Меню
Бесплатно
Регистрация
Главная  /  Вишня  /  Реле времени из часов. Как сделать своими руками таймер из электронных часов. Классификация таймеров и конструктивные особенности

Реле времени из часов. Как сделать своими руками таймер из электронных часов. Классификация таймеров и конструктивные особенности


До сих пор для отсчёта небольших промежутков времени некоторые люди используют песочные часы. Наблюдать за движением песчинок в таких часах весьма увлекательно, но использовать их в качестве таймера не всегда удобно. Поэтому на их смену приходит электронный таймер, схема которого представлена ниже.

Схема таймера


В её основе лежит широко распространённая недорогая микросхема NE555. Алгоритм работы следующий - при кратковременном нажатии на кнопку S1 на выходе OUT появляется напряжение, равное напряжению питания схемы и загорается светодиод LED1. По истечению заданного промежутка времени светодиод погасает, напряжение на выходе становится равным нулю. Время работы таймера задаётся подстроечным резистором R1 и может изменяться в пределах от нуля до 3-4 минут. Если есть необходимость увеличить максимальное время задержки таймера, то можно поднять ёмкость конденсатора С1 до 100 мкФ, тогда оно будет составлять примерно 10 минут. В качестве транзистора Т1 можно применить любой биполярный транзистор средней или малой мощности структуры n-p-n, например, BC547, КТ315, BD139. В качестве кнопки S1 используется любая кнопка на замыкание без фиксации. Питается схема напряжением 9 – 12 вольт, ток потребления без нагрузки не превышает 10 мА.

Изготовление таймера

Схема собирается на печатной плате размерами 35х65, файл для программы Sprint Layout к статье прилагается. Подстроечный резистор можно установить прямо на плату, а можно вывести на проводах и для регулировки времени работы использовать потенциометр. Для подключения проводов питания и нагрузки на плате предусмотрены места под винтовые клеммники. Плата выполняется методом ЛУТ, несколько фотографий процесса:




Скачать плату:

(cкачиваний: 251)


После впаивания всех деталей плату обязательно нужно отмыть от флюса, соседние дорожки прозвонить на замыкание. Собранный таймер в настройке не нуждается, остаётся лишь установить нужное время работы и нажать кнопку. К выходу OUT можно подключить реле, в этом случае таймер сможет управлять мощной нагрузкой. При установке реле параллельно его обмотке следует поставить диод для защиты транзистора. Область применения такого таймера очень широка и ограничивается лишь фантазией пользователя. Удачной сборки!

Достаточно прост, но иногда способен вызвать восхищение. Если вспомнить старые стиральные машины, которые ласково называли «ведро с моторчиком», то тут действие реле времени было очень наглядно: повернули ручку на несколько делений, внутри что-то начало тикать, и мотор завелся.

Как только указатель ручки доходил до нулевого деления шкалы, стирка заканчивалась. Позднее появились машины с двумя реле времени, - стирка и отжим. В таких машинах реле времени были выполнены в виде металлического цилиндра, в котором был спрятан часовой механизм, а снаружи находились лишь электрические контакты и ручка управления.

Современные стиральные машины - автоматы (с электронным управлением) тоже имеют реле времени, причем как отдельный элемент или деталь разглядеть его на плате управления стало невозможно. Все выдержки времени получаются программно с помощью управляющего микроконтроллера. Если внимательно присмотреться к циклу работы автоматической стиральной машины, то количество выдержек времени просто не поддается учету. Если бы все эти выдержки времени выполнить в виде часового механизма упомянутого выше, то в корпусе стиральной машины просто не хватило бы места.

От часового механизма к электронике

Как получить выдержку времени с помощью МК

Быстродействие современных МК очень велико, до нескольких десятков mips (миллионов операций в секунду). Кажется, не столь давно шла борьба за 1 mips у персональных компьютеров. Теперь даже устаревшие МК, например, семейства 8051 легко выполняют этот 1 mips. Таким образом, на выполнение 1 000 000 операций придется затратить ровно одну секунду.

Вот, казалось бы и готовое решение, как получить задержку времени. Просто одну и ту же операцию выполнить миллион раз. Такое сделать достаточно просто, если эту операцию в программе зациклить. Но вся беда в том, что кроме этой операции, целую секунду МК, делать ничего больше не сможет. Вот тебе и достижение инженерной мысли, вот тебе и mips - ы! А если нужна выдержка в несколько десятков секунд или минут?

Таймер - устройство для подсчета времени

Чтобы такого конфуза не случилось, не грелся просто так процессор, выполняя ненужную команду, которая ничего полезного делать не будет, в МК были встроены таймеры, как правило, по нескольку штук. Если не вдаваться в подробности, то таймер представляет собой двоичный счетчик, который считает импульсы, вырабатываемые специальной схемой внутри МК.

Например, в МК семейства 8051 счетный импульс вырабатывается при выполнении каждой команды, т.е. таймер просто считает количество выполненных машинных команд. А в это время центральный процессор (CPU) спокойно занимается выполнением основной программы.

