Несколько схем реле времени и задержки выключения нагрузки. Несколько схем реле времени и задержки выключения нагрузки Задержка включения ne555

Реле задержки времени предназначено для регулировки последовательности работы определённых элементов электрической схемы. В основном такие устройства используются в приборах, где требуется автоматическое выполнение определённого действия через установленный промежуток времени.

Общая информация об устройстве

Реле – это устройство, которое работает по принципу аккумулятора . По продолжительности рабочего механизма могут быть суточные, недельные, часовые. Устанавливают эти приборы там, где нужен контроль цепей, которые обладают небольшими мощностями. При этом происходит полная изоляция между контрольным и управляемыми проводниками. Реле направлено контролировать одновременно несколько схем, при помощи одного сигнала.

Изначально, реле применялись в междугородных телефонных цепях. Они выполняли функцию усилителя : дублировали сигнал от одного контура к другому и передавали его цепной реакцией. Реле работало в первых компьютерах, выполняло простые команды в логических цепях.

Для чего в реле используется электромагнитное поле ? Оно является амортизатором, который замедляет или полностью обесточивает движение, при резком попадании катушки в среду напряжения. Именно это свойство даёт возможность реле задерживать время: замедляется время подключения якоря к катушке напряжения.

Несколько вариантов таких устройств

Использование реле времени даёт возможность экономить на потреблении электроэнергии, так как свет будет включаться и выключаться автоматически, через установленный промежуток времени.

Как работает реле задержки времени

Благодаря тому, что электрический ток при помощи проводников создаёт магнитное поле, текущее состояние реле реагирует индукторами на все изменения. Местонахождения магнитного поля будет зависеть от формы проводника. Если он сделан под прямым углом, то и поле будет располагаться так же, если в форме катушки, то магнитное поле будет располагаться вдоль всей её длины. Сила магнитного поля напрямую зависит от напряжения тока.

Реле стали популярными, потому что доказали всю эффективность при использовании. Они могут контролировать большие и маленькие напряжения. Катушка реле способна пропускать через себя доли ватт, в то время как контакты проводят сотни ватт энергии нагрузки.

Принцип действия реле напоминает бинарный усилитель включения и выключения. Как показывает практика, одна катушка реле может приводить в действие несколько контактов одного прибора. Это могут быть контакты любой комбинации. Устройство работает с контактами любого вида: ртутными, металлическими, магнитными тростниками.

Из чего состоит реле задержки?

Если устройство представляет собой простое двухканальное электромагнитное реле, то в него входят:

Якорь крепится с помощью шарниров с ярмом и механически связывается и одним или несколькими наборами контактов. Сам якорь удерживает пружина. Она установлена таким образом, чтобы во время отсутствия тока, в магнитной цепи образовывался воздушный зазор . В таком режиме устройства, один из контактов находится в закрытом положении, другой – в открытом. Некоторые из видов устройств имеют большее количество контактов, все зависит от предусмотренных функций.

При поступлении электрического тока, происходит генерация магнитного поля, что позволяет активизировать арматуру с последующим перемещением подвижного контакта. Это позволяет делать разрыва или соединения с неподвижными контактами. При открытых контактах происходит соединение и смыкание контактов, при выключении действия противоположные. При выключенном токе якорь занимает своё первоначальное положение и возвращается под действие силы, которая в несколько раз меньше магнитной, поэтому его положение нормально-расслабленное. Чаще всего эту силу обеспечивает пружина, гравитация применяется только в промышленных установках.

Когда происходит подача тока на катушку, диод проходит через неё и рассеивает энергию из распадающегося магнитного поля при дезактивации . Если этот процесс не запустится, то компоненты схемы получат энергетический всплеск, что повлечёт их выход из строя.

Реле задержки своими руками

Для создания реле с задержкой выключения в 220 В не нужно особых электромеханических знаний, достаточно будет владеть базовыми познаниями в физике и электромеханике. Существует определённое руководство , которое поможет собрать реле самостоятельно.

Для реле времени оптимальным считается использование схем на транзисторе . Такие реле отлично подходят для контроля работы дворников на машине, включения и выключения света на улице, работы стиральной машины . Задержка включения реле 220В - отличный вариант, сочетающий в себе бытовые удобства и великолепную экономию.

Для обеспечения точных промежутков времени при выполнении различных действий с помощью электрооборудования применяются реле времени.

