Nowoczesny sprzęt gospodarstwa domowego (na przykład pralki lub kuchenki mikrofalowe) jest koniecznie wyposażony we wbudowane przekaźniki czasowe. Ponadto urządzenia są instalowane w jednoliniowych obwodach zasilających i pełnią funkcję sterowania pracą obciążenia, włączania go lub wyłączania w odpowiednim czasie. Aby zrobić przekaźnik czasowy w domu własnymi rękami, musisz przestudiować cechy konstrukcyjne i zasadę ich działania.
Zasada działania i obszary zastosowania
Najprostszym przykładem, który pozwala zrozumieć zasadę działania przekaźnika, jest mechaniczny lub elektroniczny budzik ustawiony na określony czas. Aby uzyskać pełnoprawny zegar, dodaje się do niego urządzenie wykonawcze, które pełni pożądaną funkcję - na przykład dostarcza zasilanie do żyrandola lub wentylatora. Kolejność działania takiego przekaźnika:
- Po upływie czasu ustawionego na zegarze (zegar) sygnał sterujący jest wysyłany do cewki przekaźnika.
- Natychmiast po tym jego styki robocze otwierają lub zamykają obwód zasilania.
- W rezultacie podłączone do niego urządzenie jest wyłączane lub włączane.
W rzeczywistych urządzeniach realizowany jest podobny tryb pracy z uwzględnieniem z góry określonego opóźnienia czasowego.
Zegary różnego typu są szeroko stosowane do sterowania pracą instalacji przemysłowych, a także przy włączaniu i wyłączaniu urządzeń AGD. Następujące są powszechnie używane jako przełączane obciążenia domowe:
- urządzenia oświetleniowe dowolnej klasy;
- różne próbki sprzętu klimatycznego;
- systemy wentylacyjne i podobne urządzenia.
Zastosowanie sterowanych czasowo urządzeń gospodarstwa domowego pozwala obniżyć rachunki za prąd.
Zanim zrobisz timer do włączania i wyłączania urządzeń elektrycznych własnymi rękami, musisz zapoznać się z odmianami tych urządzeń.
Typy przekaźników
W zależności od typu elementu wyjściowego zastosowanego w obwodzie przełączającym, znane próbki przekaźników czasowych dzielą się na następujące typy:
- systemy przekaźnikowe, których głównym ogniwem przełączającym jest styk roboczy;
- przełączniki tranzystorowe na kluczowych elementach półprzewodnikowych;
- przełączniki triakowe lub tyrystorowe.
Pierwsza z opcji nie nadaje się do samodzielnej produkcji, ponieważ jej schemat jest stosunkowo złożony - zawiera zbyt wiele elementów.
Zaleca się wybór rozwiązania układu opartego na tyrystorach, gdy podłączone obciążenie jest niewrażliwe na kształt napięcia zasilania.
W domowych produktach nieuzasadnione jest stosowanie nowoczesnych mikrokontrolerów, które znacznie komplikują proces konfiguracji i regulacji części wykonawczej obwodu. Bardziej preferowane są przekaźniki tranzystorowe, które są łatwe w montażu i pre-debugowaniu.
Praktyczne schematy
Wszystkie proponowane opcje domowych przekaźników zawierają niedrogie przedmioty, które są swobodnie sprzedawane w dowolnym sklepie radiowym. Ich schemat działa zgodnie z najprostszym algorytmem, zgodnie z którym wbudowany w niego zegar jest uruchamiany po raz pierwszy, a pod koniec odliczania uruchamiana jest jednostka wykonawcza. W rezultacie napięcie zasilające jest podawane lub usuwane z obciążenia podłączonego do przekaźnika.
Tranzystorowe urządzenie czasowe
Obwód elektryczny przekaźnika czasowego na kilku tranzystorach jest najłatwiejszy do wdrożenia, ponieważ zawiera tylko 8 aktywnych elementów. Na jego podstawie można montować np. urządzenia sterujące czasem wyłączenia oświetlenia. Do zasilania takiego obwodu potrzebna jest bateria 9 V lub akumulator samochodowy 12 V.
Aby zrobić domowy przekaźnik, potrzebujesz następującego zestawu części:
- dwa stałe rezystory i jeden zmienny potencjometr - ich wartości dobierane są dla konkretnego obwodu;
- podwójny tranzystor KT937A lub obcy analog;
- przekaźnik przełączający obciążenie;
- stały kondensator czasowy o wymaganej pojemności;
- dioda pod oznaczeniem KD105B;
- przycisk, aby uruchomić przekaźnik.
Opóźnienie czasowe w urządzeniu domowej roboty jest organizowane przez ładowanie stałego kondensatora do poziomu mocy elementu klucza tranzystora. Podczas tego całego procesu, dopóki napięcie nie osiągnie 9-12 V, przełącznik wyjściowy pozostaje otwarty, a podłączona do niego lampa świeci pełną żarówką. Po upływie czasu ustawionego przez aktualną wartość rezystora zmiennego, tranzystor jest całkowicie zamknięty. W rezultacie uzwojenie w jego kolektorze jest pozbawione napięcia, a ładunek jest odłączany od obwodu zasilania.
