Časové relé vlastnými rukami: prehľad 3 variantov domácich výrobkov

Domáce spotrebiče je možné aktivovať a vypínať bez prítomnosti a účasti používateľa. Väčšina dnes vyrábaných modelov je vybavená časovým relé na automatické spustenie/zastavenie.

Čo robiť, ak chcete rovnako riadiť zastarané zariadenie? Buďte trpezliví, použite naše rady a vyrobte si časové relé vlastnými rukami – verte, že tento domáci výrobok nájde uplatnenie v domácnosti.

Sme pripravení vám pomôcť uskutočniť zaujímavý nápad a vyskúšať si svoje sily na ceste samostatného elektrotechnika. Pre vás sme našli a usporiadali všetky cenné informácie o variantoch a spôsoboch výroby relé. Použitie uvedených informácií zaručuje jednoduchosť montáže a vynikajúcu činnosť zariadenia.

V navrhovanom článku sú podrobne rozobraté v praxi vyskúšané domáce varianty zariadenia. Informácie sa opierajú o skúsenosti nadšených majstrov elektrotechniky a požiadavky noriem.

Oblasť použitia časového relé

Človek sa vždy snažil uľahčiť si život zavádzaním rôznych pomôcok do bežného používania. S nástupom techniky na báze elektromotora vyvstala otázka jej vybavenia časovačom, ktorý by toto zariadenie ovládal automaticky.

Zapnete na nastavený čas – a môžete ísť robiť iné veci. Zariadenie sa po uplynutí nastavenej doby samo vypne. Práve pre takúto automatizáciu bolo potrebné relé s funkciou automatického časovača.

Klasický príklad posudzovaného zariadenia – to je relé v starej práčke sovietskeho typu. Na jej tele bola rukoväť s niekoľkými dielmi. Nastavili ste požadovaný režim a bubon sa otáča po dobu 5–10 minút, kým vnútorné hodinky nedosiahnu nulu.

Elektromagnetické časové relé je malých rozmerov, spotrebúva málo elektrickej energie, nemá žiadne pohyblivé časti, ktoré by sa mohli pokaziť, a je trvácne.

Dnes sa časové relé inštaluje do rôznej techniky:

• mikrovlnné rúry, pece a iné domáce spotrebiče;
• odťahové ventilátory;
• systémy automatického zavlažovania;
• automatiku riadenia osvetlenia.

Vo väčšine prípadov sa zariadenie vyrába na báze mikrokontroléra, ktorý súčasne riadi všetky ostatné prevádzkové režimy automatizovanej techniky. Pre výrobcu je to lacnejšie. Netreba míňať peniaze na niekoľko samostatných zariadení, ktoré sú zodpovedné za jednu vec.

Podľa typu výstupného prvku sa časové relé klasifikujú do troch typov:

• reléové – záťaž sa pripája cez «suchý kontakt»;
• triakové;
• tyristorové.

Najspoľahlivejší a najodolnejší voči prepätiam v sieti je prvý variant. Zariadenie s tyristorom na výstupe by ste mali brať len vtedy, ak pripojená záťaž nie je citlivá na tvar napájacieho napätia.

Na vlastnoručnú výrobu časového relé môžete tiež použiť mikrokontrolér. Avšak domáce výrobky sa väčšinou robia pre jednoduché veci a pracovné podmienky. Drahý programovateľný regulátor je v takej situácii zbytočným plytvaním peňazí.

Existujú oveľa jednoduchšie a lacnejšie na realizáciu schémy založené na tranzistoroch a kondenzátoroch. Navyše existuje niekoľko variantov, z ktorých si môžete vybrať pre svoje konkrétne potreby.

Schémy rôznych domácich výrobkov

Všetky ponúkané varianty výroby časového relé vlastnými rukami sú postavené na princípe spustenia nastavenej časovej prodlevy. Najprv sa spustí časovač s daným časovým intervalom a odpočítavaním.