Они повсюду применяются в быту: электронный будильник, изменение режимов работы стиральной машины, микроволновой печи, вытяжные вентиляторы в туалете и ванной комнате, автоматический полив растений и т. п.

Достоинства таймеров

Из всех разновидностей наиболее распространены электронные устройства. Их преимущества:

• малые размеры;
• исключительно малые энергозатраты;
• отсутствие подвижных частей за исключением механизма электромагнитного реле;
• широкий диапазон временных выдержек;
• независимость срока службы от количества рабочих циклов.

Реле времени на транзисторах

Обладая элементарными навыками электрика, можно изготовить электронное реле времени своими руками. Его монтируют в пластиковом корпусе, где размещаются блок питания, реле, плата и элементы регулирования.

Простейший таймер

Реле времени (схема ниже) производит подключение нагрузки к питанию на время 1-60 сек. Транзисторный ключ управляет электронным реле К1, который подключает потребитель к сети контактом К1.1.

В исходном состоянии переключатель S1 замыкает конденсатор С1 на сопротивление R2, который поддерживает его разряженным. Электромагнитный переключатель К1 при этом не работает, поскольку транзистор заперт. При подключении конденсатора к питающей сети (верхнее положение контакта S1) начинается его зарядка. Через базу протекает ток, который открывает транзистор и включается К1, замыкая цепь нагрузки. Напряжение питания на реле времени - 12 вольт.

В процессе зарядки конденсатора базовый ток постепенно уменьшается. Соответственно падает величина коллекторного тока, пока К1 своим отключением не разомкнет цепь нагрузки контактом К1.1.

Чтобы снова подключить нагрузку к сети на заданный период работы, схему следует снова перезапустить. Для этого переключатель устанавливается в нижнее положение "выключено", что приводит к разрядке конденсатора. Затем устройство снова включается с помощью S1 в течение заданного временного промежутка. Задержка регулируется с помощью установки резистора R1, а также может быть изменена, если конденсатор заменить на другой.

Принцип действия реле с применением конденсатора основан на его зарядке в течение времени, зависящего от произведения емкости на величину сопротивления электрической цепи.

Схема таймера на двух транзисторах

Нетрудно собрать реле времени своими руками на двух транзисторах. Оно начинает работать, если подать питание на конденсатор С1, после чего начнется его зарядка. При этом ток базы открывает транзистор VT1. Вслед за ним откроется VT2, и электромагнит замыкает контакт, подавая питание на светодиод. По его свечению будет видно, что сработало реле времени. Схема обеспечивает переключение нагрузки R4.

По мере того как конденсатор заряжается, эмиттерный ток постепенно снижается, пока транзистор не закроется. В результате реле отключится, и светодиод прекратит работу.

Повторный запуск устройства происходит, если нажать кнопку SB1, а затем ее отпустить. При этом конденсатор разрядится и процесс повторится.

Работа начинается, когда на реле времени 12 В подается питание. Для этого могут применяться автономные источники. При питании от сети к таймеру подключается блок питания, состоящий из трансформатора, выпрямителя и стабилизатора.

Реле времени 220в

Большинство электронных схем работают на малом напряжении с гальванической развязкой от сети, но при этом могут коммутировать значительные нагрузки.

Временная задержка может производиться от реле времени 220В. Всем известны электромеханические устройства с задержкой выключения старых стиральных машин. Достаточно было повернуть ручку таймера, и устройство включало двигатель на заданное время.

На смену электромеханическим таймерам пришли электронные устройства, которые также применяются для временного освещения в туалете, на лестничной площадке, в фотоувеличителе и т. п. При этом часто используются бесконтактные переключатели на тиристорах, где схема работает от сети 220 В.

Питание производится через диодный мост с допустимым током 1 А и более. Когда контакт выключателя S1 замыкается, в процессе зарядки конденсатора С1 открывается тиристор VS1 и загорается лампа L1. Она служит нагрузкой. После полной зарядки тиристор закроется. Это будет видно по отключению лампы.

Время горения лампы составляет несколько секунд. Его можно менять, установив конденсатор С1 с другим номиналом или подключив к диоду D5 переменный резистор на 1 кОм.

Реле времени на микросхемах

Транзисторные схемы таймеров имеют много недостатков: сложность определения времени задержки, необходимость разрядки конденсатора перед следующим пуском, малые интервалы срабатывания. Микросхема NE555, получившая название "интегральный таймер", давно завоевала популярность. Ее применяют в промышленности, но можно увидеть множество схем, по которым делают реле времени своими руками.

