Делаем реле времени своими руками

Что такое таймеры, реле паузы, задержки

Сразу оговоримся: самодельные автотаймеры регулируют задержку от нескольких секунд до 10–15 мин. Есть схемы только для вкл. и для вкл./выкл. нагрузки, а также для активации в определенное время суток. Но их диапазон задержки и опции ограниченные, нет функции периодического самостоятельного срабатывания несколько раз и настройки промежутков между такими циклами, как у розеточных заводских приборов. Впрочем, возможностей самоделки (есть также в продаже готовые подобные простые модули) хватит для активации вентиляции гаража, освещения в кладовой и подобных не слишком требовательных операций.

Временное реле (таймер, реле паузы, задержки) — это автоматический расцепитель, срабатывающий в момент, выставленный на нем пользователем, включая/выключая (смыкая/размыкая контакты) электроприбора. Таймер чрезвычайно практичный в ситуациях, когда пользователю необходимо, чтобы устройство активировалось или деактивировалось, когда он находится в ином месте. Также такой узел выручит в обычных бытовых случаях, например, подстрахует, когда забывают выключить/включить оснащение.

Таким образом, временное реле исключит ситуации, когда оставили электроприбор включенным, забыли его выключить, соответственно, он перегорел или еще хуже, стал причиной пожара. Включив таймер, можно идти по своим делам, не беспокоясь, что надо будет возвратиться в определенное время для обслуживания оборудования. Система автоматизируется, агрегат сам отключится, когда установленный период на расцепителе истечет.

Где применяют

Многим знакомы пощелкивания в советских стиральных машинках, когда большими градуированным селекторами выставляли определенную задержку до вкл./выкл. Это яркий пример данного устройства: например, выставляли работу на 10–15 мин., барабан крутился это время, затем, когда часы внутри доходили до нуля, стиралка сама выключалась.

Временные реле всегда устанавливают производители в микроволновки, электропечи, электроводонагреватели, автополив. В то же время многие приборы его не имеют, например, освещение, вентиляция (вытяжка), тогда можно докупить таймер. В самом простом виде он выглядит как небольшой прямоугольный блок с селекторами времени и вилкой под обычную розетку («суточные» розетки-таймеры), в которую вставляется. Затем в него вставляют вилку кабеля питания обслуживаемого прибора, настраивают элементами управления на корпусе время задержки. Есть также типоразмеры для размещения путем соединения с линией (с проводами, проводкой, для распредщитков), для интегрирования внутрь приборов.

Устройство, разновидности, особенности

Преимущественно таймеры в заводских электроприборах с расцепителями основываются на микроконтроллере, часто управляющем также всеми режимами работы автоматизированного аппарата, где они установлены. Описанное объединение функций дешевле для производителя, так как не надо изготавливать отдельные микросхемы.

Мы же будем описывать самые простые схемы реле времени с задержкой, только с опцией вкл./выкл. и подбора временной паузы в небольшом диапазоне (до 15–20 мин.):

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

Есть специальные заводские модули, их можно купить на интернет площадках (Aliexpress, подобные и специализированные ресурсы), на радиорынках, в спецмагазинах.  Полностью кустарные изделия создаются по аналогичным схемам, в основном для несложных задач: элементарное расцепление/сцепление контактов в определенный, задаваемый момент времени, при этом диапазон задержки небольшой от секунд до 15–20 мин.

Принцип действия таймера

Программируемое реле времени имеет два вспомогательных контакта:

1. НЕТ — нормально разомкнутое (замыкает электрическую цепь, когда реле включено)
2. NZ — нормально замкнутое (замыкает электрическую цепь, когда реле выключено)

В этом случае подключаем фазовый провод к терминалу 4 (в других решениях можем подключить нейтраль). Если таймер будет выключен (индикатор ON расположенный на нем остается в выключенном состоянии), контакты 4 и 3 внутренне соединены и ток будет течь к лампе. В противном случае, т.е. когда таймер включится, напряжение указанное на клемме 4, появится на клемме 5, и лампочка не будет светиться (в этой цепи ничего не подключено).

