Основные виды и принцип работы реле времени

Модификации выключателей

При помощи устройств, оборудованных таймером, можно управлять разными процессами на участках электрической цепи. Приборы нашли широкое применение в частных домовладениях, квартирах, на предприятиях. Производители выпускают широкий ассортимент выключателей с таймерами, которые можно сгруппировать в четыре обширные категории: таймеры-сторожа, выключатели, реагирующие на движение, кнопочные модели и приборы отключения вентиляции.

Принцип работы таймера-сторожа

Чтобы обезопасить жилье от несанкционированного доступа, пользователи могут установить таймер-сторож. Модель позволяет организовать визуальное присутствие хозяев в доме или квартире. Устройство незаменимо, когда жилье на длительное время остается без присмотра. Благодаря встроенной программе таймер будет периодически включать и выключать свет в разных комнатах в порядке, заданном пользователем. С улицы кажется, что в жилище кто-то постоянно находится, что помогает предотвратить проникновение злоумышленников. Нельзя утверждать, что таймер-сторож полностью защитит дом/квартиру, но он определенно оказывает эффективную помощь в системе охраны недвижимости.

Выключатель света с датчиком движения

Устройство с таймером и датчиком, реагирующим на движение, эффективно устанавливать в квартире или доме. При перемещении человека по комнате инфракрасный датчик улавливает движение и включает свет. Это удобно, поскольку прибор плавно включает осветительные приборы, что благоприятно сказывается на работе ламп и светильников. Параметры выключателя с выдержкой времени и датчиком:

• уровень регулировки чувствительности;
• пороговое значение параметров освещения;
• ограничение на время работы лампы.

Есть выключатели, которые содержат все три указанные функции, а также существуют модели, выполняющие одну из опций, к примеру, чувствительность к движению или время работы энергозависимого устройства.

Выключатель кнопочный с таймером

Модели кнопочного типа срабатывают при механическом нажатии на кнопку — освещение включается и выключается автоматически через установленный промежуток времени. Различают устройства с возможностью задавать временной интервал в пределах суток или недели. Удобно устанавливать в таких помещениях, как прихожая, туалет, монтировать приспособления для срабатывания в гаражах или подвалах, внедрять в электрическую цепь, чтобы освещать с заданными промежутками времени лестничный пролет.

Модель с таймером отключения для систем вентиляции

В жилых домах и квартирах в санузлах и на кухнях обязательно оборудуют вытяжные системы вентиляции. Чтобы рационально использовать возможности вентиляционной системы, можно установить вентилятор с таймером отключения, который через определенный интервал времени отключает устройство. Такая схема позволяет рационально использовать энергоресурсы и поддерживать оптимальный уровень влажности в помещениях с постоянными испарениями.

Оптимизация режимов энергосбережения в сочетании с опцией «умный дом» — прекрасная возможность организовать комфортные условия проживания и сэкономить денежные средства по счетам за электроэнергию. Благодаря настройке таймера на определенный временной интервал владельцы жилья могут не переживать, если случайно оставили включенным свет — таймер сработает и разомкнет электрическую цепь.

Область применения

Сегодня все больше используются программные контроллеры, но таймеры по-прежнему востребованы, а в некоторых случаях является более рациональным, надежным решением. Рассмотрим наиболее распространенные варианты использования устройства:

1. Элемент защиты. Чаще всего встречается на производствах, которые используют пресс-формы. Прибор контролирует время смыкания силовых пластин, при превышении заложенных показателей, происходит отключение системы с подачей разнообразных сигналов.
2. Бытовая техника. Реле встречаются во многих приборах. Основная задача устройства – включить или отключить питание через определенный промежуток. Отдельно нужно сказать о стиральных машинах, инкубаторах.
3. Стиральная машина. Тут используется два принципа работы – контроль подачи электроэнергии на элемент нагрева и реверсивный принцип. Через короткие промежутки времени барабан будет менять направление движения, при этом каждый элемент прибора будет включаться в определенной последовательности на заданные промежутки.
4. Инкубатор. Если за поддержание комфортной температуры отвечает термодатчик, то переворачивание яйца другим боком полностью контролируется реле. Именно это устройство позволяет сделать инкубатор полностью автономным.
5. Коммутация электрических цепей. Когда используются мощные трехфазные двигатели, другое промышленное оборудование, использование реле времени является необходимым защитным оборудованием, которое позволяет плавно снижать или увеличивать нагрузку.
6. Приусадебное хозяйство. Полив газонов, обеспечение автономной работы теплиц, других специальных помещений;
7. Экономия электроэнергии. Освещение будет выключаться через заданный промежуток времени. А в комплексе с датчиком движения двор или подъезд будут подсвечиваться когда необходимо, не используя огромное количество энергии.
8. Аквариумы, террариумы. Можно автоматизировать подогрев, освещение, насыщение воды кислородом и кормление;
9. Защита жилища. Включение света дома в ваше отсутствие спугнет потенциального вора. Этим активно пользуются на западе, но у нас подобные приспособления не очень распространены.

