Простой электронный таймер. Как сделать реле времени своими руками: схема подключения Суточный циклический таймер своими руками

Представляем очень практичное устройство отсчёта времени для дома и кухни. Проект был разработан по причине того, что хоть всяких таймеров много в разных устройствах (часы, смартфоны и т. д.), но все они не удобны в эксплуатации в условиях кухни или мастерской. Управление должно быть максимально упрощено — никаких лишних кнопок, которые не сразу и вспомнить какая за что отвечает.

Схема принципиальная таймера с энкодером

Когда-то давно были в продаже механические таймеры — они реально были просты в использовании. Вот и решено объединить эту простоту с современной базой. Так возник этот таймер с регулятором — энкодером. В нём как и в механическом прототипе, можно увеличивать и уменьшать время отсчета. Основа — микроконтроллер ATtiny 2313. Вот к нему .

Как работает устройство

Увеличение/уменьшение времени происходит скачкообразно сразу на несколько секунд. Кроме того, время можно приостановить.

Последние 5 минут сигнализируются короткими двойными пиками каждую минуту. А последние 15 секунд пикает каждую секунду.

Возможность выключения текущего сигнала пищалки осуществляется нажатием на энкодер или поворотом его ручки в любую сторону.

С целью максимального упрощения для пользователя управления, таймер обратного отсчета не имеет никаких других лишних функций.

И вместо распознавания временных шагов на 15, 30, 60 секунд, лучше было бы определить скорость поворота ручки энкодера и на этой основе изменять время. Медленное вращение — подсчитывает отдельные секунды, быстрое — шаги в несколько минут.

Корпус… До него дело так и не дошло 🙁 Таймер уже долгое время так и используется в полуоткрытом виде: снизу 3 пальчиковые батарейки, спереди трёхцифровой индикатор LED, а сверху ручка регулятора выбора времени.

Видео работы таймера

Вот видео, демонстрирующее работу устройства при различных режимах, а также механический секундомер рядом для сравнения.

Этот таймер проект может быть использован для включения-выключения любого устройства через заданное время, схема может быть использована во многих случаях, например, включить/выключить радио, телевизор, вентилятор, насос, освещение, электронагреватель.

Проект был разработан на базе двух КМОП микросхем CD4001 и CD4020 . Два элемента CD4001 образуют генератор, транзистор BC547 нужен чтоб управлять реле, которое, в свою очередь, включает и выключает нагрузку. Схема довольно проста, имеет перемычки для установки требуемого промежутка времени, Preset - регулятор установки частоты генератора в 1 Гц. SW1 - кнопка , SW2 - вкл/выкл схемы. Контакты переключателя реле могут обрабатывать нагрузку с 220 В 5 A. Рисунок печатной платы .

Параметры и детали таймера

• Питание: 12 В постоянного напряжения
• Потребление тока: 60 мА
• D3: индикатор питания
• D2: индикатор работы таймера
• CN2: вход питания
• J1-J7: Установка времени длительности вкл/выкл
• CN1: выход реле
• SW1: Кнопка запуска
• SW2: Кнопка питания On/Off
• PR1: Установка точности

Список деталей

Выше в таблице показано, какое положение джампера соответствует каким временным интервалам цикла. Можно сделать переключатель и вывести его наружу, а можно сразу припаять нужное положение, в зависимости от сферы применения. Максимальный период - 2 ч. Это значит что подключенный, допустим, электрический нагреватель, будет 2 часа работать и 2 отдыхать. Если необходимо ещё более увеличить цикл - потребуется понизить частоту генератора до 0,5 Гц. Тогда период пропорционально удлинится и станет 4 часа.

В современном оборудовании часто необходим таймер, т. е. устройство, которое сработает не сразу, а через промежуток времени, поэтому его еще называют реле задержки. Прибор создает временные задержки включения или выключения других устройств. Его не обязательно приобретать в магазине, ведь грамотно сконструированное самодельное реле времени будет эффективно выполнять свои функции.

Сфера применения реле времени

Области использования таймера:

• регуляторы;
• датчики;
• автоматика;
• различные механизмы.

Все данные устройства делятся на 2 класса:

1. Циклические.
2. Промежуточные.

