Tidsrelä gör det själv: översikt över 3 hemmagjorda varianter

Hushållsapparater kan aktiveras och stängas av utan att du behöver vara närvarande eller delta. De flesta modeller som tillverkas idag är utrustade med ett tidsrelä för automatisk start/stopp.

Vad gör du om du vill styra äldre utrustning på samma sätt? Ha tålamod, följ våra råd och gör ett tidsrelä med egna händer – tro mig, denna hemmagjorda pryl kommer att komma till nytta i hemmet.

Vi är redo att hjälpa dig att förverkliga en intressant idé och pröva dina krafter som självständig elektrotekniker. För dig har vi hittat och systematiserat all värdefull information om varianter och sätt att tillverka relän. Användningen av den presenterade informationen garanterar enkel montering och utmärkt funktion hos enheten.

I artikeln som presenteras för studier analyseras i detalj de praktiskt beprövade hemmagjorda varianterna av enheten. Informationen bygger på erfarenhet från entusiastiska elektroteknikmästare samt normkrav.

Användningsområden för tidsrelä

Människan har alltid strävat efter att förenkla sitt liv genom att införa olika anordningar i vardagen. Med uppkomsten av teknik baserad på elmotor uppstod frågan om att förse den med en timer som automatiskt styr denna utrustning.

Du slår på den under en inställd tid – och sedan kan du gå och göra annat. När den inställda tiden har löpt ut stängs aggregatet av automatiskt. Just för sådan automatisering behövdes ett relä med autotimerfunktion.

Ett klassiskt exempel på den aktuella enheten är reläet i en gammal sovjetisk tvättmaskin. På dess hölje fanns ett vred med flera skalstreck. Du ställde in önskat läge, och trumman snurrar i 5–10 minuter tills klockan inuti når noll.

Ett elektromagnetiskt tidsrelä är kompakt, förbrukar lite ström, har inga brytbara rörliga delar och är hållbart.

Idag installeras tidsrelä i olika apparater:

• mikrovågsugnar, ugnar och annan hushållsapparatur;
• fläktar;
• automatiska bevattningssystem;
• automatik för belysningsstyrning.

I de flesta fall är enheten baserad på en mikrokontroller som samtidigt styr alla andra driftlägen för den automatiserade utrustningen. Tillverkaren får det billigare. Man behöver inte lägga pengar på flera separata enheter som ansvarar för en sak.

Beroende på typen av utgångssignal klassificeras tidsrelän i tre kategorier:

• reläbaserade – belastningen ansluts via en torr kontakt;
• triacbaserade;
• tyristorbaserade.

Det första alternativet är mest pålitligt och motståndskraftigt mot nätspänningsspikar. En enhet med en tyristor på utgången bör endast väljas om den anslutna lasten är okänslig för matningsspänningens form.

För att själv tillverka ett tidsrelä kan du också använda en mikrokontroller. Men hemmabyggen görs oftast för enkla saker och arbetsförhållanden. En dyr programmerbar kontroller är i en sådan situation bara onödiga pengar.

Det finns mycket enklare och billigare kretsar baserade på transistorer och kondensatorer. Och det finns flera varianter att välja mellan för just dina specifika behov.

Kretsar för olika hemmabyggen

Alla föreslagna varianter för att göra ett tidsrelä själv bygger på principen att starta en inställd fördröjning. Först startas timern med ett angivet tidsintervall och nedräkning.

Den externa enheten som är ansluten till den börjar fungera – en elmotor eller ett ljus tänds. Och sedan, när noll nås, ger reläet en signal för att koppla bort lasten eller stänger av strömmen.

Alternativ #1: det enklaste med transistorer

Kretsar baserade på transistorer är de enklaste att realisera. Den enklaste av dem består av bara åtta komponenter. För att ansluta dem behövs inte ens ett kretskort, allt kan lödas utan det. Ett sådant relä görs ofta för att ansluta belysning via det. Du trycker på knappen – och lampan lyser i ett par minuter och släcks sedan automatiskt.

För att driva denna krets behövs 9-voltsbatterier eller 12-voltsackumulatorer, detta relä kan också drivas från 220 V växelström via en omvandlare till 12 V likström (+)

För att bygga detta hemmagjorda tidsrelä behöver du:

• ett par motstånd (100 Ω och 2,2 MΩ);
• bipolär transistor KT937A (eller motsvarande);
• lastomkopplingsrelä;
• potentiometer på 820 Ω (för att justera tidsintervallet);
• kondensator på 3300 µF och 25 V;
• likriktardiod KD105B;
• strömbrytare för att starta nedräkningen.

Tidsfördröjningen i detta relä-timer sker genom laddning av kondensatorn till transistorns nyckelspänning. Medan C1 laddas till 9–12 V förblir nyckeln i VT1 öppen. Den externa lasten är strömförsörjd (lampan lyser).

Efter en viss tid, som beror på det inställda värdet på R1, stängs transistorn VT1. Reläet K1 blir strömlöst och lasten kopplas bort från spänningen.

Kondensatorn C1s laddningstid bestäms av produkten av dess kapacitans och den totala resistansen i laddningskretsen (R1 och R2). Det första motståndet är fast, medan det andra är justerbart för att ställa in ett specifikt intervall.

Tidsparametrarna för det monterade reläet bestäms experimentellt genom att ställa in olika värden på R1. För att senare lättare kunna ställa in önskad tid bör en markering med minutplacering göras på höljet.

Det är problematiskt att ange en formel för beräkning av de fördröjningar som en sådan krets ger. Mycket beror på parametrarna för den specifika transistorn och de övriga komponenterna.

