Как сделать таймер циклический
Автоматика своими руками для включения и выключения электроприборов: таймеры
Вас устраивает надежность старой бытовой техники, но приходится включать и выключать ее самостоятельно? Устройства можно обновить и усовершенствовать, установив таймер включения и выключения электроприборов своими руками. Процесс модернизации не сложный, но требует точности и внимания.
Принцип работы и области применения
В основу работу автотаймеров положен принцип замыкания и размыкания электрической сети, исходя из установленных параметров. После нажатия кнопки включается техника либо освещение и начинается обратный отсчет времени в контроллере. По истечении установленного периода срабатывает реле времени, прекращается подача тока и техника отключается.
Механизм приведения в действие приборов различный, но в любом реле после истечения установленного периода отключается рабочий механизм.
Временные реле используют:
Активно используется таймер для контактной сварки в быту, на производстве, в некоторых школах (звонки на уроки и перемены).
Необходимость таймера включения для электроприборов
Использование контроллеров времени позволяет управлять техникой без непосредственного участия пользователя. Благодаря установке выбранного временного режима, таймер сам следит за включением и отключением бытовой техники. Это освобождает время для более продуктивных занятий либо отдыха.
При желании контроллер времени можно снабдить звуковым сигналом об окончании определенного периода либо работы устройства.
Несколько слов о разновидностях
Реле времени классифицируют как устройства:
По конструкции электрические устройства бывают релейные (самые надежные и популярные), сими- и тиристорные.
Расположение подключающего элемента бывает:
Установка временных параметров проводится кнопками, переключателем, потенциометром.
Виды реле
Наиболее популярны электронные механизмы включения техники. Но не менее эффективны пневматические и часовые таймеры (то есть механические).
Основу пневматов составляет демпферное устройство. Расширением или сужением трубы, подающей воздух, регулируется время срабатывания. Коррекция диаметра трубки проводится винтом. Механизм простой и его легко собрать самостоятельно из доступных материалов. Недостаток – есть задержки времени. Такой прибор устанавливают на оборудовании, где контроль времени не требует особой точности.
Времязадающее устройство на транзисторах
Наиболее простая схема – на транзисторах, используется в осветительных приборах. Элементы соединяются спаиванием, без использования платы. Для включения нажимают кнопку, через установленный интервал времени свет гаснет.
Недостаток такого типа реле – ложные срабатывания, перед очередным включением необходимо разряжать конденсатор, и трудно точно выставить время в устройстве.
Реле на микросхеме
Более точный механизм контроля времени и включения/выключения электроприборов – на микросхемах. Такие приборы используют, если таймер срабатывает через большие промежутки времени, в пределах 10 – 60 минут. При использовании микросхем ложные включения/отключения исключены, более надежный контроль токов.
Преимущества электронных приборов:
Недостаток таких схем – более сложный монтаж, высокая стоимость деталей, а значит и контроллера.
Устройство для коммутации оборудования 220 вольт
Часовые варианты используют электрики. Основу устройства составляет пружина, которую взводит электромагнитный механический привод. На специальной шкале задаются интервалы времени. После окончания установленного периода коммутируют контактные группы часового устройства.
Такой вариант реле времени устанавливают на автоматических рубильниках электрических цепей. Преимущество часовых таймеров – полная автономность.
Создаем реле времени на 12 и 220 вольт
Транзисторные и микросхемные таймеры работают при напряжении 12 вольт. Для использования при нагрузках 220 вольт устанавливают диодные устройства с магнитным пускателем.
Если планируется установка реле времени на маломощной технике, магнитный пускатель не устанавливают. Диодный мост и тиристор преобразуют напряжение без него.
Для сборки контроллера с выходом на 220 вольт запасаются:
После нажатия кнопки замыкается сеть, и конденсатор начинает заряжаться. Тирристор, который во время зарядки был открыт, закрывается после зарядки конденсатора. В результате подача тока прекращается, техника отключается.
Коррекция проводится выбором сопротивления R3 и мощностью конденсатора.
Изготовление на диодах
Для монтажа системы на диодах необходимые элементы:
Выключатель и один контакт диодного моста подключают к питанию на 220 вольт. Второй провод моста подсоединяют к выключателю. Тирристор соединяют с сопротивлениями на 200 и 1 500 Ом и диодом. К конденсатору подключают вторые выводы диода и 200-го резистора. Сопротивление на 4300 Ом включают параллельно конденсатору.
С помощью транзисторов
Для сборки схемы на транзисторах необходимо запастись:
После включения кнопки заряжается конденсатор через резисторы r2 и r3 и эммитер транзистора. При этом на сопротивлении падает напряжение, так как транзистор открывается. После открытия второго транзистора срабатывает реле.
По мере зарядки емкости ток падает, а с ним напряжение на сопротивление до того показателя, при котором закрывается транзистор и отпускается реле. Для нового запуска необходима полная разрядка емкости, ее выполняют нажатием кнопки.
Создание на базе микросхем
Чтобы создать систему на основании микросхем потребуются:
Контакт реле подключают параллельно кнопке, к которой подключают «+» источника питания. Второй контакт реле выводят на резистор 100 Ом. Резистор также соединяют с сопротивлениями.
Второй и третий вывод микросхемы соединяют с резистором на 510 Ом и диодом соответственно. Последний контакт реле также подключается к полупроводнику, с исполняющим устройством. «–» источника питания подключают к сопротивлению на 510 Ом.
С использованием таймера ne555
Наиболее простая в исполнении схема с интегральным таймером NE555, поэтому такой вариант используется во многих элекросхемах. Для монтажа контроллера времени потребуются:
Схема монтируется на плате, резистор располагается на ее поверхности либо выводится проводами. В плате есть места для винтовых клеммников. После впаивания комплектующих, излишки пайки удаляют и проверяют контакты. Для защиты транзистора параллельно реле монтируется диод. В устройстве устанавливается время срабатывания. Если к выходу подключить реле, можно корректировать нагрузку.
Принцип работы системы:
Пользователь может регулировать интервал работы часового механизма в пределах 0 – 4 минуты, с конденсатором – 10 минут. Транзисторы, используемые в схеме – биполярные устройства малой и средней мощности типа n-p-n.
Задержка зависит от сопротивлений и конденсатора.
Многофункциональные устройства
Многофункциональные контроллеры времени выполняют:
Для работы устройства в нем устанавливается блок памяти, в котором сохраняются установки и последующие изменения.
Практические схемы
Контроллер на 12 В
Схема контроллера споттера
Выбирая таймер на микроконтроллере для домашней техники, необходимо подумать, стоит ли выбирать такое дорогое устройство для бытового использования.
Многофункциональный циклический таймер
Многофункциональность заключается в следующем: программно в одном устройстве реализовано четыре функции.
— 
циклический таймер с возможностью работать в двух настроенных отрезках времени бесконечно.
— 
функция таймера, работать в двух настроенных отрезках времени однократно.
— 
таймер обратного отсчета.
— 
секундомер
— 
автозапуск настраивается из меню в двух вариантах:
1) вариант после подачи питания 5V на схему МК отсчет начинается сразу
2) вариант после подачи питания 5V на схему МК отсчет начнется только после нажатия кнопки ▲ пуск.
Данные выбранного режима одного из четырех (циклический таймер, таймер цикл однократно, таймер обратного отсчета, секундомер, состояние автозапуска) сохраняются в энергонезависимой памяти МК автоматически, и после очередной подачи питания 5V на схему МК восстанавливаются автоматически.
Запись временных отрезков таймера №1 и таймера №2 записываются в энергонезависимую память МК в активном состоянии таймера (см. описание меню) и при каждой новой подаче питания 5V на схему МК, записанные раннее значения восстанавливаются автоматически.
