Vremenski relej vlastitim rukama: pregled 3 varijante samogradnje

Aktiviranje i isključivanje kućanskih aparata moguće je bez prisustva i sudjelovanja korisnika. Većina danas proizvedenih modela opremljena je vremenskim relejem za automatsko pokretanje/zaustavljanje.

Što učiniti ako se na isti način želi upravljati zastarjelom opremom? Naoružajte se strpljenjem, našim savjetima i napravite vremenski relej vlastitim rukama – vjerujte, ovaj će samostalni uređaj naći primjenu u kućanstvu.

Spremni smo vam pomoći ostvariti zanimljivu zamisao i okušati se na putu samostalnog elektrotehničara. Za vas smo pronašli i sistematizirali sve vrijedne informacije o varijantama i načinima izrade releja. Korištenje prikazanih informacija jamči jednostavnost sastavljanja i odličan rad uređaja.

U predloženom članku detaljno su obrađene praktično isprobane samostalne varijante uređaja. Informacije se temelje na iskustvu majstora entuzijasta u elektrotehnici i zahtjevima normativa.

Područje primjene vremenskog releja

Čovjek je uvijek nastojao olakšati sebi život uvodeći u upotrebu različite naprave. Pojavom tehnike na bazi elektromotora postavilo se pitanje opremanja tajmerom koji bi automatski upravljao tom opremom.

Uključite na zadano vrijeme – i možete otići raditi druge stvari. Aparat će se nakon isteka zadanog razdoblja sam isključiti. Upravo za takvu automatizaciju bio je potreban relej s funkcijom autotajmera.

Klasičan primjer razmatranog uređaja je vremenski relej u staroj sovjetskoj perilici rublja. Na njegovom kućištu nalazila se ručica s nekoliko podjela. Postavili biste potrebni način rada i bubanj se vrti 5–10 minuta dok satni mehanizam unutra ne dođe do nule.

Elektromagnetski vremenski relej malih je dimenzija, troši malo električne energije, nema pokretnih dijelova koji se lome i izdržljiv je.

Danas se vremenski relej ugrađuje u različite uređaje:

• mikrovalne pećnice, pećnice i druge kućanske aparate;
• ispušni ventilatori;
• sustavi automatskog zalijevanja;
• automatika upravljanja rasvjetom.

U većini slučajeva uređaj se izrađuje na temelju mikrokontrolera koji istovremeno upravlja svim ostalim načinima rada automatizirane tehnike. Proizvođaču je tako jeftinije. Ne treba trošiti na nekoliko zasebnih uređaja koji su zaduženi za samo jednu stvar.

Prema vrsti izlaznog elementa, vremenski releji se klasificiraju u tri vrste:

• relejni – opterećenje se spaja preko "suhog kontakta";
• simistorski;
• tiristorski.

Najpouzdaniji i otporniji na udare u mreži je prva varijanta. Uređaj s tiristorom za sklopni izlaz treba uzeti samo ako priključeno opterećenje nije osjetljivo na oblik napona napajanja.

Da biste sami izradili vremenski relej, također možete koristiti mikrokontroler. Međutim, samogradnje se uglavnom rade za jednostavne stvari i uvjete rada. Skupi programabilni kontroler u takvoj situaciji je nepotrebno trošenje novca.

Postoje mnogo jednostavniji i jeftiniji sklopovi za izradu na bazi tranzistora i kondenzatora. Pri tome postoji nekoliko varijanti, ima se iz čega birati za svoje specifične potrebe.

Sheme različitih samostalno izrađenih uređaja

Sve ponuđene varijante izrade vremenskog releja vlastitim rukama temelje se na principu pokretanja zadanog vremenskog odgađanja. Prvo se pokreće mjerač vremena s zadanom vremenskom intervalu i odbrojavanjem unatrag.