Временная выдержка задается сопротивлениями R2, R4 и конденсатором С1. Контакт подключения нагрузки К1.1 замыкается при нажатии на кнопку SB1, а затем он самостоятельно размыкается после задержки, продолжительность которой определяется из формулы: t и = 1.1R2∙R4∙C1.

При повторном нажатии на кнопку процесс повторяется.

Во многих бытовых приборах применяются микросхемы с реле времени. Инструкция для пользования - это необходимый атрибут правильной эксплуатации. Она также составляется для таймеров, созданных своими руками. От этого зависит их надежность и долговечность.

Схема работает от простейшего блока питания на 12 В из трансформатора, диодного моста и конденсатора. Ток потребления составляет 50 мА, а реле коммутирует нагрузку до 10 А. Регулируемую задержку можно сделать от 3 до 150 с.

Заключение

В бытовых целях можно легко собрать реле времени своими руками. Электронные схемы хорошо работают на транзисторах и микросхемах. Можно установить бесконтактный таймер на тиристорах. Его можно включать без гальванической развязки от действующей сети.

Микросхема серии 555 была разработана довольно давно, но до сих пор сохраняет свою актуальность. На базе чипа может быть собрано несколько десятков самых различных устройств с минимальным количеством дополнительных компонентов в схеме. Простота расчета номиналов компонентов обвески микросхемы также является важным её достоинством.

В данной статье речь пойдет о двух вариантах применения микросхемы в схеме реле времени с:

• Задержкой включения;
• Задержкой отключения.

В обоих случаях 555-ый чип будет функционировать как таймер.

Как работает микросхема 555

Перед тем, как перейти к примеру устройства реле, рассмотрим структуру микросхемы. Все дальнейшие описания будут делаться для микросхемы серии NE555 производства Texas Instruments.

Как видно из рисунка, основа - это RS-триггер с инверсным выходом , управляемый выходами с компараторов. Положительный вход верхнего компаратора называется THRESHOLD , отрицательный вход нижнего - TRIGGER . Другие входы компараторов подключены к делителю напряжения питания из трех резисторов по 5 кОм.

Как вы скорее всего знаете, RS-триггер может находиться в устойчивом состоянии (обладает эффектом памяти, объемом 1 бит) либо в логическом «0», либо в логической «1». Как он функционирует:

• R (RESET ) устанавливает выход в логическую «1» (именно «1», а не «0», так как триггер инверсный - об это говорит кружок на выходе триггера);
• Приход положительного импульса на вход S (SET ) устанавливает выход в логический «0» .

Резисторы по 5 кОм в количестве 3-х штук делят напряжение питания на 3, что приводит к тому, что опорное напряжение верхнего компаратора (вход «–» компаратора, он же, вход CONTROL VOLTAGE микросхемы) составляет 2/3 Vcc. Опорное напряжение нижнего - 1/3 Vcc.

С учетом сказанного, можно составить таблицы состояний микросхемы относительно входов TRIGGER , THRESHOLD и выхода OUT . Обратите внимание, что выход OUT - это инвертированный сигнал с RS-триггера.

С помощью такой функциональности микросхемы можно легко делать различные генераторы сигнала с частотой генерации, независимой от питающего напряжения.

В нашем случае, для создания реле времени применяется такая хитрость: входы TRIGGER и THRESHOLD объединяются вместе и к ним подается сигнал с RC-цепочки. Таблица состояний в таком случае будет выглядеть так:

Схема включения NE555 для такого случая следующая:

После подачи питания конденсатор начинает заряжаться, что приводит к постепенному увеличению напряжения на конденсаторе с 0В и далее. В свою очередь, напряжение на входах TRIGGER и THRESHOLD будет наоборот, убывать, начиная с Vcc+. Как видно из таблицы состояний, на выходе OUT присутствует логический «0» после подачи питания Vcc+, а переключение выхода OUT в логическую «1» произойдет, когда на указанных входах TRIGGER и THRESHOLD напряжение опустится ниже 1/3 Vcc.

Важен тот факт, что время задержки реле , то есть промежуток времени между подачей питания и зарядкой конденсатора до момента переключения выхода OUT в логическую «1», можно рассчитать по очень простой формуле:

T = 1.1 * R * C
И как видите, это время не зависит от напряжения питания. Следовательно, при проектировании схемы реле времени можно не заботиться о стабильности питания, что значительно позволяет упростить схемотехнику.

