Moderní vybavení domácnosti (například pračky nebo mikrovlnné trouby) je nutně vybaveno vestavěnými časovými relé. Kromě toho jsou zařízení instalována v jednořádkových napájecích obvodech a plní funkci řízení provozu zátěže, její zapnutí a vypnutí ve správný čas. Chcete-li vytvořit časové relé doma s vlastními rukama, musíte studovat konstrukční prvky a princip jejich fungování.
Princip činnosti a oblasti použití
Nejjednodušším příkladem, který vám umožní pochopit princip činnosti relé, je mechanický nebo elektronický budík nastavený na určitou dobu. Chcete-li získat plnohodnotný časovač, přidá se k němu výkonné zařízení, které vykonává požadovanou funkci - například dodává energii lustru nebo ventilátoru. Pořadí provozu takového relé:
- Jakmile vyprší časový interval nastavený na časovači (hodiny), odešle se řídící signál do cívky relé.
- Ihned poté jeho pracovní kontakty otevírají nebo zavírají napájecí obvod.
- Výsledkem je, že je k němu připojené zařízení vypnuto nebo zapnuto.
Ve skutečných zařízeních je podobný režim provozu implementován s ohledem na předem stanovené časové zpoždění.
Časovače různých typů jsou široce používány k řízení provozu průmyslových zařízení, stejně jako při zapínání a vypínání domácích spotřebičů. Jako spínané domácí zátěže se běžně používají následující:
- osvětlovací zařízení jakékoli třídy;
- různé vzorky klimatického zařízení;
- ventilační systémy a podobná zařízení.
Použití časově řízených domácích spotřebičů vám umožní snížit náklady na účty za elektřinu.
Než si vyrobíte časovač pro zapnutí a vypnutí elektrických spotřebičů vlastními rukama, musíte se seznámit s rozmanitostí těchto zařízení.
Typy relé
Podle typu výstupního prvku použitého ve spínacím obvodu jsou známé vzorky časových relé rozděleny do následujících typů:
- reléové systémy, jejichž hlavním spínacím článkem je pracovní kontakt;
- tranzistorové spínače na klíčových polovodičových prvcích;
- triak nebo tyristorové spínače.
První z možností není příliš vhodná pro nezávislou výrobu, protože její schéma je poměrně složité - obsahuje příliš mnoho prvků.
Pokud je připojená zátěž necitlivá na tvar napájecího napětí, doporučuje se zvolit řešení obvodu založené na tyristorech.
V domácích výrobcích je nerozumné používat moderní mikrokontroléry, které výrazně komplikují proces nastavení a úpravy výkonné části obvodu. Výhodnější jsou tranzistorová relé, která lze snadno sestavit a předem naladit.
Praktická schémata
Všechny navrhované možnosti pro domácí relé obsahují levné předměty, které se volně prodávají v každém rádiovém obchodě. Jejich schéma funguje podle nejjednoduššího algoritmu, podle kterého se nejprve spustí časovač zabudovaný do něj a na konci odpočítávání se spustí výkonná jednotka. Ve výsledku je napájecí napětí přivedeno na zátěž připojenou k relé nebo z ní odstraněno.
Tranzistorové časovací zařízení
Nejjednodušší je implementovat elektrický obvod časového relé na několika tranzistorech, protože obsahuje pouze 8 aktivních prvků. Na jeho základě je možné sestavit například zařízení, která řídí dobu vypnutí osvětlení. K napájení takového obvodu budete potřebovat 9voltovou baterii nebo 12voltovou autobaterii.
K výrobě domácího relé potřebujete následující sadu dílů:
- dva pevné odpory a jeden variabilní potenciometr - jejich hodnoty jsou vybrány pro konkrétní obvod;
- duální tranzistor KT937A nebo cizí analog;
- relé pro přepínání zátěže;
- konstantní časotvorný kondenzátor požadované kapacity;
- dioda pod označením KD105B;
- tlačítko pro spuštění relé.
Časové zpoždění v domácím zařízení je organizováno nabíjením konstantního kondenzátoru na úroveň výkonu klíčového prvku tranzistoru. Během celého tohoto procesu, dokud napětí nedosáhne 9-12 Voltů, zůstane výstupní spínač otevřený a lampa k němu připojená svítí plnou žárovkou. Po určité době nastavené aktuální hodnotou proměnného rezistoru je tranzistor zcela uzavřen. Výsledkem je, že vinutí v jeho kolektoru je bez napětí a zátěž je odpojena od napájecího obvodu.
