Принцип работы и подключения реле таймера задержки времени. Схемы реле времени и задержки выключения нагрузки Реле времени на включение и отключение
Тот, кто хочет узнать, что такое реле времени, должен вспомнить старые стиральные машинки. Вспомните, как они работают? Для пуска аппарата необходимо было лишь повернуть ручку на несколько делений. При этом машинка начинала работать, а внутри корпуса около ручки что-то начинало тикать. Как только ручка доходила до нулевой отметки, стиральная машина переставала работать. Вот так работало реле времени с задержкой выключения 220В.
Конечно, разнообразие этих приборов со временем менялось. Так после простых реле стали появляться сдвоенные варианты, которые работали и на стирку, и на отжим. Они собой представляли цилиндрические конструкции с двумя выводами и ручкой управления. При этом сам часовой механизм располагался внутри цилиндра.
Необходимо отметить, что машинки-автоматы современного образца также без реле времени 12 вольт не работают. Правда, это уже не то массивное устройство. Электронный вариант входит в состав блока управление, и установлен на плате. Вся его работа основана на программном обеспечении, где основную роль играет микроконтроллер. Самое удивительное то, что количество стадий выдержек временных периодов в современной стиральной машинке-автомате практически не поддается подсчету. То есть, если использовать в ней старое устройство временной задержки, то сам контролирующий прибор не поместился в стиральный аппарат. Настолько он будет громоздкий.
Понятно, что реле времени 12В устанавливаются сегодня практически на все бытовые приборы. Не будем их перечислять. Но именно на стиральной машинке (особенно старого образца) очень хорошо видно, как работает данный прибор. Его просто можно пощупать руками. Вот последовательность работы:
- Повернули ручку – запустили реле и электродвигатель.
- Величина задержки времени – это угол поворота ручки.
- Как только рукоятка дошла до нулевой отметки – происходит выключение и реле, и мотора.
Обратите внимание! При повороте рукоятки задается сразу два действа: загрузка величины задержки времени и запуск самой задержки.
Думаю многие помнят как работал таймер в старых стиральных машинках – это наглядный пример реле времени с задержкой Точно также работают таймеры (реле времени) и в микроконтроллерах. То есть, включение и отключение происходит по одному и тому же принципу.
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.
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.
Сама же подпрограмма – это буквально несколько команд. Поэтому она действует непродолжительно. После чего процессор заново переходит на основную программу.
Виды реле времени
Итак, основная задача реле времени 12В – это произвести задержку от начального сигнала до конечного. Так вот эту самую задержку можно сформировать несколькими способами. Отсюда и различные виды:
- Механические.
- Электромеханические.
- Электронные.
- С демпфирующими устройствами.
К последним можно отнести пневматический подвид, в состав которого входят пневматические приставки и электромагнитный привод. Кстати, своими руками его собрать проще простого. Но все это уже в прошлом, кроме электронных аналогов.
Где можно использовать
Разбор реле времени в нашей статье был сделан на примере бытовых электрических приборов. Но эти устройства сегодня устанавливаются во многих операционных и технологических схемах. К примеру, в теплицах, где необходимо контролировать освещение по часам.
Для этого в электрическую схему освещения 220В устанавливается таймер, который подключен к исполнительному механизму, включающему и отключающему систему освещения. Этот же прибор можно установить в технологическую цепочку нескольких станков. Он будет настроен под технологию, в которой учитывается определенное время включения и выключения каждого станка (электрооборудования) по отдельности. То есть, вариантов применения реле времени большое количество.
Необходимо отметить, что программирование таймера – одно из важнейших категорий правильной его работы. В настоящее время производители предлагают реле времени с задержкой выключения 12-220В, с помощью которых можно запрограммировать его работу на один день (суточное), на неделю, месяц и год. То есть, диапазон настроек практически не имеет ограничения. Что для многих технологических процессов (схем) это немаловажный критерий эффективной и корректной работы.
Назначение реле времени
- это электронный, механический, электромеханический прибор служащий для отсчета установленного значения времени.
- Электронные.
- Механические.
Задержка включения с пневматическим замедлением.
Реле времени может отсчитывать время в единицах (долях) секунд, минут, часов, суток.
Конструкции реле
Конструктивно таймер может быть изготовлено для крепления на ровную поверхность, для установки на рейку Din, для установки на щитовую поверхность (на передней панели лицевая сторона с органами управления и индикации).
Может иметь подключение проводников: переднее, заднее, втычное подключение (через специальную колодку, разъем).
Для задания времени могут применяться переключатели (Dip, поворотные и др.), потенциометры, с помощью нажатия кнопок (в электронных реле времени).