Также стоит упомянуть, что кроме 555 серии производится серия 556 в корпусе с 14-ю выводами. Серия 556 содержит два таймера 555.

Устройство с функцией задержки включения

Перейдем непосредственно к реле времени. В этой статье мы разберем с одной стороны схему максимально простую, но с другой стороны не имеющую гальванической развязки.

Внимание! Сборка и наладка рассматриваемой схемы без гальванической развязки должна выполняться только специалистами, имеющими соответствующее образование и допуски. Устройство является источником опасности, так как в нем присутствует опасное для жизни напряжение.

Такое устройство в своей конструкции имеет 15 элементов и делится на две части:

1. Узел формирования питающего напряжения или блок питания;
2. Узел с временным контроллером.

Блок питания работает по бестрансформаторному принципу. В его конструкцию входят компоненты R1, C1, VD1, VD2, C3 и VD3. Само напряжение питания 12 В формируется на стабилитроне VD3 и сглаживается конденсатором C3.

Во вторую часть схемы включены интегральный таймер с обвеской. Роль конденсатора C4 и резистора R2 мы описали выше, и теперь по указанной ранее формуле мы можем вычислить значение времени задержки реле:

T = 1.1 * R2 * C4 = 1.1 * 680000 * 0.0001 = 75 секунд ≈ 1.5 минуты Изменив номиналы R2-C4, вы можете самостоятельно определить необходимое вам время задержки и своими руками переделать схему на любой временной интервал.

Принцип работы схемы следующий. После включения устройства в сеть и появления напряжения питания на стабилитроне VD3, а, следовательно, и на микросхеме NE555, конденсатор начинает заряжаться до тех пор, пока напряжение на входах 2 и 6 чипа NE555 не опустится ниже 1/3 от питающего, то есть, примерно до 4 В. После наступления этого события на выходе OUT появится управляющее напряжение, которое запустит (включит) реле K1. Реле, в свою очередь, замкнет нагрузку HL1.

Диод VD4 ускоряет разрядку конденсатора C4 после отключения питания для того, чтобы после быстрого повторного включения в сеть устройства время сработки не сократилось. Диод VD5 гасит индуктивный выброс от K1, чем защищает схему. C2 служит для фильтрации помех по питанию NE555.

Если правильно подобраны детали и без ошибок выполнен монтаж элементов, то устройство в проведении настройки не нуждается.

При испытании схемы, чтобы не выжидать полторы минуты, необходимо сопротивление R1 снизить до значения 68–100 кОм.

Вы, наверное, обратили внимание, что в схеме нет транзистора, который бы включал реле K1. Сделано это не из экономии, а по причине достаточной надежности выхода 3 (OUT) микросхемы DD1. Микросхема NE555 выдерживает на выходе OUT максимальную нагрузку до ±225 мА.

Такая схема идеально подходит для контроля времени работы вентиляционных приборов , установленных в санузлах и других подсобных помещениях. За счет ее наличия вентиляторы включаются только при условии присутствия в помещении в течение длительного времени . Такой режим значительно снижает расход электрической энергии, и продлевает срок службы вентиляторов за счет меньшего износа трущихся деталей.

Как сделать реле с задержкой отключения

Приведенную схему, благодаря особенностям NE555, можно легко переделать в таймер задержки отключения. Для этого необходимо поменять местами C4 и R2-VD4. В таком случае K1 замкнет нагрузку HL1 сразу после включения устройства. Отключение нагрузки произойдет после того, как напряжение на конденсаторе C4 увеличится до 2/3 от напряжения питания, то есть примерно до 8 В.

Недостатком такой модификации является тот факт, что после отключения нагрузки схема будет оставаться под воздействием опасного напряжения. Устранить такой недостаток можно включив контакт реле в цепь подачи питания на таймер параллельно с кнопкой включения (именно кнопкой, а не выключателем! ).

Схема такого устройства с учетом всех доработок приведена ниже:

Внимание! Для того, чтобы опасное напряжение в действительности снималось со схемы контактом реле, необходимо, чтобы ФАЗА была подключена именно так, как показано на схеме.

Обратите внимание, что таймер 555 применен и описан на нашем сайте еще и в другой статье, в которой рассмотрена . Приведенная там схема более надежна, содержит гальваническую развязку и позволяет изменять интервал выдержки времени с помощью регулятора.

