Схемы реле времени и задержки выключения нагрузки

Иногда бывает необходимо выключить приемник или лампу подсветки через определенный интервал времени. Эту задачу может решить схема, приведенная на рис. 1.

Рис. 1. Схема таймера для автоматического отключения нагрузки.

При указанных на схеме номиналах времязадающих элементов задержка отключения составит около 40 минут (для микромощных таймеров это время может быть значительно увеличено, так как они позволяют R2 установить с большим номиналом).

В ждущем режиме устройство не потребляет энергии, так как при этом транзисторы VT1 и VT2 заперты. Включение производится кнопкой SB1 — при ее нажатии открывается транзистор VT2 и подает питание на микросхему. На выходе 3 таймера при этом появляется напряжение, которое открывает транзисторный ключ VT1 и подает напряжение в нагрузку, например на лампу BL1.

Кнопка блокируется, и схема будет находиться в таком состоянии, пока заряжается конденсатор С2, после чего отключит нагрузку. Резистор R3 ограничивает ток разряда емкости времязадающего конденсатора, что повышает надежность работы устройства. Для получения больших интервалов задержки конденсатор С2 необходимо применять с малым током утечки, например танталовый из серии К52-18.

Область применения

Реле времени – это устройство, предназначенное для включения/выключения приборов, управления процессами с определенным промежутком времени.

Такое оборудование довольно часто используются в промышленности для управления производственными процессами без участия человека. Реле не менее часто применяется в быту. Оно может использоваться для систематического полива, включения в определенное время освещения и т. д.

Электронное микропроцессорное реле времени модели PCR-513 может программироваться самим пользователем

Устройство и принцип работы

Принцип работы классического реле времени проще всего понять после ознакомления с его устройством. Любое такое изделие содержит следующие обязательные узлы:

  • модуль задания времени срабатывания (таймер);
  • орган настройки, выведенный на лицевую панель;
  • исполнительный механизм, срабатывающий по истечении заданного времени.
  1. Как только реле запрограммировано на определенный промежуток времени, его внутренний механизм начинает работать в режиме отсчета.
  2. По истечении заданного интервала исполнительный узел включает или выключает осветительную сеть – подает или снимает с нее питание.

Если реле используется для управления работой электродвигателя, его действие основывается на том же принципе. Только исполнительными элементами являются не его собственные контакты, а мощные контакторы магнитного пускателя.

Пневматические

В реле данного типа присутствует пневматический демпфер или диафрагма из резины в пневмокамере. Демпферное устройство и обеспечивает замедление. Принцип действия реле времени следующий — сечения воздушного отверстия в камере регулируется посредством винта. Предел задержки может меняться в пределах от 0,4 до 180 сек.

Сечение регулировочного типа влияет на время, необходимое для срабатывания. При получении устройством соответствующего сигнала якорь подтягивает поршень. Процедура отличается медленным течением и определяется наличием воздуха в камере.

Основные элементы устройства:

  • электромагнит;
  • элементы контактной группы;
  • замедляющее приспособление;
  • пневмокамера;
  • устройство для регулировки;
  • переключатель.

Такое реле отличается независимостью от параметров напряжения и частоты питания, не подвержено влиянию температурного режима. Регулирование задержки производится достаточно просто.

Простая схема реле времени 12 В

Такое реле можно собрать самостоятельно, так как для него не требуется никаких сложных и дорогих деталей. Работать оно будет по следующему принципу: время заряда должно определяться произведением сопротивления цепи заряда на емкость конденсатора. При этом конденсатор должен быть заряжен полностью.

Сначала к схеме нужно подключить источник питания. Затем к нему следует подсоединить конденсатор, который должен идти через два резистора и эмиттерный транзистор. Когда заряд откроется, на одном из резисторов напряжение упадет. Причина тому – эмиттерный ток, протекающий через него. Благодаря этому падению отопрется второй транзистор. Заработает реле. Своими контактами оно должно подать питание к светодиоду. Резистор светодиода, в свою очередь, будет ограничивать электрический ток.

