Задержка отключения и включения реле с помощью конденсатора и резистора 12В
Не обязательно прибегать к использованию интегральных таймеров по типу NE555 если требуется всего лишь задержка перед старт/стоп. Использование конденсатора в паре с резистором и транзистором решит задачу без сложных ИС. Воспользуйтесь схемой ниже
Это классическая схема с использованием конденсатора, резистора, диода и биполярного транзистора. В схеме используется транзистор n-p-n типа. Работает она так: после подачи напряжение на резистор N сопротивления, начинает заряжаться конденсатор N емкости. При достижении напряжение смещения диоды открываются, а затем открывается управляющий эмиттерный p-n переход транзистора, который «открывает» транзистор и ток начинает течь в направлении коллектор-эмиттер.
Работает наш полупроводник в активном режиме. Пока управляющая базой величина тока не выйдет из этого режима, коэффициент усиления не приобретет нисходящую форму. Так продолжается пока величина тока вовсе не переступит порога отсечения — переход коллектор-эмиттер закроется. При включении происходит все да наоборот.
Для сборки рекомендуется использовать транзистор КТ827 с n-p-n переходом. Диод подойдет КД105Б или аналогичный по параметрам. Конденсатор и резистор подбирается в каждом случае индивидуально, об этом ниже.
Идея 1. На диодах
Рассмотрим вариант простейшего логического элемента для работы в цепи 220В.
Рис. 4. Схема реле времени на 220В
Здесь включение происходит при нажатии кнопки S1, после чего напряжение подается на диодный мост. С моста потенциал переходит на времязадающий элемент, состоящий из резисторов и конденсатора. В процессе накоплении заряда тиристор VS1 откроется, и ток протечет через лампу освещения L1. Когда емкость конденсатора полностью зарядится, тиристор перейдет в закрытое состояние, после чего срабатывает реле и лампа гореть перестанет.
Максимальную выдержку здесь можно установить в несколько десятков секунд, так как ее величина будет задаваться сопротивлением резистора и емкостью. Существенным недостатком является то, что эта схема несет угрозу человеческой жизни при поражении электротоком. Поэтому далее рассмотрим пример изготовления реле времени на 12В.
Устройство
Для того, чтобы понять, как устроено электронное реле, полезно вспомнить старые механические регуляторы времени. Скажем, у прежних стиральных машин поворот вынесенной на корпус ручки включал исполнительный механизм. Одновременно запускалась выдержка. По прошествии заданного времени исполнительный механизм отключался. По такому алгоритму работают любые включатели времени либо таймеры, даже находящиеся в микроконтроллере (МК).
Хотя сегодня, в век электроники, существуют очень много электронных часовых механизмов и реле, то возникает вопрос о необходимости изготовления механизма, регулирующего время своими руками. Ответить на него очень просто. Часто дома приходится делать что-то, где потребуются дозированные временные границы. Поэтому простые механизмы регулирования временивозможно собрать и самому, своими руками.
Что понадобится для изготовления?
В зависимости от выбранной модели процесс может оказаться как простым, так довольно трудоемким. Поэтому всем необходимым лучше запастись заранее, чтобы не останавливаться на половине проделанной работы.
Для сборки реле времени вам понадобится:
- набор радиодеталей – в каждом конкретном примере самодельного реле их перечень будет отличаться, но основная номенклатура останется неизменной (резисторы, конденсаторы, транзисторы, микросхемы, промежуточные реле или переключатели, блоки питания или понижающие трансформаторы, катушки и т.д.);
- основание для набора элементов – печатная плата, диэлектрическая поверхность или каркас, также выбираются исходя из местных условий;
Рис. 3. Печатная плата
- паяльник, припой и другие приспособления для соединения элементов цепи.
- корпус – для защиты элементов реле от различных механический воздействий, попадания пыли, влаги и засорителей;
- блок управления или программирования – если вы планируете сделать регулируемую задержку.
В некоторых ситуациях вышеперечисленные части можно позаимствовать из старых электронных приборов, если он вам подходят, в противном случае их нужно приобрести. С конкретным перечнем вы сможете определиться после того, как выберете конкретную модель, которую хотите изготовить.