По принципу изменения отсчета времени реле с пневматическим замедлением, изменяется сечение отверстия для забора воздуха, в реле серии РВП-72 и подобных.
С часовым механизмом 1РВМ, 2РВМ или электронное.
Многофункциональные, многопрограммные реле времени (таймеров)
Основные применяемые диаграммы работы реле времени с задержкой включения и с задержкой отключения
(у отдельных производителей могут иметь несколько другое название), циклические реле времени
, трехцепные реле времени
, таймер или реле времени с отсчетом времени после снятия напряжения питания.
Как правило, практически все таймеры имеют гальваническую развязку между цепями питания и выходными контактами. Общие характеристики, типы и их использование и отличия в применении и исполнению по Техническим Условиям или Госта рассмотрены на соответствующих страниц изделий.
Запуск отсчета времени может начинаться:
- с подачей питания,
- со снятия напряжения питания,
- по управляющему сигналу,
- в программируемых таймерах по достижении заданного времени.
Особенности построения реле
В настоящее время в электронных реле используются:
- бестрансформаторные схемы питания, которые не имеют на входе трансформатора и, как правило, это конденсаторная схема, т.е. гашение напряжения переменного тока осуществляется на входном конденсаторе (обычно конденсатор класса X2 имеющий 3-4 кратный запас по напряжению);
- импульсные источники питания;
- источник питания имеющий трансформатор (встречается реже).
В большинстве приборов в качестве исполнительного реле применяются малогабаритные электромагнитные реле (в том числе поляризованные электромагнитные реле), с напряжением питания
- 5В, 12В, 24В, 48В и т.д.
Ток коммутации реле 3А, 5А, 7А, 8А, 10А, 16А (основной используемый ряд в современных реле времени).
В качестве выходного устройства приборов могут применяться:
- электромагнитное реле;
- транзистор - как правило с открытым коллектором (только в цепях постоянного тока, обычно 24В или 12В);
- оптрон - для применения в микропроцессорной технике (необходимо обеспечить развязку цепей или быстродействие, там где механические контакты предпочтительно заменить на электронный коммутатор ввиду частого срабатывания);
- оптосимистор – применяется для управления контакторами и пускателями;
- оптотранзистор – применяется для управления твёрдотельными реле.
Технические характеристики
К основным техническим характеристикам относятся:
- Временной диапазон;
- Диаграммы работы;
- Напряжение питания и потребляемая мощность;
- Коммутирующая способность выходных контактов;
- Тип корпуса, крепление, подсоединение проводников;
- Температурные и климатические условия работоспособности.
| Электромеханическое (1РВМ, 2РВМ) | Программное реле времени с часовым механизмом электромеханического типа. При отключения питания РВМ способно обеспечить работу до 72-х часов. Напряжение питания 230 ± 10%В, номинальная частота питающей сети - 45-60 Гц. | |
| Orbis, модульное электромеханическое реле . Имеет суточную или недельную программу, с резервом питания или без резерва питания в зависимости от типа модели. | ||
| Описание реле CRONO QRDD | Производитель Orbis - Испания, серия CRONO - является аналогом отечественного 2РВМ. Таймеры с резервом 100 часов снабжены аккумулятором. | |
| Характеристики реле INCA DUO QRD | Испанский производитель Orbis, суточная или недельная программа , с резервом питания (без резерва питания). | |
| Электромеханическое серии MINI-T | Электромеханический таймер работает в диапазоне температур от -10°C до +45°C, имеет переключающий контакт. Имеет суточную или недельную программы, с резервом питания или без резерва. | |
| Техническое описание, производство Орбис. | Для автоматики аналоговые и цифровые таймеры для применения в быту и промышленной автоматике. | |
| бытовые, характеристики, описание | ||
| Модульное исполнение, Чешский производитель, фирмы Elko на рынке более 20 лет. |
CRM-61 - продукция высокого качества, известна далеко за пределами, многофункциональные изделия, целый ряд модульных устройств. Подробнее Elko 10 функций, 10 временных диапазонов, универсальное питание, коммутация 16 A, или 3 группы по 8 A. Серия CRM-91H, CRM-93H, CRM-9S |
|