Предположим, что таймер начал считать (для этого есть команда запуска счетчика) с нулевого значения. Каждый импульс увеличивает содержимое счетчика на единицу и, в конце концов, доходит до максимального значения. После чего содержимое счетчика обнуляется. Вот этот момент носит название «переполнение счетчика». Это как раз и есть окончание выдержки времени (вспомним стиральную машину).

Предположим, что таймер 8 - ми разрядный, тогда с его помощью можно подсчитать значение в пределах 0…255, или переполнение счетчика будет происходить через каждые 256 импульсов. Чтобы выдержку сделать короче достаточно начать счет не с нуля, а с другого значения. Чтобы его получить, достаточно предварительно загрузить в счетчик это значение, а потом запустить счетчик (еще раз вспомним стиральную машину). Вот это предварительно загруженное число и есть угол поворота реле времени.

Такой таймер при частоте выполнения операций 1 mips позволит получить выдержку максимум 255 микросекунд, а ведь надо несколько секунд или даже минут, как же быть?

Оказывается, все достаточно просто. Каждое переполнение таймера это событие, которое вызывает прерывание основной программы. В результате CPU переходит на соответствующую подпрограмму, которая из таких вот крошечных выдержек может сложить любую, хоть до нескольких часов и даже суток.

Подпрограмма обслуживания прерывания, как правило короткая, не более нескольких десятков команд, после чего снова происходит возврат в основную программу, которая продолжает выполняться с того же места. Попробуйте такую выдержку осуществить простым повторением команд, про которое было сказано выше! Хотя, в некоторых случаях приходится поступать именно таким образом.

Для этого в системах команд процессоров существует команда NOP, которая как раз ничего не делает, лишь занимает машинное время. Может использоваться для резервирования памяти, и при создании выдержек времени, только очень коротких, порядка единиц микросекунд.

Да, скажет читатель, как его понесло! От стиральных машин сразу к микроконтроллерам. А что же было между этими крайними точками?

Какие бывают реле времени

Как уже было сказано, основная задача реле времени - получить задержку между входным сигналом и сигналом на выходе. Эту задержку можно сформировать несколькими способами. Реле времени были механические (уже описанное в начале статьи), электромеханические (тоже на основе часового механизма, только пружина заводится электромагнитом), а также с различными демпфирующими устройствами. Примером такого реле может служить пневматическое реле времени, показанное на рисунке 1.

Реле состоит из электромагнитного привода и пневматической приставки. Катушка реле выпускается на рабочие напряжения 12…660В переменного тока (всего 16 номиналов) частотой 50…60Гц. В зависимости от исполнения реле выдержка может начинаться либо при срабатывании, либо при отпускании электромагнитного привода.

Установка времени осуществляется винтом, регулирующим сечение отверстия для выхода воздуха из камеры. Описанные реле времени отличаются не слишком стабильными параметрами, поэтому, там, где это возможно всегда применяются электронные реле времени. В настоящее время такие реле, как механические, так и пневматические можно, пожалуй, встретить лишь в древнем оборудовании, которое до сих пор не заменено современным, да еще в музее.

Электронные реле времени

Пожалуй, одной из самых распространенных была серия реле ВЛ - 60…64 и некоторые другие, например ВЛ - 100…140. Все эти реле времени были построены на специализированной микросхеме КР512ПС10. Внешний вид реле серии ВЛ показан на рисунке 2.

Рисунок 2. Реле времени серии ВЛ.

Схема реле времени ВЛ - 64 показана на рисунке 3.

Рисунок 3.

При подаче на вход напряжения питания через выпрямительный мост VD1…VD4 напряжение через стабилизатор на транзисторе КТ315А подается на микросхему DD1, внутренний генератор которой начинает вырабатывать импульсы. Частота импульсов регулируется переменным резистором ППБ-3Б (именно он выведен на лицевую панель реле), включенным последовательно с времязадающим конденсатором 5100 пФ, который имеет допуск 1% и очень малый ТКЕ.

Полученные импульсы подсчитываются счетчиком с переменным коэффициентом деления, который устанавливается коммутацией выводов микросхемы M01…M05. В реле серии ВЛ эта коммутация выполнялась на заводе - изготовителе. Максимальный коэффициент деления всего счетчика достигает 235 929 600. Как утверждают в документации на микросхему, при частоте задающего генератора 1Гц выдержка может достигать свыше 9 месяцев! По мнению разработчиков этого вполне достаточно для любых приложений.

Вывод 10 микросхемы END - окончание выдержки, соединен с входом 3 - ST старт - стоп. Как только на выходе END появляется напряжение высокого уровня, счет импульсов останавливается, и на 9 выводе Q1 появляется напряжение высокого уровня, которое откроет транзистор КТ605 и сработает реле, подключенное к коллектору КТ605.