Vanjski uređaj spojen na njega počinje raditi – uključuje se elektromotor ili svjetlo. A zatim, po dostizanju nule, relej daje signal za isključenje tog opterećenja ili prekida struju.

Varijanta #1: najjednostavnija na tranzistorima

Sklopovi na bazi tranzistora najlakši su za izvedbu. Najjednostavniji od njih sadrži samo osam elemenata. Za njihovo spajanje čak nije potrebna pločica, sve se može lemiti bez nje. Takav relej često se izrađuje za povezivanje rasvjete. Pritisnete tipku – i svjetlo gori nekoliko minuta, a zatim se samo isključi.

Za napajanje ovog sklopa potrebne su baterije od 9 V ili akumulatori od 12 V, također se takav relej može napajati iz izmjeničnog napona 220 V putem pretvarača u istosmjerni napon 12 V (+)

Za sastavljanje ovog samostalno izrađenog vremenskog releja potrebno je:

• par otpornika (100 Ω i 2,2 MΩ);
• bipolarni tranzistor KT937A (ili analogni);
• relej za preklapanje opterećenja;
• promjenjivi otpornik od 820 Ω (za podešavanje vremenskog intervala);
• kondenzator od 3300 μF i 25 V;
• ispravljačka dioda KD105B;
• prekidač za pokretanje odbrojavanja.

Vremensko odgađanje u ovom relej-tajmeru događa se zbog punjenja kondenzatora do razine napona napajanja ključa tranzistora. Dok se C1 puni do 9–12 V, ključ u VT1 ostaje otvoren. Vanjsko opterećenje je pod naponom (svjetlo gori).

Nakon nekog vremena, koje ovisi o postavljenoj vrijednosti na R1, dolazi do zatvaranja tranzistora VT1. Relej K1 na kraju ostaje bez napona, a opterećenje se odvaja od napona.

Vrijeme punjenja kondenzatora C1 određeno je umnoškom njegovog kapaciteta i ukupnog otpora kruga punjenja (R1 i R2). Pri čemu je prvi od tih otpora fiksan, a drugi je podesiv za zadavanje specifičnog intervala.

Vremenski parametri za sastavljeni relej odabiru se iskustveno postavljanjem različitih vrijednosti na R1. Kako bi kasnije bilo lakše postaviti potrebno vrijeme, na kućištu treba napraviti oznake s minutnim pozicioniranjem.

Navesti formulu izračuna kašnjenja koja proizlaze iz takvog kruga problematično je. Mnogo ovisi o parametrima konkretnog tranzistora i ostalih elemenata.

Povratak releja u početni položaj vrši se obrnutim preklapanjem S1. Kondenzator se zatvara na R2 i prazni. Nakon ponovnog uključivanja S1, ciklus se ponovno pokreće.

Jedan tranzistor može se zamijeniti krugom od para sličnih, što će samo poboljšati stabilnost rada sastavljenog vremenskog releja (+)

U krugu s dva tranzistora prvi sudjeluje u regulaciji i upravljanju vremenskom pauzom. Drugi je elektronička sklopka za uključivanje i isključivanje napajanja vanjskog opterećenja.

U varijanti s dvostrukim krugom jedan od B1 ključeva "pokreće mjerač vremena" i uključuje opterećenje, dok ga drugi B2 isključuje (+)

Najzahtjevnije u ovoj modifikaciji jest precizno odabrati otpor R3. On mora biti takav da se relej zatvori isključivo kada stigne signal iz B2. Pritom se obrnuto uključivanje opterećenja mora dogoditi samo pri aktivaciji B1. Trebat će ga podešavati eksperimentalno.

Kako bi se povećao interval kašnjenja vremenskog releja, KT937A se može zamijeniti tranzistorom s efektom polja s izoliranim vratima (npr. 2N7000) (+)

Kod ove vrste tranzistora struja vrata je vrlo mala. Ako se otpor namota u upravljačkom relejnom ključu odabere velik (desetina Ohma i MOhma), interval isključivanja može se povećati na nekoliko sati. Pritom vremenski relej većinu vremena gotovo ne troši energiju.