Pripojené vonkajšie zariadenie začne pracovať – zapne sa elektromotor alebo svetlo. A potom, po dosiahnutí nuly, relé vydá signál na odpojenie tejto záťaže alebo preruší prúd.

Variant #1: najjednoduchší na tranzistoroch

Schémy založené na tranzistorovom prevedení sú najjednoduchšie na realizáciu. Najjednoduchšia z nich obsahuje iba osem prvkov. Na ich spojenie dokonca nie je potrebná doska, všetko sa dá spájkovať bez nej. Takéto relé sa často vyrába na pripojenie osvetlenia. Stlačíte tlačidlo – a svetlo svieti pár minút, potom sa samo vypne.

Na napájanie tejto schémy sú potrebné batérie na 9 alebo akumulátory na 12 Voltov, tiež takéto relé možno napájať zo striedavého 220 V pomocou meniča na jednosmerné 12 V (+)

Na zostavenie tohto domáceho časového relé budete potrebovať:

• pár rezistorov (100 Ohm a 2,2 mOhm);
• bipolárny tranzistor KT937A (alebo analóg);
• relé na prepínanie záťaže;
• variabilný rezistor na 820 Ohm (na nastavenie časového intervalu);
• kondenzátor na 3300 µF a 25 V;
• usmerňovacia dióda KD105B;
• spínač na spustenie odpočítavania.

Časová prodleva v tomto relé-časovači nastáva v dôsledku nabíjania kondenzátora na úroveň napájania spínača tranzistora. Pokiaľ sa C1 nabíja na 9–12 V, spínač vo VT1 zostáva otvorený. Vonkajšia záťaž je napájaná (svetlo svieti).

Po určitom čase, ktoré závisí od nastavenej hodnoty na R1, dôjde k uzavretiu tranzistora VT1. Relé K1 sa následne odpojí od napájania a záťaž sa odpojí od napätia.

Čas nabíjania kondenzátora C1 je určený súčinom jeho kapacity a celkového odporu nabíjacieho obvodu (R1 a R2). Prvý z týchto odporov je pevný, druhý je nastaviteľný na určenie konkrétneho intervalu.

Časové parametre pre zostavené relé sa volia experimentálne nastavovaním rôznych hodnôt na R1. Aby sa neskôr ľahšie nastavil požadovaný čas, na tele by sa mala urobiť značka s minútovým umiestnením.

Uviesť vzorec výpočtu vydávaných oneskorení pre takúto schému je problematické. Veľa závisí od parametrov konkrétneho tranzistora a ostatných prvkov.

Uvedenie relé do pôvodnej polohy sa vykonáva spätným prepnutím S1. Kondenzátor sa uzatvára na R2 a vybíja sa. Po opätovnom zapnutí S1 sa cyklus spúšťa znovu.

Jeden tranzistor je možné nahradiť obvodom z páru podobných, čo len zvýši stabilitu práce zostavovaného časového relé (+)

V schéme s dvoma tranzistormi sa prvý podieľa na regulácii a riadení časovej pauzy. A druhý je elektronický kľúč na zapínanie a vypínanie napájania vonkajšej záťaže.

V variante s dvojitou schémou jeden z kľúčov B1 „spúšťa časovač“ a zapína záťaž, a druhý B2 ju vypína (+)

Najťažšie v tejto modifikácii je presne vybrať odpor R3. Musí byť taký, aby sa relé zopínalo výlučne pri podaní signálu z B2. Pritom spätné zapnutie záťaže musí nastať len pri aktivácii B1. Vyberať ho bude potrebné experimentálne.

Na zvýšenie intervalu oneskorenia časového relé je možné KT937A nahradiť poľovým tranzistorom s izolovaným hradlom (napríklad 2N7000) (+)

U tohto typu tranzistorov je prúd hradla veľmi malý. Ak sa vinutie odporu v riadiacom relé-kľúči vyberie veľké (v desiatkach Om a MOm), potom interval vypnutia možno zväčšiť na niekoľko hodín. Pričom väčšinu času relé-časovač prakticky nespotrebúva energiu.

