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.
