Moderne Haushaltsgeräte (z. B. Waschmaschinen oder Mikrowellenherde) sind zwangsläufig mit eingebauten Zeitrelais ausgestattet. Darüber hinaus werden die Geräte in einpoligen Stromversorgungskreisen installiert und übernehmen die Funktion, den Betrieb der Last zu steuern und sie zum richtigen Zeitpunkt ein- oder auszuschalten. Um ein Zeitrelais mit Ihren eigenen Händen zu Hause zu erstellen, müssen Sie die Konstruktionsmerkmale und das Funktionsprinzip studieren.
Funktionsprinzip und Anwendungsgebiete
Das einfachste Beispiel, um das Funktionsprinzip eines Relais zu verstehen, ist ein mechanischer oder elektronischer Wecker, der auf eine bestimmte Zeit eingestellt ist. Um einen vollwertigen Timer zu erhalten, wird ihm ein Exekutivgerät hinzugefügt, das die gewünschte Funktion ausführt - beispielsweise die Stromversorgung eines Kronleuchters oder eines Ventilators. Die Betriebsreihenfolge eines solchen Relais:
- Sobald das am Timer (Uhr) eingestellte Zeitintervall abgelaufen ist, wird das Steuersignal an die Relaisspule gesendet.
- Unmittelbar danach öffnen oder schließen seine Arbeitskontakte den Versorgungsstromkreis.
- Dadurch wird das daran angeschlossene Gerät ausgeschaltet oder eingeschaltet.
Bei realen Geräten wird eine ähnliche Betriebsweise unter Berücksichtigung einer vorgegebenen Zeitverzögerung implementiert.
Timer verschiedener Art werden häufig verwendet, um den Betrieb von Industrieanlagen sowie beim Ein- und Ausschalten von Haushaltsgeräten zu steuern. Als geschaltete Hauslasten werden häufig verwendet:
- Beleuchtungsgeräte jeder Klasse;
- verschiedene Muster von Klimageräten;
- Lüftungsanlagen und ähnliche Geräte.
Durch den Einsatz von zeitgesteuerten Haushaltsgeräten können Sie die Stromkosten senken.
Bevor Sie einen Timer zum Ein- und Ausschalten von Elektrogeräten mit Ihren eigenen Händen erstellen, müssen Sie sich mit den Varianten dieser Geräte vertraut machen.
Relaistypen
Je nach Art des im Schaltkreis verwendeten Ausgangselements werden bekannte Beispiele von Zeitrelais in folgende Typen unterteilt:
- Relaissysteme, deren Hauptschaltglied der Arbeitskontakt ist;
- Transistor schaltet wichtige Halbleiterelemente ein;
- Triac- oder Thyristorschalter.
Die erste der Optionen ist für eine unabhängige Herstellung nicht sehr geeignet, da ihr Schema relativ komplex ist - sie enthält zu viele Elemente.
Es wird empfohlen, eine Schaltungslösung auf Basis von Thyristoren zu wählen, wenn die angeschlossene Last unempfindlich gegenüber der Form der Versorgungsspannung ist.
Bei hausgemachten Produkten ist es unangemessen, moderne Mikrocontroller zu verwenden, die das Einrichten und Anpassen des ausführenden Teils der Schaltung erheblich erschweren. Bevorzugter sind Transistorrelais, die einfach zu montieren und vorab zu debuggen sind.
Praktische Schemata
Alle vorgeschlagenen Optionen für hausgemachte Relais enthalten kostengünstige Artikel, die in jedem Radiogeschäft frei verkauft werden. Ihr Schema funktioniert nach dem einfachsten Algorithmus, nach dem zuerst der darin eingebaute Timer gestartet und am Ende des Countdowns die Exekutive ausgelöst wird. Dadurch wird die an das Relais angeschlossene Last mit der Versorgungsspannung beaufschlagt bzw. von dieser entfernt.
Transistor-Zeitgeber
Die elektrische Beschaltung des Zeitrelais auf mehrere Transistoren ist am einfachsten zu realisieren, da sie nur 8 aktive Elemente enthält. Auf dieser Basis lassen sich Geräte zusammenbauen, die beispielsweise die Ausschaltzeit der Beleuchtung steuern. Um einen solchen Stromkreis mit Strom zu versorgen, benötigen Sie eine 9-Volt-Batterie oder eine 12-Volt-Autobatterie.
Um ein selbstgebautes Relais herzustellen, benötigen Sie den folgenden Teilesatz:
- zwei Festwiderstände und ein variables Potentiometer - ihre Werte werden für eine bestimmte Schaltung ausgewählt;
- Dual-Transistor KT937A oder ausländisches Analog;
- Lastschaltrelais;
- Konstantzeit-Einstellungskondensator der erforderlichen Kapazität;
- Diode unter der Bezeichnung KD105B;
- Taste, um das Relais zu starten.
Die Zeitverzögerung in einem selbstgebauten Gerät wird durch Aufladen eines konstanten Kondensators auf den Leistungspegel des Transistorschlüsselelements organisiert. Während dieses gesamten Vorgangs bleibt der Ausgangsschalter geöffnet, bis die Spannung 9-12 Volt erreicht, und die daran angeschlossene Lampe glüht in voller Glühlampe. Nach einer durch den Stromwert des variablen Widerstands eingestellten Zeitdauer ist der Transistor vollständig geschlossen. Dadurch wird die Wicklung in ihrem Kollektor stromlos und die Last vom Versorgungskreis getrennt.
Zeitparameter in Sekunden oder Minuten für ein nach einer Transistorschaltung aufgebautes Relais werden experimentell ausgewählt - durch Ändern des Widerstands eines einstellbaren Widerstands. Zur bequemen nachträglichen Einstellung des Ein- oder Ausschaltzeitpunktes wird empfohlen, am Relaisgehäuse Zeiger anzubringen, die die experimentell ermittelten Zeiteinstellungen anzeigen.