Программирование микропроцессорных устройств
Как уже было описано ранее, вехой развития реле времени стали микропроцессорные устройства. Суть того, для чего они нужны, заключается в универсальности прибора. Его можно запрограммировать на выполнение функций отключения, включения, поддержки активности линии в установленный период, причем все названое выполнить без изменения самой конструкции прибора. Любая сложность операций будет выполнена силами всего лишь одной микросхемы, расположенной на плате устройства.
Кроме указанных возможностей, хорошим бонусом идет расширение функциональности за счет интерфейсов связи с системами «умного» дома. Последние могут не только контролировать состояние реле времени, но и задавать его параметры или непосредственно воздействовать на механизмы отключения.
К примеру, универсальное двухканальное программируемое реле времени УТ24 от производственного объединения «Овен» показано на картинке ниже:
Чтобы запрограммировать его таймеры требуется обратиться к блок-схеме и следовать по пунктам, узнать назначение настраиваемого пункта можно в руководстве пользователя, которая прилагается к каждому устройству:
Как можно заметить микропроцессорные устройства кажутся только на первый взгляд сложными, но стоит немного разобраться, и вы сможете с легкостью применять их для своих целей и настраивать.
Основные характеристики устройства
В специализированных торговых точках встречаются устройства задержки с различными характеристиками, выпускающиеся разными производителями. Качество продукции от именитых производителей подтверждается сертификатами и гарантируемым ими сроком работы. Из популярных компаний выделяются: Hager, Аско, Eaton, ABB, Schneider, Новатек. Независимо от типа и модели, реле времени характеризуются следующими параметрами:
- Напряжение питания. Значение уровня сигнала необходимого для работы прибора, единица измерения вольт.
- Максимальный ток. Величина тока, которую может пропустить через себя устройство без повреждения узлов своей схемы, измеряется в амперах.
- Диапазон времени. Время срабатывания.
- Расчётное напряжение. Значение величины коммутируемого сигнала и его форма.
- Рабочая температура. Среднее значение составляет от -20 до 50 °C.
- Функциональность. Выпускаются одноканальные устройства и многоканальные с независимым управлением.
- Наибольшее сечение кабеля возможное для коммутации.
- Степень защиты. Должно соответствовать значению не ниже IP 24.
- Способ регулировки. Цифровой или аналоговый.
- Дополнительные возможности. Устройства с реле времени могут включать в себя различные датчики. Например, при использовании датчика движения прибор среагирует на попадание объекта в его поле действия. При этом каждое движение поддерживает это освещение. Как только движение прекращает регистрироваться, свет через некоторое время выключится.
- Способ монтажа. Могут располагаться в щитке, устанавливаться в розетку или монтироваться вместо обычного выключателя.
Подключение прибора обычно не вызывает проблем. Устройство включается в разрыв линии подходящей к нагрузке. С каждым реле временем должна идти инструкция от производителя с подробной схемой подключения и её описанием. При этом она может быть изображена и на самом корпусе прибора.
Какие есть виды
Электронные типы
Это наиболее распространённая разновидность. У них есть функция контроля процессов с выдержкой в несколько долей секунд. Время беспрерывной эксплуатации составляет несколько тысяч часов. Они небольшие, мало потребляют электроэнергии и имеют разные дополнительные функции в зависимости от производителя.
Устройства с электромагнитным замедлением
Для их работы нужен постоянный ток. Во время нарастания основного магнитного тока срабатывает задержка устройства, поэтому в дополнительной обмотке делается ещё один поток, которой не даёт возрастать основному.
Импульсное или бистабильное реле
—Импульсное реле — отличаются от электронных тем, что когда на них подаётся импульс напряжения, то оно включается, когда подаётся следующий импульс – отключается. Оно применяется в автоматике и системах охраны. Во время подачи импульса с одной полярности и якорь занимает одно положение, одновременно замыкая пару контактов. Во время подачи импульса обратной полярности якорь занимает диаметрально противоположное напряжение, также замыкая пару контактов.