Современные реле времени

Как правило, изготавливаются на МК. Ведь проще запрограммировать готовую фирменную микросхему, добавить несколько кнопок, цифровой индикатор, чем изобретать что-то новое, да потом еще и заниматься точной настройкой времени. Такое реле показано на рисунке 4.

Рисунок 4.

Зачем делать реле времени своими руками?

И хотя существует такое огромное количество реле времени, практически на любой вкус, в иногда домашних условиях приходится делать что-то свое, часто очень простое. Но подобные конструкции чаще всего оправдывают себя целиком и полностью. Вот некоторые из них.

Коль скоро мы только что рассмотрели работу микросхемы КР512ПС10 в составе реле ВЛ, то рассмотрение любительских схем придется начать именно с нее. На рисунке 5 показана схема таймера.

Рисунок 5. Таймер на микросхеме КР524ПС10.

Питание микросхемы осуществляется от параметрического стабилизатора R4, VD1 с напряжением стабилизации около 5 В. В момент включения питания цепочка R1C1 формирует импульс сброса микросхемы. При этом запускается внутренний генератор, частота которого задается цепочкой R2C2 и внутренний счетчик микросхемы начинает счет импульсов.

Количество этих импульсов (коэффициент деления счетчика) задается коммутацией выводов микросхемы M01…M05. При указанном на схеме положении этот коэффициент составит 78643200. Такое количество импульсов составляет полный период сигнала на выходе END (выв. 10). Вывод 10 соединен с выводом 3 ST (старт / стоп).

Как только на выходе END устанавливается высокий уровень (отсчитали полпериода) счетчик останавливается. В этот же момент на выходе Q1 (выв. 9) также устанавливается высокий уровень, который открывает транзистор VT1. Через открытый транзистор включается реле K1, которое своими контактами управляет нагрузкой.

Для того, чтобы запустить выдержку времени еще раз достаточно кратковременно выключить и снова включить реле. Временная диаграмма сигналов END и Q1 показана на рисунке 6.

Рисунок 6. Временная диаграмма сигналов END и Q1.

При указанных на схеме номиналах времязадающей цепи R2C2 частота генератора около 1000 Гц. Поэтому выдержка времени при указанном подключении выводов M01…M05 составит около десяти часов.

Для точной настройки такой выдержки следует сделать следующее. Подключить выводы M01…M05 в позицию «Секунды_10», как показано в таблице на рисунке7.

Рисунок 7. Таблица установки времени таймера (для увеличения нажмите на рисунок) .

При таком подключении вращением переменного резистора R2 произвести настройку выдержки 10 сек. по секундомеру. После чего подключить выводы M01…M05, как показано на схеме.

Еще одна схема на КР512ПС10 показана на рисунке 8.

Рисунок 8. Реле времени на микросхеме КР512ПС10

Ещё таймер на микросхеме КР512ПС10.

Для начала обратим внимание на КР512ПС10, точнее на сигналы END, который не показан совсем, и сигнал ST, который просто соединен с общим проводом, что соответствует уровню логического нуля.

При таком включении не произойдет остановки счетчика, как показано на рисунке 6. Сигналы END и Q1 будут циклически, не останавливаясь продолжаться. При этом форма этих сигналов будет классическим меандром. Таким образом, получился просто генератор прямоугольных импульсов, частота которых может регулироваться переменным резистором R2, а коэффициент деления счетчика можно устанавливать согласно таблицы, показанной на рисунке 7.

Непрерывные импульсы с выхода Q1 поступают на счетный вход десятичного счетчика - дешифратора DD2 К561ИЕ8. Цепочка R4C5 при включении питания сбрасывает счетчик в ноль. В результате на выходе дешифратора «0» (выв. 3) появляется высокий уровень. На выходах 1…9 низкие уровни. С приходом первого счетного импульса высокий уровень перемещается на выход «1», второй импульс устанавливает высокий уровень на выходе «2» и так далее, вплоть до выхода «9». После чего счетчик переполняется и цикл счета начинается заново.

Полученный управляющий сигнал через переключатель SA1 можно подать на генератор звукового сигнала на элементах DD3.1…4, либо на усилитель реле VT2. Величина выдержки времени зависит от положения переключателя SA1. При указанных на схеме соединениях выводов M01…M05 и параметрах времязадающей цепочки R2C2 можно получить выдержки времени в пределах от 30 секунд до 9 часов.


Схема таймера на счетчике К561ИЕ16

Конструкция выполнена только на одной микросхеме К561ИЕ16 . Так как, для его правильной работы нужен внешний генератор тактовых импульсов, то в нашем случае мы его заменим простым мигающим светодиодом.

Как только подадим напряжение питание на схему таймера, емкость С1 начнет заряжаться через резистор R2 поэтому на выводе 11 кратковременно появится логическая единица, сбрасывающая счетчик. Транзистор, подсоединенный к выходу счетчика, откроется и включит реле, которое через свои контакты подключит нагрузку.


