Как сделать задержку включения питания
Простое реле времени с задержкой включения
17 Июн 2014г | Раздел: Радио для дома
Здравствуйте уважаемые читатели сайта sesaga.ru. Совсем недавно возникла необходимость в реле времени с задержкой включения, через которое планировалось питать вытяжные вентиляторы в туалете и ванной комнате. Идея заключалась в том, чтобы зря не гонять вентиляторы если находишься в указанных помещениях менее минуты: здесь и экономия электроэнергии и меньший износ деталей вентилятора.
Покупать реле выходило дороговато, а в интернете схему с нужными параметрами не нашел. Поэтому пришлось заняться разработкой схемы реле времени самостоятельно, после чего на свет родилась вот такая простенькая конструкция. Причем такое реле может собрать любой начинающий радиолюбитель всего за один день.
Внимание! Эта конструкция имеет бестрансформаторное питание от сети переменного тока. Собирая ее, обращайте особое внимание на соблюдение техники безопасности при работе с электроустановками.
1. Принципиальная схема реле времени с задержкой включения.
Реле времени содержит 12 деталей и состоит из двух частей: узла питания и узла реле времени.
Узел реле времени собран на интегральном таймере DA1 и реле KL1. Если узел питания убрать, то узел реле времени можно использовать для включения нагрузки на напряжение питания 12 Вольт, например, включение магнитолы, света или подсветки в салоне автомобиля.
Устройство работает так: при включении выключателя SA1 запускается счетчик таймера DA1 и с этого момента начинается отчет времени задержки, по истечении которого на выходе таймера DA1 формируется сигнал, включающий реле KL1, которое своими контактами KL1.1 включает вытяжной вентилятор.
Узел питания собран по бестрансформаторной схеме с гасящим конденсатором С3. Резистор R2 служит для ускорения процесса разрядки конденсатора С3 при выключении устройства. Напряжение после конденсатора С3 выпрямляется диодами VD4 и VD5 и стабилизируется стабилитроном VD3. Конденсатором С2 сглаживаются пульсации выходного напряжения, которое составляет 12 Вольт.
На интегральном таймере NE555 (отечественный аналог КР1006ВИ1) собран узел задержки включения реле. Узел задержки представляет схему одновибратора, управляемого по цепи питания.
В момент подачи питания таймер DA1 начинает отчет времени, по истечении которого на выходе (вывод №3) формируется положительный импульс выходного напряжения, включающий реле KL1, которое замыканием своих контактов KL1.1 подает питание на вытяжной вентилятор.
За счет того, что таймер NE555 обеспечивает на выходе ток нагрузки до 200mA, не пришлось устанавливать транзистор для управления выходным реле KL1.
Время задержки включения реле задается емкостью электролитического конденсатора С1 и величиной сопротивления резистора R1. При указных номиналах этих деталей на принципиальной схеме время задержки составляет 70 секунд.
Диод VD1 устраняет влияние возможных выбросов напряжения питания таймера в течение отчета времени задержки, а диод VD2 служит для надежного срабатывания реле KL1. Время задержки в секундах рассчитывается по формуле: Т = 1,1*R1*C1.
2. Конструкция и детали.
Все детали реле времени размещены на печатной плате размерами 84х29 мм, которая вмонтирована в корпус вентилятора.
Печатная плата рассчитана на установку постоянных резисторов типа МЛТ или на аналогичные импортные. Времязадающий резистор R1 составлен из резисторов 1МОм и 510 кОм мощностью по 0,125 Вт и включенных последовательно. Резистор R2 мощностью 0,5 Вт и сопротивлением 470 кОм.
Постоянный конденсатор С3 может быть емкостью от 0,68 до 1,0 микрофарад и напряжением не менее 400В. Времязадающий электролитический конденсатор С1 емкостью 47 микрофарад и напряжением 15В, а С2 емкостью 220 микрофарад и напряжением не менее 25 Вольт.