Реле давления
—Реле давления — предназначено для автоматизации системы водоснабжения. Оно отвечает за включение и выключение насоса в автоматическом режиме при изменении водного давления
С пневматическим замедлением
У этого вида имеется пневматический демпфер. Чтобы регулировать время, нужно изменить сечение отверстия. В этих устройствах большое количество контактов, которые могут переходить из нормально разомкнутого в нормально-закрытое состояние. Такая разновидность переключателей используется там, где нужен последовательный контроль. У них легко заменяются катушки, а выдержка времени составляет от 0.4 до 180 секунд.
Приборы с часовым или анкерным механизмом
Они работают с помощью пружины, которую заводят под электромагнит. Анкерный механизм начинает работать, когда на шкале выставляется заданное время. Устройство 2РВМ является классическим представителем данной разновидности. Его назначение – управление двумя электроцепями (независимыми) на замыкание и размыкание. Управляются они благодаря посуточным программам, которые устанавливаются при помощи установки штырей в два специальных диска.
Программное реле
Оно применяется для коммуникации электродвигателей, автоматизации локальных контуров и осветительных нагрузок. Отличаются от других видов тем, что контакты делаются из серебра, а от программируемых логических контроллеров малым количеством каналов ввода-вывода, небольшим объёмом памяти и невозможностью совершать сложные математические операции.
Реле задержки (РЗ) включения 12в своими руками на микросхеме ne555 и к561ие10
Ne555 – ИС, устройство для генерации импульсов через определенные интервалы, по простому – таймер, в тех. литературе — одновибратор к561ие10 – это аналог ne555, но только сдвоенный в одном корпусе- мультивибратор.
Реле задержки (РЗ) включения 12в на микросхеме ne555 и к561ие10
Выше представлена схема задержки включения реле 12в без транзисторов с использованием универсального таймера ne555. За время задержки отвечает конденсатор C1 и резистор R1. Воспользуйтесь формулой приведенной в картинке выше, чтобы рассчитать время задержки. Заметьте, что здесь используется переменная-константа 1.1 и использовать ее обязательно.
Работает устройство приблизительно так: после подачи питания запускается таймер, затем по истечению времени вывод 3 микросхема OUT генерирует импульс, который замыкает реле. Диод VD2 установлен для надежности срабатывания реле. VD1 защищает таймер от случайных импульсов со стороны питания ИС.
Автомобильное реле врем. 12 вольт с задержкой включения ДХО на 555 таймере
Мы уже рассматривали пример с задержкой выключения с помощью времязадающей РЦ цепочкой и транзистором. Теперь сделаем то же самое только с использованием таймера ne555 для ДХО. Нам понадобится однобиратор ne555, 3 кондера 25в на 10,22,0,1 мкФ, один диод любой. На картинках ниже показана модернизация реле 23.3787. Выполняем все по аналогии. С1 и R1 задают задержку. Емкости 10мкФ и 1,3МОм хватит примерно на 10-13 секунд, поэтому если этого мало или много используем формулу T=1.1*RC для расчета.
Автомобильное реле врем. 12 вольт с задержкой включения ДХО на 555 таймере
Схема реле задерж. на ne555 выключения 24в своими руками без трансформатора
Не забывайте, что действующее ПУЭ регламентирует требования заземления всех устройств работающих от сети 380В. А устройства работающих от 42-380В переменного тока необходимо заземлять в местах и помещениях с повышенной пожароопасностью. МЭК 364-4-41 требует заземление всех устройств работающих от напряжение 50В и выше, а заземление устройств от 25В в особо опасных зонах.
Схема реле задерж. на ne555 выключения 24в без трансформатора
По принципу действия предыдущая схема отличается лишь добавлением умножителя напряжения собранного на диодах VD1, VD2 и конденсаторах C3, C4. Умножитель может работать только в цепи переменного тока ввиду того, что в первый полупериод происходит заряд одного участка диод+конд, а во второй полупериод происходит зарядка второй сборки. Периодическая смена направления и величины тока не характерна для постоянного напряжение. Наши кондеры соединены последовательно, поэтому сумма их напряжений удваивается, и на выходе становится 24В.
Реле задержки (РЗ) включения 12в своими руками на микросхеме ne555 и к561ие10
Ne555 – ИС, устройство для генерации импульсов через определенные интервалы, по простому – таймер, в тех. литературе — одновибратор к561ие10 – это аналог ne555, но только сдвоенный в одном корпусе- мультивибратор.
