Equipamentos domésticos modernos (máquinas de lavar ou fornos de microondas, por exemplo) são necessariamente equipados com relés de tempo embutidos. Além disso, os dispositivos são instalados em circuitos de alimentação de linha única e desempenham a função de controlar o funcionamento da carga, ligando ou desligando-a no momento certo. Para fazer uma retransmissão de tempo em casa com suas próprias mãos, você precisa estudar as características do projeto e o princípio de seu funcionamento.
Princípio de operação e áreas de aplicação
O exemplo mais simples que permite entender o princípio de funcionamento de um relé é um despertador mecânico ou eletrônico programado para um determinado horário. Para obter um cronômetro completo, é adicionado a ele um dispositivo executivo que executa a função desejada - fornecer energia para um lustre ou ventilador, por exemplo. A ordem de operação de tal relé:
- Assim que o intervalo de tempo definido no temporizador (relógio) tiver expirado, o sinal de controle é enviado para a bobina do relé.
- Imediatamente após isso, seus contatos de trabalho abrem ou fecham o circuito de alimentação.
- Como resultado, o dispositivo conectado a ele é desligado ou ligado.
Em dispositivos reais, um modo de operação semelhante é implementado levando em consideração um atraso de tempo predeterminado.
Temporizadores de vários tipos são amplamente utilizados para controlar o funcionamento de instalações industriais, bem como para ligar e desligar eletrodomésticos. Os itens a seguir são comumente usados como cargas domésticas comutadas:
- dispositivos de iluminação de qualquer classe;
- várias amostras de equipamentos climáticos;
- sistemas de ventilação e dispositivos semelhantes.
O uso de eletrodomésticos com controle de tempo permite reduzir o custo das contas de luz.
Antes de fazer um cronômetro para ligar e desligar aparelhos elétricos com suas próprias mãos, você precisará se familiarizar com a variedade desses dispositivos.
Tipos de relé
De acordo com o tipo de elemento de saída usado no circuito de comutação, amostras conhecidas de relés de tempo são divididas nos seguintes tipos:
- sistemas de relé, cujo elo de comutação principal é o contato de trabalho;
- transistor liga os principais elementos semicondutores;
- interruptores triac ou tiristor.
A primeira das opções não é muito adequada para a fabricação independente, uma vez que seu esquema é relativamente complexo - contém muitos elementos.
Recomenda-se escolher uma solução de circuito baseada em tiristores quando a carga conectada é insensível ao formato da tensão de alimentação.
Em produtos caseiros, não é razoável usar microcontroladores modernos, que complicam significativamente o processo de montagem e ajuste da parte executiva do circuito. Mais preferíveis são os relés de transistor, que são fáceis de montar e pré-depurar.
Esquemas práticos
Todas as opções propostas para relés caseiros contêm itens baratos que são vendidos gratuitamente em qualquer loja de rádio. Seu esquema funciona de acordo com o algoritmo mais simples, segundo o qual o cronômetro embutido é iniciado primeiro e, no final da contagem regressiva, a unidade executiva é acionada. Como resultado, a tensão de alimentação é aplicada ou removida da carga conectada ao relé.
Dispositivo de cronometragem de transistor
O circuito elétrico do relé de tempo em vários transistores é o mais fácil de implementar, pois contém apenas 8 elementos ativos. Com base nela, é possível montar dispositivos que controlam o tempo em que a iluminação é desligada, por exemplo. Para alimentar esse circuito, você precisará de uma bateria de 9 volts ou de 12 volts para um carro.
Para fazer um relé caseiro, você precisa do seguinte conjunto de peças:
- dois resistores fixos e um potenciômetro variável - seus valores são selecionados para um circuito específico;
- transistor duplo KT937A ou analógico estrangeiro;
- relé de comutação de carga;
- capacitor de ajuste de tempo constante da capacidade necessária;
- diodo com a designação KD105B;
- botão para iniciar o relé.
O retardo de tempo em um dispositivo caseiro é organizado carregando um capacitor constante até o nível de potência do elemento chave do transistor. Durante todo o processo, até que a tensão alcance 9-12 Volts, a chave de saída permanece aberta e a lâmpada conectada a ela brilha em plena incandescência. Após um período de tempo definido pelo valor atual do resistor variável, o transistor é completamente fechado. Como resultado, o enrolamento em seu coletor é desenergizado e a carga é desconectada do circuito de alimentação.
Os parâmetros de tempo em segundos ou minutos para um relé montado de acordo com um circuito de transistor são selecionados experimentalmente - alterando a resistência de um resistor ajustável. Para a conveniência do ajuste posterior do momento de ligar ou desligar, recomenda-se aplicar ponteiros na caixa do relé, que indicam os ajustes de tempo obtidos experimentalmente.