Самый простой таймер 12В в домашних условиях

Наиболее простое решение — это реле времени 12 вольт. Такое реле может быть запитано от стандартного блока питания на 12v, каких очень много продается в различных магазинах.

На рисунке ниже приведена схема устройства включения и автоматического выключения осветительной сети, собранная на одном счетчике интегрального типа К561ИЕ16.

Рисунок. Вариант схемы 12v реле, при подаче питания включающего нагрузку на 3 минуты.

Данная схема интересная тем, что в качестве генератора тактирующих импульсов выступает мигающий светодиод VD1. Частота его мерцаний составляет 1,4 Гц. Если светодиод конкретно такой марки найти не удастся, то можно использовать подобный.

Рассмотрим исходное состояние срабатывания, в момент подачи питания 12v. В начальный момент времени конденсатор С1 полностью заряжается через резистор R2. На выводе под №11 появляется лог.1, делающий данный элемент обнуленным.

Транзистор, подсоединенный к выходу интегрального счетчика, открывается и подает напряжение 12В на катушку реле, через силовые контакты которого замыкается цепь включения нагрузки.

Дальнейший принцип действия схемы, работающей на напряжении 12В, состоит в считывании импульсов, поступающих с индикатора VD1 с частотой 1,4 Гц на контакт №10 счетчика DD1. С каждым снижением уровня поступающего сигнала происходит, так сказать, приращение значения счетного элемента.

При поступлении 256 импульса (это равняется 183 секундам или 3 минутам) на контакте №12 появляется лог. 1. Такой сигнал является командой для закрывания транзистора VT1 и прерывания цепи подключения нагрузки, через контактную систему реле.

Одновременно с этим, лог.1 с вывода под №12 поступает через диод VD2 на тактовую ногу C элемента DD1. Этот сигнал блокирует в дальнейшем возможность поступления тактовых импульсов, таймер срабатывать больше не будет, вплоть до пересброса питания 12В.

Исходные параметры для таймера срабатывания задаются разными способами подсоединения транзистора VT1 и диода VD3, указанных на схеме.

Немного преобразив такое устройство можно сделать схему, имеющую обратный принцип действия. Транзистор КТ814А следует поменять на другой тип — КТ815А, эмиттер подключить к общему проводу, коллектор к первому контакту реле. Второй контакт реле следует подключить к напряжению питания 12В.

Рисунок. Вариант схемы 12v реле, включающего нагрузку через 3 минуты после подачи питания.

Теперь после подачи питания реле будет отключено, а открывающий реле управляющий импульс в виде лог.1 выхода 12 элемента DD1 будет открывать транзистор и подавать на катушку напряжение 12В. После чего, через силовые контакты будет происходить подключение нагрузки к электрической сети.

Данный вариант таймера, функционирующий от напряжения 12В, на отрезке времени 3 минуты будет держать нагрузку в отключенном состоянии, а затем подключит её.

При изготовлении схемы, не забудьте расположить конденсатор ёмкостью 0.1 мкФ, на схеме имеющий обзначение C3 и напряжением 50В как можно ближе к питающим выводам микросхемы, иначе счетчик будет часто сбоить и время выдержки реле будет иногда меньше, чем должно быть.

В частности, это программирование времени выдержки. Применив, к примеру, такой DIP-переключатель как показано на рисунке, вы можете соединить одни контакты переключателей с выходами счетчика DD1, а вторые контакты объединить вместе и подключить к точке соединения элементов VD2 и R3.

Таким образом, с помощью микропереключателей вы сможете программировать время выдержки реле.

Подключение точки соединения элементов VD2 и R3 к различным выходам DD1 изменит время выдержки следующим образом:

Простейший таймер

Реле времени (схема ниже) производит подключение нагрузки к питанию на время 1-60 сек. Транзисторный ключ управляет электронным реле К1, который подключает потребитель к сети контактом К1.1.

В исходном состоянии переключатель S1 замыкает конденсатор С1 на сопротивление R2, который поддерживает его разряженным. Электромагнитный переключатель К1 при этом не работает, поскольку транзистор заперт. При подключении конденсатора к питающей сети (верхнее положение контакта S1) начинается его зарядка. Через базу протекает ток, который открывает транзистор и включается К1, замыкая цепь нагрузки. Напряжение питания на реле времени — 12 вольт.

В процессе зарядки конденсатора базовый ток постепенно уменьшается. Соответственно падает величина коллекторного тока, пока К1 своим отключением не разомкнет цепь нагрузки контактом К1.1.

