L’equipament domèstic modern (rentadores o forns de microones, per exemple) està necessàriament equipat amb relés de temps incorporats. A més, els dispositius s’instal·len en circuits de subministrament elèctric d’una línia i fan la funció de controlar el funcionament de la càrrega, encenent-la o apagant-la en el moment adequat. Per fer un relleu horari a casa amb les vostres mans, heu d’estudiar les característiques del disseny i el principi del seu funcionament.
Principi d’operació i àmbits d’aplicació
L’exemple més senzill que permet entendre el principi de funcionament d’un relé és un despertador mecànic o electrònic configurat durant un temps determinat. Per obtenir un temporitzador complet, se li afegeix un dispositiu executiu que realitza la funció desitjada: subministrar energia a un aranya o un ventilador, per exemple. L'ordre de funcionament d'aquest relé:
- Tan bon punt ha transcorregut l'interval de temps establert al temporitzador (rellotge), el senyal de control s'envia a la bobina del relé.
- Immediatament després d'això, els seus contactes de treball obren o tanquen el circuit d'alimentació.
- Com a resultat, el dispositiu que hi està connectat està apagat o engegat.
En dispositius reals, s’implementa un mode de funcionament similar tenint en compte un retard predeterminat.
Els temporitzadors de diversos tipus s’utilitzen àmpliament per controlar el funcionament d’instal·lacions industrials, així com per encendre i apagar els electrodomèstics. Normalment s’utilitzen com a càrregues canviades de casa:
- aparells d'il·luminació de qualsevol classe;
- diverses mostres d'equips climàtics;
- sistemes de ventilació i dispositius similars.
L’ús d’electrodomèstics controlats pel temps us permet reduir el cost de les factures d’electricitat.
Abans de crear un temporitzador per encendre i apagar els aparells elèctrics amb les seves pròpies mans, haureu de familiaritzar-vos amb les varietats d’aquests dispositius.
Tipus de relés
Segons el tipus d'element de sortida utilitzat al circuit de commutació, les mostres conegudes de relés de temps es divideixen en els tipus següents:
- sistemes de relés, el principal enllaç de commutació dels quals és el contacte de treball;
- transistor encén elements semiconductors clau;
- interruptors triac o tiristor.
La primera de les opcions no és molt adequada per a la fabricació independent, ja que el seu esquema és relativament complex: conté massa elements.
Es recomana triar una solució de circuit basada en tiristors quan la càrrega connectada sigui insensible a la forma de la tensió d'alimentació.
En els productes casolans, no és raonable utilitzar microcontroladors moderns, cosa que complica significativament el procés de configuració i ajustament de la part executiva del circuit. Més preferibles són els relés de transistors, que són fàcils de muntar i pre-depurar.
Esquemes pràctics
Totes les opcions proposades per a relés casolans contenen articles econòmics que es venen lliurement a qualsevol botiga de ràdio. El seu esquema funciona d’acord amb l’algoritme més senzill, segons el qual s’inicia el temporitzador incorporat i, al final del compte enrere, s’activa la unitat executiva. Com a resultat, la tensió d’alimentació s’aplica o s’elimina de la càrrega connectada al relé.
Dispositiu de temporització de transistors
El circuit elèctric del relé de temps en diversos transistors és el més fàcil d’implementar, ja que només conté vuit elements actius. Basant-se en això, és possible muntar dispositius que controlin el temps d'apagada de la il·luminació, per exemple. Per alimentar aquest circuit, necessitareu una bateria de 9 volts o una bateria de 12 volts per a cotxe.
Per fer un relé casolà, necessiteu el següent conjunt de peces:
- dos resistors fixos i un potenciòmetre variable: els seus valors se seleccionen per a un circuit específic;
- transistor dual KT937A o analògic estranger;
- relé de commutació de càrrega;
- condensador de configuració del temps constant de la capacitat requerida;
- díode sota la designació KD105B;
- per iniciar el relé.
El retard en un dispositiu casolà s’organitza carregant un condensador constant al nivell de potència de l’element clau del transistor. Durant tot aquest procés, fins que la tensió arriba als 9-12 volts, l’interruptor de sortida roman obert i la làmpada connectada brilla a plena incandescència. Després d’un període de temps establert pel valor actual de la resistència variable, el transistor queda completament tancat. Com a resultat, l’enrotllament del seu col·lector es desconnecta i la càrrega es desconnecta del circuit d’alimentació.
