Los equipos domésticos modernos (lavadoras u hornos microondas, por ejemplo) están necesariamente equipados con relés de tiempo incorporados. Además, los dispositivos se instalan en circuitos de alimentación de una sola línea y realizan la función de controlar el funcionamiento de la carga, encendiéndola o apagándola en el momento adecuado. Para hacer un relé de tiempo en casa con sus propias manos, debe estudiar las características de diseño y el principio de su funcionamiento.
Principio de funcionamiento y áreas de aplicación.
El ejemplo más simple que le permite comprender el principio de funcionamiento de un relé es un reloj despertador mecánico o electrónico configurado para un tiempo determinado. Para obtener un temporizador completo, se le agrega un dispositivo ejecutivo que realiza la función deseada: suministrar energía a una lámpara de araña o un ventilador, por ejemplo. El orden de funcionamiento de dicho relé:
- Tan pronto como haya expirado el intervalo de tiempo establecido en el temporizador (reloj), la señal de control se envía a la bobina del relé.
- Inmediatamente después de esto, sus contactos de trabajo abren o cierran el circuito de alimentación.
- Como resultado, el dispositivo conectado a él se apaga o se enciende.
En dispositivos reales, se implementa un modo de funcionamiento similar teniendo en cuenta un retardo de tiempo predeterminado.
Los temporizadores de varios tipos se utilizan ampliamente para controlar el funcionamiento de las instalaciones industriales, así como al encender y apagar los electrodomésticos. Los siguientes se utilizan comúnmente como cargas domésticas conmutadas:
- dispositivos de iluminación de cualquier clase;
- diversas muestras de equipos climáticos;
- sistemas de ventilación y dispositivos similares.
El uso de electrodomésticos con control de tiempo le permite reducir el costo de las facturas de electricidad.
Antes de hacer un temporizador para encender y apagar electrodomésticos con sus propias manos, deberá familiarizarse con las variedades de estos dispositivos.
Tipos de relés
Según el tipo de elemento de salida utilizado en el circuito de conmutación, las muestras conocidas de relés de tiempo se dividen en los siguientes tipos:
- sistemas de relés, cuyo enlace de conmutación principal es el contacto de trabajo;
- conmutadores de transistores en elementos semiconductores clave;
- interruptores triac o tiristor.
La primera de las opciones no es muy adecuada para la fabricación independiente, ya que su esquema es relativamente complejo: contiene demasiados elementos.
Se recomienda elegir una solución de circuito basada en tiristores cuando la carga conectada es insensible a la forma de la tensión de alimentación.
En productos caseros, no es razonable utilizar microcontroladores modernos, que complican significativamente el proceso de configuración y ajuste de la parte ejecutiva del circuito. Más preferibles son los relés de transistores, que son fáciles de ensamblar y depurar previamente.
Esquemas prácticos
Todas las opciones propuestas para relés caseros contienen artículos económicos que se venden libremente en cualquier tienda de radio. Su esquema funciona de acuerdo con el algoritmo más simple, según el cual el temporizador incorporado se inicia primero y, al final de la cuenta regresiva, se activa la unidad ejecutiva. Como resultado, la tensión de alimentación se aplica o se elimina de la carga conectada al relé.
Dispositivo de temporización de transistor
El circuito eléctrico del relé de tiempo en varios transistores es el más fácil de implementar, ya que contiene solo 8 elementos activos. Sobre esta base, es posible montar dispositivos que controlen el tiempo que se apaga la iluminación, por ejemplo. Para alimentar dicho circuito, necesitará una batería de 9 voltios o una batería de automóvil de 12 voltios.
Para hacer un relé casero, necesita el siguiente conjunto de piezas:
- dos resistencias fijas y un potenciómetro variable: sus valores se seleccionan para un circuito específico;
- doble transistor KT937A o analógico extranjero;
- relé de conmutación de carga;
- condensador de ajuste de tiempo constante de la capacidad requerida;
- diodo bajo la designación KD105B;
- para iniciar el relé.
El retardo de tiempo en un dispositivo casero se organiza cargando un capacitor constante al nivel de potencia del elemento clave del transistor. Durante todo este proceso, hasta que el voltaje alcanza los 9-12 voltios, el interruptor de salida permanece abierto y la lámpara conectada a él se ilumina con una incandescencia total. Después de un período de tiempo establecido por el valor actual de la resistencia variable, el transistor está completamente cerrado. Como resultado, el devanado en su colector se desenergiza y la carga se desconecta del circuito de suministro.