Чтобы снова подключить нагрузку к сети на заданный период работы, схему следует снова перезапустить. Для этого переключатель устанавливается в нижнее положение «выключено», что приводит к разрядке конденсатора. Затем устройство снова включается с помощью S1 в течение заданного временного промежутка. Задержка регулируется с помощью установки резистора R1, а также может быть изменена, если конденсатор заменить на другой.

Принцип действия реле с применением конденсатора основан на его зарядке в течение времени, зависящего от произведения емкости на величину сопротивления электрической цепи.

Самодельное реле времени 12в

Рис. №6. Простейшее реле времени 12 В схема подключения.

Подобное реле времени 12 В можно сделать своими руками. Реализация подобной схемы этого прибора не требует использования дорогостоящих деталей. Действие реле строится на принципе определения времени заряда и находится, как произведение величины сопротивления электрической цепи, на емкость конденсатора, который, в свою очередь, должен быть полностью заряжен.

В первую очередь на схему подается питание от источника, следующий шаг подключение с использованием резисторов и транзисторов – конденсатора. После открытия заряда наблюдается падение величины напряжения на 1 резисторе, это происходит вследствие эмиттерного тока, который проходит через него в результате падения напряжения откроется второй транзистор, реле начнет работать, замыкание контактов подает питание на светодиод. Резистор, закрепленный за светодиодом, служит для ограничения ток нагрузки.

С увеличением заряда происходит повышение значения напряжения конденсатора, а также снижение зарядного и эмиттерного тока, одновременно с этим действием наблюдается падение величины напряжения в резисторе. Величина зарядного тока конденсатора уменьшится до величины, приводящей к закрытию конденсатора, а впоследствии и транзистора, происходит опускание реле и прекращается работа светодиода. Для следующего запуска реле требуется повторно нажать пусковую кнопку на приборе, чтобы осуществить полную разрядку конденсатора.

Подбор емкости конденсатора и выбор величины сопротивления резистора способствуют выбору необходимого временного промежутка.

Благодаря небольшой стоимости простейшего набора деталей достаточно просто решить вопрос как сделать реле времени 12в своими руками.

Рис. №7. Самодельное реле задержки времени включения 12в, внешний вид.

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.

Микроконтроллеры

Современные электронные микроконтроллеры могут совершать в одну секунду несколько миллионов операций. И это большое достижение науки. Если есть необходимость задержать время до бесконечности, то всего лишь необходимо зациклить операцию. Но есть у этой стороны дела и отрицательная сторона. То есть, получается так, что микроконтроллер кроме этой операции больше ничего делать не будет. А если появляется необходимость сделать выдержку времени не на одну секунду, а на одну минуту. Как же тогда? Ведь процессор будет простаивать, приборы греться, будут выполняться команды, которые никому не нужны.

Чтобы добиться этого, необходимо в микроконтроллер установить таймер, а лучше несколько. Что же собой представляет это реле времени в микроконтроллерах? Если не вдаваться глубоко в конструкцию и принцип работы, то это, по сути, обычный счетчик двоичного типа, который считает импульсы. Последние вырабатывает специальная схема, установленная в микроконтроллер. Кстати, в семействе серии 8051 импульс выходит при выполнении каждой отдельной команды. Поэтому реле просто считает количество выполненных команд. А вот процессор в это время занимается выполнением всей программы.

Схема реле времени с задержкой выключения света

Чтобы было понятно:

• Производится запуск счетчика от нулевого уровня. Реле начинает считать команды.
• Один импульс – одна единица¸ которая увеличивает содержание счетчика.
• Как только счетчик заполнится полностью, происходит его обнуление. Это и есть время задержки.

Но, как сделать выдержку короче? И здесь все достаточно просто. Для примера возьмем восьмиразрядный таймер, у которого переполнение счетчика будет происходить через 256 импульсов с любой периодичностью. Чтобы укоротить выдержку времени, необходимо начать считать импульсы не с нулевой отметки, а с промежуточной, например, с 150. Здесь главное правильно провести настройку.

Но и тут есть один нюанс. Одна операция будет производиться за 255 микросекунд. А ведь наша задача увеличить выдержку до минуты. Все дело в том, что переполнение счетчика – это своеобразное большое событие. Оно способствует прерыванию всего процесса, то есть, работы всей программы. Процессор на это реагирует мгновенно, он тут же переходит на подпрограмму. Последняя из всех выдержек может сложить большое количество разных вариантов, и в этом плане временной показатель ничем не ограничен.

Похожие записи:

Обеспыливание бетонного пола: антипыль, пропитки и грунтовка Мини-камеры: особенности, виды и критерии подбора Можно ли топить печь сырыми дровами: полезная информация Таблица перевода сечения кабеля awg и ga в дюймы и миллиметры Крыша для газобетонного дома: виды, особенности плоской и скатной конструкции Чем лучше обшить стены внутри каркасного и деревянного дома