Схема реле времени полевом транзисторе

Как сделать реле времени своими руками: схема, фото, видео

1. Принцип работы и сферы применения
2. Простое реле времени на транзисторах — схема
3. Реле на базе микросхем
4. Реле времени под питание на выходе 220 В
5. Выводы и полезное видео о сборке

Активизировать и отключать бытовую технику можно без вашего присутствия и участия. Большинство выпускаемых в наши дни моделей оснащено реле времени для автоматического запуска/остановки. Что делать, если точно так же хочется управлять устаревшим оборудованием? Запастись терпением, нашими советами и сделать реле времени своими руками. Схема и пошаговые инструкции прилагаются.

Мы нашли и систематизировали все ценные сведения о вариантах и способах изготовления реле. Использование представленной информации гарантирует простоту сборки и отличную работу прибора.

Принцип работы и сферы применения реле времени

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:

• микроволновки, печи и иную бытовую технику;
• автоматику управления освещением;
• системы автополива;
• вытяжные вентиляторы.

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 заводские модели и самоделки делятся на:

• релейные (нагрузка подключается через «сухой контакт»);
• симисторные;
• тиристорные.

Наиболее надежен и устойчив к скачкам в сети первый вариант. Устройство с коммутирующим тиристором на выходе следует брать, только если подключаемая нагрузка нечувствительна к форме питающего напряжения.

Чтобы изготовить реле времени своими руками, можно также 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.

Все предлагаемые варианты изготовления реле времени своими руками построены на принципе запуска установленной выдержки. Сначала запускается таймер с заданным временным интервалом и обратным отсчетом. Подключенное к нему внешнее устройство начинает работать (включается электродвигатель или свет). А затем, по достижении нуля, реле выдает сигнал на отключение этой нагрузки или перекрывает ток.

Простое реле времени на транзисторах своими руками — схема

Схемы на базе транзисторного исполнения — наиболее легкие в реализации. Простейшая из них включает в себя всего восемь элементов. Для их соединения даже не потребуется плата, все можно спаять без нее. Подобное реле часто делают, чтобы подключить через него освещение. Нажал кнопку — и свет горит в течение пары минут, а потом сам отключается.

Для питания этой схемы требуются батарейки на 9 или аккумуляторы на 12 вольт. Кроме того, такое реле можно запитать от переменных 220 В посредством преобразователя на постоянные 12 В.

Чтобы собрать простое реле времени своими руками, потребуется:

• пара резисторов (100 Ом и 2,2 мОм);
• биполярный транзистор КТ937А (либо аналог);
• переменный резистор на 820 Ом (для регулировки временного интервала);
• реле переключения нагрузки;
• конденсатор на 3300 мкФ и 25 В;
• выпрямительный диод КД105Б;
• переключатель для запуска отсчета.

Задержка времени в этом реле-таймере происходит за счет зарядки конденсатора до уровня питания ключа транзистора. Пока C1 заряжается до 9–12В, ключ в VT1 остается открытым. Внешняя нагрузка запитана (свет горит). Через некоторое время, которое зависит от выставленного значения на R1, происходит закрытие транзистора VT1. Реле K1 в итоге обесточивается, а нагрузка отключается от напряжения.

• Смотрите принципиальную схему твердотельного реле на 12В

Время заряда конденсатора C1 определяется произведением его емкости на общее сопротивление цепи зарядки (R1 и R2). Причем первое из этих сопротивлений фиксировано, а второе регулируемо для задания конкретного интервала.

Временные параметры для собранного реле подбираются опытным путем — выставлением различных значений на R1. Чтобы впоследствии легче было выполнять установку нужного времени, на корпусе следует сделать разметку с поминутным позиционированием. Указать формулу расчета выдаваемых задержек для такой схемы проблематично. Многое зависит от параметров конкретного транзистора и остальных элементов.

