Простой узел задержки выключения устройств

Простой узел задержки выключения устройств

На рисунке показана схема узла универсальной задержки выключения любого устройства.

Принципиальная схема

Непосредственно коммутирует нагрузку реле К1. Его группы контактов рассчитаны на управление маломощной нагрузкой с током до 0,2 А.

Для коммутации более мощных потребителей энергии, например для коммутации активной нагрузки в сети 220 В придется вводить в схему более мощное реле таким образом, чтобы контакты К1 подавали питание на дополнительное реле, а оно своими контактами коммутировало нагрузку.

Рис. 1. Принципиальная схема реле времени на двух транзисторах.

Схема не требует настройки и начинает сразу стабильно работать. Этот компактный узел можно вмонтировать в любой промышленный корпус или прибор (холодильник, электронагреватель и т.д.).

В представленном виде — это готовое простое устройство, способное управлять светом в прихожей, коридоре, подсобном помещении, на лестнице — везде, где требуется локальное включение освещения с автоматическим выключением.

Смещение, задаваемое через резистор R2 на базу транзистора VT1, не открывает его, но держит в состоянии ожидания. Включение однотипных транзисторов по схеме эмиттерного повторителя позволяет им реагировать даже на минимальный ток на входе. Благодаря этому удалось с применением небольшой емкости оксидного конденсатора С1 добиться длительной задержки (при напряжении питания 11 В, С1 = 4000 мкФ, R3 = 47 кОм) — до 5,5 мин.

Задержка выключения зависит от емкости С1, его марки и устойчивости к изменению температуры окружающей среды (ТКЕ — температурный коэффициент емкости). Диод VD1 препятствует броскам напряжения через обмотку реле при его включении и устраняет дребезг контактов К1.

Запуск схемы задержки осуществляется кратковременным замыканием контактов переключателя S1. Через резистор R1 конденсатор С1 зарядится до состояния насыщения и это напряжение откроет транзисторы VT1, VT2. Реле К1 включит нагрузку.

После размыкания контактов S1 транзисторы будут открыты и реле К1 включено до тех пор, пока конденсатор С1 не разрядится до напряжения менее 0,3 В. Тогда транзисторы закроются и реле К1 обесточится.

Детали

Все постоянные резисторы в схеме типа МДТ-0,5, оксидный конденсатор С1 типа К50-20 или фирмы TESLA. Диод VD1 препятствует дребезгу контактов реле и броскам обратного тока через обмотку К1 в моменты включения/отключения. Реле К1 — любое на напряжение срабатывания 6. 10 В.

Транзисторы можно заменить на МП16, МП26, МП39-МП42, КТ361, КТ502, КТ3107 с любым буквенным индексом. Переключатель S1 любой. Провода соединения переключателя S1 со входом схемы должны иметь минимальное сопротивление. Удобно использовать провода МГТФ-1.

Устройство проверено длительной эксплуатацией в круглосуточном режиме при длине проводов 3,5 м. К примеру, аналогичная схема, построенная на чувствительном элементе микросхемы с технологией МОП (К561ЛА7), работала бы не стабильно из-за наводок (помех), создаваемых в проводах такой длины.

Напряжение питания узла можно изменять в широких пределах — от 5 до 25 В (верхний предел необходимо согласовать по справочнику с применяемыми транзисторами и пропорционально увеличить сопротивление резисторов R1, R2). Источник питания может быть нестабилизированным.

При замыкании контактов переключателя S1 во время еще не закончившейся разрядки конденсатора С1 время задержки выключения увеличивается еще на 5 мин.

Литература: А. П. Кашкаров, А. Л. Бутов — Радиолюбителям схемы, Москва 2008.

Простой выключатель с задержкой

Особенность этого выключателя в том, что при включении свет в помещении включается сразу же, а при выключении свет гаснет не сразу, а через 1-2 минуты после выключения выключателя. А если выключатель заменить кнопкой, то свет будет включаться каждый раз при нажатии кнопки, а затем гаснуть через 1-2 минуты. Такие выключатели можно установить на лестничных клетках, в длинных коридорах, на складе, в гараже, в любом другом подсобном помещении.