Первое считается самостоятельным прибором. Он подает сигнал через заданный временной промежуток. В автоматических системах циклическое устройство включает и отключает необходимые механизмы. С его помощью управляют освещением:

• на улице;
• в аквариуме;
• в теплице.

Циклический таймер является неотъемлемым устройством в системе “Умный дом”. Его применяют для выполнения следующих задач:

1. Включение и выключение отопления.
2. Напоминание о событиях.
3. В строго указанное время включает необходимые устройства: стиральную машинку, чайник, свет и др.

Кроме вышеуказанных, есть еще отрасли, в которых эксплуатируется циклическое реле задержки:

• наука;
• медицина;
• робототехника.

Промежуточное реле используется для дискретных схем и служит вспомогательным устройством. Оно осуществляет автоматическое прерывание электрической цепи. Сфера применения промежуточного таймера реле времени начинается там, где необходимы усиление сигнала и гальваническая развязка электрической цепи. Промежуточные таймеры разделяются на виды в зависимости от конструктивного исполнения:

1. Пневматические. Срабатывание реле после поступление сигнала не происходит мгновенно, максимальная время срабатывания – до одной минуты. Используется в цепях управления металлорежущих станков. Таймер управляет приводами для ступенчатой регулировки.
2. Моторные. Диапазон установки временной задержки начинается с пары секунд и заканчивается десятками часов. Реле задержки являются частью цепей защиты воздушных линий электропередач.
3. Электромагнитные. Предназначены для цепей постоянного тока. С их помощью происходят разгон и торможение электропривода.
4. С часовым механизмом. Основной элемент – взведенная пружина. Время регулирования – от 0,1 до 20 секунд. Используются в релейной защите воздушных линий электропередач.
5. Электронные. Принцип действия построен на физических процессах (периодические импульсы, заряд, разряд емкости).

Схемы различных реле времени

Существуют разные варианты исполнения реле времени, схема каждого вида имеет свои особенности. Таймеры можно изготовить самостоятельно. Перед тем как сделать реле времени своими руками, необходимо изучить его устройство. Схемы простых реле времени:

• на транзисторах;
• на микросхемах;
• для выходного питания 220 В.

Опишем каждую из них более подробно.

Схема на транзисторах

Необходимые радиодетали:

1. Транзистор КТ 3102 (или КТ 315) – 2 шт.
2. Конденсатор.
3. Резистор номиналом 100 кОм (R1). Также понадобится еще 2 резистора (R2 и R3), сопротивление которых будет подбираться вместе с емкостью в зависимости от времени срабатывания таймера.
4. Кнопка.

При подключении схемы к источнику питания начнет заряжаться конденсатор через резисторы R2 и R3 и эммитер транзистора. Последний откроется, поэтому на сопротивлении будет падать напряжение. В результате откроется второй транзистор, что приведет к срабатыванию электромагнитного реле.

При заряде емкости ток будет уменьшаться. Это вызовет снижение эммитерного тока и падения напряжения на сопротивлении до того уровня, которое приведет к закрытию транзисторов и отпускания реле. Чтобы запустить таймер заново, потребуется кратковременное нажатие кнопки, которое вызовет полную разрядку емкости.

Для увеличения временной задержки используют схему на полевом транзисторе с изолированным затвором.

На базе микросхем

Применение микросхем уберет необходимость разряжать конденсатор и подбирать номиналы радиодеталей для выставления необходимого времени срабатывания.

Необходимые электронные компоненты для реле времени на 12 вольт:

• резисторы номиналом 100 Ом, 100 кОм, 510 кОм;
• диод 1N4148;
• емкость на 4700 мкФ и 16 В;
• кнопка;
• микросхема TL 431.

Положительный полюс источника питания должен соединяться с кнопкой, параллельно к которой подключен один контакт реле. Последний также подключается к резистору 100 Ом. С другой стороны резистор соединен с сопротивлениями на 510 и на 100 кОм. Один из выводов последнего идет на микросхему. Второй вывод микросхемы соединен с резистором на 510 кОм, а третий – с диодом. К полупроводниковому устройству подключается второй контакт реле, которое соединено с исполняющим устройством. Отрицательный полюс источника питания связан с сопротивлением на 510 кОм.

Под питание на выходе 220 В

Две вышеописанные схемы рассчитаны на напряжение 12 В, т. е. не подходят для мощных нагрузок. Устранить этот недостаток допустимо с помощью магнитного пускателя, установленного на выходе.