Реле времени выдержки с регулировкой времени 220 В

Чтобы сделать более надежное, качественное и безопасное устройство потребуется больше усилий и средств.

Далее пойдет речь именно о таком устройстве. На нашем сайте есть другая статья, о том, как сделать реле времени на 555 таймере своими руками с более простой схемотехникой, без трансформатора. Там же можно найти описание работы микросхемы 555.

Приведенная ниже схема собрана на микросхеме таймере 555, впервые выпущенной в 1972 году, но тем не менее не сбавляющей свою популярность. Применение микросхемы позволяет с большой степенью точности отсчитать необходимый интервал времени выдержки таймера от 3 сек до 10 минут.

Для питания устройства применяется трансформатор — управляющая часть схемы имеет гальваническую развязку.

Коммутация нагрузки производится с помощью силового симистора. Его включение осуществляется симисторной оптопарой, имеющей схему обнаружения нуля.

В результате — коммутация нагрузки происходит близко к моменту перехода синусоидального напряжения питания через ноль. Такое включение максимально безболезненно для нагрузки и не производит помех в момент включения.

Тестирование реле-таймера

В настоящий момент находимся в ручном режиме, который символизируется надписью «OFF» в нижней части дисплея.

Нажимая кнопку MANUAL, можно выбирать между постоянным выключением, автоматическим режимом и постоянным включением.

Теперь переключимся на режим постоянного переключения.

Светодиод реле включился и лампа погасла. Все правильно. Остается проверить режим AUTO.

Установим автоматический режим отключения таким образом, чтобы установить таймер на определенное время (выключить лампочку), а через минуту выключить (снова подключить лампочку к сети). Всё сработало.

Еще один тест. Отсоединяем питание от контакта программатора (клемма № 1) и проверяем, будет ли лампа включена — будет ли нормально замкнутый контакт выполнять свою функцию. Провод отсоединен и лампочка светится. Отлично!

Нарисуем схему подключения

Тестовая схема будет немного упрощенной версией решения, но она прекрасно иллюстрирует цель и способ исполнения. Принципиальная схема содержит несколько элементов:

Схема подключения таймера 220V

• Электрическая розетка или источник питания 220 В
• Программируемое реле времени
• Лампочка

Что здесь имеем? Прежде всего, к клеммам 1 и 2 реле (в соответствии с инструкцией) подключаем вход от сети 220 В, то есть провода к фазе (L) и нейтрали (N). В дополнение к терминалу № 4 реле подаем фазовый провод. Затем подключите фазовый провод лампы к клемме № 3 и нейтральный провод лампы непосредственно к нейтральному проводнику гнезда.

Внимание! Номера контактов и функциональные возможности могут различаться между различными типами реле

Целесообразность самоделок

Почти нет таких ситуаций, когда пользователи вынуждены делать временное реле своими руками из-за отсутствия в продаже подходящего прибора для их потребностей.

Все возможные таймеры, а точнее модули, комплекты для сборок, если рассматривать данный вопрос приближенно к самоделкам, можно купить на интернет площадках. Например, цена аналогов описанных нами сборок на NE555 колеблется от 1 до 3 $. Стоит ли затруднять себя? Плюс к этому можно подобрать устройство с большим диапазоном, с несколькими каналами, многофункциональное и с дисплеем; на слаботочное питание 5, 12, 24 В, и иное, а также на 220 Вольт.

Самоделкой целесообразно заниматься, если под рукой есть необходимые запчасти, пользователь имеет навыки работы с электроникой, а также когда нет желания заказывать и ждать модуль, когда в местности отсутствуют магазины радиодеталей. Также часто кустарные изделия создают ради интереса, чтобы повысить опыт, познания в данной сфере.

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.

Подключение таймера к цепи

Осталось собрать нарисованную схему в реальности. Потом уже подключите его к электрощитку на DIN-рейку

Вышло более-менее) то же самое, что на схеме:

• Кабель с вилкой для электрической розетки
• Лампочка на 220 В
• Реле времени программируемое
• Два электрических разъема — на схеме они обозначены двумя точками (узлами)

Несколько слов о разъемах на таймере:

В то время как фото слева (верхняя часть программатора) не требует особого комментария судя по символу напряжения переменного тока (подключение проводов L и N ), про часть изображения справа (нижняя часть программатора) можно сказать больше. Схема подключения клемм 4 и 3, напечатанная на корпусе, символизирует нормально замкнутый контакт, а также соединение 4 и нормально разомкнутый контакт. Если таймер выключен, клеммы 4 и 3 подключены.