Приведение реле в исходное положение производится обратным переключением S1. Конденсатор замыкается на R2 и разряжается. После повторного включения S1 цикл запускается заново.

Один транзистор можно заменить цепью из пары аналогичных, что только повысит стабильность работы собираемого реле времени. В схеме с двумя транзисторами первый участвует в регулировке и управлении временной паузой. А второй — это электронный ключ для включения и отключения питания у внешней нагрузки.

В варианте со сдвоенной схемой один из ключей Б1 «запускает таймер» и включает нагрузку, а второй Б2 отключает ее. Самое сложное в данной модификации — это точно подобрать сопротивление R3. Оно должно быть таким, чтобы реле замыкалось исключительно при подаче сигнала с Б2. При этом обратное включение нагрузки обязано происходить только при срабатывании Б1. Подбирать его придется экспериментально.

Как сделать реле времени своими руками на базе микросхем?

У транзисторных схем есть два основных минуса. Для них сложно рассчитать время задержки и перед очередным пуском требуется разряжать конденсатор. Использование микросхем нивелирует эти недостатки, но усложняет устройство. Однако при наличии даже минимальных навыков и познаний в электротехнике сделать подобное реле времени своими руками также не составит труда.

Если задержка требуется в интервале от десяти минут до часа, то транзистор лучше всего заменить микросхемой серии TL431. Порог открытия у TL431 более стабильный за счет наличия внутри источника опорного напряжения. Плюс для ее переключения вольтаж требуется гораздо больший. На максимуме, за счет увеличения значения R2, его можно поднять до 30 В. Конденсатор до таких значений будет заряжаться долго. К тому же подключения C1 на сопротивление для разрядки в этом случае происходит автоматически. Дополнительно нажимать на SB1 здесь не нужно.

• Смотрите также схему подключения фотореле

Еще один вариант — это применение «интегрального таймера» NE555. В этом случае задержка также определяется параметрами двух сопротивлений (R2 и R4) и конденсатора (C1). «Выключение» реле происходит за счет переключения опять же транзистора. Только его закрытие здесь выполняется по сигналу с выхода микросхемы, когда она отсчитает нужные секунды.

«Таймер» на основе микросхемы NE555 во многом повторяет классический вариант на одном транзисторе, но интервал задержек здесь выставляется более точный (от 1 секунды до нескольких минут и часов).

Ложных срабатываний при использовании микросхем выходит гораздо меньше, нежели при применении транзисторов. Токи в этом случае контролируются жестче, транзистор открывается и закрывается именно тогда, когда требуется.

Еще один классический микросхемный вариант реле времени основан на базе КР512ПС10. В этом случае при включении питания цепь R1C1 подает на вход микросхемы импульс сброса, после чего в ней запускается внутренний генератор. Частоту отключения (коэффициент деления) последнего задает регулирующая цепь R2C2.

Количество подсчитываемых импульсов определяется коммутацией пяти выводов M01–M05 в различных комбинациях. Время задержки можно выставить от 3 секунд до 30 часов. После отсчета указанного числа импульсов на выходе микросхемы Q1 устанавливается высокий уровень, открывающий VT1. В результате срабатывает реле K1 и включает либо выключает нагрузку.

Схема сборки реле времени с помощью микросхемы КР512ПС10 не отличается сложностью, сброс в исходное состояние в таком РВ происходит автоматически при достижении заданных параметров за счет соединения лапок 10 (END) и 3 (ST).

Существуют еще более сложные схемы реле времени на базе микроконтроллеров. Однако для самостоятельной сборки они мало подходят. Здесь сказываются сложности как с пайкой, так и с программированием. Вариаций с транзисторами и простейшими микросхемами для бытового применения вполне хватает в подавляющем большинстве случаев.

Реле времени под питание на выходе 220 В своими руками

Все вышеописанные схемы рассчитаны на 12-вольтовое выходное напряжение. Чтобы подключить к собранному на их основе реле времени мощную нагрузку, необходимо на выходе устанавливать магнитный пускатель. Для управления электродвигателями или другой сложной электротехникой с повышенной мощностью так и придется делать.