Časové parametry v sekundách nebo minutách pro relé sestavené podle tranzistorového obvodu se volí experimentálně - změnou odporu nastavitelného odporu. Pro usnadnění následného nastavení okamžiku zapnutí nebo vypnutí se doporučuje použít na skříň relé ukazatele, které indikují experimentálně získané časové nastavení.
Čipové relé
Obvod elektronického časovače, sestavený ručně na základě mikroobvodu, vám umožňuje zbavit se takových nevýhod analogového tranzistoru, jako je složitost výpočtu doby zpoždění. Kromě toho je v tranzistorovém obvodu pokaždé před dalším spuštěním nutné vybít časovací kondenzátor. Použití mikroobvodů na jedné straně tyto nedostatky eliminuje a na druhé straně zařízení do jisté míry komplikuje. Při výběru mikročipu vhodného pro časové relé postupujte z následujících hledisek:
- pokud potřebujete zpoždění v rozmezí od deseti minut do jedné hodiny, nejlépe se hodí čip řady TL431;
- pokud je nutné pracovat s širším rozsahem - s časovým zpožděním od 1 sekundy do několika hodin - je nejvhodnější udělat časovač na klasické sérii NE555;
- přibližně stejné časové parametry lze získat pomocí mikroobvodu KR512PS10.
Vzhledem k přítomnosti zdroje referenčního napětí je jejich pracovní práh přísně stanoven, což vám umožní přesně nastavit požadovanou dobu zpoždění.
Schopnost zvýšit spínací napětí umožňuje zvýšit rozsah časového zpoždění směrem nahoru. Díky vestavěné jednotce pro resetování nabíjecích obvodů není nutné provádět nucený reset. Mezi výhody této verze domácího časového relé patří snížení falešných poplachů, což je vysvětleno „přísnějšími“ aktuálními režimy.
Reléové obvody založené na mikrokontrolérech se staly velmi populární. Pro vlastní kopírování však nejsou zcela pohodlné. Při jejich používání vznikají určité potíže spojené s pájením mikročipů a jejich programováním. Navrhované varianty časovacích zařízení jsou obvykle dostatečné pro domácí opakování.
Zařízení pro přepínání zařízení 220 voltů
K řízení provozu energetického zařízení (například elektromotorů) nejsou vhodné běžné 12voltové obvody. V tomto případě je zapotřebí magnetický spouštěč, který spíná napětí 220 nebo 380 Voltů (v závislosti na počtu fází). K napájení řídicího napětí na jeho cívce budete potřebovat také výkonný 220 voltový budič.
Nejjednodušší obvod takového relé, který se používá pouze k ovládání osvětlení, nepotřebuje výkonné stykače a lze jej sestavit z omezeného počtu dílů. To bude vyžadovat usměrňovací můstek se 4 ventilovými diodami a polovodičový tyristor ovládaný úrovní střídavého napětí. Když pracuje jako regulátor, ventil prochází pouze kladnou částí 220 voltové sinusoidy. Tento režim je přípustný pouze pro obvody zatížené žárovkami, stejně jako pro motory ventilátorů nebo topné články. Na rozdíl od jiných typů spínaných elektrických zařízení nejsou citlivé na tvar aplikovaného napětí.
Pro vlastní montáž takového časovače budete potřebovat následující součásti a součásti:
- pevné odpory 4,3 MΩ a 200 Ohmů plus variabilní rezistor 1,5 kΩ;
- čtyři diody určené pro proudy nad 1 A a zpětné napětí až do 400 V (může to být například KD202R);
- časovací kondenzátor 0,47 μF;
- tyristor VT151 nebo podobný prvek.
Princip činnosti obvodu je podobný případům, které již byly uvažovány dříve, a je omezen na nabíjení časovacího kondenzátoru napájecím napětím.
Během nabíjecího cyklu je kladen pozitivní potenciál na řídicí elektrodu tyristoru, která ji udržuje otevřenou. Ve výsledku jsou do žárovky připojené k obvodu přiváděny poloviční vlny síťového napětí. Na konci procesu nabíjení se proud v řetězci zastaví, tyristor se uzavře a světlo zhasne. Časové zpoždění se upravuje nastavením hodnoty napětí na nabíjecím kondenzátoru pomocí proměnného odporu.
Multifunkční zařízení
Multifunkční časová relé vyráběná domácím průmyslem mají rozšířenou škálu možností, což znamená následující možnosti:
- Produkty jsou schopné pracovat podle harmonogramu stanoveného programem na rok, měsíc nebo týden.
- Mohou obsluhovat jeden až 4 přepínané kanály.
- Vybaveno šesti vstupními řídicími moduly.
Nemá smysl kopírovat multifunkční zařízení samostatně. Měly by být považovány za vzorky pro hloubkovou studii schopností moderních modelů časových relé.