| Техническое описание ВЕХА-Д (ВЕХА-Щ) | Однократное или циклическое включение (выключение) исполнительных механизмов после отработки установленной выдержки. Предназначено для применения в производственных процессах, в промышленности и народном хозяйстве. | |
| Трехцепное ВЛ-100А, ВЛ-101А | С тремя независимыми выходными контактами с задержкой на включение и отключение. | |
| С двумя цепями ВЛ-102, ВЛ-103 | Двухцепные реле – с выдержкой на включение + мгновенный контакт, аналоговое реле времени 630 Kb. | |
| Трехцепное ВЛ-104 | Трёхцепное реле времени с независимыми регулируемыми выдержками. | |
| Оперативное питание, марка ВЛ-108 | Изделие имеет оперативное питанием, температура от минус 40°С до плюс 55°С Инструкция по применению и технические характеристики 630 Kb. | |
| Многопрограммное реле ВЛ-159М | Многопрограммное реле, 8 функций, режим счета импульсов, цифровая индикация (сохраняет работоспособность при температуре до минус 10 °С), имеет универсальное питание (AC/DC 24-40 или AC/DC 110-240), инструкция и технические характеристики 1385 Kb. | |
| Данные ВЛ-161, ВЛ-162, ВЛ-163, ВЛ-164 | ВЛ-161 , ВЛ-162 , 10 программ, счет и генерирование импульсов. Задержка на включение, задержка выключения при отключении питания. Пусковое реле - переключение при пуске звезда-треугольник. Циклические, раздельные регулировки времени импульса и паузы. | |
| Широкий диапазон напряжения ВЛ-40М1 | с широким диапазоном питания, шесть диаграмм работы, начало работы с подачей питания, по управляющему сигналу. | |
| ВС-43 три или шесть независимых цепей с выдержкой времени и дополнительный мгновенный контакт. | ||
| Реле ВС-44 | Программные, циклические; 11, 12, 6 и 7 – ми цепные, по 46, 48, 26 и 28 команд. | |
| Реле ВЛ-4U | Имеет универсальное питание, мощность потребления - не более 1.4 Вт. Выдержка: 0.1…9.9, 1…99 (с, мин, ч) 280 Kb | |
| Специальное реле ВЛ-50, ВЛ-51, ВЛ-52 | Для жёстких условий эксплуатации (для ж.д. транспорта и морских судов). Задержка времени на включение и отключения при снятии напряжения питания. | |
| Реле ВЛ-54, ВЛ-55, ВЛ-55 (Е) | Многофункциональное, формирует импульс с заданной выдержкой. Задержка отключения при снятии напряжения питания. | |
| Трехцепное реле ВЛ-56, ВЛ-56С | Трехцепное реле времени с независимой регулировкой в трех цепях. Исполнение на напряжение питания: = 24, 110, 220В, ~ 110, 220В. Диапазон по исполнению (0,1-9,9; 1-99) с, мин, ч. | |
| Двухфункциональное реле времени-счетчик импульсов ВЛ-59 | Работа в режиме реле времени или счета импульсов, питание напряжением постоянного 24; 110; 220 В, переменного тока частотой 50, 60 Гц 110; 220; 240 В | |
| Модульное ВЛ-5U | Отсчет начинается от момента снятия питающего напряжения. Работа в диапазоне напряжения питания от 24-220 В постоянного или переменного тока 115 Kb | |
| ВЛ-6-II, ВЛ-6-III | с широким диапазоном питания. | |
| ВЛ-60Е, 60Е1 | , диаграммы работы: формирование импульса, задержка включения. Реле времени 60Е1 имеет широкий диапазон питающих напряжений | |
| Реле времени/таймер D6DQ | Реле времени Tele D6DQ с широким диапазоном питания 24VAC/DC 110-240VAC, четыре диаграммы работы, модульное исполнение шириной 22,5 мм. 140 Kb | |
| Широкий диапазон питания ВЛ-60М1 | с широким диапазоном питания, четыре диаграммы работы времени, модульное исполнение. | |
| Реле ВЛ-61, ВЛ-63, ВЛ-64, ВЛ-66, ВЛ-67, ВЛ-68, ВЛ-69 |
ВЛ-64...ВЛ-69 задержка включения, задержка выключения. ВЛ-61 для отключения освещения на лестничных площадках |
|
| ВЛ-65, ВЛ-65 (С) | Циклические, раздельная регулировка выдержки времени импульса и паузы. | |
| Статические РСВ-01, РСВ-14 | У статического реле времени в зависимости от модификации напряжения питания может быть как постоянным 24, 110, 220 вольт, так и переменным 24, 48, 60, 110, 127, 220 вольт. Выдержка от 0,05 ... 90с (разные диапазоны), а отдельных модификаций выдержка и более, диапазон переключения ступенчатый. Выходные контакты как мгновенного срабатывания, так и с регулируемой выдержкой. | |
| Пневматическое РВП-72 | пневматическим замедлением обеспечивает выдержку от 0.4 до 180с, для отсчета выдержки имеется пневматический демпфер. | |
| Циклическое, серия РВЦ | РВЦ - реле времени циклическое начало работы с импульса или паузы | |
| Трехцепное РВЦ-03 | Реле времени циклическое трехцепное программируемое | |