С мигающего светодиода с частотой 1,4 Гц поступают импульсы на тактовый вход счетчика. C каждым импульсным перепадом идет счет счетчика. Через 256 импульсов или около трех минут, на выводе 12 счетчика появится уровень логической единицы, а транзистор закроется, отключив реле и коммутируемую через его контакты нагрузку. К тому же эта логическая единица проходит на тактовый вход DD, останавливая работу таймера. Время работы таймера можно подобрать путем подключения точки «А» схемы к различным выходам счетчика.

Схема таймера выполнена на микросхеме КР512ПС10 , которая имеет в своем внутреннем составе двоичный счетчик-делитель и мультивибратор. Как и у обычного счетчика эта микросхема имеет коэффициент деления от 2048 до 235929600. Выбор требуемого коэффициента задается путем подачи логических сигналов на входы управления M1, M2, M3, M4, M5.

Для нашей схемы таймера коэффициент деления выбран 1310720. В таймере имеется шесть фиксированных временных интервалов: пол часа, полтора часа, три часа, шесть часов, двенадцать часов и сутки часа. Частота работы встроенного мультивибратора определяется номиналами резистора R2 и конденсатора C2 . При переключении переключателя SA2 изменяется частота мультивибратора, а проходя через счетчик-делитель и временной интервал.

Схема таймера запускается сразу после включения питания или для сброса таймера можно нажать на тумблер SA1. В исходном состоянии на девятом выходе будет уровень логической единицы а на десятом инверсном выходе соответственно нуля. В результате этого транзистор VT1 подсоединит светодиодную часть оптотиристоров DA1, DA2 . Тиристорная часть имеет встречно-параллельное включение, это позволяет регулировать переменное напряжение.

По завершению отсчета времени на девятом выходе установится ноль и отключит нагрузку. А на выходе 10 появится единица, которая остановит счетчик.

Запуск схемы таймера осуществляется при нажатии одной из трех кнопок с фиксацией временного интервала, при этом он начинает обратный отсчет. Параллельно с нажатием кнопки загорается светодиод соответствующий кнопки.


По истечению временного интервала таймер издает звуковой сигнал. Последующее нажатие отключит схему. Временные промежутки изменяются номиналами радиокомпонентов R2, R3, R4 и C1 .

Схема таймера , который обеспечивает задержку выключения, показана на первом рисунке Здесь транзистор с каналом р- типа (2) включён в цепь питания нагрузки, а транзистор с каналом п-типа (1) им управляет.

Схема таймера работает следующим образом. В исходном состоянии конденсатор С1 разряжен, оба транзистора закрыты и нагрузка обесточена. При кратковременном нажатии на кнопку Пуск затвор второго транзистора соединяется с общим проводом, напряжение между его истоком и затвором становится равным напряжению питания, он мгновенно открывается, подключая нагрузку. Возникший на ней скачок напряжения через конденсатор С1 поступает на затвор первого транзистора, который также открывается, поэтому затвор второго транзистора останется соединённым с общим проводом и после отпускания кнопки.

По мере зарядки конденсатора С1 через резистор R1 напряжение на нём повышается, а на затворе первого транзистора (относительно общего провода) понижается. Через некоторое время, зависящее в основном от ёмкости конденсатора С1 и сопротивления резистора R1, оно снижается настолько, что транзистор начинает закрываться и напряжение на его стоке повышается. Это приводит к уменьшению напряжения на затворе второго транзистора, поэтому последний также начинает закрываться и напряжение на нагрузке понижается. В результате напряжение на затворе первого транзистора начинает уменьшаться ещё быстрее.

Процесс протекает лавинообразно, и вскоре оба транзистора закрываются, обесточивая нагрузку, конденсатор С1 быстро разряжается через диод VD1 и нагрузку. Устройство снова готово к запуску. Так как полевые транзисторы сборки начинают открываться при напряжении затвор-исток 2,5...3 В, а максимально допустимое напряжение между затвором и истоком - 20 В, то устройство может работать при питающем напряжении от 5 до 20 В (номинальное напряжение конденсатора С1 должно быть на несколько вольт больше питающего). Время задержки выключения зависит не только от параметров элементов С1, R1, но и от напряжения питания. Например, повышение напряжения питания с 5 до 10 В приводит к его увеличению примерно в 1,5 раза (при номиналах элементов, указанных на схеме, оно составило 50 и 75 с соответственно).