В конструкции использованы импортные диоды типа 1N4007. Можно устанавливать любые выпрямительные диоды, рассчитанные на ток 1 Ампер и напряжение не менее 300 Вольт. Стабилитрон VD3 с напряжением стабилизации 12 В. Обмотка реле KL1 на напряжение 12 В, а контакты KL1.1 должны коммутировать напряжение 220 В.
При исправных деталях и правильном монтаже реле времени начинает работать сразу и в налаживании не нуждается. Реле подключается параллельно лампе туалета или ванной комнаты в точках 1 и 2, указанных на схеме. Чтобы в процессе налаживания схемы не ждать полторы минуты, уменьшите сопротивление резистора R1 до 100 кОм.
Вы можете сделать свой чертеж печатной платы, используя материал этого видеоролика, в котором показан процесс, начиная от компоновки деталей на плате и заканчивая рисованием дорожек. Посмотрев этот видеоролик, Вы сможете составить чертеж печатной платы практически для любой конструкции такой сложности.
В этом ролике показан процесс подготовки печатной платы: сверление отверстий, нанесение рисунка дорожек, травление дорожек. Далее идет распайка деталей на плату и монтаж реле времени в корпус вытяжного вентилятора.
Как Вы уже поняли, это реле времени с задержкой включения универсально, и поэтому его можно приспособить под любые нужды. Также можно ознакомиться со схемой и конструкцией реле времени с задержкой выключения, материал которой для публикации на странице сайте предоставил один из читателей.
СХЕМЫ ЗАДЕРЖКИ ВКЛЮЧЕНИЯ РЕЛЕ
Вот несколько примеров простых схем задержки и первая из них собирается всего на 2-х транзисторах T1-T2, которые управляют реле Pk1, переключая напряжение примерно через 40-60 секунд после включения (подачи питания). Конечно схема может быть реализована совершенно другим способом (например на конденсаторе большой ёмкости, одном полевом транзисторе или на популярном таймере 555).
Задержка подачи питания на транзисторах
Схема задержки в данном случае используется в ламповом усилителе. Вариант печатной платы (фрагмент с этим блоком) приводится далее.
Напряжение необходимое для питания этой схемы примерно 8 В. Реле должно иметь рабочее напряжение 5 или 6 В и нагрузочную способность контактов 250 В / 8 А. Реле включает переменное напряжение 220 В на нагрузке. Время задержки зависит от значения резистора R110 и емкости конденсатора C107.
Схема задержки с МОП-транзистором
Простая система задержки включения напряжения представляет собой схему с одним любым МОП-транзистором.
Конденсатор C101 заряжается через резистор R101 с высоким сопротивлением. По мере зарядки С101 транзистор MOSFET T2 начинает открываться и реле Pk2 подает напряжение. Диод Dg гасит импульс самоиндукции, который появляется на катушке реле при переключении. Светодиоды DL1 и DL2 сигнализируют о работе схемы, DL2 гаснет после включения реле.
Напряжение питания будет зависеть от напряжения катушки реле и может отличаться от показанного на рисунке. Система очень проста, но простота не лишена недостатка: медленная зарядка конденсатора С101 заставляет транзистор открываться не ступенчато, а плавно, что приводит к включению реле как бы в два этапа. Но схема проверена, она надежно работает в течение многих лет в различных устройствах, поэтому нет необходимости усложнять ее.
Номиналы деталей
Схема задержки с чипом 555
Такой замедлитель подачи питания с микросхемой 555 тоже очень прост в сборке, а настройку времени задержки можно отрегулировать довольно точно. Пример схемы на рисунке выше.
Другие варианты схем
Форум по обсуждению материала СХЕМЫ ЗАДЕРЖКИ ВКЛЮЧЕНИЯ РЕЛЕ
Делаем реле времени своими руками
Включать и выключать электроприборы можно по запланированному графику автоматически без участия пользователя, для этого есть специальные устройства, замыкающие контакты в нужный, определяемый настройкой, момент. Некоторые изделия изначально снабжаются производителями программируемым узлом размыкания цепи. Для приборов без него приобретают такой аппарат, но также конструируют реле времени своими руками. Проанализируем несколько проверенных способов сборки таймера вкл./выкл.