Els paràmetres de temps en segons o minuts per a un relé muntat segons un circuit de transistor es seleccionen experimentalment, canviant la resistència d'una resistència ajustable. Per a la comoditat de la configuració posterior del moment d’encendre o apagar, es recomana aplicar punteres a la carcassa del relé, que indiquin la configuració de temps obtinguda experimentalment.
Relleu de xips
El circuit d’un temporitzador electrònic, muntat a mà sobre la base d’un microcircuit, permet desfer-se dels desavantatges d’un transistor analògic com la complexitat del càlcul del temps de retard. A més, en un circuit de transistors, cada vegada abans del següent inici, és necessari descarregar el condensador de temporització. L’ús de microcircuits, per una banda, elimina aquestes mancances i, per altra banda, complica una mica el dispositiu. En triar un microxip adequat per a un relé de temps, seguiu les següents consideracions:
- si necessiteu un retard en el rang de deu minuts a una hora, el xip de la sèrie TL431 és el més adequat;
- si cal treballar amb un rang més ampli (amb un retard d’1 segon a diverses hores), el més convenient és fer un temporitzador a la clàssica sèrie NE555;
- es poden obtenir aproximadament els mateixos paràmetres de temps mitjançant el microcircuit KR512PS10.
A causa de la presència d’una font de tensió de referència, el seu llindar de funcionament està estrictament fixat, cosa que permet establir amb precisió el temps de retard requerit.
La capacitat d’augmentar la tensió de commutació permet augmentar el rang de retard de temps cap amunt. A causa de la unitat integrada per restablir els circuits de càrrega, no cal fer un restabliment forçat. Els avantatges d’aquesta versió d’un relé de temps casolà inclouen una reducció de les falses alarmes, que s’explica per modes actuals més “estrictes”.
Els circuits de retransmissió basats en microcontroladors s’han popularitzat molt. No obstant això, per a la còpia pròpia, no són del tot convenients. En utilitzar-los, apareixen certes dificultats associades a la soldadura de microxips i la seva programació. Les variants proposades de dispositius de sincronització solen ser suficients per a la repetició a casa.
Dispositiu per commutar equips de 220 volts
Per controlar el funcionament dels equips de potència (motors elèctrics, per exemple), els circuits convencionals de 12 volts no són adequats. En aquest cas, es necessita un arrencador magnètic, amb commutació de tensions de 220 o 380 volts (segons el nombre de fases). Per subministrar el voltatge de control a la seva bobina, també necessitareu un potent controlador de 220 volts.
El circuit més senzill d’aquest relé, que s’utilitza només per al control de la il·luminació, no necessita contactors potents i es pot muntar a partir d’un nombre limitat de peces. Això requerirà un pont rectificador de 4 díodes de vàlvules i un tiristor semiconductor controlat per un nivell de voltatge altern. Quan funciona com a regulador, la vàlvula només passa la part positiva del sinusoide de 220 volts. Aquest mode només està permès per a circuits carregats en bombetes incandescents, així com en motors de ventiladors o elements de calefacció. No són sensibles a la forma del voltatge aplicat, a diferència d'altres tipus d'equips elèctrics commutats.
Per a l’automuntatge d’aquest temporitzador, necessitareu els components i les parts següents:
- resistències fixes de 4,3 MΩ i 200 Ohms més una resistència variable d'1,5 kΩ;
- quatre díodes dissenyats per a corrents superiors a 1 amperi i tensió inversa de fins a 400 volts (pot ser KD202R, per exemple);
- condensador de temporització 0,47 μF;
- tiristor VT151 o element similar.
El principi de funcionament del circuit és similar als casos ja considerats anteriorment i es redueix a carregar el condensador de temporització amb la tensió d'alimentació.
Durant el cicle de càrrega, s’aplica un potencial positiu a l’elèctrode de control del tiristor, que el manté obert. Com a resultat, les mitges ones de la tensió de la xarxa són subministrades a la bombeta connectada al circuit. Al final del procés de càrrega, el corrent de la cadena s’atura, el tiristor es tanca i la llum s’apaga. El retard de temps s’ajusta configurant el valor de la tensió al condensador de càrrega mitjançant una resistència variable.
Dispositius multifuncionals
Els relés de temps multifuncionals produïts per la indústria nacional tenen una àmplia gamma d'opcions, cosa que significa les funcions següents:
- Els productes poden funcionar segons el calendari establert pel programa per a un any, mes o setmana.
- Poden servir d'un a quatre canals commutats.
- Equipat amb sis mòduls de control d’entrada.
No té cap sentit copiar els dispositius multifuncionals pel vostre compte. S'han de considerar com a mostres per a un estudi en profunditat de les capacitats dels models moderns de relés temporals.