Chiprelais
Die Schaltung eines elektronischen Timers, der auf der Grundlage einer Mikroschaltung von Hand zusammengebaut wird, ermöglicht es Ihnen, die Nachteile eines Transistoranalogs wie die Komplexität der Berechnung der Verzögerungszeit zu beseitigen. Außerdem ist es in einer Transistorschaltung jedes Mal vor dem nächsten Start erforderlich, den Zeitgeberkondensator zu entladen. Die Verwendung von Mikroschaltungen beseitigt einerseits diese Mängel und verkompliziert andererseits die Vorrichtung etwas. Gehen Sie bei der Auswahl eines für ein Zeitrelais geeigneten Mikrochips von folgenden Überlegungen aus:
- Wenn Sie eine Verzögerung im Bereich von zehn Minuten bis zu einer Stunde benötigen, ist der Chip der TL431-Serie am besten geeignet;
- wenn mit einer größeren Reichweite gearbeitet werden muss - mit einer Zeitverzögerung von 1 Sekunde bis zu mehreren Stunden - ist es am bequemsten, einen Timer für die klassische NE555-Serie zu erstellen.
- ungefähr die gleichen Zeitparameter können mit der Mikroschaltung KR512PS10 erhalten werden.
Aufgrund des Vorhandenseins einer Referenzspannungsquelle ist ihre Betriebsschwelle streng festgelegt, sodass Sie die erforderliche Verzögerungszeit genau einstellen können.
Die Möglichkeit, die Schaltspannung zu erhöhen, ermöglicht eine Vergrößerung des Zeitverzögerungsbereichs nach oben. Durch die eingebaute Einheit zum Rücksetzen der Ladekreise ist kein Zwangs-Reset erforderlich. Zu den Vorteilen dieser Version eines selbstgebauten Zeitrelais gehört die Reduzierung von Fehlalarmen, was durch "strengere" Strommodi erklärt wird.
Auf Mikrocontrollern basierende Relaisschaltungen sind sehr populär geworden. Für das Selbstkopieren sind sie jedoch nicht ganz praktisch. Bei ihrer Verwendung ergeben sich gewisse Schwierigkeiten beim Löten von Mikrochips und deren Programmierung. Die vorgeschlagenen Varianten von Zeitmessgeräten reichen in der Regel für die Heimwiederholung aus.
Vorrichtung zum Schalten von Geräten 220 Volt
Um den Betrieb von Leistungsgeräten (z. B. Elektromotoren) zu steuern, sind herkömmliche 12-Volt-Schaltungen nicht geeignet. In diesem Fall ist ein Magnetstarter erforderlich, der Spannungen von 220 oder 380 Volt (je nach Anzahl der Phasen) schaltet. Um seine Spule mit der Steuerspannung zu versorgen, benötigen Sie außerdem einen leistungsstarken 220-Volt-Treiber.
Die einfachste Schaltung eines solchen Relais, die nur zur Lichtsteuerung verwendet wird, benötigt keine leistungsstarken Schütze und kann aus einer begrenzten Anzahl von Teilen zusammengebaut werden. Dies erfordert eine Gleichrichterbrücke aus 4 Ventildioden und einen wechselspannungsgesteuerten Halbleiterthyristor. Beim Betrieb als Regler lässt das Ventil nur den positiven Teil der 220-Volt-Sinuskurve durch. Dieser Modus ist nur für Stromkreise zulässig, die auf Glühlampen sowie auf Lüftermotoren oder Heizelemente geladen sind. Sie sind im Gegensatz zu anderen Arten von geschalteten elektrischen Geräten unempfindlich gegenüber der Form der angelegten Spannung.
Für die Selbstmontage eines solchen Timers benötigen Sie folgende Komponenten und Teile:
- feste Widerstände von 4,3 MΩ und 200 Ohm plus ein variabler Widerstand von 1,5 kΩ;
- vier Dioden, die für Ströme über 1 Ampere und Sperrspannungen bis 400 Volt ausgelegt sind (dies kann beispielsweise KD202R sein);
- Timing-Kondensator 0,47 μF;
- Thyristor VT151 oder ähnliches Element.
Das Funktionsprinzip der Schaltung ähnelt den bereits zuvor betrachteten Fällen und reduziert sich auf das Aufladen des Taktkondensators mit der Versorgungsspannung.
Während des Ladezyklus liegt an der Steuerelektrode des Thyristors ein positives Potential an, das diesen offen hält. Dadurch werden der an den Stromkreis angeschlossenen Glühbirne Halbwellen der Netzspannung zugeführt. Am Ende des Ladevorgangs stoppt der Strom in der Kette, der Thyristor schließt und das Licht erlischt. Die Zeitverzögerung wird eingestellt, indem der Spannungswert am Ladekondensator mit einem variablen Widerstand eingestellt wird.
Multifunktionsgeräte
Multifunktionale Zeitrelais der heimischen Industrie verfügen über ein erweitertes Optionsspektrum, d. h. folgende Fähigkeiten:
- Die Produkte können nach dem vom Programm festgelegten Zeitplan für ein Jahr, einen Monat oder eine Woche arbeiten.
- Sie können von einem bis zu 4 geschalteten Kanälen bedienen.
- Ausgestattet mit sechs Eingangssteuermodulen.
Es macht keinen Sinn, Multifunktionsgeräte selbst zu kopieren. Sie sollten als Beispiele für eine eingehende Untersuchung der Fähigkeiten moderner Modelle von Zeitrelais betrachtet werden.
