Laiko relė savo rankomis: 3 naminės versijos apžvalga

Buitinę techniką galima įjungti ir išjungti be vartotojo buvimo ir dalyvavimo. Dauguma šiandien gaminamų modelių turi laiko relę automatiniam paleidimui/išjungimui.

Ką daryti, jei lygiai taip pat norisi valdyti pasenusią įrangą? Apsiginkluoti kantrybe, mūsų patarimais ir pasigaminti laiko relę savo rankomis – patikėkite, šiam naminiam įrenginiui atsiras pritaikymas namų ūkyje.

Mes pasirengę padėti jums įgyvendinti įdomią idėją ir išbandyti savo jėgas savarankiško elektrotechniko kelyje. Jums mes radome ir susisteminome visą vertingą informaciją apie relės gamybos variantus ir būdus. Pateiktos informacijos naudojimas garantuoja surinkimo paprastumą ir puikų prietaiso darbą.

Pasiūlytame studijuoti straipsnyje išsamiai išnagrinėti praktikoje išbandyti naminiai įrenginio variantai. Informacija remiasi elektrotechnika susidomėjusių meistrų patirtimi ir norminių reikalavimų nuostatomis.

Laiko relės taikymo sritis

Žmogus visada stengėsi palengvinti sau gyvenimą, diegdamas į kasdienį naudojimą įvairius prietaisus. Atsiradus elektros varikliu pagrįstai technikai, iškilo klausimas aprūpinti ją laikmačiu, kuris automatiškai valdytų šią įrangą.

Įjungėte nustatytam laikui – ir galite eiti užsiimti kitais reikalais. Agregatas pasibaigus nustatytam laikotarpiui pats išsijungs. Būtent tokiai automatizacijai ir prireikė relės su automatinio laikmačio funkcija.

Klasikinis nagrinėjamo įrenginio pavyzdys – tai relė senoje sovietinio pavyzdžio skalbimo mašinoje. Jos korpuse buvo rankenėlė su keliais padalomis. Nustatę reikiamą režimą, būgnas sukasi 5–10 minučių, kol vidiniai laikrodžiai pasiekia nulį.

Elektromagnetinė laiko relė yra mažų matmenų, sunaudoja mažai elektros energijos, neturi lūžtančių judančių dalių ir yra patvari.

Šiandien laiko relė įrengiama į įvairią techniką:

• mikrobangų krosneles, orkaites ir kitą buitinę techniką;
• traukos ventiliatorius;
• automatines laistymo sistemas;
• apšvietimo valdymo automatiką.

Daugeliu atvejų prietaisas gaminamas mikrokontrolerio pagrindu, kuris kartu valdo ir visus kitus automatizuotos technikos darbo režimus. Gamintojui taip pigiau. Nereikia leisti pinigų keliems atskiriems įrenginiams, atsakingiems už vieną dalyką.

Pagal išėjimo elemento tipą laiko relės skirstomos į tris rūšis:

• Reliniai – apkrova prijungiama per „sausą kontaktą“;
• simistoriniai;
• tiristoriniai.

Patikimiausias ir atspariausias tinklo viršįtampiams yra pirmas variantas. Įrenginį su perjungiančiu tiristoriumi išvestyje verta imti tik tada, jei prijungiama apkrova nejautri maitinimo įtampos formai.

Norint patiems pasigaminti laiko relę, taip pat galima naudoti mikrovaldiklį. Tačiau naminiai gaminiai dažniausiai daromi paprastiems dalykams ir darbo sąlygoms. Brangus programuojamas valdiklis tokioje situacijoje – nereikalingas pinigų švaistymas.

Yra daug paprastesnių ir pigesnių įgyvendinimo schemų, pagrįstų tranzistoriais ir kondensatoriais. Be to, yra keletas variantų, iš kurių galima pasirinkti pagal savo konkrečius poreikius.

Įvairių naminių įrenginių schemos

Visi siūlomi laiko relių gaminimo savo rankomis variantai yra pagrįsti nustatyto uždelsimo paleidimo principu. Pirmiausia paleidžiamas laikmatis su nustatytu laiko intervalu ir atgaliniu skaičiavimu.