Njegov aktivni način rada počinje u posljednjoj trećini tog intervala. Ako se vremenski relej spoji na običnu bateriju, potrajat će vrlo dugo.

Varijanta #2: na bazi mikrokrugova

Tranzistorski krugovi imaju dva glavna nedostatka. Teško je izračunati vrijeme kašnjenja, a prije svakog sljedećeg pokretanja potrebno je isprazniti kondenzator. Korištenje mikrosklopova ublažava te nedostatke, ali usložnjava uređaj.

Međutim, čak i uz minimalne vještine i znanja iz elektrotehnike, izrada takvog vremenskog releja vlastitim rukama također neće predstavljati problem.

Ako je potrebno kašnjenje u intervalu od deset minuta do jednog sata, tranzistor je najbolje zamijeniti mikrosklopom serije TL431 (+)

Prag otvaranja kod TL431 stabilniji je zahvaljujući unutarnjem izvoru referentnog napona. Osim toga, za njegovo preklapanje potreban je znatno veći napon. Na maksimumu, povećanjem vrijednosti R2, on se može podići do 30 V.

Kondenzator će se dugo puniti do takvih vrijednosti. Osim toga, spajanje C1 na otpornik za pražnjenje u ovom se slučaju odvija automatski. Nije potrebno dodatno pritiskati SB1.

Još jedna varijanta je upotreba „integralnog tajmera” NE555. U ovom slučaju, kašnjenje je također određeno parametrima dva otpornika (R2 i R4) i kondenzatora (C1).

„Isključivanje” releja događa se ponovnim prebacivanjem tranzistora. Samo se njegovo zatvaranje ovdje izvršava signalom s izlaza mikročipa, kada on odbroji potrebne sekunde.

„Timer” temeljen na mikročipu NE555 uvelike ponavlja klasičnu varijantu s jednim tranzistorom, ali se interval kašnjenja ovdje postavlja preciznije (od 1 sekunde do nekoliko minuta i sati) (+)

Lažnih aktivacija pri korištenju mikročipova je mnogo manje nego pri primjeni tranzistora. Struje se u ovom slučaju kontroliraju strože, tranzistor se otvara i zatvara upravo kada je potrebno.

Još jedna klasična mikročipna varijanta vremenskog releja temelji se na bazi KR512PS10. U ovom slučaju, pri uključivanju napajanja, krug R1C1 dovodi impuls za resetiranje na ulaz mikročipa, nakon čega se u njemu pokreće unutarnji generator. Frekvenciju isključivanja (faktor dijeljenja) posljednjeg zadaje regulirajući krug R2C2.

Broj izbrojanih impulsa određen je komutacijom pet izvoda M01–M05 u različitim kombinacijama. Vrijeme kašnjenja može se postaviti od 3 sekunde do 30 sati.

Nakon odbrojavanja navedenog broja impulsa na izlazu mikročipa Q1 uspostavlja se visoka razina, koja otvara VT1. Kao rezultat, aktivira se relej K1 i uključuje ili isključuje opterećenje.

Shema sklapanja vremenskog releja pomoću mikročipa KR512PS10 nije složena; vraćanje u početno stanje u takvom VR događa se automatski pri postizanju zadanih parametara zahvaljujući spajanju nožica 10 (END) i 3 (ST) (+)

Postoje još složenije sheme vremenskih releja na bazi mikrokontrolera. Međutim, one nisu prikladne za samostalnu montažu. Ovdje se osjećaju poteškoće kako s lemljenjem, tako i s programiranjem. Varijacija s tranzistorima i najjednostavnijim mikročipovima za kućnu upotrebu u potpunosti je dovoljno u velikoj većini slučajeva.

Varijanta #3: za napajanje na izlazu 220 V

Sve gore opisane sheme predviđene su za 12-voltni izlazni napon. Da biste na vremenski relej sastavljen na njihovoj osnovi priključili snažno opterećenje, potrebno je na izlazu instalirati magnetski pokretač. Za upravljanje elektromotorima ili drugom složenom elektrotehnikom s povećanom snagom, tako ćete morati učiniti.

Međutim, za regulaciju kućne rasvjete moguće je sastaviti relej na bazi diodnog mosta i tiristora. Pritom se ne preporučuje spajati bilo što drugo kroz takav mjerač vremena. Tiristor propušta kroz sebe samo pozitivni dio sinusoide izmjeničnih 220 volti.

Za žarulju sa žarnom niti, ventilator ili grijač to nije opasno, ali druga električna oprema možda neće izdržati i može izgorjeti.

Shema vremenskog releja s tiristorom na izlazu i diodnim mostom na ulazu predviđena je za rad u mrežama od 220 V, ali ima niz ograničenja u pogledu vrste priključenog opterećenja (+).

Za sastavljanje sličnog mjerača vremena za žarulju potrebni su:

• otpornici stalni od 4,3 MΩ (R1) i 200 Ω (R2) plus podesivi od 1,5 kΩ (R3);
• četiri diode s maksimalnom strujom većom od 1 A i povratnim naponom od 400 V;
• kondenzator od 0,47 μF;
• tiristor VT151 ili sličan;
• prekidač.

Ovaj relej-mjerač vremena funkcionira prema općoj shemi za slične uređaje, s postupnim punjenjem kondenzatora. Pri zatvaranju kontakata na S1, C1 se počinje puniti.

Tijekom tog procesa tiristor VS1 ostaje otvoren. Kao rezultat, na opterećenje L1 dolazi mrežni napon od 220 V. Nakon završetka punjenja C1, tiristor se zatvara i prekida struju, isključujući žarulju.

Podešavanje kašnjenja vrši se postavljanjem vrijednosti na R3 i odabirom kapaciteta kondenzatora. Pritom treba imati na umu da svaki dodir golih nožica svih korištenih elemenata prijeti strujnim udarom. Svi su pod naponom od 220 V.

Ako nema želje za eksperimentiranjem i samostalnim sastavljanjem vremenskog releja, moguće je odabrati gotove varijante prekidača i utičnica s mjeračem vremena.

Više o takvim uređajima napisano je u člancima:

1. Prekidač s timerom za isključivanje: kako radi i koju vrstu je bolje odabrati
2. Utičnica s mjeračem vremena: vrste, princip rada + značajke instalacije

Zaključci i koristan video na temu

Razumjeti iz temelja unutarnje ustrojstvo vremenskog releja često je teško. Nekima nedostaje znanja, a drugima iskustva. Kako bismo vam olakšali odabir potrebne sheme, napravili smo izbor video materijala u kojima se detaljno govori o svim nijansama rada i sastavljanja razmatranog elektroničkog uređaja.

Princip rada elemenata vremenskog releja na tranzistorskom ključu:

Automatski mjerač vremena na tranzistoru s efektom polja za opterećenje 220 V:

Korak po korak izrada releja s kašnjenjem vlastitim rukama:

Sastaviti samostalno vremenski relej nije previše složeno – postoji nekoliko shema za realizaciju tog nauma. Sve se temelje na postupnom punjenju kondenzatora i otvaranju/zatvaranju tranzistora ili tiristora na izlazu.

Ako je potreban jednostavan uređaj, bolje je uzeti tranzistorsku shemu. Ali za preciznu kontrolu vremena kašnjenja morat ćete lemiti jednu od varijanti na nekom od integriranih krugova.

Ako imate iskustva u sastavljanju takvog uređaja, molimo podijelite informacije s našim čitateljima. Ostavljajte komentare, prilažite fotografije svojih samogradnji i sudjelujte u raspravama. Blok za kontakt nalazi se ispod.