| Многопрограмное реле времени РВ-01 | многопрограммное РВ-01 с цифровой индикацией | |
| Однокомандное реле времени РВО-15 | Реле времени однокомандное РВО-15 имеет две диаграммы работы, переключаемый диапазон времени, две переключаемые группы, напряжение питания 24в/220в. | |
| Отсчет времени после снятия напряжения питания | с отсчетом времени после снятия напряжения питания, имеет широкий диапазон питающего напряжения, переключаемые поддиапазоны выдержек и две диаграммы работы. | |
| Многофункциональное реле времени РВО-П2-М | Реле с широким напряжением питания , имеет 8 диаграмм работы, две переключающие группы, работает в диапазоне напряжения питания 24-240В как постоянного так и переменного тока, является аналогом реле типа D6DQ и других. | |
| Трехцепное реле времени РВ3-П2-У-14 | Реле времени трехмодульного исполнения РВ3 , разработано для замены реле ВЛ-56. Имеет восемь поддиапазонов времени и две диаграммы работы - задержка включения, задержка отключения. Каждая цепь имеет свою настройку времени выдержки. Дополнительно имеется мгновенный контакт. | |
| Серия реле времени РП-21 В | РП-21-В реле времени , диаграммы работы задержка включения, задержка отключения, циклические. | |
| Таймер реального времени ТРВ-02 | Таймер реального времени ТРВ-02 - перепрограммируемый таймер имеет два выходных исполнительных реле, по каждому каналу две уставки, совмещен с датчиком освещенности, что позволяет применять для программного включения рекламных щитов, наружного освещения и т.д. | |
| Schneider реле времени RE 11 | Реле времени серии RE11 производства Schneider . Подробное описание, технические характеристики, конструкция, диаграммы работы. Диапазоны 0,1...1 s, 1...10 s, 6...60 s, 1...10 min, 6...60 min, 1...10 h, 10...100 h | |
| Модульный таймер TRF10 | производства BMR, импульсное запоминающее, напряжение питания 12 В - 230 В (AC), 12 В (DC). 10 функций -диаграмм работы, 2 замыкающих контакта. Индикация: светодиоды зеленого и желтого цвета. | |
| Таймер ST2P-E, втычное реле времени, с поворотной механической шкалой, функции работы: задержка на включение/выключение. Диапазон выставки значений 0...60 с или 0...60 мин. Потребляемая мощность от сети 1ВА. | ||
| Реле времени (таймер) ARCOM-T44 имеет два режима работы - однократный или циклический, втычное подсоединение. Диапазон выдержек от 0,01 сек до 999 часов, на передней панели расположен трехразрядный цифровой светодиодный индикатор. |
Как работает реле времени
Работу (самых распространенных) можно рассмотреть в зависимости от их исполнения:
- С механическим замедлением;
- С электротермическим замедлением;
- Электронное реле времени.
Выше перечисленные группы свою очередь подразделяются на подгруппы.
Электронное реле
работает при наличии напряжения питания, которое подается на электронную схему (в современных приборах это, как правило, микроконтроллер или логические микросхемы, таймеры и пр.) и в зависимости от выбранных параметров срабатывает в нужное время или с необходимой задержкой или по установленной программе. Термин "срабатывает" означает,что подается команда на исполнительное устройство, в качестве которого может быть встроенное электромагнитное реле, тиристор, оптоэлектронный элемент, транзистор и пр. Электромагнитное реле замыкает и размыкает свои контакты которые подключены во внешнюю цепь автоматики. На передней панели приборов имеется светосигнальная индикация, органы управления, при помощи которых меняются параметры работы реле.
К особой группе относятся программируемые таймеры, которые работают от встроенного источника питания, а при наличии внешнего питания от команд таймера срабатывают исполнительные механизмы. Преимущество встроенного аккумулятора заключаются в том, что отсчет времени по программе продолжается даже в отсутствии сетевого питания.
Самому собрать реле времени
При рассмотрении электрических схем, на котором основано построение таймеров, необходимо отметить то что с развитием базы элементной базы значительно изменилось схематика построения.
Вначале схемы строились на основе дискретных элементов, основными элементами являлись полупроводники, резисторы, конденсаторы, в качестве элементов определяющих формирование задержки, как правило, L,C генератор.
