Автоматика своими руками для включения и выключения электроприборов: таймеры

Вас устраивает надежность старой бытовой техники, но приходится включать и выключать ее самостоятельно? Устройства можно обновить и усовершенствовать, установив таймер включения и выключения электроприборов своими руками. Процесс модернизации не сложный, но требует точности и внимания.

Принцип работы и области применения

В основу работу автотаймеров положен принцип замыкания и размыкания электрической сети, исходя из установленных параметров. После нажатия кнопки включается техника либо освещение и начинается обратный отсчет времени в контроллере. По истечении установленного периода срабатывает реле времени, прекращается подача тока и техника отключается.

Механизм приведения в действие приборов различный, но в любом реле после истечения установленного периода отключается рабочий механизм.

Временные реле используют:

• в стиральных машинах;
• в кухонных устройствах – микроволновках, духовках, печах;
• в системах вентиляции и полива;
• в осветительных приборах.

Активно используется таймер для контактной сварки в быту, на производстве, в некоторых школах (звонки на уроки и перемены).

Необходимость таймера включения для электроприборов

Использование контроллеров времени позволяет управлять техникой без непосредственного участия пользователя. Благодаря установке выбранного временного режима, таймер сам следит за включением и отключением бытовой техники. Это освобождает время для более продуктивных занятий либо отдыха.

При желании контроллер времени можно снабдить звуковым сигналом об окончании определенного периода либо работы устройства.

Несколько слов о разновидностях

Реле времени классифицируют как устройства:

• механического типа;
• с электронным механизмом работы (в том числе тиристорные);
• пневматические реле.

По конструкции электрические устройства бывают релейные (самые надежные и популярные), сими- и тиристорные. Расположение подключающего элемента бывает:

• заднее;
• переднее;
• боковое;
• через отдельный разъем.

Установка временных параметров проводится кнопками, переключателем, потенциометром.

Виды реле

Наиболее популярны электронные механизмы включения техники. Но не менее эффективны пневматические и часовые таймеры (то есть механические).

Основу пневматов составляет демпферное устройство. Расширением или сужением трубы, подающей воздух, регулируется время срабатывания. Коррекция диаметра трубки проводится винтом. Механизм простой и его легко собрать самостоятельно из доступных материалов. Недостаток – есть задержки времени. Такой прибор устанавливают на оборудовании, где контроль времени не требует особой точности.

Времязадающее устройство на транзисторах

Наиболее простая схема – на транзисторах, используется в осветительных приборах. Элементы соединяются спаиванием, без использования платы. Для включения нажимают кнопку, через установленный интервал времени свет гаснет.

Недостаток такого типа реле – ложные срабатывания, перед очередным включением необходимо разряжать конденсатор, и трудно точно выставить время в устройстве.

Реле на микросхеме

Более точный механизм контроля времени и включения/выключения электроприборов – на микросхемах. Такие приборы используют, если таймер срабатывает через большие промежутки времени, в пределах 10 – 60 минут. При использовании микросхем ложные включения/отключения исключены, более надежный контроль токов.

Преимущества электронных приборов:

• малые размеры;
• большой выбор программ;
• малый расход электроэнергии;
• все элементы неподвижные;
• длительный срок эксплуатации.

Недостаток таких схем – более сложный монтаж, высокая стоимость деталей, а значит и контроллера.

Устройство для коммутации оборудования 220 вольт

Часовые варианты используют электрики. Основу устройства составляет пружина, которую взводит электромагнитный механический привод. На специальной шкале задаются интервалы времени. После окончания установленного периода коммутируют контактные группы часового устройства.

Такой вариант реле времени устанавливают на автоматических рубильниках электрических цепей. Преимущество часовых таймеров – полная автономность.

Создаем реле времени на 12 и 220 вольт

Транзисторные и микросхемные таймеры работают при напряжении 12 вольт. Для использования при нагрузках 220 вольт устанавливают диодные устройства с магнитным пускателем.

Если планируется установка реле времени на маломощной технике, магнитный пускатель не устанавливают. Диодный мост и тиристор преобразуют напряжение без него.