Реле задержки (РЗ) включения 12в на микросхеме ne555 и к561ие10
Выше представлена схема задержки включения реле 12в без транзисторов с использованием универсального таймера ne555. За время задержки отвечает конденсатор C1 и резистор R1. Воспользуйтесь формулой приведенной в картинке выше, чтобы рассчитать время задержки. Заметьте, что здесь используется переменная-константа 1.1 и использовать ее обязательно.
Работает устройство приблизительно так: после подачи питания запускается таймер, затем по истечению времени вывод 3 микросхема OUT генерирует импульс, который замыкает реле. Диод VD2 установлен для надежности срабатывания реле. VD1 защищает таймер от случайных импульсов со стороны питания ИС.
Автомобильное реле врем. 12 вольт с задержкой включения ДХО на 555 таймере
Мы уже рассматривали пример с задержкой выключения с помощью времязадающей РЦ цепочкой и транзистором. Теперь сделаем то же самое только с использованием таймера ne555 для ДХО. Нам понадобится однобиратор ne555, 3 кондера 25в на 10,22,0,1 мкФ, один диод любой. На картинках ниже показана модернизация реле 23.3787. Выполняем все по аналогии. С1 и R1 задают задержку. Емкости 10мкФ и 1,3МОм хватит примерно на 10-13 секунд, поэтому если этого мало или много используем формулу T=1.1*RC для расчета.
Автомобильное реле врем. 12 вольт с задержкой включения ДХО на 555 таймере
Схема реле задерж. на ne555 выключения 24в своими руками без трансформатора
Не забывайте, что действующее ПУЭ регламентирует требования заземления всех устройств работающих от сети 380В. А устройства работающих от 42-380В переменного тока необходимо заземлять в местах и помещениях с повышенной пожароопасностью. МЭК 364-4-41 требует заземление всех устройств работающих от напряжение 50В и выше, а заземление устройств от 25В в особо опасных зонах.
Схема реле задерж. на ne555 выключения 24в без трансформатора
По принципу действия предыдущая схема отличается лишь добавлением умножителя напряжения собранного на диодах VD1, VD2 и конденсаторах C3, C4. Умножитель может работать только в цепи переменного тока ввиду того, что в первый полупериод происходит заряд одного участка диод+конд, а во второй полупериод происходит зарядка второй сборки. Периодическая смена направления и величины тока не характерна для постоянного напряжение. Наши кондеры соединены последовательно, поэтому сумма их напряжений удваивается, и на выходе становится 24В.
Предназначение и конструктивные особенности
Самое совершенное такое устройство — это таймер, состоящий с электронных элементов. Его момент срабатывания управляется электронной схемой по заданным параметрам, а само время отпускания реле исчисляется в секундах, минутах, часах или сутках.
По общему классификатору таймеры выключения или включения электрической схемы подразделяются на следующие виды:
- Устройство механического исполнения.
- Таймер с электронным выключателем нагрузки, например, построенный на тиристоре.
- Прибор принцип работы, которого построен на пневматическом приводе выключения и включения.
Конструктивно таймер срабатывания может изготавливаться для установки на ровной плоскости, с фиксатором на DIN рейку и для монтажа на передней панели щита автоматики и индикации.
Также такое устройство по способу подключения бывает переднее, заднее, боковое и втыкаемое через специальный разъемный элемент. Программирование времени может выполняться с помощью переключателя, потенциометра или кнопок.
Как уже отмечалось, из всех перечисленных видов приборов срабатывания на заданное время, наибольшим спросом пользуется схема реле времени с электронным элементом выключения.
Это объясняется тем, что такой таймер, работающий от напряжения, к примеру, 12v, имеет следующие технические особенности:
- компактные габариты;
- минимальные энергетические затраты;
- отсутствие подвижных механизмов за исключением контактов выключения и включения;
- широко программируемое задание;
- большой срок эксплуатации, независимый от циклов срабатывания.
Самое интересное, что таймер просто сделать своими руками в домашних условиях. На практике существуют многие виды схем, дающих исчерпывающий ответ на вопрос как сделать реле времени.