Aktívny režim v ňom začína na poslednej tretine tohto intervalu. Ak sa RV pripojí cez obyčajnú batériu, tak vydrží veľmi dlho.

Variant #2: na báze mikročipov

Tranzistorové schémy majú dva základné mínusy. Pre ne je ťažké vypočítať čas oneskorenia a pred ďalším štartom je potrebné vybiť kondenzátor. Použitie mikroobvodov tieto nedostatky vyrovnáva, ale skomplikuje zariadenie.

Avšak pri existencii aj minimálnych zručností a znalostí v elektrotechnike vyrobiť vlastnými rukami podobné časové relé taktiež nebude problém.

Ak sa oneskorenie vyžaduje v intervale od desiatich minút do hodiny, potom je najlepšie nahradiť tranzistor mikroobvodom série TL431 (+)

Prah otvorenia u TL431 je stabilnejší vďaka prítomnosti vnútorného zdroja referenčného napätia. Plus na jej prepnutie je potrebný oveľa väčší voltáž. Na maxime, vďaka zvýšeniu hodnoty R2, ho možno zvýšiť na 30 V.

Kondenzátor sa bude na takéto hodnoty nabíjať dlho. Navyše pripojenie C1 na odpor na vybitie v tomto prípade prebieha automaticky. Dodatočne netreba stláčať SB1.

Ďalší variant – je použitie „integrovaného časovača“ NE555. V tomto prípade je oneskorenie tiež určené parametrami dvoch odporov (R2 a R4) a kondenzátora (C1).

„Vypnutie“ relé nastáva opäť prepnutím tranzistora. Jeho uzavretie sa tu vykonáva na základe signálu z výstupu integrovaného obvodu, keď odpočíta potrebné sekundy.

„Časovač“ na báze integrovaného obvodu NE555 v mnohom opakuje klasický variant s jedným tranzistorom, ale interval oneskorení sa tu nastavuje presnejšie (od 1 sekundy do niekoľkých minút a hodín) (+)

Falošných spustení pri použití integrovaných obvodov je oveľa menej ako pri použití tranzistorov. Prúdy sa v tomto prípade kontrolujú prísnejšie, tranzistor sa otvára a zatvára presne vtedy, keď je to potrebné.

Ďalší klasický variant časového relé s integrovaným obvodom je založený na báze KR512PS10. V tomto prípade pri zapnutí napájania obvod R1C1 privádza na vstup integrovaného obvodu resetovací impulz, po čom sa v ňom spustí vnútorný generátor. Jeho frekvenciu vypínania (deliaci pomer) nastavuje riadiaci obvod R2C2.

Počet počítaných impulzov je určený prepájaním piatich vývodov M01–M05 v rôznych kombináciách. Čas oneskorenia je možné nastaviť od 3 sekúnd do 30 hodín.

Po odpočítaní uvedeného počtu impulzov sa na výstupe integrovaného obvodu Q1 nastaví vysoká úroveň, ktorá otvára VT1. V dôsledku toho sa aktivuje relé K1 a zapne alebo vypne záťaž.

Schéma zapojenia časového relé pomocou integrovaného obvodu KR512PS10 nie je zložitá, reset do počiatočného stavu v takomto časovom relé prebieha automaticky po dosiahnutí nastavených parametrov vďaka spojeniu pinov 10 (END) a 3 (ST) (+)

Existujú ešte zložitejšie schémy časových relé na báze mikrokontrolérov. Avšak na vlastnú montáž sú málo vhodné. Prejavujú sa tu ťažkosti ako s pájkovaním, tak aj s programovaním. Variantov s tranzistormi a najjednoduchšími integrovanými obvodmi na domáce použitie je v drvivej väčšine prípadov dostatok.