Prie jo prijungtas išorinis įrenginys pradeda veikti – įsijungia elektros variklis arba šviesa. O tada, pasiekus nulį, relė duoda signalą atjungti šią apkrovą arba nutraukia srovę.

Variantas #1: paprasčiausias su tranzistoriais

Tranzistorinės grandinės yra lengviausiai įgyvendinamos. Paprasčiausia jų apima tik aštuonis elementus. Jų sujungimui net nereikia plokštės, viską galima lituoti be jos. Tokia relė dažnai gaminama, kad per ją būtų galima prijungti apšvietimą. Paspaudus mygtuką – ir šviesa dega porą minučių, o paskui pati išsijungia.

Šiai schemai maitinti reikalingos 9 V baterijos arba 12 V akumuliatoriai, taip pat tokią relę galima maitinti iš kintamos 220 V per keitiklį į pastovią 12 V (+)

Norint surinkti šią naminę laiko relę, reikės:

• pora rezistorių (100 omų ir 2,2 MΩ);
• bipolinis tranzistorius KT937A (arba analogas);
• apkrovos perjungimo relė;
• kintamasis rezistorius 820 omų (laiko intervalui reguliuoti);
• kondensatorius 3300 µF ir 25 V;
• lyginamasis diodas KD105B;
• jungiklis atgaliniam skaičiavimui paleisti.

Laiko uždelsimas šioje relėje-laikmatyje vyksta dėl kondensatoriaus įkrovimo iki tranzistoriaus rakto maitinimo lygio. Kol C1 įkraunamas iki 9–12 V, raktas VT1 lieka atidarytas. Išorinė apkrova yra maitinama (šviesa dega).

Po kurio laiko, kuris priklauso nuo nustatytos R1 vertės, tranzistorius VT1 užsidaro. Relė K1 galiausiai išjungiama, o apkrova atjungiama nuo įtampos.

Kondensatoriaus C1 įkrovimo laikas nustatomas kaip jo talpos ir bendrosios įkrovimo grandinės varžos (R1 ir R2) sandauga. Be to, pirmoji iš šių varžų yra fiksuota, o antroji reguliuojama konkrečiam intervalui nustatyti.

Surinktos relės laiko parametrai parenkami eksperimentiškai nustatant įvairias R1 vertes. Kad vėliau būtų lengviau nustatyti norimą laiką, ant korpuso reikėtų padaryti žymėjimą su minutinėmis padalomis.

Nurodyti užlaikymų skaičiavimo formulę tokiai schemai yra problemiška. Daug kas priklauso nuo konkretaus tranzistoriaus ir kitų elementų parametrų.

Relė grąžinama į pradinę padėtį atvirkštiniu S1 perjungimu. Kondensatorius trumpai sujungiamas su R2 ir išsikrauna. Po pakartotinio S1 įjungimo ciklas paleidžiamas iš naujo.

Vieną tranzistorių galima pakeisti poros analogiškų grandine, o tai tik padidins surenkamo laiko relės darbo stabilumą (+)

Schemoje su dviem tranzistoriais pirmasis dalyvauja reguliuojant ir valdant laiko pauzę. O antrasis – tai elektroninis raktas, skirtas įjungti ir išjungti išorinės apkrovos maitinimą.

Dvigubos schemos variante vienas iš raktų B1 „paleidžia laikmatį“ ir įjungia apkrovą, o antrasis B2 ją išjungia (+)

Sunkiausia šioje modifikacijoje – tiksliai parinkti varžą R3. Ji turi būti tokia, kad relė užsikirstų tik gavus signalą iš B2. Tuo tarpu atvirkštinis apkrovos įjungimas turi įvykti tik suveikus B1. Ją teks parinkti eksperimentiškai.

Norint padidinti laiko relės uždelsimo intervalą, KT937A galima pakeisti lauko tranzistoriumi su izoliuota užtvara (pvz., 2N7000) (+)

Šio tipo tranzistorių užtvaros srovė yra labai maža. Jei valdymo relės-rakto varžos apviją parinksite didelę (dešimtimis omų ir MOhmų), tada išjungimo intervalą galima padidinti iki kelių valandų. Be to, didžiąją laiko dalį relė-laikmatis praktiškai nevartoja energijos.