Альтернативные идеи автоматизации работы видеорегистратора
Вариант А . Постоянное подключение к зажиганию через реле задержки 10-хх сек, подойдет любое реле такого типа за $3.10 с доставкой или российское РЕГТАЙМ с регулируемым временем задержки включения. Цены на импортозамещение от 345.10р без учета доставки.Минусы : регистратор включается при включенном зажигании, это бесит раздражает.
Вариант Б
. Постоянное подключение к зажиганию через реле контроля напряжения на примере обозреваемого.Полагаю, вначале нужно пояснить принцип как это реле определяет, что двигатель запущен. Итак, когда двигатель выключен, напряжение в бортовой сети примерно 12 В. После запуска двигателя начинает работать генератор и напряжение в бортовой сети поднимается до 13.8- 14.5 В. Как видите, все просто. Тогда продолжаем — есть варианты реле подешевле моего, без корпуса за $9.99 с доставкой в РФ с треком. Есть и российский аналог в автомобильном форм-факторе с шифром 362.3787. Цены от 360р без учета доставки. Производитель указывает, что Дополнительная информация «реле контроля напряжения представляют собой четырехконтактные реле с микропроцессорным управлением, предназначенные для автоматического включения/выключения различных устройств (автохолодильники, обогреватели сидений, разъемы прикуривателя, магнитолы, антирадары и другие). Включение устройств происходит при достижении напряжения бортовой сети значения «напряжения включения» и удержания его не ниже этого уровня в течение 5с. Выключение — при достижении напряжения бортовой сети значения «напряжения выключения» и удержания этого значения не выше этого уровня в течение 3с. Реле 362.3787 и 362.3787-03 позволяют автоматически подключать устройства только при запущенном двигателе, не подвергая их негативному воздействию бросков напряжения при пуске двигателя, и автоматически выключать их при остановке двигателя, что обеспечивает защиту аккумулятора от чрезмерного разряда.»Минусы : при исправном генераторе отсутствуют, на мой взгляд. Свой вариант реле из перечисленных в этом пункте я выбрал из-за его расширенной функциональности и наличия дисплея (по сравнению с 362.3787).
Вариант В
. Постоянное подключение к зажиганию через реле задержки(опциональной – можно не использовать, т.к. здесь она не нужна) типа такого с управлением по сигналу массы с датчика ремня безопасности водителя. Цена $3.97 с безтрековой доставкой в РФ.
Или решение проблемы в лоб — постоянное подключение к зажиганию через кнопку без фиксации на фиксаторе ремня. Вставили ремень, кнопка нажалась, цепь питания замкнулась, регистратор включился. Вынули ремень, кнопка отжалась, регистратор выключился. Как свет в старых холодильниках, короче.
Вариант Г
. Постоянное подключение к тем участкам бортовой цепи, где напряжение появляется только если работает двигатель. Необходимы знания конструктивных особенностей конкретной марки автомобиля. Пример – цепь обогрева заднего стекла. Еще примеры, по увеличению степени сложности и возможного негативного влияния на мозги контроллера автомобиля – выводы регулятора напряжения генератора, цепь датчика давления масла.
Простая схема для новичков
Начинающим радиолюбителям можно попробовать сделать таймер, принцип действия которого максимально прост.
Тем не менее, таким простым устройством можно включать нагрузку на конкретное время. Правда, время на которое подключается нагрузка всегда одно и то же.
Алгоритм работы схемы заключается в следующем. При замыкании кнопки, имеющей обозначение SF1, конденсатор C1 полностью заряжается. Когда она отпускается, указанный элемент C1 начинает разряжаться через сопротивление R1 и базу транзистора, имеющего обозначение в схеме — VT1.
На время действия тока разрядки конденсатора C1, пока его достаточно для поддержания транзистора VT1 в открытом состоянии, реле K1 будет во включенном состоянии, а затем отключится.
При желании вы можете изменить время срабатывания изменив ёмкость C1.