Chip Relay
O circuito de um temporizador eletrônico, montado manualmente na base de um microcircuito, permite que você se livre de desvantagens de um transistor analógico como a complexidade de calcular o tempo de atraso. Além disso, em um circuito de transistor, cada vez antes da próxima partida, é necessário descarregar o capacitor de temporização. O uso de microcircuitos, por um lado, elimina essas deficiências e, por outro, complica um pouco o dispositivo. Ao escolher um microchip adequado para um relé de tempo, proceda das seguintes considerações:
- se você precisar de um atraso na faixa de dez minutos a uma hora, o chip da série TL431 é o mais adequado;
- se for necessário trabalhar com uma faixa mais ampla - com um retardo de 1 segundo a várias horas - é mais conveniente fazer um cronômetro na série NE555 clássica;
- aproximadamente os mesmos parâmetros de tempo podem ser obtidos usando o microcircuito KR512PS10.
Devido à presença de uma fonte de tensão de referência, seu limite de operação é estritamente fixo, o que permite definir com precisão o tempo de atraso necessário.
A capacidade de aumentar a tensão de comutação permite que a faixa de atraso de tempo seja aumentada para cima. Devido à unidade embutida para reinicializar os circuitos de carga, não há necessidade de fazer uma reinicialização forçada. As vantagens desta versão de um relé de tempo caseiro incluem uma redução de alarmes falsos, o que é explicado por modos de corrente mais "rigorosos".
Os circuitos de relé baseados em microcontroladores se tornaram muito populares. No entanto, para a autocópia, eles não são totalmente convenientes. Ao usá-los, surgem certas dificuldades associadas à soldagem de microchips e sua programação. As variantes propostas de dispositivos de cronometragem são geralmente suficientes para a repetição em casa.
Dispositivo para comutação de equipamentos 220 Volts
Para controlar a operação de equipamentos de energia (motores elétricos, por exemplo), circuitos convencionais de 12 volts não são adequados. Neste caso, é necessária uma partida magnética, comutando tensões de 220 ou 380 Volts (dependendo do número de fases). Para fornecer a tensão de controle para sua bobina, você também precisará de um poderoso driver de 220 volts.
O circuito mais simples de tal relé, usado apenas para controle de iluminação, não precisa de contatores potentes e pode ser montado a partir de um número limitado de peças. Isso exigirá uma ponte retificadora de 4 diodos de válvula e um tiristor semicondutor controlado por um nível de tensão alternada. Ao operar como um regulador, a válvula passa apenas a parte positiva da sinusóide de 220 volts. Este modo é permitido apenas para circuitos carregados em lâmpadas incandescentes, bem como em motores de ventiladores ou elementos de aquecimento. Eles não são sensíveis ao formato da tensão aplicada, ao contrário de outros tipos de equipamentos elétricos comutados.
Para a automontagem desse temporizador, você precisará dos seguintes componentes e peças:
- resistências fixas de 4,3 MΩ e 200 Ohms mais um resistor variável de 1,5 kΩ;
- quatro diodos projetados para correntes acima de 1 Ampere e tensão reversa de até 400 Volts (pode ser KD202R, por exemplo);
- capacitor de temporização 0,47 μF;
- tiristor VT151 ou elemento semelhante.
O princípio de operação do circuito é semelhante aos casos já considerados anteriormente e se reduz a carregar o capacitor de temporização com a tensão de alimentação.
Durante o ciclo de carga, um potencial positivo é aplicado ao eletrodo de controle do tiristor, que o mantém aberto. Como resultado, meias-ondas da tensão da rede elétrica são fornecidas à lâmpada conectada ao circuito. No final do processo de carregamento, a corrente na cadeia para, o tiristor fecha e a luz se apaga. O atraso de tempo é ajustado definindo o valor da tensão no capacitor de carga usando um resistor variável.
Dispositivos multifuncionais
Os relés temporizadores multifuncionais produzidos pela indústria nacional possuem uma ampla gama de opções, o que significa as seguintes capacidades:
- Os produtos estão aptos a funcionar de acordo com o cronograma definido pelo programa por um ano, mês ou semana.
- Eles podem servir de um a 4 canais comutados.
- Equipado com seis módulos de controle de entrada.
Não faz sentido copiar dispositivos multifuncionais sozinho. Eles devem ser considerados como amostras para um estudo aprofundado das capacidades dos modelos modernos de relés de tempo.