Например, в прихожей вы выключаете выключатель, но свет еще горит около 1 минуты, этого времени достаточно, чтобы открыть входную дверь, затем, пользуясь светом из квартиры, вставить в замок ключ, закрыть дверь и запереть её. Потом, после вашего ухода свет погаснет сам.

Устройство аналогичного действия описано, но в нем в качестве реле времени применяется относительно редкий полевой транзистор КП501, и в цепи питания осветительной лампы включен выпрямительный мост на мощных диодах.

В моем варианте, реле времени выполнено на широкодоступной микросхеме К561ЛА7, причем возможно использовать практически любую микросхему КМОП или МОП, имеющую в своем составе хотя-бы один инвертор. А применение в качестве ключевого устройства распространенного импортного симистора TLC226 позволяет отказаться от выпрямительного моста в цепи питания лампы.

Реле времени выполнено на одном из элементов микросхемы D1, выдержка времени определяется временем зарядки конденсатора С1 через резистор R1. Пока контакты выключателя S1 замкнуты логический уровень на входах элемента нулевой, на его выходе будет единица, которая приводит к открыванию транзистора VT1, а тот, в свою очередь, вызывает открывание симистора VS1. Лампа Н1 включена.

При размыкании контактов выключателя S1 начинается медленная зарядка С1 через резистор R1, и когда напряжение на С1 достигнет порога переключения логического элемента, уровень на его выходе сменится на нулевой. Это вызовет закрывание транзистора VT1 и, вслед за ним, закроется симистор VS1, а лампа погаснет.

Таким образом, лампа погаснет после выключения S1 через такое время, которое потребуется на зарядку С1 через R1. При монтаже все входы всех остальных элементов микросхемы нужно соединить с её 14-м или 7-м выводом.

Конденсаторы С1 и С2 на напряжение не ниже 10 В, С3 и С4 — не ниже 300 В. Диоды КД209 можно заменить на КД105 или 1N4001. Стабилитрон — любой на 8-15 В. Транзистор КТ604 можно заменить на КТ605, КТ940, ВС337.

Осветительная лампа может быть мощностью 40. 200Вт. Оптимально 60. 100 Вт, при такой мощности симистор вообще не греется. Если мощность будет более 200 Вт симистор необходимо установить на радиатор. Симистор имеет корпус, похожий на КТ805БМ, если цоколевку сравнивать с этим транзистором, то база — управляющий электрод, коллектор — идет на лампу, а эмиттер — к сети.

Выключатель S1 — любой конструкции. Необходимую выдержку времени можно установить подбором номинала R1.

Простой выключатель с задержкой

В некоторых случаях требуется выключатель, который срабатывает с некоторой отсрочкой выключения на время в пределах 30-90 мин. Например, если нужно чтобы телевизор выключился автоматически, после окончания фильма или телепередачи. Или, чтобы электронагревательный прибор выключился через некоторое время после включения.
Но желательно, чтобы, после выключения прибора таймер полностью отключался от электросети вместе с электроприбором. Это важно, как с экономической точки зрения, так и с точки зрения пожарной безопасности.

Такой таймер должен быть подключен по питанию параллельно управляемой нагрузке. При помощи электромагнитного реле он блокирует выключатель питания прибора, удерживая прибор во включенном состоянии в течении некоторого, заранее установленного, времени после перевода выключателя в выключенное положение. Запускается таймер в момент установки выключателя в выключенное положение.

Принципиальная схема таймера показана на рисунке 1. Роль выключателя питания прибора выполняет тумблер на два направления — S1. Сам прибор подключается к разъему «НАГР». Для включения питания тумблер S1 устанавливают в противоположное, показанному на схеме, положение. Через контакты S1.1 сетевое напряжение поступает на прибор (на разъем «НАГР») и на сетевую обмотку трансформатора Т1.

В результате работы источника питания на Т1 и диодах VD2-VD5 на конденсаторе С4 появляется постоянное напряжение 12-15В. Это напряжение через R3 поступает на выводы питания микросхем D1 и D2. Поскольку S1 находится в замкнутом состоянии, то через контакты S1.2 на вход R счетчика D2 поступает высокий логический уровень.