Однако для регулировки бытового освещения можно собрать реле на базе диодного моста и тиристора. При этом подключать через такой таймер что-либо иное не рекомендуется. Тиристор пропускает сквозь себя только положительную часть синусоиды переменных 220 Вольт. Для лампочки накаливания, вентилятора или ТЭНа это не страшно, а другое электрооборудование может не выдержать и сгореть.

Схема реле времени с тиристором на выходе и диодным мостом на входе рассчитана на работу в сетях 220 В, но имеет ряд ограничений по типу подключаемой нагрузки.

Для сборки подобного таймера для лампочки необходимы:

• сопротивления постоянные на 4,3 МОм (R1) и 200 Ом (R2) плюс регулируемое на 1,5 кОм(R3);
• 4 диода с максимальным током выше 1А и обратным напряжением от 400 В;
• конденсатор на 0,47 мкФ;
• тиристор ВТ151 или аналогичный;
• выключатель.

Функционирует это реле-таймер по общей схеме для подобных устройств, с постепенной зарядкой конденсатора. При смыкании на S1 контактов С1 начинает заряжаться. В течение этого процесса тиристор VS1 остается открытым. В итоге на нагрузку L1 поступает сетевое напряжение 220 В. После завершения зарядки С1 тиристор закрывается и отсекает ток, выключая лампу.

Регулировка задержки производится выставлением значения на R3 и подбором емкости конденсатора. При этом надо помнить, что любое прикосновение к оголенным ножкам всех использованных элементов грозит поражением током. Они все находятся под напряжением 220 В.

Выводы и полезное видео о сборке реле времени своими руками

Разобраться с нуля во внутреннем устройстве реле времени часто бывает сложно. У одних не хватает познаний, 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 прибора.

Принцип работы элементов реле времени на транзисторном ключе:

Автоматический таймер на полевом транзисторе для нагрузки 220 В:

Пошаговое изготовление реле задержки своими руками:

Источник

Простая схема реле времени, задержки выключения нагрузки на одном полевом транзисторе, как ее сделать.

Порой возникает необходимость в выключении тех или иных электронных устройств через определенный промежуток времени в автоматическом режиме. К примеру, всем известный электронный мультиметр типа DT830 (самая простая модель тестера) не имеет внутри себя автоматического выключения. И когда забываешь после измерений его выключать, то к следующему измерению его батарейка уже успевает полностью разрядится. Естественно, это нуждается в доработке. В более дорогостоящих мультиметрах такая функция имеется, и если тестером не пользуешься несколько минут, то он автоматически выключается. Вот эту схему, что я предлагаю на Ваше рассмотрение, как раз и можно использовать для подобных случаев. И как видно сама схема автоматического выключения электрической нагрузки через заданное время очень проста.

Ну, а для новичков поясню сам принцип действия этой схемы. Итак, по сути эта схема является схемой самого обычного реле времени, только роль реле тут выполняет полевой транзистор n-типа, с индуцируемым каналом. Как известно, полевые транзисторы подобного типа имеют три вывода – затвор, исток и сток. Канал сток-исток является силовым, через который протекает основной ток относительно большой величины.

И в изначальном состоянии, когда между управляющим каналом затвор-исток нет нужного напряжения, этот полевой транзистор закрыт. В таком состоянии его силовой переход имеет бесконечно большое сопротивление. Но как только мы подадим на управляющий канал затвор-исток нужное напряжение, то силовой канал откроется. Именно у этого транзистора (BS170), что стоит в схеме, сопротивление канала сток-исток в полностью открытом состоянии равно 5 Ом. Что для небольших нагрузок является крайне незначительным сопротивлением.