Если при закрытых транзисторах напряжение на резисторе R2 окажется более 0,5 В, то его сопротивление необходимо уменьшить. Устройство, обеспечивающее задержку включения, можно собрать по схеме, показанной на рис. 2. Здесь транзисторы сборки включены примерно так же, но напряжение на затвор первого транзистора и конденсатор С1 поступает через резистор R2. В исходном состоянии (после подключения источника питания или после нажатия на кнопку SB1) конденсатор С1 разряжен и оба транзистора закрыты, поэтому нагрузка обесточена. По мере зарядки через резисторы R1 и R2 напряжение на конденсаторе повышается, и когда оно достигает значения примерно 2,5 В, первый транзистор начинает открываться, падение напряжения на резисторе R3 увеличивается и второй транзистор также начинает открываться. Когда напряжение на нагрузке возрастает настолько, что диод VD1 открывается, напряжение на резисторе R1 повышается. Это приводит к тому, что первый транзистор, а за ним и второй открываться быстрее и устройство скачком переключается в открытое состояние, замыкая цепь питания нагрузки

Схема таймера - повторный запуск, для этого необходимо нажать на кнопку и удерживать её в таком состоянии 2...3 с (этого времени достаточно для полной разрядки конденсатора С1). Таймеры монтируют на печатных платах из фольгированного с одной стороны стеклотекстолита, чертежи которых изображены соответственно на рис. 3 и 4. Платы рассчитаны на применение диода серий КД521, КД522 и деталей для поверхностного монтажа (резисторов Р1-12 типоразмера 1206 и танталового оксидного конденсатора). Налаживание устройств сводится в основном к подбору резисторов для получения требуемой выдержки времени.

Описанные устройства предназначены для включения в плюсовой провод питания нагрузки. Однако, поскольку сборка IRF7309 содержит транзисторы с каналом обоих типов, таймеры нетрудно приспособить для включения и в минусовый провод. Для этого транзисторы следует поменять местами и изменить на обратную полярность включения диода и конденсатора (естественно, это потребует и соответствующих изменений в чертежах печатных плат). Следует учесть, что при длинных соединительных проводах или отсутствии в нагрузке конденсаторов возможны наводки на эти провода и неуправляемое включение таймера Чтобы повысить помехоустойчивость, к его выходу надо подключить конденсатор ёмкостью несколько микрофарад с номинальным напряжением не менее напряжения питания.

Схема таймера на пять минут

Если временной интервал больше5 минут, устройство можно перезапустить и продолжать отсчет заново.

После кратковременного замыкания SВ1 начинает заряжаться емкость С1, включенный в коллекторную цепь транзистора VТ1. Напряжение с С1 поступает на усилитель с большим входным сопротивлением на транзисторах VТ2- VТ4 . Его нагрузкой является светодиодный индикатор, включающихся поочередно через минуту.

Конструкция позволяет выбрать один из пяти возможных временных интервалов: 1.5, 3, 6, 12 и 24 часа . Нагрузка подсоединяется к сети переменного тока в момент начала отсчета времени и отключается по завершению отсчета. Временные промежутки задаются с помощью частотного делителя сигналов прямоугольной формы, генерируемых RC- мультивибратором.

Задающий генератор выполнен на логических компонентах DD1.1 и DD1.2 микросхемы К561ЛЕ5 . Частота генерации формируется RC-цепочкой на R1,C1 . Точность хода настраивается по наименьшему временному интервалу, с помощью подбора сопротивления R1 (временно при регулировке его желательно заменить переменным сопротивлением). Для создания необходимых временных диапазонов, импульсы с выхода мультивибратора идут на два счетчика DD2 и DD3, в результате осуществляется деление частоты.

Эти два счетчика - К561ИЕ16 подсоединены последовательно, но для одновременного сброса, выводы обнуления подключены вместе. Сброс происходит при помощи переключателя SA1. Другим тумблером SA2 осуществляется выбор необходимого временного диапазона.


Когда на выходе DD3 возникнет логическая единица, она поступает на вывод 6 DD1.2 в результате чего генерация импульсов мультивибратором заканчивается. Одновременно сигнал логической единицы следует на вход инвертора DD1.3 к выходу которого подсоединен VT1. Когда на выходе DD1.3 появится логический ноль транзистор закрывается и отключает светодиоды оптопар U1 и U2, а это выключает симистора VS1 и подключенную к нему нагрузку.

При сбросе счетчиков, на их выходах устанавливаются нули, в том числе и на выходе, на который установлен переключатель SA2. На входе DD1.3 также подается нуль и соответственно на его выходе единица, что подключает нагрузку к сети . Так же параллельно и на входе 6 DD1.2 установится нулевой уровень, что запустит мультивибратор, и таймер начнет отсчет времени. Питание таймера осуществляется по бестрансформаторной схеме, состоящей из компонентов С2, VD1, VD2 и С3.

Когда тумблер SW1 замкнут конденсатор С1 начинает медленно заряжаться через сопротивление R1, а когда уровень напряжения на нем составит 2/3 от питающего, на это отреагирует триггер IC1. При этом напряжение на третьем выводе снизится до нуля, и цепь с лампочкой разомкнется.

При сопротивление резистора R1 в 10М (0,25 Вт) и емкости C1 47 мкФ x 25 В время работы устройства около 9 с половиной минут, при желание его можно изменить путем регулировки номиналов R1 и C1. Пунктирной линией на рисунке обозначеноо включение дополнительного выключателя, с помощью которого можно включать цепь с лампочкой даже при замкнутом тумблере. Ток покоя конструкции всего 150 мкА. Транзистор BD681 - составной (Дарлингтона) средней мощности. Можно заменить на BD675A/677A/679A.