С появлением микросхем, а в дальнейшем и специальных микросхем, то в схему включался генератор L,C (кварцевый резонатор, когда необходимо было получить стабильные параметры) и счетчики-делители. Такие микросхемы, как NE555N, КР512ПС10
С появлением микроконтроллеров задача получения необходимых характеристик и диаграмм работы значительно упростилась.
Для увеличения изображения нажмите по картинке
На первом рисунке размещена схема ВЛ64...ВЛ69, на втором рисунке пример варианта схемы для применения в быту: для установки включения периодически бензонасоса, включения и выключения насоса аквариума, полива на дачном участке и т.д., изменив номиналы элементов можно получить нужные значения выдержки включения, выключения.
На этом рисунке приведена схема более универсального таймера, имеющий возможности установки времени.
Имеет выбор управления нагрузками (бытовыми приборами) по одному из трех алгоритмов работы:
- в циклическом режиме (задается время паузы и время работы);
- однократное включение на установленное время после задержки времени;
- включение на установленное время с последующим отключением.
Диапазон устанавливаемого времени до 999 мин 59 сек, с шагом 1 сек
Задание значений с помощью двух кнопок.
Индикация - семисегментный светодиодный 3-4 разрядный индикатор.
Хранение информации при пропадании питания, отсчет продолжается.
Основное питание 5в, резервный источник 3в, за 10 сек до окончания отсчета подается предупреждающий сигнал.
Возможно применение индикаторов с ОК или с ОА, изменив включение.
timer2313 OC в схеме с общим катодом.
Программа прошивки контроллера timer2313 OA в схеме с общим анодом. Пример: как собрать конструкцию на микросхеме NE555 посвящен этот видеоролик.
Принципиальные схемы реле задержки времени, автоматических включателей и выключателей нагрузки 220В с заданым интервалом времени. Схемы просты в сборке и построены на основе микросхемы LM555.
Реле времени для автоматического отключения нагрузки
Иногда бывает необходимо выключить приемник или лампу подсветки через определенный интервал времени. Эту задачу может решить схема, приведенная на рис. 1.
Рис. 1. Схема таймера для автоматического отключения нагрузки.
При указанных на схеме номиналах времязадающих элементов задержка отключения составит около 40 минут (для микромощных таймеров это время может быть значительно увеличено, так как они позволяют R2 установить с большим номиналом).
В ждущем режиме устройство не потребляет энергии, так как при этом транзисторы VT1 и VT2 заперты. Включение производится кнопкой SB1 — при ее нажатии открывается транзистор VT2 и подает питание на микросхему. На выходе 3 таймера при этом появляется напряжение, которое открывает транзисторный ключ VT1 и подает напряжение в нагрузку, например на лампу BL1.
Кнопка блокируется, и схема будет находиться в таком состоянии, пока заряжается конденсатор С2, после чего отключит нагрузку. Резистор R3 ограничивает ток разряда емкости времязадающего конденсатора, что повышает надежность работы устройства. Для получения больших интервалов задержки конденсатор С2 необходимо применять с малым током утечки, например танталовый из серии К52-18.
Таймер с увеличенным временным интервалом
Схема устройства аналогичного назначения показана на рис. 2. Она позволяет дискретно изменять время задержки отключения нагрузки от 5 до 30 мин (с шагом 5 мин) при помощи переключателя SA1. Благодаря использованию микромощного таймера, обладающего большим входным сопротивлением, имеется возможность использовать времязадающие резисторы значительно больших номиналов (от 8,2 до 49,2 МОм), что позволяет увеличить и временной интервал: Т= 1,1 * С2 * (R1 + ... + Rn).
Рис. 2. Схема таймера с увеличенным временным интервалом для отключения нагрузки.
Схемы реле времени на симисторах
Схемы, позволяющие непосредственно (без реле) управлять отключением сетевой нагрузки, приведены на рис. 3 и 4. В них в качестве коммутатора использован симистор. По сравнению с оригиналом, в приведенных здесь вариантах некоторые номиналы изменены для работы устройств от сетевого напряжения 220 В.
В схеме на рис. 3 включение нагрузки происходит сразу при замыкании контактов SA1, а выключение с задержкой, определяемой номиналами R2-C2 (для указанных на схеме она составляет 11 секунд). Цепь R1-C1 обеспечивает запуск одновибратора при включении.
Рис. 3. Бестрансформаторная схема управления сетевой нагрузкой.
Рис. 4. Вариант схемы для автоматического отключения сетевой нагрузки.