Los parámetros de tiempo en segundos o minutos para un relé ensamblado de acuerdo con un circuito de transistor se seleccionan experimentalmente, cambiando la resistencia de una resistencia ajustable. Para la conveniencia de la configuración posterior del momento de encendido o apagado, se recomienda aplicar punteros en la carcasa del relé, que indican los ajustes de tiempo obtenidos experimentalmente.
Relé de chip
El circuito de un temporizador electrónico, ensamblado a mano sobre la base de un microcircuito, le permite deshacerse de desventajas de un transistor analógico como la complejidad de calcular el tiempo de retardo. Además, en un circuito de transistor, cada vez antes del próximo arranque, es necesario descargar el condensador de temporización. El uso de microcircuitos, por un lado, elimina estas deficiencias y, por otro lado, complica un poco el dispositivo. Al elegir un microchip adecuado para un relé de tiempo, proceda de las siguientes consideraciones:
- si necesita un retraso en el rango de diez minutos a una hora, el chip de la serie TL431 es el más adecuado;
- si es necesario trabajar con un rango más amplio, con un retraso de tiempo de 1 segundo a varias horas, es más conveniente hacer un temporizador en la serie clásica NE555;
- aproximadamente los mismos parámetros de tiempo se pueden obtener utilizando el microcircuito KR512PS10.
Debido a la presencia de una fuente de voltaje de referencia, su umbral de operación es estrictamente fijo, lo que le permite establecer con precisión el tiempo de retardo requerido.
La capacidad de aumentar el voltaje de conmutación permite aumentar hacia arriba el rango de retardo de tiempo. Debido a la unidad incorporada para reiniciar los circuitos de carga, no es necesario realizar un reinicio forzado. Las ventajas de esta versión de un relé de tiempo casero incluyen una reducción de las falsas alarmas, que se explica por modos de corriente más "estrictos".
Los circuitos de relés basados en microcontroladores se han vuelto muy populares. Sin embargo, para autocopiarse, no son del todo convenientes. Al usarlos, surgen ciertas dificultades asociadas con la soldadura de microchips y su programación. Las variantes propuestas de dispositivos de cronometraje suelen ser suficientes para la repetición en casa.
Dispositivo para conmutación de equipos 220 Voltios.
Para controlar el funcionamiento de equipos de potencia (motores eléctricos, por ejemplo), los circuitos convencionales de 12 voltios no son adecuados. En este caso, se requiere un arrancador magnético, voltajes de conmutación de 220 o 380 Voltios (dependiendo del número de fases). Para suministrar el voltaje de control a su bobina, también necesitará un potente controlador de 220 voltios.
El circuito más simple de dicho relé, utilizado solo para el control de iluminación, no necesita contactores potentes y se puede ensamblar a partir de un número limitado de piezas. Esto requerirá un puente rectificador de 4 diodos de válvula y un tiristor semiconductor controlado por un nivel de voltaje alterno. Cuando funciona como regulador, la válvula pasa solo la parte positiva de la sinusoide de 220 voltios. Este modo está permitido solo para circuitos cargados en bombillas incandescentes, así como en motores de ventiladores o elementos calefactores. No son sensibles a la forma del voltaje aplicado, a diferencia de otros tipos de equipos eléctricos conmutados.
Para el autoensamblaje de dicho temporizador, necesitará los siguientes componentes y piezas:
- resistencias fijas de 4,3 MΩ y 200 Ohms más una resistencia variable de 1,5 kΩ;
- cuatro diodos diseñados para corrientes superiores a 1 amperio y tensión inversa de hasta 400 voltios (puede ser KD202R, por ejemplo);
- condensador de temporización 0,47 μF;
- tiristor VT151 o elemento similar.
El principio de funcionamiento del circuito es similar a los casos ya considerados anteriormente y se reduce a cargar el condensador de temporización con la tensión de alimentación.
Durante el ciclo de carga, se aplica un potencial positivo al electrodo de control del tiristor, que lo mantiene abierto. Como resultado, se suministran medias ondas de la tensión de red a la bombilla conectada al circuito. Al final del proceso de carga, la corriente en la cadena se detiene, el tiristor se cierra y la luz se apaga. El retardo de tiempo se ajusta estableciendo el valor de voltaje en el capacitor de carga usando una resistencia variable.
Dispositivos multifuncionales
Los relés de tiempo multifuncionales producidos por la industria nacional tienen una amplia gama de opciones, lo que significa las siguientes capacidades:
- Los productos pueden trabajar según el horario establecido por el programa durante un año, mes o semana.
- Pueden servir de uno a 4 canales conmutados.
- Equipado con seis módulos de control de entrada.
No tiene sentido copiar dispositivos multifuncionales por su cuenta. Deben considerarse como muestras para un estudio en profundidad de las capacidades de los modelos modernos de relés de tiempo.