Это схема таймера на микроконтроллере PIC16F628A позаимствована с хорошего португальского сайта по радиоэлектронике. Микроконтроллер тактируется от внутреннего генератора, который можно считать достаточно точным для данного момента, так как выводы 15 и 16 остаются свободными, то можно использовать внешний кварцевый резонатор для еще большей точности в работе.

В быту зачастую бывает необходимо выключить свет по истечении определенного времени. В этом есть потребность в кладовых и простых хозяйственных постройках. В свою очередь и в иных случаях, когда нужно лимитировать по времени функционирование какого-либо электронного прибора, к месту будет использовать простой цифровой таймер, который позволяет включать или выключать нагрузку через определенный период.

Простой цифровой таймер включения и выключения света, который можно собрать своими руками, построен только лишь на одном интегральном счетчике К561ИЕ16. Как известно, что для работы любого счетчика нужен внешний генератор тактовых импульсов. В нашем случае его роль выполняет простой мигающий светодиод.

Описание схемы работы простого цифрового таймера

Как только будет включено питание таймера, С1 заряжается через сопротивление R2 в результате чего на выводе 11 кратковременно появляется лог.1, переводя все выходы счетчика в ноль. Транзистор, подключенный к выходу счетчика, откроется и сработает реле, подключив своими контактами нагрузку.

С мигающего светодиода с частотой около 1,4 Гц поступают импульсы на тактовый вход (ножка 10) счетчика DD1. C каждым спадом входного импульса происходит приращение счетчика. По прошествии 256-и импульсов (по времени это займет приблизительно 256 / 1,4 Гц = 183 сек. или ~ 3 минуты), на выводе 12 возникает лог.1. В связи с этим транзистор закроется, обесточив нагрузку. Плюс ко всему лог.1 с выхода 12 поступает на тактовый вход DD1 через диод VD1, останавливая тем самым работу таймера.

Периодичность работы таймера можно подобрать путем подключения точку соединения резистора R3 и диода VD1 к различным выходам DD1. Немного подправив данную схему, возможно построить таймер, исполняющий противоположную функцию работы. Изменение затрагивает транзистор VT1. Его необходимо поменять на транзистор иной структуры.

Теперь при появлении на выходе счетчика лог.1, транзистор будет открываться и включать нагрузку. Взамен электрореле в данном варианте, возможно включить простой звуковой излучатель с внутренним генератором, к примеру, HCM1612X. Подсоединять электроизлучатель необходимо соблюдая полярность.

Детали таймера включения и выключения света

Диоды VD1-VD2 серии КД103, КД522, КД103, КД521, КД102. Транзисторы КТ814А можно поменять на КТ973 или КТ814. произвольный из серии КТ604, КТ815. Помимо счетчика К561ИЕ16, возможно использовать ее иностранный аналог CD4020B. Так же можно использовать и микросхему CD4060, у которой уже имеется тактовый генератор, поэтому светодиод и сопротивление R1 можно убрать. Светодиод – мигающий типа ARL5013URCВ, L816BRSCВ, L56DGD,

Таймер достаточно экономичен в плане энергопотребления. Ток, который потребляет таймер, не учитывая ток реле, составляет около 11 мА.

Активизировать и отключать бытовую технику можно без присутствия и участия пользователя. Большинство выпускаемых в наши дни моделей оснащено реле времени для автоматического запуска/остановки.

Что делать, если точно так же хочется управлять устаревшим оборудованием? Запастись терпением, нашими советами и сделать реле времени своими руками – поверьте, этой самоделке найдется применение в хозяйстве.

Мы готовы помочь вам осуществить интересную задумку и попробовать свои силы на пути самостоятельного электротехника. Для вас мы нашли и систематизировали все ценные сведения о вариантах и способах изготовления реле. Использование представленной информации гарантирует простоту сборки и отличную работу прибора.

В предложенной к изучению статье подробно разобраны опробованные на практике самодельные варианты устройства. Сведения опираются на опыт увлеченных электротехникой мастеров и требования нормативов.

Человек всегда стремился облегчить себе жизнь, внедряя в обиход разные приспособления. С появлением техники на базе электродвигателя встал вопрос об оснащении ее таймером, который управлял бы этим оборудованием автоматически.

Включил на заданное время – и можно идти заниматься другими делами. Агрегат по истечении установленного периода сам отключится. Вот для такой автоматизации и потребовалось реле с функцией автотаймера.

Классический пример рассматриваемого устройства – это в реле в старой стиральной машинке советского образца. На ее корпусе имелась ручка с несколькими делениями. Выставил нужный режим, и барабан крутится в течение 5–10 минут, пока часики внутри не дойдут до нуля.

Электромагнитное реле времени небольшое по габаритам, потребляет мало электроэнергии, не имеет ломающихся подвижных частей и долговечно

Сегодня устанавливают в различную технику:

  • микроволновки, печи и иную бытовую технику;
  • вытяжные вентиляторы;
  • системы автополива;
  • автоматику управления освещением.