Задержка включения реле 5В после подачи питания на ардуино
Включения реле 5В после подачи питания на ардуино
Чтобы сделать реле времени на ардуино нам понадобится:
- Модуль Arduino uno – 1000-1200 рублей;
- 1 кнопка – 5 рублей;
- Реле 5в Arduino PIC ARM – в Китае стоит 100-200 рублей;
- Блок питания 5В – стоят копейки, пригодится даже компьютерный ATX БП или БП зарядного мобильного телефона, если правильно запитать;
- Подстроечный резистор;
https://youtube.com/watch?v=p9ohdXqEX0U
Видеоролик. Как сделать реле времени 5В на ардуино
Посмотрите приложенный выше видеоролик, где автор подробно объяснит, как подключить и запрограммировать ардуино для реле времени. Добавим, что временем задержки регулирует подстроечный резистор.
Использование и подключение реле времени
Сфера применения реле времени
Человек всегда стремился облегчить себе жизнь, внедряя в обиход разные приспособления. С появлением техники на базе электродвигателя встал вопрос об оснащении ее таймером, который управлял бы этим оборудованием автоматически.
Включил на заданное время – и можно идти заниматься другими делами. Агрегат по истечении установленного периода сам отключится. Вот для такой автоматизации и потребовалось реле с функцией автотаймера.
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.
Принцип работы
Реле времени оснащено контактной группой. Именно с её помощью происходит включение и отключение. В качестве контроллера выступает катушка, являющаяся электромагнитом, или часовой механизм. В аналоговых и электронных аппаратах применяется кварцевый генератор. С его помощью образуются импульсы, которые и определяют течение времени. Функционируют приборы по такому принципу:
- На устройство подаётся сигнал.
- В приборе заранее программируется требуемое количество импульсов.
- По достижении необходимого показателя происходит какое-либо действие.
- Счётчик времени снова становится на ноль, после чего весь процесс повторяется.
Электронное (цифровое) реле времени заменило аналоговое механическое. Такие аппараты управляются с помощью якорей, которые меняют контакты с определённой задержкой. Работает прибор благодаря изменению показателей напряжения на конденсаторе. В конструкции есть специальный узел. Он функционирует на RC-цепи. Именно этот элемент задаёт время. В необходимый период на реле поступает команда. Устройство либо замыкает, либо размыкает контактные пары, которые включаются в цепь.
Современные аппараты дополняются микроконтроллером, с помощью которого человек может программировать прибор, не разбирая его. Такому типу не нужна какая-либо специализированная настройка. Он начинает функционировать сразу же после подключения к электросети. На этих реле можно устанавливать задержку от 1 секунды до нескольких недель. В конструкцию входят:
- магнитный провод;
- специальная немагнитная прокладка (она обязательно должна присутствовать для корректной работы);
- якорь.
Чтобы замедлить переключение, часто применяют короткозамкнутую обмотку. Когда к ней подаётся электрический ток, появляется магнитное поле, благодаря которому создаётся препятствие для увеличения магнитной силы. Это значительно сокращает время срабатывания якоря. Пневматические приборы функционируют благодаря демпферу. Задержка контролируется с помощью воздушного отверстия, сечение которого можно изменять.
Вам это будет интересно Расчет сопротивления параллельного соединения резисторов
Что еще важно знать. 2 интересных факта
3Т=RC
У рассмотренной формулы T=RC есть некая особенность. Время Т – это всего 63% от максимума заряда, 95% — это 3Т.
Зависимость напряжения от времени
При разряде происходит обратно пропорциональная зависимость. За время Т конденсатор разрядится до 37%, за 3Т до 5% от максимума. Это происходит потом, что с увеличением или уменьшением внутреннего заряда потенциалы постепенно выравниваются.
То есть, предположим, что за 10 секунд заряжается кондер до 95%. Напряжение зарядки 10В, сопротивление цепи 10Ом, ток 1А. На седьмой секунде напряжение в цепи упадет на 30%, и станет 7В. Это происходит потому, что потенциал начинает выравниваться по мере зарядки конденсатора. Следовательно, ток в цепи также упадет на 30% — до 0,7А. И так будет происходить, пока не установится равновесие в цепи.
Переменное напряжение
Синусоидальное напряжение имеет несколько фаз. На пике восхождения, когда заканчивается полупериод, величина тока достигает максимальной отметки. Этот пик показывает амплитудный ток, максимальное мгновенное значение переменного тока, которое в 1,4 раза выше, чем действующее значение. То есть рассматриваемый нами переменный ток 220В в какой-то момент времени достигает пика 308В.
