Časovni rele z lastnimi rokami: pregled 3 variant domačih izdelkov

Gospodinjske aparate je mogoče aktivirati in izklopiti brez prisotnosti in sodelovanja uporabnika. Večina danes proizvedenih modelov je opremljenih s časovnim relejem za samodejni zagon/zaustavitev.

Kaj storiti, če želite na enak način upravljati zastarelo opremo? Oborožite se s potrpežljivostjo, z našimi nasveti in naredite časovni rele z lastnimi rokami – verjemite, ta izdelek bo našel uporabo v gospodinjstvu.

Pripravljeni smo vam pomagati uresničiti zanimivo zamisel in preizkusiti svoje moči na poti samostojnega elektrotehnika. Za vas smo poiskali in sistematizirali vse dragocene informacije o možnostih in načinih izdelave releja. Uporaba predstavljenih informacij zagotavlja preprosto sestavljanje in odlično delovanje naprave.

V predlaganem članku so podrobno obravnavane preizkušene domače različice naprave. Informacije temeljijo na izkušnjah navdušenih elektrotehnikov in zahtevah standardov.

Področje uporabe časovnega releja

Človek si je vedno prizadeval olajšati življenje z uvajanjem različnih pripomočkov v vsakdanjo uporabo. S pojavom naprav na osnovi elektromotorja se je pojavilo vprašanje opremljanja s časovnikom, ki bi to opremo upravljal samodejno.

Vklopili ste za določen čas – in lahko greste početi druge stvari. Naprava se po izteku nastavljenega obdobja sama izklopi. Za takšno avtomatizacijo je bil potreben rele s funkcijo samodejnega časovnika.

Klasičen primer obravnavane naprave je rele v starem pralnem stroju sovjetskega vzorca. Na njegovem ohišju je bil ročaj z več razdelki. Nastavili ste želeni način in boben se je vrtel 5–10 minut, dokler ura znotraj ni dosegla ničle.

Elektromagnetni časovni rele je majhnih dimenzij, porabi malo električne energije, nima lomljivih gibljivih delov in je vzdržljiv.

Danes časovni rele vgrajujejo v različne naprave:

• mikrovalovne pečice, peči in drugo gospodinjsko opremo;
• izpušne ventilatorje;
• sisteme za samodejno zalivanje;
• avtomatiko za upravljanje osvetlitve.

V večini primerov napravo izdelajo na osnovi mikrokrmilnika, ki hkrati upravlja vse druge načine delovanja avtomatizirane opreme. Proizvajalcu je tako ceneje. Ni treba trošiti denarja za več ločenih naprav, ki skrbijo za eno stvar.

Glede na vrsto izhodnega elementa časovne releje delimo v tri vrste:

• relejni – obremenitev se priključi prek »suhega kontakta«;
• simistorski;
• tiristorski.

Prva možnost je najbolj zanesljiva in odporna na sunke v omrežju. Napravo s krmilnim tiristorjem na izhodu je treba vzeti le, če priključena obremenitev ni občutljiva na obliko napajalne napetosti.

Če želite sami izdelati časovni rele, lahko uporabite tudi mikrokrmilnik. Vendar pa so domače izdelave večinoma namenjene preprostim stvarem in pogojem delovanja. Drag programirljiv krmilnik je v takšni situaciji nepotrebno zapravljanje denarja.

Obstajajo veliko preprostejše in cenejše sheme na osnovi tranzistorjev in kondenzatorjev. Pri tem obstaja več različic, tako da je med njimi mogoče izbrati za svoje specifične potrebe.

Sheme različnih domačih izdelkov

Vsi predlagani načini izdelave časovnega releja z lastnimi rokami temeljijo na principu zagona nastavljene zakasnitve. Najprej se zažene časovnik z določenim časovnim intervalom in odštevanjem.

Nanj priključena zunanja naprava začne delovati – vklopi se elektromotor ali luč. Nato, ko doseže ničlo, rele odds signal za izklop te obremenitve ali prekine tok.

Različica #1: najpreprostejša na tranzistorjih

Sheme na osnovi tranzistorjev so najlažje za izvedbo. Najpreprostejša vsebuje le osem elementov. Za njihovo povezovanje sploh ne potrebujete plošče, vse je mogoče spajkati brez nje. Takšen rele pogosto izdelajo za priklop razsvetljave. Pritisnete gumb – in luč gori nekaj minut, nato pa se sama izklopi.

Za napajanje te sheme so potrebne baterije 9 V ali akumulatorji 12 V, prav tako je mogoče ta rele napajati iz izmeničnega 220 V preko pretvornika v enosmernih 12 V (+)

Za sestavljanje tega domačega časovnega releja potrebujete:

• par uporov (100 Ω in 2,2 MΩ);
• bipolarni tranzistor KT937A (ali analog);
• rele za preklapljanje obremenitve;
• spremenljivi upor 820 Ω (za nastavitev časovnega intervala);
• kondenzator 3300 µF in 25 V;
• usmerniška dioda KD105B;
• stikalo za zagon odštevanja.