Это приводит к тому, что на выходе D2 устанавливается низкий уровень, который инвертируется инвертором D1.3 и открывает транзисторный ключ на VT1 и VT2. Ключ, в свою очередь, подает питание на обмотку электромагнитного реле Р1, контакты которого замыкаются и дублируют контакты тумблера S1.1. Схема переходит в устойчивый режим, в котором она может находится неограниченное время.

При выключении тумблер S1 размыкают. Это приводит к тому, что логический уровень на входе R D2 становится низким, и счетчик начинает считать импульсы, поступающие на его счетный вход от мультивибратора на D1.1 и D1.2. Частота этих импульсов в пределах, примерно, 5. 1,5 Гц регулируется переменным резистором R2.

Счетчик считает эти импульсы, и с поступлением на его вход 8192-го импульса, на его выходе низкий уровень меняется на высокий. В результате транзисторный ключ на VT1 и VT2 закрывается и обмотка реле обесточивается. Контакты реле размыкаются и как прибор («НАГР»), так и сам таймер, отключаются от электросети.

Таким образом, задержка выключения имеет такую длительность, сколько времени надо на генерацию 8192-х импульсов, вырабатываемых мультивибратором на D1.1 и D1.2. Изменяя частоту этих импульсов при помощи переменного резистора R2 можно изменять это время.

Большинство деталей устройства монтируются на небольшой печатной плате из стеклотекстолита с односторонней металлизацией. На рисунках в тексте показан вид на дорожки платы и монтажная схема. При монтаже нужно обратить внимание на то, что на плате есть одна перемычка.

Реле времени 220В: схема задержки выключения

Наиболее простым и несложным прибором, позволяющим автоматизировать различные действия, является реле времени с задержкой выключения на 220 В. Изменение рекламы на вывесках, контроль поливочных систем, включение приборов в определённое время, подача электричества, воды — всё это и многое другое возможно осуществить, используя такое несложное устройство. Современные реле несложны в настройках режимов работы и позволяют их выполнить даже людям, не разбирающимся в технике.

Назначение, виды и принцип работы

Реле времени — это прибор, предназначенный для автоматизации действий в зависимости от установленного интервала времени. Другими словами, устройство позволяет отсрочить запуск процесса на какой-то промежуток времени. Конструктивно прибор состоит из следующих частей:

• управляющая;
• выдерживающая;
• исполнительная.

Управляющая часть обеспечит запуск при появлении разрешающего сигнала, поступающего на элементы схемы. Выдерживающая часть переводит прибор в режим паузы, а исполнительная уже непосредственно коммутирует подключённую к выходу нагрузку.

Простое реле времени с задержкой включения 220 В предназначено для управления отсрочкой по времени, например, отключение света через пять минут после его включения. Наиболее распространёнными типами реле являются: электромеханическое, электромагнитное, программируемое.

В простых случаях применяют первые два вида реле, использующие одну настройку. Программируемый тип обладает расширенными возможностями. Основная его способность заключается в возможности создания цикличности действия и гибкости настройки. Благодаря чему такое реле является универсальным для любой сферы применения и настраивается с высокой точностью. Оно может управляться дистанционно, комплектоваться удобной системой индикации, а также использоваться в схемах вместо импульсного реле.

По способу расположения разделяются на отдельностоящие, встраиваемые и модульные. Отдельностоящие — это независимые устройства, выполняемые в отдельном корпусе с выносным устройством питания. Например, реле времени для фотопечати. Встраиваемые устройства представляю собой плату и механизм без корпуса. Они составляют единое целое с другими сложными приборами, например, таймер-программатор в микроволновой печи или накладной выключатель с выдержкой времени. Модульные приборы выпускаются с креплениями, выполненными под din-рейку, и предназначены они для расположения в щитовых шкафах.

Электромагнитный тип устройства

Используется в линии постоянного тока. Преимущество электромагнитных реле заключается в низкой цене, а недостаток — в ограниченном ресурсе работы. Основными частями, из которых состоит устройство, являются:

• катушка;
• магнитопровод;
• якорь;
• траверс;
• пружина.

Между якорем и сердечником располагается стойкая к намагничиванию прокладка. Основное её назначение защита якоря от контакта с сердечником. Движение якоря в катушке создаётся магнитным полем в результате прохождения электрического тока по её виткам. Если прокладки не будет, то пружина не преодолеет действия остаточной намагниченности и подвижные контакты на траверсе не разомкнутся. Толщина прокладки влияет на время задержки срабатывания.