С нарастанием заряда будет нарастать и напряжение на конденсаторе. Ток заряда, напротив, постепенно будет уменьшаться. Одновременно уменьшится и ток эмиттера, а вместе с ним напряжение на резисторе также упадет. Как результат, электрический ток заряда на конденсаторе окажется достаточно мал, что запрет конденсатор, а затем и транзистор. И как итог – опустится реле и погаснет светодиод. Если вы захотите запустить реле времени еще раз, для этого необходимо нажать кнопку на приборе, чтобы конденсатор полностью разрядился.

Необходимый промежуток времени, во время которого реле находится в сработавшем состоянии, очень легко установить: для этого следует подобрать емкость конденсатора и сопротивления резисторов. В том случае если реле задержки времени имеет еще несколько контактов, не теряйтесь, а используйте их для других потребителей, которые также можно будет включать и выключать. Только не забудьте замкнуть и вторую пару контактов – прибор можно очень легко испортить. И, самое главное, помните, что напряжение питания устройства, к которому вы решили подсоединить реле времени, должно быть равным рабочему напряжению реле. Напомним, что мы с вами рассматривали принципиальную схему простого реле времени на 12 Вольт. Соответственно, и у устройства напряжение должно быть 12 Вольт.

Теперь вы можете своими руками собрать подобное устройство, если вам оно необходимо.

3 общих правила и 2 совета при установке реле времени

Перед установкой купленного таймера:

  1. Прочитайте инструкцию по сборке и подключению устройства.
  2. Проверьте работоспособность прибора.
  3. Отключите питание сети.

Совет №1: не устанавливайте РВ в местах, где работают приборы и аппараты, создающие вибрацию и ударные механизмы. Особенно избегайте мест, где такие удары могут прийтись на корпус реле.

Совет №2: не устанавливайте приборы в местах с установленными электромагнитными устройствами, рассчитанными на ток более 150 А.

Аналоговые реле времени

В аналоговых реле используют эффект разряда времязадающей цепочки из конденсатора и резистора. Такие реле имеют период задержки коммутации от долей секунды до нескольких минут.

Схема обеспечивает задержку включения подключенного устройства к контактам реле.

При подаче напряжения на диод VD2,начинает заряжаться конденсатор C1. По мере его заряда повышается напряжение на базе транзистора VT1. Как только уровень напряжения будет достаточным для открытия npn-перехода транзистора VT1, он откроется и откроет более мощный транзистор VT2. В результате замкнется цепь через катушку реле Rel1, что вызовет переключение его контактов. Время задержки в устройстве, построенном по такой схеме, зависит от емкости конденсатораC1 и величины сопротивления резистораR3. Рассчитать время срабатывания можно по формуле T(время) = С(емкость) х R(Сопротивление). Например, установив в схему конденсатор емкостью 1000 мкф и резистор 4,7 кОм, задержка будет равна 0,001 Ф х 4700 Ом = 4,7 минуты.

Если требуется создать устройство, которое будет периодически включать и отключать ведомый прибор, то можно воспользоваться схемой основанной на свойствах мультивибратора.

Конденсаторы, поочередно заряжаясь и разряжаясь, открывают и закрывают транзисторы V1 и V2. Последний управляет транзистором V3, через который, питается обмотка катушки реле. В результате, с периодичностью, определяемой RC-цепочками R2/C1 и R3/C2 контакты реле К1.1 будут коммутировать, подключаемое устройство.

Читайте также  Линейка для черчения

Аналоговые устройства были достаточно популярны, но имели существенные недостатки:

  • невысокая точность;
  • зависимость времени срабатывания от температуры;
  • потеря емкости конденсаторов со временем и сокращение времени коммутации.