Aktyvus režimas jame prasideda paskutiniame šio intervalo trečdalyje. Jei RV prijungsite per įprastą bateriją, ji tarnaus labai ilgai.

Variantas #2: mikroschemų pagrindu

Tranzistorinės schemos turi du pagrindinius trūkumus. Joms sunku apskaičiuoti uždelsimo laiką, o prieš kiekvieną paleidimą reikia iškrauti kondensatorių. Mikroschemų naudojimas išlygina šiuos trūkumus, tačiau apsunkina įrenginį.

Tačiau turint net minimalių įgūdžių ir žinių elektrotechnikoje, savo rankomis pasidaryti tokią laiko relę taip pat nebus sunku.

Jei užlaikymo reikia intervale nuo dešimties minučių iki valandos, tada tranzistorių geriausia pakeisti TL431 serijos mikroschema (+)

TL431 atsidarymo slenkstis yra stabilesnis dėl viduje esančio atskaitos įtampos šaltinio. Be to, jai perjungti reikia daug didesnės įtampos. Maksimumu, padidinus R2 vertę, ją galima pakelti iki 30 V.

Kondensatorius iki tokių verčių krausis ilgai. Be to, šiuo atveju C1 prijungimas prie rezistoriaus iškrovimui vyksta automatiškai. Papildomai spausti SB1 čia nereikia.

Kitas variantas – tai „integralinio laikmačio“ NE555 naudojimas. Šiuo atveju vėlavimą taip pat nustato dviejų varžų (R2 ir R4) ir kondensatoriaus (C1) parametrai.

Relės „išjungimas“ vėlgi vyksta per tranzistoriaus perjungimą. Tik čia jo uždarymas atliekamas pagal signalą iš mikroschemos išėjimo, kai ji suskaičiuoja reikiamas sekundes.

„Laikmatis“, pagrįstas NE555 mikroschema, iš esmės pakartoja klasikinį variantą su vienu tranzistoriumi, tačiau čia vėlavimo intervalas nustatomas tiksliau (nuo 1 sekundės iki kelių minučių ir valandų) (+)

Klaidingų suveikimų naudojant mikroschemas būna daug mažiau nei naudojant tranzistorius. Šiuo atveju srovės yra kontroliuojamos griežčiau, tranzistorius atsidaro ir užsidaro būtent tada, kai reikia.

Kitas klasikinis mikroschemos variantas laiko relė yra pagrįstas KR512PS10. Šiuo atveju, įjungus maitinimą, grandinė R1C1 paduoda į mikroschemos įėjimą atstatymo impulsą, po kurio joje paleidžiamas vidinis generatorius. Pastarojo išjungimo dažnį (dalybos koeficientą) nustato reguliavimo grandinė R2C2.

Suskaičiuotų impulsų skaičių lemia penkių išėjimų M01–M05 perjungimas įvairiuose deriniuose. Vėlavimo laiką galima nustatyti nuo 3 sekundžių iki 30 valandų.

Suskaičiavus nurodytą impulsų skaičių, mikroschemos išėjime Q1 nustatomas aukštas lygis, atidarantis VT1. Dėl to suveikia relė K1 ir įjungia arba išjungia apkrovą.

Laiko relės surinkimo schema naudojant KR512PS10 mikroschemą nėra sudėtinga, o grąžinimas į pradinę būseną tokiame laiko relėje įvyksta automatiškai, pasiekus nustatytus parametrus, sujungiant kojeles 10 (END) ir 3 (ST) (+)

Egzistuoja dar sudėtingesnės laiko relių grandinės, pagrįstos mikrovaldikliais. Tačiau jos mažai tinkamos savarankiškam surinkimui. Čia pasireiškia tiek litavimo, tiek programavimo sunkumai. Variantų su tranzistoriais ir paprastomis mikroschemomis buitiniam naudojimui daugeliu atvejų pakanka.