Variant #3: pre napájanie na výstupe 220 V

Všetky vyššie opísané schémy sú navrhnuté na 12-voltové výstupné napätie. Na pripojenie výkonnej záťaže k časovému relé zostavenému na ich základe je potrebné na výstupe inštalovať magnetický spúšťač. Na ovládanie elektromotorov alebo inej zložitej elektrotechniky so zvýšeným výkonom to bude potrebné urobiť.

Avšak na reguláciu domáceho osvetlenia je možné zostaviť relé na báze diódového mostíka a tyristora. Pritom sa neodporúča pripájať cez takýto časovač čokoľvek iné. Tyristor prepúšťa cez seba iba kladnú časť sínusoidy striedavého napätia 220 V.

Pre žiarovku, ventilátor alebo vyhrievacie teleso to nie je problém, ale iné elektrické zariadenie by to nemuselo vydržať a zhorieť.

Schéma časového relé s tyristorom na výstupe a diódovým mostíkom na vstupe je navrhnutá na prevádzku v sieťach 220 V, ale má množstvo obmedzení týkajúcich sa typu pripojenej záťaže (+)

Na zostavenie takéhoto časovača pre žiarovku sú potrebné:

• pevné odpory 4,3 MΩ (R1) a 200 Ω (R2) plus nastaviteľný odpor 1,5 kΩ (R3);
• štyri diódy s maximálnym prúdom nad 1 A a spätným napätím od 400 V;
• kondenzátor 0,47 μF;
• tyristor BT151 alebo podobný;
• vypínač;

Toto relé-časovač funguje podľa všeobecnej schémy pre takéto zariadenia, s postupným nabíjaním kondenzátora. Pri zopnutí kontaktov S1 sa C1 začne nabíjať.

Počas tohto procesu zostáva tyristor VS1 otvorený. V dôsledku toho na záťaž L1 prichádza sieťové napätie 220 V. Po dokončení nabíjania C1 sa tyristor zatvorí a odpojí prúd, čím vypne lampu.

Nastavenie oneskorenia sa vykonáva nastavením hodnoty na R3 a výberom kapacity kondenzátora. Pritom treba pamätať, že akýkoľvek dotyk holých nôžok všetkých použitých súčiastok hrozí zásahom elektrickým prúdom. Všetky sú pod napätím 220 V.

Ak nemáte chuť experimentovať a samostatne sa zaoberať montážou časového relé, môžete si vybrať hotové varianty vypínačov a zásuviek s časovačom.

Viac o takýchto zariadeniach je napísané v článkoch:

1. Vypínač s časovačom vypnutia: ako funguje a aký typ je lepšie vybrať
2. Zásuvka s časovačom: druhy, princíp fungovania + vlastnosti inštalácie

Závery a užitočné video k téme

Porozumieť od nuly vnútornému usporiadaniu časového relé je často ťažké. Niektorým chýbajú znalosti, iným skúsenosti. Aby sme vám uľahčili výber potrebnej schémy, pripravili sme výber videomateriálov, v ktorých sa podrobne hovorí o všetkých nuansách fungovania a montáže tohto elektronického zariadenia.

Princíp fungovania prvkov časového relé na tranzistorovom kľúči:

Automatický časovač na tranzistore riadenom poľom pre záťaž 220 V:

Krok za krokom výroba oneskorovacieho relé vlastnými rukami:

Zostaviť samostatne časové relé nie je príliš zložité – existuje niekoľko schém na realizáciu tohto zámeru. Všetky sú založené na postupnom nabíjaní kondenzátora a otváraní/zatváraní tranzistora alebo tyristora na výstupe.

Ak potrebujete jednoduchý prístroj, je lepšie vziať tranzistorovú schému. Ale na presnú kontrolu oneskorenia bude potrebné spájkovať jeden z variantov na nejakom integrovanom obvode.

Ak máte skúsenosti s montážou takéhoto zariadenia, podeľte sa, prosím, o informácie s našimi čitateľmi. Zanechajte komentáre, pripájajte fotografie svojich vlastnoručne vyrobených zariadení a zapájajte sa do diskusií. Blok pre kontakt je umiestnený nižšie.