Ассортимент РВ на прилавках российских магазинов огромен. Если говорить о производителях, которые популярны среди потребителей, то брендом с идеальным соотношением цена/качество можно назвать ABB. Эта корпорация была основана путем слияния двух довольно крупных компаний в 1988 году, а уже в начале 90-х годов прошлого столетия ее представительство было открыто в Санкт-Петербурге. Сегодня компания занимает лидирующие позиции в производстве систем защитной и промышленной автоматики.

Прежде чем разобраться, как подключить реле времени АВВ, стоит рассмотреть особенности подобного оборудования.

Урок 39. Реле времени: управление устройствами по таймеру

В этом уроке мы создадим четырёхканальное реле времени. К данному устройству можно подключить до 4 приборов (лампочки, светодиодные ленты, моторы, обогреватели, вентиляторы и т.д.), каждое из которых будет включаться на заданные для него промежутки времени суток и в заданные дни недели.

Каждый из четырёх каналов нашего реле времени может выдавать не только логические уровни (1/0 — вкл/выкл), но и сигналы ШИМ (включать приборы на определённую мощность).

В реле времени имеется 20 таймеров (их количество можно уменьшить или увеличить до 128, указав нужное число в строке 16 скетча). Один таймер включает только одно устройство (канал) на заданный промежуток времени, не влияя на работу остальных устройств (каналов). Каждому устройству (каналу) можно назначить несколько таймеров, следовательно, включать и выключать каждое из устройств можно несколько раз в сутки и на разную мощность. При отключении питания, таймеры реле не сбиваются, так как их настройки хранятся в энергонезависимой памяти Arduino. Текущее время также не сбивается, так как оно берётся из модуля часов реального времени, который снабжен батарейкой.

Реле времени можно использовать для включения освещения по времени в доме, квартире, на даче, на производстве и т.д. Можно использовать для включения по времени вентиляции, котлов, обогревателей, полива газонов, систем очистки дачных бассейнов и т.д. Еще одним преимуществом реле времени является создание эффекта присутствия, например, Вас нет дома, но свет утром и вечером включается, а днём и ночью выключается, утром включается радио или телевизор, а ночью включается ночник. Это может заставить задуматься нежелательных «гостей», что дом обитаем и делать там нечего.

Нам понадобится:

  • Arduino Uno х 1шт.
  • Дисплей LCD1602 I2C зелёный или синий x 1шт.
  • Trema I2C HUB прямоугольный или квадратный x 1шт.
  • Trema модуль — RTC (часы реального времени) x 1шт.
  • Trema модуль — энкодер x 1шт.
  • Trema Shield x 1шт.

Для реализации проекта нам необходимо установить библиотеки:

  • LiquidCrystal_I2C для работы с символьными ЖК дисплеями.
  • iarduino_Encoder_tmr для работы с энкодерами через аппаратный таймер.
  • iarduino_RTC для работы с модулями реального времени.
  • Библиотеки EEPROM, Wire и pgmspace используемые в скетче, входят в стандартный набор Arduino IDE.

О том как устанавливать библиотеки, Вы можете ознакомиться на странице Wiki — Установка библиотек в Arduino IDE .

Видео:

Схема подключения:

Trema модуль RTC и дисплей LCD1602 I2C подключаются к аппаратной шине I2C через Trema I2C HUB, а Trema энкодер можно подключать к любым (цифровым или аналоговым) выводам Arduino, их номера указываются в скетче (в примере использованы выводы D4, D7 и D8). Для удобства подключения используется Trema Shield.

Приборы подключаются к каналам 1-4:
  • Маломощные приборы с питанием 5 В постоянного тока до 20 мА можно подключать напрямую к одному из каналов.
  • Приборы с питанием до 30 В постоянного тока подключаются через силовой ключ.
  • Приборы с питанием от сети 220 В переменного тока подключаются через твердотельное или электромеханическое реле.

Алгоритм работы:

Режим просмотра времени: При включении питания на индикаторе отображается текущее время, дата и день недели. Номера включённых каналов отображаются в правом верхнем углу дисплея.