Variantas #3: 220 V išėjimo maitinimui

Visos aukščiau aprašytos grandinės yra suprojektuotos 12 voltų išėjimo įtampai. Norint prie jų pagrindu surinktos laiko relės prijungti galingą apkrovą, išėjime būtina sumontuoti magnetinį starterį. Valdant elektros variklius ar kitą sudėtingą elektrotechniką su padidinta galia, taip ir teks daryti.

Tačiau norint reguliuoti buitinį apšvietimą, galima surinkti relę ant diodinio tiltelio ir tiristoriaus. Tuo tarpu per tokį laikmatį jungti ką nors kita nerekomenduojama. Tiristorius praleidžia per save tik teigiamą 220 voltų kintamosios sinusoidės dalį.

Kaitrinei lemputei, ventiliatoriui arba kaitinimo elementui tai nepavojinga, o kita elektros įranga gali to neatlaikyti ir sudegti.

Laikmačio relės schema su tiristoriumi išėjime ir diodiniu tilteliu įėjime yra skirta darbui 220 V tinkluose, tačiau turi keletą apribojimų pagal prijungiamos apkrovos tipą (+)

Tokiam laikmačiui lempai surinkti reikalingi:

• nuolatinės varžos 4,3 MΩ (R1) ir 200 Ω (R2) bei reguliuojama 1,5 kΩ (R3);
• keturi diodai su maksimalia srove didesne nei 1 A ir atvirkštine įtampa nuo 400 V;
• kondensatorius 0,47 μF;
• tiristorius VT151 arba analogiškas;
• jungiklis.

Ši relė-laikmatis veikia pagal bendrą šių įrenginių schemą, su nuolatiniu kondensatoriaus įkrovimu. Kai kontaktai S1 užsidaro, C1 pradeda krauti.

Per šį procesą tiristorius VS1 lieka atidarytas. Galiausiai į apkrovą L1 patenka tinklo įtampa 220 V. Pasibaigus C1 įkrovimui, tiristorius užsidaro ir nutraukia srovę, išjungdamas lempą.

Uždelsimo reguliavimas atliekamas nustatant vertę ant R3 ir parenkant kondensatoriaus talpą. Reikia atsiminti, kad bet koks prisilietimas prie plikų visų naudotų elementų kojelių gali sukelti elektros smūgį. Jie visi yra po 220 V įtampa.

Jei nėra noro eksperimentuoti ir patiems surinkti laiko relę, galima pasirinkti paruoštus jungiklių ir rozetių su laikmačiu variantus.

Daugiau apie tokius įrenginius parašyta straipsniuose:

1. Jungiklis su išjungimo laikmačiu: kaip veikia ir kokią rūšį geriau pasirinkti
2. Rozetė su laikmačiu: rūšys, veikimo principas + montavimo ypatybės

Išvados ir naudingas vaizdo įrašas šia tema

Išsiaiškinti laiko relės vidinį įrenginį nuo nulio dažnai būna sunku. Vieniems trūksta žinių, kitiems patirties. Kad jums būtų lengviau pasirinkti reikiamą schemą, mes parengėme vaizdo medžiagų rinkinį, kuriame išsamiai pasakojama apie visus nagrinėjamo elektroninio prietaiso veikimo ir surinkimo niuansus.

Laiko relės elementų veikimo principas ant tranzistoriaus rakto:

Automatinis laikmatis ant lauko tranzistoriaus 220 V apkrovai:

Žingsnis po žingsnio laiko uždelsimo relės gamyba savo rankomis:

Surinkti laiko relę savarankiškai nėra per sunku – yra kelios schemos šiai idėjai įgyvendinti. Visos jos pagrįstos nuolatiniu kondensatoriaus įkrovimu ir tranzistoriaus arba tiristoriaus atidarymu/uždarymu išėjime.

Jei reikia paprasto prietaiso, geriau imti tranzistoriaus schemą. Tačiau tiksliam uždelsimo laiko valdymui teks lituoti vieną iš variantų ant vienokios ar kitokios mikroschemos.

Jei turite tokio įrenginio surinkimo patirties, prašome pasidalinti informacija su mūsų skaitytojais. Palikite komentarus, pridėkite savo rankdarbių nuotraukas ir dalyvaukite diskusijose. Kontaktiniam blokas yra žemiau.