В большинстве случаев прибор делают на основе микроконтроллера, который одновременно и управляет всеми остальными режимами работы автоматизированной техники. Производителю так дешевле. Не надо тратиться на несколько отдельных устройств, отвечающих за что-то одно.

По типу элемента на выходе реле времени классифицируют на три вида:

  • релейные – нагрузка подключается через «сухой контакт»;
  • симисторные;
  • тиристорные.

Наиболее надежен и устойчив к всплескам в сети первый вариант. Устройство с коммутирующим тиристором на выходе следует брать, только если подключаемая нагрузка нечувствительна к форме питающего напряжения.

Чтобы самостоятельно изготовить реле времени, также можно воспользоваться микроконтроллером. Однако самоделки в основном делаются для простых вещей и условий работы. Дорогой программируемый контроллер в такой ситуации – лишняя трата денег.

Есть гораздо более простые и дешевые в исполнении схемы на основе транзисторов и конденсаторов. Причем вариантов существует несколько, выбрать для своих конкретных нужд есть из чего.

Схемы различных самоделок

Все предлагаемые варианты изготовления своими руками реле времени построены на принципе запуска установленной выдержки. Сначала запускается таймер с заданным временным интервалом и обратным отсчетом.

Подключенное к нему внешнее устройство начинает работать – включается электродвигатель или свет. А затем, по достижении нуля, реле выдает сигнал на отключение этой нагрузки или перекрывает ток.

Вариант #1: самый простой на транзисторах

Схемы на базе транзисторного исполнения – наиболее легкие в реализации. Простейшая из них включает в себя всего восемь элементов. Для их соединения даже не потребуется плата, все можно спаять без нее. Подобное реле часто делают, чтобы подключить через него освещение. Нажал кнопку – и свет горит в течение пары минут, а потом сам отключается.

Для питания этой схемы требуются батарейки на 9 или аккумуляторы на 12 Вольт, также такое реле можно запитать от переменных 220 В посредством преобразователя на постоянные 12 В (+)

Чтобы собрать это самодельное реле времени, потребуется:

  • пара резисторов (100 Ом и 2,2 мОм);
  • биполярный транзистор КТ937А (либо аналог);
  • реле переключения нагрузки;
  • переменный резистор на 820 Ом (для регулировки временного интервала);
  • конденсатор на 3300 мкФ и 25 В;
  • выпрямительный диод КД105Б;
  • переключатель для запуска отсчета.

Задержка времени в этом реле-таймере происходит за счет зарядки конденсатора до уровня питания ключа транзистора. Пока C1 заряжается до 9–12 В ключ в VT1 остается открытым. Внешняя нагрузка запитана (свет горит).

Через некоторое время, которое зависит от выставленного значения на R1, происходит закрытие транзистора VT1. Реле K1 в итоге обесточивается, а нагрузка отключается от напряжения.

Время заряда конденсатора C1 определяется произведением его емкости на общее сопротивление цепи зарядки (R1 и R2). Причем первое из этих сопротивлений фиксировано, а второе регулируемо для задания конкретного интервала.

Временные параметры для собранного реле подбираются опытным путем выставлением различных значений на R1. Чтобы впоследствии легче было выполнять уставку нужного времени, на корпусе следует сделать разметку с поминутным позиционированием.

Указать формулу расчета выдаваемых задержек для такой схемы проблематично. Многое зависит от параметров конкретного транзистора и остальных элементов.

Приведение реле в исходное положение производится обратным переключением S1. Конденсатор замыкается на R2 и разряжается. После повторного включения S1 цикл запускается заново.

В схеме с двумя транзисторами первый участвует в регулировке и управлении временной паузой. А второй – это электронный ключ для включения и отключения питания у внешней нагрузки.

Самое сложное в данной модификации – это точно подобрать сопротивление R3. Оно должно быть таким, чтобы реле замыкалось исключительно при подачи сигнала с Б2. При этом обратное включение нагрузки обязано происходить только при срабатывании Б1. Подбирать его придется экспериментально.

У этого типа транзисторов ток затвора очень мал. Если обмотку сопротивления в управляющем реле-ключе подобрать большую (в десятки Ом и МОм), то интервал отключения можно увеличить до нескольких часов. Причем большую часть времени реле-таймер практически не потребляет энергии.

Активный режим в нем начинается на последней трети данного интервала. Если РВ подключить через обычную батарейку, то прослужит она очень долго.

Вариант #2: на базе микросхем

У транзисторных схем есть два основных минуса. Для них сложно рассчитать время задержки и перед очередным пуском требуется разряжать конденсатор. Использование микросхем нивелирует эти недостатки, но усложняет устройство.

Однако при наличии даже минимальных навыков и познаний в электротехнике сделать своими руками подобное реле времени также не составит труда.