Для сборки контроллера с выходом на 220 вольт запасаются:

• тремя сопротивлениями;
• четырьмя диодами (током более 1 А и обратным напряжением 400 В);
• конденсатором с показателем 0,47мФ;
• тирристором;
• кнопкой пуска.

После нажатия кнопки замыкается сеть, и конденсатор начинает заряжаться. Тирристор, который во время зарядки был открыт, закрывается после зарядки конденсатора. В результате подача тока прекращается, техника отключается. Коррекция проводится выбором сопротивления R3 и мощностью конденсатора.

Изготовление на диодах

Для монтажа системы на диодах необходимые элементы:

• 3 резистора;
• 2 диода, рассчитанные на ток 1 А;
• тиристор ВТ 151;
• пусковое устройство.

Выключатель и один контакт диодного моста подключают к питанию на 220 вольт. Второй провод моста подсоединяют к выключателю. Тирристор соединяют с сопротивлениями на 200 и 1 500 Ом и диодом. К конденсатору подключают вторые выводы диода и 200-го резистора. Сопротивление на 4300 Ом включают параллельно конденсатору.

С помощью транзисторов

Для сборки схемы на транзисторах необходимо запастись:

• конденсатором;
• 2 транзисторами;
• тремя резисторами (номинал 100 кОм К1 и 2 модели R2, R3);
• кнопкой.

После включения кнопки заряжается конденсатор через резисторы r2 и r3 и эммитер транзистора. При этом на сопротивлении падает напряжение, так как транзистор открывается. После открытия второго транзистора срабатывает реле.

По мере зарядки емкости ток падает, а с ним напряжение на сопротивление до того показателя, при котором закрывается транзистор и отпускается реле. Для нового запуска необходима полная разрядка емкости, ее выполняют нажатием кнопки.

Создание на базе микросхем

Чтобы создать систему на основании микросхем потребуются:

• 3 резистора;
• диод;
• микросхема TL431;
• кнопка;
• емкости.

Контакт реле подключают параллельно кнопке, к которой подключают «+» источника питания. Второй контакт реле выводят на резистор 100 Ом. Резистор также соединяют с сопротивлениями.

Второй и третий вывод микросхемы соединяют с резистором на 510 Ом и диодом соответственно. Последний контакт реле также подключается к полупроводнику, с исполняющим устройством. «–» источника питания подключают к сопротивлению на 510 Ом.

С использованием таймера ne555

Наиболее простая в исполнении схема с интегральным таймером NE555, поэтому такой вариант используется во многих элекросхемах. Для монтажа контроллера времени потребуются:

• плата 35х65;
• файл программы Sprint Layout;
• резистор;
• винтовые клеммники;
• точечный паяльник;
• транзистор;
• диод.

Схема монтируется на плате, резистор располагается на ее поверхности либо выводится проводами. В плате есть места для винтовых клеммников. После впаивания комплектующих, излишки пайки удаляют и проверяют контакты. Для защиты транзистора параллельно реле монтируется диод. В устройстве устанавливается время срабатывания. Если к выходу подключить реле, можно корректировать нагрузку.

Принцип работы системы:

• пользователь нажимает кнопку;
• схема замыкается и появляется напряжение;
• загорается лампочка и начинается отсчет времени;
• после истечения установленного периода лампочка гаснет, напряжение становится равным 0.

Пользователь может регулировать интервал работы часового механизма в пределах 0 – 4 минуты, с конденсатором – 10 минут. Транзисторы, используемые в схеме – биполярные устройства малой и средней мощности типа n-p-n. Задержка зависит от сопротивлений и конденсатора.

Многофункциональные устройства

Многофункциональные контроллеры времени выполняют:

• отсчет времени в двух вариантах одновременно в течение одного срока;
• параллельный отсчет временных отрезков постоянно;
• обратный отсчет;
• функцию секундомера;
• 2 варианта автозапуска (первый вариант после нажатия кнопки пуск, второй – после подведения тока и истечения установленного периода).

Для работы устройства в нем устанавливается блок памяти, в котором сохраняются установки и последующие изменения.

Практические схемы

Выбирая таймер на микроконтроллере для домашней техники, необходимо подумать, стоит ли выбирать такое дорогое устройство для бытового использования.