Если в качестве нагрузки выступает маломощное устройство (бытовое освещение, вентилятор, трубчатый электрический нагреватель), то можно обойтись без магнитного пускателя. Роль преобразователя напряжения выполнят диодный мост и тиристор. Необходимые детали:

1. Диоды, рассчитанные на ток больше 1 А и обратное напряжение не выше 400 В, – 4 шт.
2. Тиристор ВТ 151 – 1 шт.
3. Емкость на 470 нФ – 1 шт.
4. Резисторы: на 4300 кОм – 1шт, на 200 Ом – 1 шт., регулируемый на 1500 Ом – 1 шт.
5. Выключатель.

К питанию 220 В подключается контакт диодного моста и выключатель. Второй контакт моста соединен с выключателем. Параллельно к диодному мосту подключается тиристор. Тиристор соединяется с диодом и сопротивлениями на 200, на 1500 Ом. Вторые выводы диода и резистора (200 Ом) идут на конденсатор. Параллельно последнему подключено сопротивление на 4300 кОм. Но необходимо помнить, что данное устройство не используется для мощных нагрузок.

Предыстория такова: Летом как известно появляются мухи комары, которые спать мешают. Комары залетают в комнату не всегда, так что смысла включать репеллент ежедневно нет. Но когда ложишься спать и они начинают жужжать, приходится включать отпугиватель. Засыпаешь под него, а на утро дикая вонища и весь ресурс пластинки израсходован на одну ночь. Вот по этому мне стало по зарез необходимо устройство(хотя руки дошли до этого только зимой), которое отключает нагрузку через заданное время. Возможности купить микросхему-таймер у меня не было, а реле на транзисторах имели очень маленькую задержку. И в голову пришла идея сделать своими руками реле времени с использованием часов в качестве таймера.

И начнём создание реле с … ножек. Я сделал их пробойником из :

Ножки приклеиваем на фанеру — будущее основание прибора:

Ставим трансформатор:

И стандартный обвес (диодный мост и конденсатор) — в итоге получаем нестабилизированный блок питания:

Источник питания устройства мы получили, теперь осталось разобраться со схемой.

Эта схема для часов, у которых будильник при срабатывании сигналит непродолжительное время :

При кратковременном нажатии кнопки «Пуск» реле 2 замыкает и удерживает цепь питания. Загорается светодиод, сигнализирующий о работе и реле 3 включает нагрузку. При срабатывании будильника реле 1 размыкает цепь питания и контакты реле 2 возвращаются в исходное положение. Нагрузка отключается. Вместо реле 2 и 3 можно использовать одно двухполярное реле.

Для часов, у которых будильник при срабатывании отключается только вручную (т.е. сигналит постоянно) , схема гораздо проще:

Когда сигнал будильника подаётся на диод и эмиттер транзистора, контакты реле будут разомкнуты — нагрузка отключена. Не будет сигнала — включена.

Реле 3 в первой схеме и реле 1 во второй должны выдерживать сетевое напряжение и рассчитаны на ток, потребляемый нагрузкой. Реле, не подходящие по параметрам выйдут из строя.

Я добыл релюхи из сломаного бесперебойника, 250в 5а — всё с большим запасом.

Приклеиваем релюшки:

Пол дела сделано, теперь нужно разобраться с часами.

Для питания часов нужно 3 вольта, но как их получить?

Вариант 1 — Стабилизатор на 3 вольта.

Вариант 2 — Оставить питание от батареек.

Батарейки явно не бро, могут подсесть в нужный момент, по этому предпочтительнее стабилизатор. Если нет стабилизатора, то тогда используем батарейки.

У меня был стабилизатор на 5 вольт и я подключил его через 4 диода. В итоге при срабатывании будильника идёт просадка напряжения, а это не хорошо.

Хоть на стабилизатор идёт мизерная нагрузка, я на всякий случай закрепил его на радиаторе. И заодно его стало удобней закрепить в корпусе часов:

Навесом спаял схемку, инициирующую запуск релюшки:

И разместил всё это в корпусе часов:

Часы будут крепится к корпусу, прикрывающему релюхи:

Последний штрих — приделываем розетку:

Прибор готов. Область применения такого реле ограничена вашей фантазией. Например можно сделать автоматический полив растений или дозатор корма для домашних животных. Ну я и расфантазировался…

Если кто плохо понял принцип действия, посмотрите это видео. Оно и натолкнуло меня на создание реле.