Порог открытия у TL431 более стабильный за счет наличия внутри источника опорного напряжения. Плюс для ее переключения вольтаж требуется гораздо больший. На максимуме, за счет увеличения значения R2, его можно поднять до 30 В.

Конденсатор до таких значений будет заряжаться долго. К тому же подключения C1 на сопротивление для разрядки в этом случае происходит автоматически. Дополнительно нажимать на SB1 здесь не нужно.

Еще один вариант – это применение «интегрального таймера» NE555. В этом случае задержка также определяется параметрами двух сопротивлений (R2 и R4) и конденсатора (C1).

“Выключение” реле происходит за счет переключения опять же транзистора. Только его закрытие здесь выполняется по сигналу с выхода микросхемы, когда она отсчитает нужные секунды.

Ложных срабатываний при использовании микросхем выходит гораздо меньше, нежели при применении транзисторов. Токи в этом случае контролируются жестче, транзистор открывается и закрывается именно тогда, когда требуется.

Еще один классический микросхемный вариант реле времени основан на базе КР512ПС10. В этом случае при включении питания цепь R1C1 подает на вход микросхемы импульс сброса, после чего в ней запускается внутренний генератор. Частоту отключения (коэффициент деления) последнего задает регулирующая цепь R2C2.

Количество подсчитываемых импульсов определяется коммутацией пяти выводов M01–M05 в различных комбинациях. Время задержки можно выставить от 3 секунд до 30 часов.

После отсчета указанного числа импульсов на выходе микросхемы Q1 устанавливается высокий уровень, открывающий VT1. В результате срабатывает реле K1 и включает либо выключает нагрузку.


Схема сборки реле времени с помощью микросхемы КР512ПС10 не отличается сложностью, сброс в исходное состояние в таком РВ происходит автоматически при достижении заданных параметров за счет соединения лапок 10 (END) и 3 (ST) (+)

Существуют еще более сложные схемы реле времени на базе микроконтроллеров. Однако для самостоятельной сборки они мало подходят. Здесь сказываются сложности как с пайкой, так и с программированием. Вариаций с транзисторами и простейшими микросхемами для бытового применения вполне хватает в подавляющем большинстве случаев.

Вариант #3: под питание на выходе 220 В

Все вышеописанные схемы рассчитаны на 12-вольтовое выходное напряжение. Чтобы подключить к собранному на их основе реле времени мощную нагрузку, необходимо на выходе . Для управления электродвигателями или иной сложной электротехникой с повышенной мощностью так и придется делать.

Однако для регулировки бытового освещения можно собрать реле на базе диодного моста и тиристора. При этом подключать через такой таймер что-либо иное не рекомендуется. Тиристор пропускает сквозь себя только положительную часть синусоиды переменных 220 Вольт.

Для лампочки накаливания, вентилятора или ТЭНа это не страшно, а другое электрооборудование подобного может не выдержать и сгореть.


Схема реле времени с тиристором на выходе и диодным мостом на входе рассчитана на работу в сетях 220 В, но имеет ряд ограничений по типу подключаемой нагрузки (+)

Для сборки подобного таймера для лампочки необходимы:

  • сопротивления постоянные на 4,3 МОм (R1) и 200 Ом (R2) плюс регулируемое на 1,5 кОм(R3);
  • четыре диода с максимальным током выше 1 А и обратным напряжением от 400 В;
  • конденсатор на 0,47 мкФ;
  • тиристор ВТ151 или аналогичный;
  • выключатель.

Функционирует это реле-таймер по общей схеме для подобных устройств, с постепенной зарядкой конденсатора. При смыкании на S1 контактов С1 начинает заряжаться.

В течение этого процесса тиристор VS1 остается открытым. В итоге на нагрузку L1 поступает сетевое напряжение 220 В. После завершения зарядки С1 тиристор закрывается и отсекает ток, выключая лампу.

Регулировка задержки производится выставлением значения на R3 и подбором емкости конденсатора. При этом надо помнить, что любое прикосновение к оголенным ножкам всех использованных элементов грозит поражением током. Они все находятся под напряжение 220 В.

Если нет желания экспериментировать и самостоятельно заниматься сборкой реле времени, можно подобрать готовые варианты выключателей и розеток с таймером.

Подробнее о таких устройствах написано в статьях:

Выводы и полезное видео по теме

Разобраться с нуля во внутреннем устройстве реле времени часто бывает сложно. У одних не хватает познаний, а у других опыта. Чтобы упростить вам выбор нужной схемы, мы сделали подборку видеоматериалов, в которых подробно рассказывается обо всех нюансах работы и сборки рассматриваемого электронного девайса.

Если нужен простой прибор, то лучше взять транзисторную схему. Но для точного контроля времени задержки придется паять один из вариантов на той или иной микросхеме.

Если у вас есть опыт сборки такого устройства, пожалуйста, поделитесь информацией с нашими читателями. Оставляйте комментарии, прикрепляйте фотографии своих самоделок и участвуйте в обсуждениях. Блок для связи расположен ниже.