Časovna zakasnitev v tem releju-časovniku poteka zaradi polnjenja kondenzatorja do ravni napajanja tranzistorskega stikala. Dokler se C1 polni do 9–12 V, ostaja stikalo v VT1 odprto. Zunanja obremenitev je napajana (luč gori).

Po določenem času, ki je odvisen od nastavljene vrednosti na R1, se tranzistor VT1 zapre. Rele K1 se nato izklopi, obremenitev pa se odklopi od napetosti.

Čas polnjenja kondenzatorja C1 je določen z zmnožkom njegove kapacitivnosti in skupnim uporom polnilnega vezja (R1 in R2). Pri tem je prvi od teh uporov fiksen, drugi pa nastavljiv za določanje točnega intervala.

Časovni parametri za sestavljeni rele se izberejo empirično z nastavitvijo različnih vrednosti na R1. Da bi kasneje lažje nastavili želeni čas, je treba na ohišju narediti oznake z minutnim pozicioniranjem.

Navesti formulo za izračun izhodnih zakasnitev za takšno vezje je težavno. Veliko je odvisno od parametrov določenega tranzistorja in preostalih elementov.

Vračanje releja v začetni položaj poteka s povratnim preklopom S1. Kondenzator se sklene na R2 in se izprazni. Po ponovnem vklopu S1 se cikel zažene znova.

Eden tranzistor je mogoče zamenjati z vezjem iz para podobnih, kar bo samo povečalo stabilnost delovanja sestavljenega časovnega releja (+)

V vezju z dvema tranzistorjema prvi sodeluje pri nastavitvi in upravljanju časovne pavze. Drugi pa je elektronsko stikalo za vklop in izklop napajanja zunanje obremenitve.

V različici z dvojnim vezjem eden od stikal B1 »zažene časovnik« in vklopi obremenitev, drugi B2 pa jo izklopi (+)

Najzahtevnejše v tej modifikaciji je natančno izbrati upornost R3. Biti mora taka, da se rele zaklene izključno ob podajanju signala z B2. Pri tem se mora ponovni vklop obremenitve zgoditi samo ob sprožitvi B1. Izbrati ga bo treba eksperimentalno.

Da bi povečali zakasnitveni interval časovnega releja, je mogoče KT937A zamenjati s poljskim tranzistorjem z izoliranimi vrati (na primer 2N7000) (+)

Pri tej vrsti tranzistorjev je tok vrat zelo majhen. Če upornost navitja v krmilnem releju-stikalu izberemo veliko (desetine ohmov in megaomov), lahko interval izklopa povečamo na več ur. Poleg tega večino časa rele-časovnik praktično ne porablja energije.

Aktivni način v njem se začne v zadnji tretjini tega intervala. Če priključimo časovni rele prek navadne baterije, bo zdržala zelo dolgo.

Različica #2: na osnovi mikrostikal

Tranzistorska vezja imajo dve glavni pomanjkljivosti. Zanju je težko izračunati zakasnitveni čas in pred vsakim zagonom je treba izprazniti kondenzator. Uporaba integriranih vezij odpravlja te pomanjkljivosti, vendar oteži napravo.

Vendar pa ob prisotnosti celo minimalnih veščin in znanja iz elektrotehnike izdelati takšen časovni rele z lastnimi rokami ne bo težko.

Če je zakasnitev potrebna v intervalu od desetih minut do ene ure, je tranzistor najbolje zamenjati z integriranim vezjem serije TL431 (+)

Prag odprtja pri TL431 je bolj stabilen zaradi prisotnosti notranjega vira referenčne napetosti. Poleg tega je za njeno preklapljanje potrebna precej višja napetost. Pri maksimumu ga je mogoče zvišati do 30 V s povečanjem vrednosti R2.

Kondenzator se bo do takšnih vrednosti polnil dolgo časa. Poleg tega se povezava C1 z uporom za praznjenje v tem primeru zgodi samodejno. Dodatnega pritiska na SB1 tukaj ni potrebno.

Še ena možnost je uporaba 'integralnega časovnika' NE555. V tem primeru je zakasnitev prav tako določena s parametroma dveh uporov (R2 in R4) in kondenzatorja (C1).

“Izklop” releja se zgodi s preklopom tranzistorja. Njegovo zapiranje se tukaj izvede po signalu iz izhoda čipa, ko ta odšteje potrebne sekunde.

“Časovnik” na osnovi čipa NE555 v veliki meri ponavlja klasično različico z enim tranzistorjem, vendar je interval zamikov tukaj nastavljen natančneje (od 1 sekunde do nekaj minut in ur) (+)

Lažnih sprožitev pri uporabi čipov je veliko manj kot pri uporabi tranzistorjev. Tokovi se v tem primeru nadzirajo strožje, tranzistor se odpre in zapre ravno takrat, ko je potrebno.

Še ena klasična mikročipna različica časovnega releja temelji na KR512PS10. V tem primeru ob vklopu napajanja vezje R1C1 odda impulz ponastavitve na vhod čipa, nato pa se v njem zažene notranji generator. Frekvenco izklopa (delilno razmerje) slednjega nastavlja regulacijsko vezje R2C2.