Во второй схеме (рис. 4) включение нагрузки будет при первоначальном подключении к сети или при нажатии на кнопку SB1. Для питания микросхемы использовано реактивное сопротивление, которым является конденсатор С1 (он не греется, что лучше по сравнению с гасящим напряжение активным сопротивлением, как это сделано в предыдущей схеме).
Стабилитрон VD1 обеспечивает стабильное напряжение питания микросхемы, а диод VD3 позволяет уменьшить время готовности схемы для частого нажатия на кнопку. Время задержки выключения может регулироваться резистором R3 от 0 до 8,5 мин. Времязадающий конденсатор СЗ обязательно должен иметь маленькую утечку.
Литература: Радиолюбителям: полезные схемы, Книга 5. Шелестов И.П.
В этой статье мы рассмотрим различные варианты схем реле задержки времени с напряжением питания 220 Вольт . Принцип работы такого устройства в том, что при появлении стартового события: нажатие кнопки или включение в питающую сеть, устройство подключает нагрузку к сети.
По прошествии заданного времени происходит выключение нагрузки и больше она не включается, вплоть до наступления следующего стартового события.
Существует множество различных схемотехнических решений для таких реле времени выключения на 220 Вольт . Разберем в начале какие варианты возможны.
Во-первых, они делятся на:
- с гальванической развязкой;
- без гальванической развязки.
Первые более безопасные и дорогостоящие; вторые - менее безопасные, но дешевые.
Во-вторых по типу выходного элемента, коммутирующего нагрузку:
- реле («сухой контакт» - переключающий, включающий, отключающий или группа контактов);
- симистор;
- тиристор.
Первый вариант - наименее чувствителен к типу подключаемой нагрузки и устойчив к токовым всплескам; симистор - менее надежен и чувствителен к индуктивной нагрузке; а тиристор не может коммутировать синусоидальное напряжение 220В, поэтому как правило управляет только полуволной. С помощью тиристора можно управлять нагрузкой, нечувствительной к форме питающего напряжения.
Также можно разделить виды схемотехнических решений на:
- постоянное время выдержки;
- настраиваемое время выдержки (таймер).
Простое реле времени на 220 В
Данное реле выдержки времени на 220 Вольт является гальванически не развязанным и является простейшим. В качестве элемента коммутации применяется тиристор .
Как мы говорили, тиристор позволяет коммутировать нагрузку, нечувствительную к форме напряжения питания: лампу накаливания, тен, галогеновую лампу и тому подобное.
Нельзя подключить светодиодный драйвер или энергосберегайку типа КЛЛ, любой электронный прибор, имеющий на входе трансформатор.
Минимум деталей схемы и простота схема позволят собрать это схему любому, израсходовав не более 50–100 руб.
Однако учтите, что схема не имеет гальванической развязки и требует предельной осторожности и соблюдения правил техники безопасности!
Схема работает так же просто, как и выглядит. Если замкнуть контакт S1, то начнется постепенная зарядка C1. В процессе заряда этого конденсатора, тиристор VS1 будет открыт.
На нагрузке HL1 будет сетевое напряжение. Как только конденсатор зарядится, тиристор VS1 закроется и ток через него проходить перестанет. Наш прибор завершить работу и произойдет выключение нагрузки.
Схема содержит такие детали:
- диодный мост , выполняющий функцию подачи на тиристор выпрямленного тока: состоит из диодов с максимальным током не ниже 1А и имеющего обратный показатель напряжения не ниже 400В (1N4007);
- тиристор серии BT151 (если у вас завалялись КУ 202Н или КУ 202М - применяйте);
- сопротивление R1 - 4.3 МОм, мощностью 1Вт;
- сопротивление R2 200 Ом, 1Вт;
- R3 такой же мощности, 1.5 кОм;
- конденсатор устройства С1 на 0.47 мкФ, на 630В или большее напряжение; мощностью не более 200 Вт; при применении ламп накаливания, и в том числе галогенных ламп помните, что стартовый ток при включении может превышать рабочий в 10 раз, хотя это продолжается не так долго.
- выключатель или тумблер S1.
Так как весь принцип работы этого реле сводится к зарядке конденсатора, то изменяя емкость конденсатора проще всего изменить время включения реле .
Из-за простоты данного устройства дать простую формулу расчета времени выдержки невозможно, так как время зависит от параметров конкретного тиристора, сопротивлений резисторов, ёмкости конденсатора.
Реле времени выдержки с регулировкой времени 220 В
Чтобы сделать более надежное , качественное и безопасное устройство потребуется больше усилий и средств.
