схема таймера на двух транзисторах

Нетрудно собрать реле времени своими руками на двух транзисторах. Оно начинает работать, если подать питание на конденсатор С1, после чего начнется его зарядка. При этом ток базы открывает транзистор VT1. Вслед за ним откроется VT2, и электромагнит замыкает контакт, подавая питание на светодиод. По его свечению будет видно, что сработало реле времени. Схема обеспечивает переключение нагрузки R4.

По мере того как конденсатор заряжается, эмиттерный ток постепенно снижается, пока транзистор не закроется. В результате реле отключится, и светодиод прекратит работу.

Повторный запуск устройства происходит, если нажать кнопку SB1, а затем ее отпустить. При этом конденсатор разрядится и процесс повторится.

Работа начинается, когда на реле времени 12 В подается питание. Для этого могут применяться автономные источники. При питании от сети к таймеру подключается блок питания, состоящий из трансформатора, выпрямителя и стабилизатора.