Если при изготовлении изделия вам потребуется чертеж печатной платы, напишите об этом в комментариях.

Видео по теме

Всю нашу житье мы отсчитываем промежутки времени, что друг за другом определяют определенные события нашей существования. В целом без отсчета времени в нашей жизни не обойтись, ведь собственно по часам и минутам мы распределяем свой распорядок дня, а эти дни складываются в недели, месяцы и годы. Можно произнести, что без времени мы бы потеряли какой-то определенный смысл в наших действиях, а еще буквальнее, в нашу жизнь однозначно бы ворвался хаос. Но в этой статье мы вовсе не о фантастических реалиях вероятного и даже не о гипотетически невероятном, а все же о реально доступном. Ведь если это нам надо, если то к чему мы свыклись так необходимо, так зачем же отрешаться от удобного!? Мы о том, как и с помощью чего можно измерять пора. Нет, этот лозунг о том с помощью чего можно измерять время несколько забавен, так как это знает даже первоклассник. Возьми обычные часы любой из вероятных конструкций, будь то механические, песочные, электронные и измеряй время. Однако часы не вечно могут быть удобны. Скажем если нам необходимо запускать или отключать какое-то электронное конструкция, то лучше всего это реализовать на электронном таймере. Именно он возьмет на себя долги по включению и выключению устройства, путем автоматической электронной коммутации управления конструкциями. Именно о таком таймере на микросхеме NE 555 мы и расскажем в нашей статье.

Схема таймера на микросхеме NE555

Взгляните на рисунок. Как это может показаться банально, но микросхема NE555 собственно в этой схеме работает в своем штатном режиме, то есть по ровному назначению. Хотя на самом деле может быть применяться как мультивибратор, как преобразователь аналогового сигнала в цифровой, как микросхема обеспечивающая стол нагрузки от датчика света.

Давайте кратко еще раз пробежимся по подключению микросхемы и принципу труды схемы.

После нажатия на кнопку «reset» мы обнуляем потенциал на входе микросхемы, так как по сути заземляем вход. При этом конденсатор на 150 мКФ оказывается разряжен. Сейчас в зависимости от емкости подключенной к ножке 6,7 и земле (150 мКФ), будет зависеть этап задержки-выдержки таймера. Заметьте, что здесь также подключен и ряд резисторов 500 кОм и 2.2 мОм, то кушать эти резисторы тоже участвуют в формировании задержки-выдержки. Регулировать задержку можно с поддержкой переменного резистора 2.2 М. Но наиболее эффективно время можно менять линией замены конденсатора. Так при сопротивлении цепочки резисторов около 1 мОм, задержка будет возле 5 мин. Соответственно если выкрутить резистор на максимум и сделать так, чтобы конденсатор заряжался максимально медлительно, то можно достичь задержки в 10 минут. Здесь надо произнести, что при начале отсчета таймера загорается зеленый светодиод, когда же срабатывает таймер, то на выводе является минусовой потенциал и из-за этого зеленый светодиод гаснет, а загорается алый. То есть в зависимости от того, что вам надо, таймер на включение или выключение, вы можете воспользоваться соответственным подключением, к красному или зеленому светодиоду. Схема простая и при правильном соединении всех элементов в настройке не бедствует.

P/S Когда я нашел в интернете эту схему, то в ней было еще соединение между выводом 2 и 4, но при таком подключении схема не трудится!!! 2 вывод надо подключать к 6 контакту, это заключение было сделано исходя из иных аналогичных схем в интернете. При таком подключении все работало!!!

В случае нужды управления таймером силовой нагрузкой, можно использовать сигнал после резистора в 330 Ом. Эта о точка показана алым и зеленым крестиком. Используем обычный транзистор, скажем КТ815 и реле. Реле можно применить на 12 вольт. Образец такой реализации управления силовым питанием приведен в статье датчик свет, сморите ссылку рослее. В этом случае можно будет выключать-включать мощную нагрузку.

Подводя итог о таймере на микросхеме NE555

Приведенная тут схема хотя и работает от 9 вольт, но вполне допускает питание и на 12 вольт. Это значит, что такую схему можно использовать не лишь для домашних проектов, но и для машины, когда схему напрямую можно будет подключить к бортовой сети автомашины.
В этом случае такой таймер может быть применен для заминки включения камеры или ее выключения. Возможно применить таймер для «ленивых» указателей заворотов, для обогрева заднего стекла и т.д. Вариантов действительно много.