Меню: Для входа в меню нужно нажать на энкодер. Далее поворачивая экодер вправо или влево можно выбрать разделы «ТАЙМЕРЫ», «ЧАСЫ», «ВЫХОД», для входа в требуемый раздел нужно опять нажать на энкодер.

Меню>часы: В данном разделе меню, поворачивая энкодер вправо или влево, можно выбрать разделы «ВРЕМЯ», «ДАТА», «ВЫХОД», для входа в требуемый раздел нужно нажать на энкодер.

Меню>часы>время: Этот раздел меню предназначен для установки текущего времени. Устанавливаемый в данный момент параметр времени (часы, минуты, секунды) должен мигать. Выбор значения осуществляется поворотом энкодера, а переход к следующему значению, нажатием на энкодер.

Меню>часы>дата: Этот раздел меню предназначен для установки текущей даты и дня недели. Устанавливаемый в данный момент параметр даты (день, месяц, год, день недели) должен мигать. Выбор значения осуществляется поворотом энкодера, а переход к следующему значению, нажатием на энкодер.

Меню>таймеры: В данном разделе меню, поворачивая энкодер вправо или влево, можно выбрать один из установленных таймеров (для их редактирования) или разделы «НОВЫЙ ТАЙМЕР», «СТЕРЕТЬ ВСЕ ТАЙМЕРЫ», «ВЫХОД», для входа в требуемый раздел нужно нажать на энкодер. Установленные таймеры отображаются в виде строки из времени их старта/сброса и номера канала «00:00-00:00-0».

Меню>таймеры>новый таймер: Выбор данного раздела приведёт к созданию нового таймера, на экране отобразится надпись «НОВЫЙ ТАЙМЕР СОЗДАН» после чего Вам будет предложено ввести время старта/сброса и указать номер канала (который будет включаться данным таймером). Данный раздел меню недоступен если установлены все таймеры.

Меню>таймеры>стереть все таймеры: Выбор данного раздела приведёт к удалению всех таймеров, на экране отобразится надпись «ВСЕ ТАЙМЕРЫ УДАЛЕНЫ». Данный раздел меню недоступен если нет ни одного установленного таймера.

Меню>таймеры>00:00-00:00-0: Вместо «00:00-00:00-0» будет строка из времени старта/сброса таймера и номера канала которым он управляет. Данный раздел меню предназначен для редактирования выбранного таймера, поворачивая энкодер вправо или влево, можно выбрать разделы «ВРЕМЯ И КАНАЛ», «ПОВТОРЫ», «УРОВЕНЬ СИГНАЛА», «СТЕРЕТЬ ТАЙМЕР», «ВЫХОД», для входа в требуемый раздел нужно нажать на энкодер.

Меню>таймеры>00:00-00:00-0>время и канал: Этот раздел меню предназначен для установки (редактирования) времени старта/сброса таймера и номера канала которым он управляет. Устанавливаемый в данный момент параметр (час старта, минута старта, час сброса, минута сброса, номер канала) должен мигать. Выбор значения осуществляется поворотом энкодера, а переход к следующему значению, нажатием на энкодер.

Меню>таймеры>00:00-00:00-0>повторы: Этот раздел меню предназначен для установки (редактирования) повторов таймера по дням недели, в которые он должен срабатывать. Под устанавливаемым в данный момент параметром (ПН, ВТ, СР, ЧТ, ПТ, СБ, ВС) должен мигать курсор. Поворот энкодера устанавливает или сбрасывает стрелочку под устанавливаемым параметром, если она установлена значит в этот день недели таймер будет срабатывать, иначе он срабатывать не будет. Переход к следующему дню недели осуществляется нажатием на энкодер.

Меню>таймеры>00:00-00:00-0>уровень сигнала: Этот раздел меню предназначен для установки (редактирования) уровня сигнала на выбранном канале при срабатывании таймера. Выбор уровня сигнала от 5% до 100% осуществляется поворотом энкодера с шагом 5%, а нажатие на энкодер приведёт к выходу из данного раздела.