Регулировка задержки времени происходит выставлением величины натяжения пружины. Для этого в конструкции предусмотрен регулировочный винт. Выдержка времени осуществляется закорачиванием или отключением катушки реле.

При закорачивании катушки магнитное поле исчезает или достигает малой величины. После отключения подачи питания из-за замыкания катушки в контуре образуется самоиндукция, поддерживающая некоторое время значение тока. Магнитное поле, а значит и сила, удерживающая якорь, начинает постепенно уменьшаться.

Для того чтобы величина магнитного поля при отключении катушки медленно уменьшалась, применяются так называемые демпферы, образующие вторичный контур. Материалом для их изготовления служит медь или алюминий. При исчезновении магнитного поля в демпфере индуктируется ток, чем меньше его масса, тем и время выдержки меньше. Используя разные съёмные демпферы, изменяют и время задержки.

Реле с пневматической и анкерной задержкой

Главной частью этого типа является электромагнит. Он применяется как постоянного, так и переменного тока. В качестве устройства задержки используется пневмонический демпфер или часовой. Достоинство такого метода работы устройства его независимость от формы запитывающего сигнала и температуры окружающей среды. Основной элемент анкерной конструкции пружина, степенью сжатия которой управляет электромагнит. Пневматические реле разрешают регулировать время в пределах от 0,4 до двух минут с точностью десять процентов. Для анкерных устройств время паузы составляет от 7 до 20 секунд с той же точностью.

Кроме электромагнита, пневматическое реле содержит:

• пневматический замедлитель;
• колодку;
• резиновую диафрагму;
• иглу регулировки.

Электромагнит, срабатывая, опускает колодку под давлением пружины. Скорость опускания зависит от диаметра отверстия, через него воздух поступает в верхнюю часть. Изменяя скорость подачи воздуха и регулируя размер отверстия, изменяют и время задержки.

Приборы моторного типа

Устройства позволяют коммутировать мощную нагрузку. Точность работы составляет пять процентов, при этом они могут совершить более 1 тыс. циклов срабатывания. Время задержки достигает 30 минут. В конструкции применяется электродвигатель с регулируемыми оборотами. При подаче питания на двигатель происходит его запуск, через муфту вращение передаётся на диски с кулачками. Последние и воздействуют на выходные клеммы.

В зависимости от расположения кулачков происходит замыкание или размыкание контактов. Время задержки определяется начальным положением дисков. Как только питание пропадает, диски под действием возвратной пружины возвращаются в исходное состояние. Время возврата не превышает секунду.

Электронная задержка времени

Цифровые приборы наиболее функциональные и распространённые типы реле. Их достоинство в обработке сигналов цифровым способом, что позволяет получить высокую степень точности. Выпускаются такие реле времени с задержкой выключения на 12 В, 24 В, 220 В и других величин. Работа устройства не зависит от изменения величины и частоты входного сигнала. Этот типа прибора наиболее безопасен в эксплуатации, так как имеет гальваническую развязку с цепью питания.

Принцип работы основан на использовании переходных процессов в резистивно-ёмкостных и индуктивных цепях. Для формирования задержки применяются специализированные микросхемы, позволяющие программировать таймеры. Программирование таймера сводится к установке времени. Оно может быть аналоговым либо цифровым.

Управляя величиной напряжения на конденсаторе, формируется интервал времени. Он равен его значению от момента подачи сигнала на цепочку, до достижения требуемого уровня напряжения на конденсаторе. Разряд конденсатора происходит по экспоненциальной функции. Для увеличения времени задержки используется автоколебательная схема, а степень точности достигается добавлением в схему кварца. Устройство с небольшими задержками времени выполняется на основе одного цикла заряд-разряд, а с более длинными из нескольких.

Для получения напряжения требуемого для различных частей схемы, на её входе располагается преобразователь. Кроме этого, он формирует уровень опорного напряжения. Таким образом, в цифровых реле задержка времени задаётся зарядно-разрядной цепочкой и компаратором. Подсчёт числа импульсов генератора и изменение величины времени, осуществляется с помощью счётчика. Получая импульсы от генератора, счётчик проводит их подсчёт. Дешифратор анализирует состояние счётчика и формирует сигнал, пересылаемый в исполнительный блок.