Приведенная ниже схема собрана на микросхеме таймере 555, впервые выпущенной в 1972 году, но тем не менее не сбавляющей свою популярность. Применение микросхемы позволяет с большой степенью точности отсчитать необходимый интервал времени выдержки таймера от 3 сек до 10 минут.
Для питания устройства применяется трансформатор - управляющая часть схемы имеет гальваническую развязку .
Коммутация нагрузки производится с помощью силового симистора. Его включение осуществляется симисторной оптопарой, имеющей схему обнаружения нуля .
В результате - коммутация нагрузки происходит близко к моменту перехода синусоидального напряжения питания через ноль. Такое включение максимально безболезненно для нагрузки и не производит помех в момент включения .
Переходим к принципу работы схемы
После подачи питания цепочка R1–C3 генерирует стартовый импульс, длительностью примерно 100мс для микросхемы DD1, с которого выход OUT микросхемы устанавливается в лог.1, включая тем самым оптосимистор VS1, симистор VS2 и подключая нагрузку к сети 220В. С этого же момента начинается отсчет времени.
Время выдержки таймера задается цепочкой R3–R6–C2. Время зарядки конденсатора C2 до напряжения отключения выход OUT микросхемы DD1 в логический 0 определяется формулой:
t = 1,1*(R3+R6)*C2
Резистор R6 ограничивает минимальное время задержки 3 сек. Конденсатор C1 необходим для фильтрации помех в питании микросхемы DD1 и должен располагаться максимально к ней близко.
Резистор R4 задает ток светодиода оптосимистора и при применении аналогов MOC3043, например MOC3042 или MOC3041 должен быть уменьшен, так как им необходим больший ток для работы.
Данная схема может применяться и для коммутации пускателей, но учтите, что в случаях малых токов пускателей возможно ложное срабатывание или их жужжание в отключенном режиме, так как они могут включаться через цепочку R5–C5. В таком случае, эта цепочка требует коррекции по номиналам.
Обратим внимание, что часть схемы, отвечающую за получение постоянного напряжения 12 В можно заменить на готовый блок питания (адаптер питания), с выходным напряжением 12 В.
Такое устройство можно купить сразу в готовом виде, либо применить ненужный от какого-либо устройства: роутера, модема, телефона или подобного. В таком случае устройство реле заметно упростится.
Трансформатор T1 можно заменить на любой другой с номинальным входным напряжением 220 Вольт, выходным - 12 Вольт.
Если схема реле задержки выключения вас заинтересовала и вы бы хотели скачать файл с изображением разведенной печатной платы - оставляйте ваши комментарии.
Видео по теме - другой вариант
На сегодня, существует множество устройств, призванных облегчить быт современного человека. Так, из промышленной сферы в хозяйственно-бытовую перешли и реле времени , позволяющие автоматизировать работу современных электроприборов и систем. Какие виды временных реле предлагает современный рынок, как выбрать временной регулятор и собрать прибор своими руками – читайте ниже.
Что такое реле задержки времени
Реле временной задержки – это специальные устройства, главным предназначением которых является обеспечения последовательной работы элементов схемы в течении определенного времени после включения или отключения питания. Задержки, создаваемые реле, по продолжительности могут быть как минутными и часовыми, так и суточными, недельными. При этом, с помощью одного сигнала реле способно одновременно контролировать работу нескольких схем.
По принципу работы реле задержки времени делятся на устройства:
- С электромагнитным замедлением;
- С пневматическим механизмом замедления;
- С часовым или анкерным механизмом;
- Моторного типа.
Отдельно выделяют электронные реле времени. Временная задержка в таких устройствах реализуется посредством аналоговых и цифровых технических решений. Зачастую эти решения представлены цифровыми таймерами.
Электронные реле получили широкое распространение благодаря наиболее широкому диапазону регулировки временной задержки.
Так, электронное реле способно контролировать работу элементов схемы с временной выдержкой от доли секунды до нескольких тысяч часов. Кроме того, к достоинствам электронных реле относятся их небольшие габариты, экономичное энергопотребление и многофункциональность. Существуют также временные реле, работающие на микропроцессорах. Такие модели считаются наиболее эффективными.
Классификация реле задержки времени
Для удобства реле времени классифицирует по типу исполнения. Такая классификация позволяет разделить устройства на реле для промышленного использования и бытовые контроллеры.
Так, все временные реле задержки делятся на:
- Моноблочные;
- Встраиваемые;
- Модульные.
Проще всего устанавливаются моноблочные и модульные устройства. Моноблочные реле представляют собой автономные устройства для внешней установки. Такие устройства оснащены встроенными элементами питания, имеют клеммы для подключения нагрузки. Модульные реле являются разновидностью моноблочных, и используются для монтажа в электрощитах .