Тестер напряжения указывает, что коричневый провод является фазовым, поэтому можно начать испытывать. Выключите вилку из розетки, соедините все провода с разъемами и вставьте вилку обратно.

После включения напряжения лампочка сразу включается. Светодиод сигнализирующий включение реле выключен (расположен рядом с дисплеем — красная точка), поэтому система работает правильно.

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.

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:

1. Исходная позиция перекл. S1 — «выкл». Конденсатор C1 пока разряжен и когда первый элемент переключат в другое положение, стартует его зарядка.
2. 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).
3. Ток коллектора VT1 падает быстрее, в момент, его нехватки, чтобы исполнительный расцепитель K1 держал контакты K1.1 сомкнутыми, они расцепляются.
4. 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):

1. Перекл. S1 в позиции зарядки — конд. C1 аккумулирует энергию через резистор R1 (не должно быть слишком низкое количество Ом).
2. При «полном» C1 «микрик» переводят в «вкл.» — он начинает разряжаться через резистор R2 и транзисторную базу VT1.
3. 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.

Схема для 220 Вольт

Таймеры на транзисторах и микросхемах работают от 5–14 В (стандартно от 12 В). Реле времени на 220 Вольт — это сборки диодные с магнитными пусктелями. Если обслуживаемая техника маломощная (например, освещение, лампы, паяльники, кипятильники, маленькие моторчики и подобное), то последний можно не устанавливать — диодный мост, тиристор трансформируют напряжение сами.

Рассмотрим таймер лампочки, основные части: диодный мост, тиристор. Подключать еще какую-либо нагрузку не рекомендуется: тиристор пропустит только положительную синусоиду переменных 220 Вольт. Для перечисленных потребителей этого хватит, но иные электроприборы могут не выдержать.

Что потребуется:

• резисторы: 4.3 мОм (R1), 200 Ом (R2) и регулируемый 1.5 кОм (R3);
• 4 диода с макс. током от 1 А, обратным напряжением от 400 В;
• конденсатор 0.47 мкФ;
• тиристор (можно аналоги) BT151;
• обычный микропереключатель.

Принцип стандартный для таких сборок: постепенная зарядка конд. C1 (начинается после активации S1). Тиристор VS1 при этом открыт, на нагрузку L1 от сети идут 220В. После зарядки он закрывается, отсекая ток — лампа выключается. Пауза регулируется установкой значения на R3, подбором емкости C1.

Сборка имеет минус: прикосновение к любому оголенному проводку, ножке грозит сильным ударом тока, так как на элементы поступает сильный ток.

Какой принцип надо реализовать в самодельном реле времени

Основа кустарных автоматических расцепителей с таймерами — запуск настроенной (подобранной) выдержки. Часто это низко вольтовое изделие (5–14 В), реже делают для прямого подсоединения к обычной сети (диодные варианты).

Основы самых простых сборок

Таймер в данном случае, это конденсатор, длительность его разрядки — это и есть отсчет. Зарядка начинается по нажатию кнопки переключателя. Исполнительное устройство — электромеханическое реле (выглядит как небольшая коробочка), после «опустошения» конденсатора, ток на ее контактах исчезает, происходит расцепление.

В схему включают также настроечный (переменный, подстроечный) резистор для регулировки задержки, но в целом диапазон задается емкостью конденсатора (можно подбирать разные экспериментальным путем для требуемых промежутков) — она влияет на длительность его разрядки, соответственно, на общие рамки паузы.

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.

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 – есть несколько схем для реализации этого замысла. 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.

Если у вас есть опыт сборки такого устройства, пожалуйста, поделитесь информацией с нашими читателями. Оставляйте комментарии, прикрепляйте фотографии своих самоделок и участвуйте в обсуждениях. Блок для связи расположен ниже.