Основные характеристики полевого транзистора BS170:

» тип проводимости – n-канальный;
» максимальный ток сток-исток – до 0,5 А;
» максимальная рассеиваемая мощность – 0,83 Вт;
» пороговое напряжение открытия транзистора – 3 В;
» максимальное напряжение между сток-исток – до 60 В;
» максимальное напряжение между затвор-исток – до 20 В;
» сопротивление канало сток-исток в открытом состоянии – 5 Ом;
» максимальная температура канала – 150 °C;

Итак, на вход схемы автоматического отключения нагрузки подается постоянное напряжение от источника питания (к примеру 9 вольтовой батарейки). Плюс с входа сразу идет на выход схемы. А вот минус входа проходит через силовой переход сток-исток полевого транзистора, который в изначально состоянии полностью закрыт и не проводит через себя ток. То есть, изначально на выходе схемы отсутствует напряжение для питания нагрузки. Чтобы транзистор открылся, мы должны на его затвор подать положительный потенциал, а на исток отрицательный. Минус сразу подается на исток от источника питания, а вот плюс проходит через нормально разомкнутый выключатель B1. Параллельно управляющему переходу транзистора стоят электролитический конденсатор и подстроечный (или можно взять переменный) резистор.

Когда мы кратковременно нажимаем переключатель B1, то полюс от источника питания поступает на затвор полевика и открывает его. При этом также происходит быстрая зарядка емкости конденсатора C1. И когда уже кнопка B1 отпущена, и через нее плюс не подается на затвор, то транзистор остается открытым из-за наличия электрического заряда на конденсаторе. Ну, а чтобы был эффект реле времени в данной схеме, то есть произошло закрытие полевого транзистора через определенное время, параллельно конденсатору стоит сопротивление, которое с некоторой скоростью разряжает его. И чем меньше будет сопротивление R1, тем быстрее разрядится конденсатор и закроется полевой транзистор.

В итоге работа схемы такова. Изначально на выходе схемы напряжения питания нагрузки отсутствует. Мы кратковременно нажимает переключатель B1. Конденсатор заряжается, а транзистор открывается, на выходе схемы появляется напряжение питания нагрузки. Поскольку резистор разряжает конденсатор, то спустя определенное время, когда величина напряжения на конденсаторе достигнет порогового уровня закрытия полевого транзистора VT1 (а это 3 вольта), то транзистор закроется и на выходе схемы пропадет напряжение питания нагрузки. Вот такая простая работа у данной схемы. Причем стоит заметить, что время ожидания схемы перед закрытием полевика зависит как от резистора, так и от емкости конденсатора. Чем больше будет емкость у конденсатора C1, и чем меньше сопротивление резистора R1, тем это время будет больше. Само же время может быть от нуля до очень много (часы, а то и больше).

Эта схема реле времени на полевом транзисторе может работать с нагрузками, у которых ток потребления до пол ампера (0,5 А). Поскольку такой максимальный ток имеет силовой переход полевого транзистора. Если этого тока Вам будет мало, то просто стоит в схему поставить другой полевой транзистор подобного типа с нужной величиной максимального тока силового перехода полевика. Естественно, при выборе обращайте внимание на сопротивление перехода сток-исток в открытом состоянии. По возможности его сопротивление должно быть как можно меньше. Это положительно повлияет на экономию электроэнергии и уменьшит нагрев транзистора при его работе.

Помимо этого учтите, что обычно у полевых транзисторов подобного типа максимальное напряжение перехода затвор-исток около 20 вольт. Это значит, что напряжение питания на входе схемы не должно превышать этого значения, поскольку в противном случае полевик попросту выйдет из строя. Если все же имеется такая необходимость в напряжении более 20 вольт, то параллельно переходу затвор-исток нужно поставить стабилитрон, который будет ограничивать напряжение на данном переходе полевика, что защитит его от выхода из строя. Ну, и конденсатор C1 должен быть рассчитан на напряжение чуть более, чем напряжение на входе схемы. Иначе, он также может испортится.

Видео по этой теме:

Источник