Наиболее распространенными в промышленной и хозяйственной сфере являются встроенные реле.
Они активно используются в современных бытовых электроустановках (например, стиральных машинах), системах “умный дом”. Кроме того, такие устройства используют при автоматизации тепличного хозяйства.
Сфера применения реле времени с задержкой выключения
Сфера применения временных реле крайне широка и зависит от типа устройства. Так, все реле времени делятся на устройства с задержкой включения после подачи питания и приборы с временной задержкой выключения после отключения нагрузки. Наиболее распространенными в бытовой сфере и коммунальном хозяйстве являются реле с временной задержкой выключения.
Чаще всего, устройства, создающие задержку на выключение, используют для:
- Автоматизации работы уличного и внутридомового освещения;
- Контроля над системами полива;
- Автоматизации вентиляционных систем;
- Контроля над работой бытовых насосов, газовых котлов, электрических водонагревателей.
Таким образом, реле времени позволяют использовать различное электрооборудование только по его фактической надобности, исключая вероятность его нецелесообразного использования. Это не только экономит расход электроэнергии, но и продлевает срок эксплуатации электроприборов.
Реле с выдержкой времени на включение применяют для контроля работы промышленной и хозяйственно-бытовой автоматики.
Так, например, устройства можно использовать для автоматического восстановления работы бытовой техники, осветительных приборов, вентиляционных, и отопительных систем после возобновления подачи напряжения. При правильном подключении и хорошей настройке, реле с задержкой включения могут активировать систему “теплый пол” к вашему приходу, включать водонагреватели и бытовые приборы (например, кофемашину) после вашего пробуждения.
Главным критерием выбора временного реле для однофазных сетей (220 В) является диапазон задержки. Этот параметр определяется назначением устройства отключения. Так, например, для реле, подключенного к вентилятору в санузле, будет достаточно задержки выключения в диапазоне от 1 сек до 1 часа.
Реле времени с задержкой включения, обычно, имеют меньший диапазон.
Это связано со сферой их использования. Зачастую, после восстановления энергоснабжение, включение промышленной, бытовой и хозяйственной автоматики должно выполняться незамедлительно. Так, задержка на включение бытового электрооборудования должна составлять не более 2 мин.
Кроме того, при выборе реле времени необходимо учитывать:
- Тип коммутируемого тока. Реле могут коммутировать как переменный, так и постоянный ток. Для коммутации переменного тока следует выбирать реле AC типа, для коммутации постоянного тока – DC типа. Существуют и универсальные устройства с маркировкой AC/DC.
- Максимальный коммутируемый ток. Для бытового использования подойдут реле, способные коммутировать нагрузку в диапазоне от 10 до 16 А.
- Степень защиты устройства. Для внутренней установки подойдут реле с индексом IP20. Для установки на улице этот показатель должен быть увеличен в два раза, либо реле должно быть установлено в защитном корпусе.
- Возможности подключения реле. Отдельные модели временных реле могут одновременно подключаться к двум элементам, управляющим нагрузкой (например, к двум выключателям). Так работу реле можно контролировать из двух точек, расположенных в разных концах помещения.
Не стоит забывать про габаритные размеры и способ монтажа устройства. Это позволит быстро вписать устройство в проект. Так, наименьшие габариты имеют электронные установки. Кроме того, временное реле может требовать или не требовать крепления DIN-рейки.
Схема задержки включения реле на 12 вольт
Собрать простое реле можно своими руками. Самая легкая в исполнении схема электронного реле времени собирается на базе интегрального таймера ne555. Управление реле осуществляется посредством нажатия внешних клавиш. Для работы устройства будет достаточно 12В. Запитать реле можно через силовой кабель к электросети. Временно поддержать работу реле может и аккумулятор на 12 вольт.
Схема простого временного реле на основе таймера NE 555 имеет также такие особенности:
- Задающим интервал времени узлом, является цепь из резистора переменного тока и электролитического конденсатора. От их номинала зависит интервал задержки включения реле времени
- При номинале резистора в 500 кОм и конденсатора в 220 мкФ, диапазон задержки может составлять от 2 сек до 3 мин.
- Индикатором работоспособности реле может выступить светодиод, подключенный параллельно катушке.
Данный прибор можно использовать как для отключения, так и включения электрооборудования с временной задержкой. Для начала временного отсчета необходимо нажать кнопку “старт”, которая запускает таймер. Кнопка “стоп” отвечает за отключения питания и возврат контролируемого с помощью реле устройства в первоначальное состояние.