Демонстрация работы:

С помощью электронных реле можно неплохо экономить деньги, к примеру, возьмем свет в коридоре, кладовке или подъезде. Нажимая кнопку, мы включаем свет и через определенное время он автоматически отключается. Этого времени должно хватить на поиски предмета в коридоре, кладовке или попадание в квартиру. К тому же освещение без надобности не горит, если вы забыли его выключить. Это устройство не только полезно, но и очень удобно. В этой статье мы расскажем, как сделать реле времени своими руками, предоставив все необходимые схемы и инструкции.

Простейший вариант

Пример конструктора для самодельной сборки таймера задержки отключения:

При желании возможно самостоятельно собрать реле времени по следующей схеме:

Времязадающим элементом является С1, в стандартной комплектации КИТ-набора он имеет следующие характеристики: 1000 мкФ/16 В, время задержки в этом случае составляет приблизительно 10 минут. Регулировка времени осуществляется переменным R1. Питание платы 12 Вольт. Управление нагрузкой производится через контакты реле. Плату можно не делать, а собрать на макетной плате или навесным монтажом.

Для того, чтобы сделать реле времени, нам понадобятся следующие детали:

Правильно собранное устройство не нуждается в настройке и готово к работе. Данное самодельное реле задержки времени было описано в журнале «Радиодело» 2005.07.

Самоделка на базе таймера NE 555

Другая схема электронного таймера для сборки своими руками также легка и доступна для повторения. Сердцем данной схемы является микросхема интегрального таймера «NE 555». Данный прибор предназначен как для отключения, так и включения устройств, ниже представлена схема устройства:

NE555 – это специализированная микросхема, используемая в построении всевозможных электронных устройств, таймеров, генераторов сигнала и т.д. Она достаточно распространена, поэтому ее можно найти в любом радиомагазине. Данная микросхема управляет нагрузкой через электромеханическое реле, которое можно задействовать как на включение, так и на выключение полезной нагрузки.

Управление таймером осуществляется двумя кнопками: «старт» и «стоп». Для начала отсчета времени необходимо нажать на кнопку «старт». Отключение и возврат устройства в первоначальное состояние осуществляется кнопкой «стоп». Узлом, задающем интервал времени, является цепочка из переменного резистора R1 и электролитического конденсатора C1. От их номинала зависит величина задержки включения .

При данных номиналах элементов R1 и C1, диапазон времени может быть от 2 секунд до 3 минут. В качестве индикатора состояния работоспособности конструкции используется включенный параллельно катушке реле светодиод. Как и в предыдущей схеме, для ее функционирования требуется дополнительный источник внешнего питания на 12 Вольт.

Для того чтобы реле само включалось сразу при подаче на плату питания, необходимо немного изменить схему: вывод 4 микросхемы соединить с плюсовым проводом, вывод 7 отключить, а выводы 2 и 6 соединить вместе. Более наглядно о данной схеме можно узнать из видео, где подробно описан процесс сборки и работы с устройством:

Реле на одном транзисторе

Самый простой вариант — использовать схему реле времени всего на одном транзисторе, КТ 973 А, его импортный аналог BD 876. Данное решение также основано на заряде конденсатора до напряжения питания, через потенциометр (переменный резистор). Изюминка схемы заключается в принудительном переключении и разряде емкости через резистор R2 и возвращении исходного начального положения тумблером S1.

При подаче питания на устройство емкость С1 начинается заряжаться через резистор R1 и через R3, открывая тем самым транзистор VT1. Когда емкость зарядится до состояния отключения VT1, обесточивается реле, тем самым отключая или включая нагрузку, в зависимости от назначения схемы и используемого типа реле.

Выбранные вами элементы могут иметь незначительный разброс в номиналах, это не повлияет на работоспособность схемы. Задержка может немного отличаться и зависеть от температуры окружающей среды, а также от величины сетевого напряжения. На фото ниже предоставлен пример готовой самоделки:

Теперь вы знаете, как сделать реле времени своими руками. Надеемся, предоставленные инструкции пригодились вам и вы смогли собрать данную самоделку в домашних условиях!