Основные характеристики устройства

В специализированных торговых точках встречаются устройства задержки с различными характеристиками, выпускающиеся разными производителями. Качество продукции от именитых производителей подтверждается сертификатами и гарантируемым ими сроком работы. Из популярных компаний выделяются: Hager, Аско, Eaton, ABB, Schneider, Новатек. Независимо от типа и модели, реле времени характеризуются следующими параметрами:

Напряжение питания. Значение уровня сигнала необходимого для работы прибора, единица измерения вольт.
• Максимальный ток. Величина тока, которую может пропустить через себя устройство без повреждения узлов своей схемы, измеряется в амперах.
• Диапазон времени. Время срабатывания.
• Расчётное напряжение. Значение величины коммутируемого сигнала и его форма.
• Рабочая температура. Среднее значение составляет от -20 до 50 °C.
• Функциональность. Выпускаются одноканальные устройства и многоканальные с независимым управлением.
• Наибольшее сечение кабеля возможное для коммутации.
• Степень защиты. Должно соответствовать значению не ниже IP 24.
• Способ регулировки. Цифровой или аналоговый.
• Дополнительные возможности. Устройства с реле времени могут включать в себя различные датчики. Например, при использовании датчика движения прибор среагирует на попадание объекта в его поле действия. При этом каждое движение поддерживает это освещение. Как только движение прекращает регистрироваться, свет через некоторое время выключится.
• Способ монтажа. Могут располагаться в щитке, устанавливаться в розетку или монтироваться вместо обычного выключателя.

Для цифровых устройств выделяют ещё и период программирования. Например, электронное реле времени на 220 В программируется на неделю или сутки, что позволяет установить оптимальные настройки работы.

Подключение прибора обычно не вызывает проблем. Устройство включается в разрыв линии подходящей к нагрузке. С каждым реле временем должна идти инструкция от производителя с подробной схемой подключения и её описанием. При этом она может быть изображена и на самом корпусе прибора.

Самостоятельное изготовление

При желании можно сделать таймер включения и выключения электроприборов своими руками. Перед тем как приступить к исполнению, нужно определиться с задачами, найти схему устройства и требуемые радиодетали. Схемы существуют разной степени сложности.

Схема реле на транзисторе

Простая схема реле задержки выключения 12 В собирается на одном транзисторе, и не содержит дефицитных деталей. Эта очень простая к повторению схема. После сборки не требует настройки. Такое устройство будет работать не хуже приобретённого в магазине.

В качестве VT1 используется любой транзистор n-p-n проводимости. При подаче питания конденсатор заряжаться. При достижении на нём пороговой величины напряжения, транзистор открывается и срабатывает реле K1. Изменяя значение С1 и R2, регулируется время включения. Задержка включения в таком исполнении достигает 10 секунд. Для того чтобы при снятии питания реле оставалось замкнутым некоторое время, параллельно питанию схемы устанавливается конденсатор большой ёмкости.

Управление задержкой на микросхеме

Простая схема управления светом, вентилятором, или другой нагрузкой может быть собрана на NE555. Специализированная микросхема NE555 есть не что иное, как таймер. Выходной ток устройства 200 мА, ток потребления 203 мА. Погрешность таймера не превышает один процент и не зависит от изменения сигнала в сети 220 вольт.

Схема работает от источника постоянного напряжения. Уровень сигнала питания схемы выбирается в диапазоне от 9 до 14 Вольт. Цепочка, состоящая из резисторов R2, R4 и конденсатора C1 задаёт время задержки. Рассчитать это время можно воспользовавшись формулой t = 1.1*R2*R4*C1. После нажатия кнопки SB1 происходит замыкание контактов K1.1. Через время t они разомкнутся. Для того чтобы таймер начинал отсчёт времени не от момента нажатия на кнопку, а в момент отпускания, понадобится использовать кнопку с нормально замкнутыми контактами.

Время подстройки легко регулировать с помощью переменного резистора R2. Такую схему удобно собрать на плате, выполненной из текстолита или гетинакса. После правильной сборки и при исправных радиодеталях схема работает сразу.