Parametry czasowe w sekundach lub minutach dla przekaźnika zmontowanego zgodnie z układem tranzystorowym dobierane są eksperymentalnie - poprzez zmianę rezystancji regulowanego rezystora. Dla wygody późniejszego ustawienia momentu włączenia lub wyłączenia zaleca się nałożenie na korpus przekaźnika wskaźników, które wskazują uzyskane eksperymentalnie ustawienia czasu.
Przekaźnik chipowy
Obwód timera elektronicznego, montowany ręcznie na podstawie mikroukładu, pozwala pozbyć się takich wad analogu tranzystora, jak złożoność obliczania czasu opóźnienia. Ponadto w obwodzie tranzystorowym każdorazowo przed kolejnym uruchomieniem konieczne jest rozładowanie kondensatora taktującego. Zastosowanie mikroukładów z jednej strony neutralizuje te wady, az drugiej nieco komplikuje urządzenie. Wybierając mikroprocesor odpowiedni do przekaźnika czasowego, należy kierować się następującymi rozważaniami:
- jeśli potrzebujesz opóźnienia w zakresie od dziesięciu minut do jednej godziny, najlepiej nadaje się układ serii TL431;
- jeśli konieczna jest praca z szerszym zakresem - z opóźnieniem od 1 sekundy do kilku godzin - najwygodniej jest zrobić timer na klasycznej serii NE555;
- w przybliżeniu te same parametry czasu można uzyskać za pomocą mikroukładu KR512PS10.
Ze względu na obecność referencyjnego źródła napięcia ich próg odpowiedzi jest ściśle ustalony, co pozwala dokładnie ustawić wymagany czas opóźnienia.
Możliwość zwiększenia napięcia przełączania pozwala na zwiększenie zakresu opóźnienia czasowego w górę. Dzięki wbudowanej jednostce resetowania obwodów ładowania nie ma potrzeby wykonywania wymuszonego resetu. Zaletą tej wersji domowego przekaźnika czasowego jest redukcja fałszywych alarmów, co tłumaczy się bardziej „rygorystycznymi” trybami prądowymi.
Bardzo popularne stały się układy przekaźnikowe oparte na mikrokontrolerach. Jednak do samodzielnego kopiowania nie są one do końca wygodne. Podczas ich używania pojawiają się pewne trudności związane z lutowaniem mikroprocesorów i ich programowaniem. Proponowane warianty urządzeń do pomiaru czasu są zazwyczaj wystarczające do domowych powtórek.
Urządzenie do przełączania sprzętu 220 V
Do kontrolowania działania urządzeń zasilających (na przykład silników elektrycznych) konwencjonalne obwody 12-woltowe nie są odpowiednie. W takim przypadku wymagany jest rozrusznik magnetyczny, przełączający napięcia 220 lub 380 woltów (w zależności od liczby faz). Aby dostarczyć napięcie sterujące do jego cewki, potrzebujesz również wydajnego sterownika 220 woltów.
Najprostszy obwód takiego przekaźnika, służący tylko do sterowania oświetleniem, nie wymaga potężnych styczników i może być złożony z ograniczonej liczby części. Będzie to wymagało mostka prostowniczego składającego się z 4 diod zaworowych i półprzewodnikowego tyrystora sterowanego napięciem przemiennym. Działając jako regulator, zawór przepuszcza tylko dodatnią część sinusoidy 220 woltów. Ten tryb jest dopuszczalny tylko dla obwodów obciążonych żarówkami, a także silników wentylatorów lub elementów grzejnych. Nie są wrażliwe na kształt przyłożonego napięcia, w przeciwieństwie do innych typów przełączanych urządzeń elektrycznych.
Do samodzielnego montażu takiego timera potrzebne będą następujące elementy i części:
- stałe rezystancje 4,3 MΩ i 200 Ohm plus rezystor zmienny 1,5 kΩ;
- cztery diody zaprojektowane dla prądów powyżej 1 ampera i napięcia wstecznego do 400 woltów (może to być na przykład KD202R);
- kondensator czasowy 0,47 μF;
- tyrystor VT151 lub podobny element.
Zasada działania układu jest podobna do przypadków już rozważanych i sprowadza się do ładowania kondensatora taktującego napięciem zasilającym.
Podczas cyklu ładowania do elektrody sterującej tyrystora przykładany jest dodatni potencjał, który utrzymuje ją w stanie otwartym. W efekcie do żarówki podłączonej do obwodu dostarczane są półfale napięcia sieciowego. Pod koniec procesu ładowania prąd w łańcuchu zatrzymuje się, tyrystor zamyka się, a światło gaśnie. Opóźnienie czasowe jest regulowane poprzez ustawienie wartości napięcia na kondensatorze ładującym za pomocą rezystora zmiennego.
Urządzenia wielofunkcyjne
Wielofunkcyjne przekaźniki czasowe rodzimego przemysłu posiadają poszerzoną gamę opcji, co oznacza następujące możliwości:
- Produkty mogą pracować zgodnie z harmonogramem ustalonym przez program na rok, miesiąc lub tydzień.
- Mogą obsługiwać od jednego do 4 przełączanych kanałów.
- Wyposażony w sześć wejściowych modułów sterujących.
Samodzielne kopiowanie urządzeń wielofunkcyjnych nie ma sensu. Należy je traktować jako przykłady do pogłębionego badania możliwości współczesnych modeli przekaźników czasowych.