Читайте также  Устройство заземления в частном доме

Меню>таймеры>00:00-00:00-0>стереть таймер: Выбор данного раздела приведёт к удалению выбранного таймера, на экране отобразится надпись «ТАЙМЕР УДАЛЕН».

Примеры:

Создание таймера который по будням, между 18:00 и 20:00, будет включать 4 канал с уровнем сигнала 100%:
  • Нажмите на энкодер для входа в меню.
  • Поворачивайте энкодер пока не увидите раздел «ТАЙМЕРЫ» и войдите в него нажав на энкодер.
  • Поворачивайте энкодер пока не увидите раздел «НОВЫЙ ТАЙМЕР» и войдите в него нажав на энкодер.
  • Введите «18:00-20:00 к4». Выбор значений осуществляется поворотом энкодера, а переход к следующему — нажатием.
  • Поворачивайте энкодер пока не увидите раздел «ПОВТОРЫ» и войдите в него нажав на энкодер.
  • Установите галочки под «ПН, ВТ,СР,ЧТ,ПТ» . Установка осуществляется поворотом энкодера, а переход — нажатием.
  • Поворачивайте энкодер пока не увидите раздел «УРОВЕНЬ СИГНАЛА» и войдите в него нажав на энкодер.
  • Установите значение «100%». Выбор значения осуществляется поворотом энкодера, а установка — нажатием.
  • Поворачивайте энкодер пока не увидите раздел «ВЫХОД» и выйдите из редактирования таймера нажав на энкодер.
  • Поворачивайте энкодер пока не увидите раздел «ВЫХОД» и выйдите из раздела «ТАЙМЕРЫ» нажав на энкодер.
  • Поворачивайте энкодер пока не увидите раздел «ВЫХОД» и выйдите из «МЕНЮ» нажав на энкодер.

Теперь на экране отображается текущее время, дата и день недели, а по будням, с 18:00 до 20:00 в правом верхнем углу экрана будет отображаться цифра 4, при этом на 4 канале будет установлен уровень логической «1» (сигнал ШИМ со 100% заполнением). На остальных каналах будет уровень логического «0».

Создание таймера который между 19:00 и 21:00 каждого дня, будет включать 3 канал с уровнем сигнала 50%:
    Повторите все шаги из предыдущего примера, но:
  • Вместо «18:00-20:00 к4» введите «19:00-21:00 к3» .
  • Вместо «ПН, ВТ, СР, ЧТ, ПТ» установите галочки под всеми днями недели «ПН, ВТ, СР, ЧТ, ПТ, СБ, ВС».
  • Вместо «100%» установите уровень сигнала «50%».

После того как Вы установите два таймера (из 1 и 2 примера): По будням с 18:00 до 19:00 в правом верхнем углу экрана будет отображаться цифра 4, при этом на 4 канале будет установлен уровень логической 1 (сигнал ШИМ со 100% заполнением). По будням с 19:00 до 20:00 в правом верхнем углу экрана будет отображаться цифра 3 и 4, при этом на 3 канале будет установлен сигнал ШИМ с 50% заполнением, а на 4 канале будет установлен уровень логической «1» (сигнал ШИМ со 100% заполнением). По будням с 20:00 до 21:00 и в выходные с 19:00 до 21:00, в правом верхнем углу экрана будет отображаться цифра 3, при этом на 3 канале будет установлен сигнал ШИМ с 50% заполнением.

Примечание:

Включение и выключение устройств осуществляется по установленным таймерам только в режиме просмотра времени. Это сделано для того, чтобы устройства «случайно» не включились во время редактирования текущей даты, времени или таймера.

Код программы:

Библиотека iarduino_Encoder_tmr использует второй аппаратный таймер, НЕ ВЫВОДИТЕ СИГНАЛЫ ШИМ НА 3 ИЛИ 11 ВЫВОД!