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.):
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.
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.
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.
Самоделку можно использовать, например, для включения вентиляции в гараже.
Простая сборка на одном биполярном транзисторе
Запчасти для реле задержки выключения 12 вольт:
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):
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:
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.
На микросхеме
Недостатки выше указанных временных реле на транзисторах:
Минусы частично устранятся, если интегрировать в самоделку микросхему (микроконтроллер, сокращенно МК), позволяющую настраивать паузу — NE555, или подобный. Начальные буквы у указанного МК могут быть LM и другие. Это модуль времени, дающий возможность настраивать паузу переменным резистором, то есть точнее, чем у сборок (рассмотрены выше).
Есть несколько вариантов как сделать реле времени на МК. Первое изделие на NE555 мы выбрали с защитой (R4), предохраняющей от «выкручивания» переменного резистора.
Основная схема на LM555
Выключение реле обеспечивает автоматическое переключение резистора, только он закрывается по сигналу с выхода микросхемы, после отсчета нужных секунд.
Обозначения на схеме расшифровано в выше описанных нами вариантах, будем напоминать о них по ходу описания этапов самоделки. R2 и 4 (если присутствует), C1 задают продолжительность пауз. Активация «микрика» — SB1 — смыкает K1.1 и после некоторого промежутка они расцепляются. После этого можно снова нажимать SB1. Задержки исчисляются по уравнению:
В формулу добавляют умножение на R4, если такой резистор ставят. Реле пригодно для широкого диапазона разновидностей нагрузок, для 9…14 В.
Микропереключатель кнопочный и резисторы (могут быть с реле):
Переменники (R2) изготавливаются в нескольких типоразмерах, подойдут все, номинал берут в зависимости от подобранной мин. и макс. задержки:
Сборка реле времени на 555 функционирует от БП с сетевым трансформатором, через диодный мост, конденсаторы, параметрический стабилизатор отсутствует. Все части можно соединять между собой на площадке или без нее.
Усовершенствованный вариант
Вышеописанная схема имеет недостатки: подверженность помехам, реле не деактивируется, если длительность импульса на входе превышает задержку. Второй вариант на NE555 более совершенный, без транзистора, устойчивый к наводкам и подобному. Данное решение упрощает, удешевляет самоделку, количество элементов уменьшено, максимальный выходной ток повышен, чтобы обмотки реле можно было подсоединять напрямую к выходу.
Самоделка базируется на реле K1, подсоединяемое на выход. Максимальный ток NE555 превышает 100 мA, что дает возможность подключать его напрямую, если его обмотка потребляет меньше, если больше — потребуется подходящий транзистор. Потребуется VD1 — обратный диод. Низкая помехоустойчивость — следствие наличия двух компараторов на 555, половина выводов идут наружу, остальные связанные с внутренними резисторами с высоким сопротивлением.
Если к выводу 2 будет идти чрезмерно длинный кабель, то он будет инициировать помехи и создавать там напряжение не то, которое требуется. Поэтому промежуток от N 2 до кнопки или узла, создающего на нем корректную величину, делают как можно меньше и подбирают резистор «подтягивающий» данный вывод к «+» с возможно меньшим сопротивлением, но не настолько, чтобы возникло КЗ при активации кнопки или при проседании до 0 напряжения в этом месте. В первой схеме данный параметр был 100 Ом (выше для меньшего расхода электричества), в рассматриваемом варианте – 4.7 кОм. То есть как можно ниже для повышения помехоустойчивости, допустимо ставить еще ниже, например, если рядом индукционная печь и подобные устройства.
Еще один минус устраняет конденсатор C1, а оптрон U1 поставлен для гальванической развязки цепи управления и реле, что также улучшит помехоустойчивость. При резкой активации его светодиода и открытия транзистора напряжение на коллекторе быстро проседает — на N 2 создается низкое его значение на короткое время. При окончании зарядки конденсатора C1 величина становится равной параметру питания и даже если транзистор будет всегда открытый, то импульс на входе в схему все равно короткий, реле деактивируется после истечении срока паузы.