Характеристики таймера:
— циклический таймер два независимых настраиваемых диапазона времени таймер №1 от 1сек до 96 часов (четверо суток) и таймер №2 отрезок времени от 1 сек и до 99 минут.
— функция таймера, работать в двух настроенных отрезках времени однократно. Диапазоны, таймер №1 от 1сек до 96 часов и таймер №2 от 1 сек и до 99 минут. Графически:
— таймер обратного отсчета, с интервалом времени в диапазоне от 1 секунды до 96 часов.
— секундомер от 1 секунды до 24 часов, и далее в часовом режиме с 0 секунд.
Схема многофункционального циклического таймера:
Управление:
В режиме основного экрана, кнопками ▲▼◄► оперативно производится такое управление:
▲ старт, пауза;
▼ сброс
► вход в меню
◄ возврат
При одновременном нажатии кнопок ◄ ▲ происходит запись в энергонезависимую память МК временных данных отображаемых на экране.
При одновременном нажатии кнопок ◄ ▼ производится чтение и вывод на экран ЖКИ, временных данных находящихся в энергонезависимой памяти МК.
Система меню:
Управление всеми функциями осуществляется при помощи 4-х кнопок, условно обозначенных символами:
▲▼◄► Навигацию по меню можно просто осуществлять с помощью подсказок.
Подсказка – символ, ▲▼◄► который соответствует определенной кнопке.
Для перехода из основного режима к системе меню, следует нажать кнопку ► меню.
Меню полностью русифицировано и отображаемые подсказки в виде символов ▲▼◄► будут вашими подсказками в данной навигации.
Графически, навигация по меню выглядит так:
Если спустя время, вы забыли, какой интервал у вас запрограммирован в памяти МК, можно зайти в меню, пункт «установленное время», отображает записанные раннее временные значения.
А так же, если войти в любой пункт меню и не нажимать ни одну кнопку в течение 30 секунд, произойдет возврат в основной режим автоматически.
Вся информация активных состояний отображается на ЖКИ.
Описание режимов работы
— циклический таймер с возможностью работать в двух настроенных отрезках времени бесконечно.
В рабочем цикле принимают участие два таймера. На экране ЖКИ таймеры обозначаются как т №1 и т №2
Визуально работу циклического таймера можно отобразить таким графиком.
Для работы циклов время задается с точностью до секунды;
диапазон отсчета: таймер №1 от 1сек до 96 часов и таймер №2 от 1 сек и до 99 минут.
После установки нужных интервалов времени, необходимо сохранить эти значения в память МК (в соответствующем таймеру меню, кнопкой ► сохранить, или в режиме основного экрана, одновременно кнопки ◄ ▲.
В основном режиме нажав кнопку старт, таймер №1 начнет отсчет.
При достижении значения 00:00.00, включается исполнительное устройство, и отсчет продолжает таймер №2 (в это время обнуленные 00:00.00 показания таймера №1, будут восстановлены автоматически в соответствии с данными энергонезависимой памяти МК).
А также если таймер №1 находится в десяти секундном интервале до включения нагрузки, будет подан несколько раз сигнал зуммер ((РС5) 28 ножка МК).
Таймер №2 при достижении значения 00.00, выключается исполнительное устройство, и отсчет продолжает таймер №1 (в это время обнуленные 00.00 показания таймера №2, будут восстановлены автоматически в соответствии с данными энергонезависимой памяти МК).
И так будет продолжаться бесконечно…
Во время работы циклического таймера оперативно управлять работой таймеров можно с помощью кнопок
Кнопка ▲ пауза, отсчет остановится. (Состояние активности (PC0) 23 ножка МК не изменится) двойное нажатие кнопки пауза приводит к возобновлению остановленного отсчета.
Кнопка ▼ сброс, отсчет остановится, на экране ЖКИ показания обнулятся (но не в энергонезависимой памяти МК) и если было включено исполнительное устройство, ОТКЛЮЧИТСЯ.
Отображение на ЖКИ символов > + ATmega8
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:
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:
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:
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.