Število preštetih impulzov je določeno s preklopom petih priključkov M01–M05 v različnih kombinacijah. Čas zamika je mogoče nastaviti od 3 sekund do 30 ur.

Po odštevanju določenega števila impulzov se na izhodu čipa Q1 vzpostavi visoka raven, ki odpre VT1. Posledično se sproži rele K1 ter vklopi ali izklopi breme.

Vezava sestave časovnega releja s pomočjo čipa KR512PS10 ni zahtevna, ponastavitev v začetno stanje pri takem časovnem releju poteče samodejno ob dosegu nastavljenih parametrov zaradi povezave nožic 10 (END) in 3 (ST) (+)

Obstajajo še bolj zapletene sheme časovnih relejev na osnovi mikrokontrolerjev. Vendar so za samostojno sestavljanje malo primerni. Tukaj se poznajo težave tako pri spajkanju kot pri programiranju. Različic s tranzistorji in najpreprostejšimi čipi za gospodinjsko uporabo je v veliki večini primerov povsem dovolj.

Različica #3: za napajanje na izhodu 220 V

Vse zgoraj opisane sheme so zasnovane za 12-voltno izhodno napetost. Če želite na časovni rele, sestavljen na njihovi osnovi, priključiti močno breme, je treba na izhodu namestiti magnetni zaganjalnik. Za upravljanje elektromotorjev ali druge zahtevne elektrotehnike s povečano močjo bo treba ravnati tako.

Vendar je za uravnavanje domače razsvetljave mogoče sestaviti rele na osnovi diodnega mostiča in tiristorja. Pri tem ni priporočljivo prek takšnega časovnika priključiti česar koli drugega. Tiristor prepušča skozi sebe samo pozitivni del sinusoide izmenične napetosti 220 V.

Za žarnico z žarilno nitko, ventilator ali grelni element to ni nevarno, druga električna oprema pa tega morda ne bo prenesla in bo zgorela.

Shema časovnega releja s tiristorjem na izhodu in diodnim mostičem na vhodu je zasnovana za delovanje v omrežjih 220 V, vendar ima vrsto omejitev glede vrste priključenega bremena (+).

Za sestavljanje takšnega časovnika za žarnico so potrebni:

• upori stalni 4,3 MΩ (R1) in 200 Ω (R2) plus nastavljivi 1,5 kΩ (R3);
• štiri diode z maksimalnim tokom nad 1 A in povratno napetostjo od 400 V;
• kondenzator 0,47 μF;
• tiristor BT151 ali podoben;
• stikalo.

To časovno rele deluje po splošni shemi za podobne naprave, s postopnim polnjenjem kondenzatorja. Pri sklenitvi kontaktov S1 se C1 začne polniti.

Med tem postopkom tiristor VS1 ostane odprt. Posledično na breme L1 pride omrežna napetost 220 V. Po končanem polnjenju C1 se tiristor zapre in prekine tok ter ugasne žarnico.

Prilagoditev zamika se izvaja z nastavitvijo vrednosti na R3 in izbiro kapacitete kondenzatorja. Pri tem je treba vedeti, da se vsak dotik golih nogic vseh uporabljenih elementov grozi z električnim udarom. Vsi so pod napetostjo 220 V.

Če nimate želje eksperimentirati in se sami ukvarjati s sestavljanjem časovnega releja, lahko izberete že pripravljene različice stikal in vtičnic s časovnikom.

Več o takšnih napravah je zapisano v člankih:

1. Stikalo s časovnikom za izklop: kako deluje in katero vrsto je bolje izbrati
2. Vtičnica s časovnikom: vrste, načelo delovanja + značilnosti namestitve

Zaključki in koristen video na to temo

Razumeti notranjo zgradbo časovnega releja iz nič je pogosto težko. Nekaterim primanjkuje znanja, drugim izkušenj. Da bi vam olajšali izbiro ustrezne sheme, smo pripravili izbor video materialov, v katerih so podrobno opisane vse podrobnosti delovanja in sestavljanja obravnavane elektronske naprave.

Načelo delovanja elementov časovnega releja na tranzistorskem stikalu:

Avtomatski časovnik na poljskem tranzistorju za breme 220 V:

Postopna izdelava časovnega releja z lastnimi rokami:

Sestaviti časovni rele sami ni preveč težko – obstaja več shem za uresničitev te zamisli. Vse temeljijo na postopnem polnjenju kondenzatorja in odpiranju/zapiranju tranzistorja ali tiristorja na izhodu.

Če potrebujete preprosto napravo, je bolje vzeti tranzistorsko shemo. Toda za natančen nadzor časa zamika boste morali spajkati eno od različic na enem ali drugem integriranem vezju.

Če imate izkušnje s sestavljanjem takšne naprave, prosimo, delite informacije z našimi bralci. Pustite komentarje, priložite fotografije svojih izdelkov in sodelujte v razpravah. Blok za komunikacijo se nahaja spodaj.