После закрытия транзистора C1 с небольшой паузой разрядится через R1 и 2 (резисторы), можно будет активировать таймер снова.
Сама схема реле времени реализована на плате, созданной из двухстороннего стеклотекстолита, на одной стороне — дорожки для всех элементов, другая оставлена пустой, к ней припаян 0 (минус), который соединили с выводом 1 контроллера 555, что еще больше усилит устойчивость. Контакты расцепителя желательно выносить как можно дальше от схемы, если можно, то припаивать на отдельную плату (не на ту же, где 555).
Другие варианты на NE555
Следующая схема намного проще и понятнее предыдущих. Можно настроить как на вкл., так и на выкл.
Как видим, тут есть 2 кнопки:
Управление — резистором R1 и конд. C1, пауза зависит от их параметров, в данном случае ее диапазон 2 сек. — 3 мин. Питание — 12 В.
Пример работающей самоделки
Схема запитывается 9 В. Активация — кнопка «Пуск», загорается светодиод HL1, по истечению интервала — HL2. Переменником на таймере подстраивают задержку. Данное кустарное изделие применяется пользователем для обогрева зеркал в машине. Если встроить силовое реле, то подсоединять можно что угодно.
Следующий вариант немного сложнее, но в целом и он элементарный:
Вид готовой сборки (есть такие аналогичные заводские модули):
На базе TL431
Элементы (характеристики на схеме):
Один контакт реле подсоединяют параллельно «микрику», к нему — «+» от питания; второй — выводят на резистор 100 Ом, также соединяемый с сопротивлениями. Вывод 2 и 3 микросхемы подключают к резистору на 100 Ом и диоду. Последний контакт таймера — к полупроводнику с исполняющим узлом (э/м реле). Минус питания — к сопротивлению 510 Ом. Особенность схемы: конденсатор разряжается автоматически, дополнительное включение «микрика» SB1 не потребуется.
Таймер для каждодневного включения на микросхемах CD4060B, CD4001
Схема собрана на базе 2 генераторов импульсов, охватывающих периодичность в диапазоне 24 ч. А также в нее включен триггер и выходной ключ с реле. Питание — «зарядка» смартфона, мобильника 5 В. Можно предусмотреть резервный источник (в рассматриваемом варианте его нет). Генераторы построены на микросхемах CD4060B с 14-разрядным двоичным счетчиком (выводов от 1–3 и 11 разрядов в них нет) и 2 инвертора (один связан с входом счетчика) для схемы мультивибратора, поставленных последовательно.
Частота мультивибратора задается RC-цепями C1-R2 и C4-R7, подбором сопротивлений резисторов R2 и R7 устанавливается 24-часовая периодичность импульсов. Добиваются, чтобы логическая единица на выводе 14 возникала через 2 мин. 50 сек. после нажатия S1 (S2). Затем точнее подбирают сопротивление, делают этот промежуток равным 1 мин. 15 сек., на последнем этапе осуществляют суточную корректировку.
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.
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.
Многофункциональные, с отсчетом времени на дисплее, с часами
Если добавить в схему блок памяти, дисплей, то опции можно расширить:
Целесообразность самоделок
Почти нет таких ситуаций, когда пользователи вынуждены делать временное реле своими руками из-за отсутствия в продаже подходящего прибора для их потребностей.
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.
Где купить
Конечно, максимально быстро приобрести устройства можно в ближайшем специализированном магазине. Оптимальным же, по соотношению цена-качество, остаётся вариант покупки в Интернет-магазине АлиЭкспресс. Обязательное длительное ожидание посылок из Китая осталось в прошлом, ведь сейчас множество товаров находятся на промежуточных складах в странах назначения: например, при заказе вы можете выбрать опцию «Доставка из Российской Федерации»: