Tidsrelæ selv: gennemgang af 3 selvbyggede varianter

Du kan aktivere og deaktivere husholdningsapparater uden at være til stede eller deltage. De fleste modeller, der produceres i dag, er udstyret med et tidsrelæ til automatisk start/stop.

Hvad gør du, hvis du også vil styre forældet udstyr? Vær tålmodig, følg vores råd og lav et tidsrelæ med egne hænder – tro mig, denne hjemmelavede enhed vil finde anvendelse i husstanden.

Vi er klar til at hjælpe dig med at realisere en interessant idé og prøve dine kræfter som amatørelektriker. For dig har vi fundet og systematiseret alle værdifulde oplysninger om varianter og fremstillingsmetoder af relæer. Brugen af de præsenterede oplysninger garanterer enkel samling og fremragende funktion af enheden.

I den foreslåede artikel gennemgås detaljeret de praktisk afprøvede hjemmelavede varianter af enheden. Oplysningerne er baseret på erfaringen fra elektronikentusiaster og kravene i standarderne.

Anvendelsesområde for tidsrelæ

Mennesket har altid stræbt efter at gøre livet lettere ved at indføre forskellige anordninger. Med fremkomsten af elektromotorbaseret teknologi opstod spørgsmålet om at udstyre den med en timer, der automatisk kunne styre dette udstyr.

Tænd for en indstillet tid – og så kan du gå i gang med andre ting. Apparatet slukker af sig selv efter den indstillede periode. Det var til denne form for automatisering, at et relæ med autotimerfunktion var nødvendigt.

Et klassisk eksempel på den omtalte enhed er relæet i en gammel sovjetisk vaskemaskine. På dens kabinet var der et håndtag med flere inddelinger. Du indstillede den ønskede tilstand, og tromlen drejede i 5-10 minutter, indtil uret indeni nåede nul.

Elektromagnetisk tidsrelæ er kompakt, bruger lidt strøm, har ingen letbrækkelige bevægelige dele og er holdbart.

I dag installeres tidsrelæer i forskellige apparater:

• mikrobølgeovne, ovne og andre husholdningsapparater;
• emhætter;
• automatiske vandingssystemer;
• automatisk lysstyring.

I de fleste tilfælde er enheden baseret på en mikrokontroller, som samtidig styrer alle andre driftstilstande for den automatiserede teknik. Det er billigere for producenten. Man behøver ikke at investere i flere separate enheder, der hver især står for noget bestemt.

Baseret på typen af element ved udgangen klassificeres tidsrelæer i tre typer:

• relæer – belastningen tilsluttes via en 'tør kontakt';
• triac-baserede;
• tyristorbaserede.

Den første variant er mest pålidelig og modstandsdygtig over for spændingsspikes. En enhed med en tyristor på udgangen bør kun vælges, hvis den tilsluttede belastning er ufølsom over for forsyningsspændingens form.

For selv at fremstille et tidsrelæ kan man også bruge en mikrokontroller. Dog laves hjemmelavede løsninger som regel til simple ting og arbejdsforhold. En dyr programmerbar controller i sådan en situation er unødvendig udgift.

Der findes meget enklere og billigere kredsløb baseret på transistorer og kondensatorer. Der findes flere varianter, så man har noget at vælge imellem til sine specifikke behov.

Kredsløb til forskellige hjemmelavede projekter

Alle de foreslåede varianter til at lave et tidsrelæ selv er bygget på princippet om at starte en indstillet forsinkelse. Først startes en timer med et indstillet tidsinterval og nedtælling.

Den tilsluttede eksterne enhed begynder at fungere – en elmotor eller lyset tændes. Derefter, når nul er nået, giver relæet et signal til at afbryde denne belastning eller afbryder strømmen.

Variant #1: den enkleste med transistorer

Kredsløb baseret på transistorer er de letteste at implementere. Det enkleste af dem består af kun otte komponenter. For at forbinde dem behøver man ikke engang et printkort, alt kan loddes uden. Sådan et relæ laves ofte for at tilslutte belysning. Man trykker på en knap – og lyset tændes i et par minutter og slukker derefter af sig selv.

Til at forsyne dette kredsløb kræves batterier på 9 V eller akkumulatorer på 12 V, sådan et relæ kan også forsynes fra 220 V AC via en konverter til 12 V DC (+)

For at samle dette hjemmelavede tidsrelæ skal du bruge:

• et par modstande (100 Ω og 2,2 MΩ);
• en bipolar transistor KT937A (eller tilsvarende);
• et lastomskiftningsrelæ;
• en variabel modstand på 820 Ω (til justering af tidsintervallet);
• en kondensator på 3300 μF og 25 V;
• en ensretterdiode KD105B;
• en kontakt til at starte nedtællingen.

Tidsforsinkelsen i dette relæ-timer sker ved opladning af kondensatoren til transistorkontaktens forsyningsniveau. Mens C1 oplades til 9–12 V, forbliver transistorkontakten i VT1 åben. Den eksterne belastning er forsynet (lyset tændt).

Efter et stykke tid, som afhænger af den indstillede værdi på R1, lukker transistoren VT1. Relæ K1 bliver dermed strømløs, og belastningen afbrydes fra spændingen.

Opladningstiden for kondensator C1 bestemmes af produktet af dens kapacitans og den samlede modstand i opladningskredsløbet (R1 og R2). Den første af disse modstande er fast, og den anden er justerbar for at indstille et specifikt interval.

Tidsparametrene for det samlede relæ vælges empirisk ved at indstille forskellige værdier på R1. For senere at kunne indstille den ønskede tid lettere, bør der laves en markering på kabinettet med en markering pr. minut.

At angive en formel til beregning af de leverede forsinkelser for et sådant kredsløb er problematisk. Meget afhænger af parametrene for den specifikke transistor og de øvrige komponenter.

Relæet bringes tilbage til udgangsposition ved at vende S1. Kondensatoren kortsluttes over R2 og aflades. Efter genaktivering af S1 starter cyklussen forfra.

En transistor kan erstattes af et kredsløb med et par tilsvarende, hvilket kun vil øge stabiliteten af det tidsrelæ, der samles (+)

I et kredsløb med to transistorer deltager den første i reguleringen og styringen af tidsintervallet. Og den anden er en elektronisk kontakt til at tænde og slukke for strømmen til en ekstern belastning.

I varianten med det dobbelte kredsløb starter den ene kontakt B1 "timeren" og tænder belastningen, mens den anden B2 slukker den (+)

Det sværeste ved denne modifikation er at vælge modstanden R3 præcist. Den skal være sådan, at relæet kun lukker, når der gives signal fra B2. Samtidig skal genaktivering af belastningen kun ske, når B1 aktiveres. Man skal afprøve sig frem for at finde den.

For at øge tidsforsinkelsesintervallet for tidsrelæet kan KT937A erstattes med en felteffekttransistor med isoleret gate (f.eks. 2N7000) (+)

Hos denne type transistorer er gate-strømmen meget lille. Hvis modstandsspolen i det styrende relæ-kontakt vælges stor (i tiere af ohm og MOhm), kan slukningsintervallet forlænges til flere timer. Desuden forbruger tidsrelæet næsten ingen energi det meste af tiden.

Den aktive tilstand i det begynder i den sidste tredjedel af dette interval. Hvis tidsrelæet tilsluttes via et almindeligt batteri, vil det holde meget længe.

Variant #2: baseret på mikrochips

Transistorkredsløb har to store ulemper. Det er svært at beregne forsinkelsestiden for dem, og kondensatoren skal aflades før hver ny start. Brug af IC'er eliminerer disse ulemper, men gør enheden mere kompleks.

Men med selv minimale færdigheder og viden inden for elektroteknik er det ikke svært at lave et sådant tidsrelæ med egne hænder.

Hvis forsinkelsen skal være i intervallet fra ti minutter til en time, er det bedst at erstatte transistoren med en IC fra TL431-serien (+)

Tærskelspændingen for TL431 er mere stabil på grund af en indbygget referencespændingskilde. Desuden kræves der en meget højere spænding for at skifte den. På maksimum kan den øges til 30 V ved at øge værdien af R2.

Kondensatoren vil tage lang tid at oplade til sådanne værdier. Desuden sker tilslutningen af C1 til modstanden for afladning automatisk i dette tilfælde. Det er ikke nødvendigt at trykke på SB1 yderligere.

En anden mulighed er brugen af en 'integral timer' NE555. I dette tilfælde bestemmes forsinkelsen også af parametrene for to modstande (R2 og R4) og kondensatoren (C1).

'Slukning' af relæet sker ved at skifte transistoren igen. Men lukningen sker her ved signal fra mikrochipens udgang, når den har talt de nødvendige sekunder.

'Timer' baseret på mikrochippen NE555 gentager i høj grad den klassiske version med en enkelt transistor, men forsinkelsesintervallet indstilles mere præcist her (fra 1 sekund til flere minutter og timer) (+)

Falske aktiveringer er meget færre ved brug af mikrochips end ved brug af transistorer. Strømmene kontrolleres strengere i dette tilfælde, transistoren åbner og lukker præcis, når det er nødvendigt.

En anden klassisk mikrochip-version af tidsrelæet er baseret på KR512PS10. I dette tilfælde, når strømmen tændes, giver kredsløbet R1C1 et reset-impuls til mikrochipens indgang, hvorefter den interne oscillator startes. Fraktalen af frakoblingsfrekvensen (deleforholdet) bestemmes af reguleringskredsløbet R2C2.

Antallet af tællede impulser bestemmes ved at skifte de fem ben M01–M05 i forskellige kombinationer. Forsinkelsestiden kan indstilles fra 3 sekunder til 30 timer.

Efter at have talt det angivne antal impulser, sættes et højt niveau på mikrochipens udgang Q1, som åbner VT1. Som et resultat aktiveres relæet K1 og tænder eller slukker belastningen.

Monteringsskemaet for tidsrelæet med mikrochippen KR512PS10 er ikke kompliceret, nulstilling til starttilstand i sådan et tidsrelæ sker automatisk, når de indstillede parametre nås, ved at forbinde ben 10 (END) og 3 (ST) (+)

Der findes endnu mere komplekse tidsrelæskemaer baseret på mikrokontrollere. Men de er ikke egnede til selvmontering. Der er vanskeligheder både med lodning og programmering. Variationer med transistorer og de simpleste mikrochips er tilstrækkelige til husholdningsbrug i langt de fleste tilfælde.

Variant #3: til strømforsyning ved 220 V udgang

Alle de ovenfor beskrevne kredsløb er designet til 12-volts udgangsspænding. For at tilslutte en kraftig belastning til det tidsrelæ, der er bygget på dem, er det nødvendigt at installere en magnetkontaktor ved udgangen. Til styring af elektriske motorer eller anden kompleks elektrisk udrustning med høj effekt, må man gøre det sådan.

Dog til regulering af husholdningsbelysning kan man samle et relæ baseret på en diodebro og en tyristor. Det anbefales ikke at tilslutte noget andet gennem en sådan timer. Tyristoren leder kun den positive del af sinusbølgen for 220 V vekselstrøm.

For en glødepære, ventilator eller varmelegeme er det ikke farligt, men andet elektrisk udstyr kan muligvis ikke tåle det og brænde af.

Tidsrelækredsløbet med tyristor på udgangen og diodebro på indgangen er designet til at fungere i 220 V net, men har en række begrænsninger med hensyn til typen af tilsluttet belastning (+)

For at samle en sådan timer til en pære er der brug for:

• faste modstande på 4,3 MΩ (R1) og 200 Ω (R2) plus en justerbar på 1,5 kΩ (R3);
• fire dioder med en maksimal strøm over 1 A og en spærrespænding fra 400 V;
• kondensator på 0,47 µF;
• tyristor VT151 eller tilsvarende;
• en afbryder.

Dette relæ-timer fungerer efter en generel ordning for sådanne enheder, med gradvis opladning af kondensatoren. Når kontakterne S1 lukkes, begynder C1 at oplade.

I løbet af denne proces forbliver tyristor VS1 åben. Som resultat modtager belastningen L1 netspænding på 220 V. Når opladningen af C1 er fuldført, lukker tyristoren og afbryder strømmen, så lampen slukkes.

Justering af forsinkelsen foretages ved at indstille værdien på R3 og vælge kondensatorens kapacitet. Man skal huske, at enhver berøring af de bare ben på alle anvendte komponenter kan medføre elektrisk stød. De er alle under spænding på 220 V.

Hvis man ikke har lyst til at eksperimentere og selv samle et tidsrelæ, kan man vælge færdige varianter af afbrydere og stikkontakter med timer.

Mere detaljeret om sådanne enheder er beskrevet i artiklerne:

1. Afbryder med tidsforsinkelse: hvordan virker det, og hvilken type er bedst at vælge
2. Stikkontakt med timer: typer, funktionsprincip + installationsfunktioner

Konklusioner og nyttig video om emnet

Det kan ofte være svært at forstå det indre af et tidsrelæ fra bunden. Nogle mangler viden, andre erfaring. For at gøre dit valg af det rette kredsløb lettere, har vi samlet en række videomaterialer, der i detaljer forklarer alle nuancer ved drift og samling af den pågældende elektroniske enhed.

Funktionsprincip for elementerne i et tidsrelæ med transistorafbryder:

Automatisk timer med felteffekttransistor til 220 V belastning:

Trin-for-trin fremstilling af et forsinkelsesrelæ selv:

Det er ikke for svært at samle et tidsrelæ selv – der er flere kredsløb til at realisere denne idé. De er alle baseret på gradvis opladning af kondensatoren og åbning/lukning af transistoren eller tyristoren på udgangen.

Hvis man har brug for en simpel enhed, er det bedst at vælge et transistorkredsløb. Men for præcis kontrol af forsinkelsestiden bliver man nødt til at lodde en af varianterne på en eller anden chip.

Hvis du har erfaring med at samle en sådan enhed, så del venligst informationen med vores læsere. Efterlad kommentarer, vedhæft billeder af dine hjemmelavede projekter, og deltag i diskussionerne. Kontaktblokken findes nedenfor.