Återställning av reläet till utgångsläget sker genom omkoppling av S1. Kondensatorn kortsluts över R2 och laddas ur. Efter återinslagning av S1 startar cykeln på nytt.

En transistor kan ersättas med en krets av ett par liknande, vilket bara ökar stabiliteten för det tidsrelä som konstrueras (+)

I kretsen med två transistorer deltar den första i reglering och styrning av tidsintervallet. Den andra är en elektronisk strömbrytare för att slå på och stänga av strömmen till den externa lasten.

I varianten med dubbel krets startar en av omkopplarna B1 timern och slår på lasten, medan den andra B2 stänger av den (+)

Det svåraste i denna modifiering är att exakt välja motståndet R3. Det måste vara sådant att reläet sluter endast när signal ges från B2. Samtidigt måste återanslutning av lasten ske endast när B1 aktiveras. Man måste prova sig fram för att hitta rätt värde.

För att öka tidsfördröjningsintervallet för tidsreläet kan KT937A ersättas med en fälteffekttransistor med isolerad gate (t.ex. 2N7000) (+)

För denna typ av transistorer är gate-strömmen mycket liten. Om man väljer ett lindningsmotstånd i det styrande reläet med hög resistans (tiotals ohm och megaohm), kan frånkopplingsintervallet ökas till flera timmar. Dessutom förbrukar timerreläet nästan ingen energi större delen av tiden.

Aktivt läge i det börjar under den sista tredjedelen av detta intervall. Om tidsreläet ansluts via ett vanligt batteri, kommer det att hålla mycket länge.

Alternativ #2: baserat på chips

Transistorkretsar har två stora nackdelar. Det är svårt att beräkna fördröjningstiden, och innan varje start måste kondensatorn laddas ur. Användning av integrerade kretsar eliminerar dessa brister, men gör enheten mer komplex.

Men med även minimala färdigheter och kunskaper inom elektroteknik är det inte svårt att göra ett sådant tidsrelä själv.

Om en fördröjning på mellan tio minuter och en timme behövs, är det bäst att ersätta transistorn med en integrerad krets av serien TL431 (+)

TL431 har en mer stabil tröskelspänning tack vare en inre referensspänningskälla. Dessutom krävs en mycket högre spänning för att slå om den. Som mest, genom att öka värdet på R2, kan den höjas till 30 V.

Kondensatorn kommer att laddas långsamt till sådana värden. Dessutom sker anslutningen av C1 till motståndet för urladdning automatiskt i detta fall. Du behöver inte trycka på SB1 extra här.

Ett annat alternativ är användningen av den 'integrerade timern' NE555. I detta fall bestäms fördröjningen också av parametrarna för två motstånd (R2 och R4) och en kondensator (C1).

Reläets 'avstängning' sker genom återigen transistorns omkoppling. Men dess stängning här utförs genom en signal från mikrokretsens utgång när den har räknat de nödvändiga sekunderna.

Timern baserad på mikrokretsen NE555 efterliknar på många sätt den klassiska varianten med en transistor, men fördröjningsintervallet här ställs in mer exakt (från 1 sekund till flera minuter och timmar) (+)

Falska utlösningar vid användning av mikrokretsar blir mycket färre än vid användning av transistorer. Strömmarna i detta fall kontrolleras striktare, transistorn öppnas och stängs precis när det behövs.

Ett annat klassiskt mikrokretsbaserat tidsreläalternativ är baserat på KR512PS10. I detta fall, när strömmen slås på, skickar kretsen R1C1 en återställningspuls till mikrokretsens ingång, varefter den interna generatorn startar. Den reglerande kretsen R2C2 ställer in frekvensen för avstängning (delningsförhållandet) för den senare.

Antalet räknade pulser bestäms av omkoppling av de fem stiften M01–M05 i olika kombinationer. Fördröjningstiden kan ställas in från 3 sekunder till 30 timmar.

Efter att det angivna antalet pulser har räknats, sätts en hög nivå på mikrokretsens utgång Q1, vilket öppnar VT1. Som ett resultat aktiveras reläet K1 och slår på eller stänger av lasten.

Kopplingsschemat för tidsrelät med mikrokretsen KR512PS10 är inte komplicerat, återställning till utgångsläget i sådant TR sker automatiskt när de inställda parametrarna uppnås genom att koppla ihop benen 10 (END) och 3 (ST) (+)

Det finns ännu mer komplexa tidsreläkretsar baserade på mikrokontroller. Men de är inte så lämpliga för egen byggnation. Här märks svårigheterna med både lödning och programmering. Variationer med transistorer och enkla mikrokretsar för hushållsbruk är fullt tillräckliga i de allra flesta fall.

Alternativ #3: för 220 V matning på utgången

Alla ovan beskrivna kretsar är konstruerade för 12 volts utspänning. För att ansluta en kraftfull last till det tidsrelä som byggts på deras bas, måste du installera en magnetstartare vid utgången. För att styra elmotorer eller annan komplex elektrisk utrustning med högre effekt måste man göra så.

Däremot för att reglera hushållsbelysning kan man bygga ett relä baserat på en diodbrygga och tyristor. Det rekommenderas inte att ansluta något annat genom en sådan timer. Tyristorn släpper bara igenom den positiva delen av sinusvågen från 220 Volt växelspänning.

För en glödlampa, fläkt eller värmeelement är detta ofarligt, men annan elektrisk utrustning kanske inte tål sådant och kan brinna upp.

Kretsen för tidsrelä med tyristor på utgången och diodbrygga på ingången är avsedd för arbete i 220 V-nät, men har en rad begränsningar beroende på typ av ansluten last (+)

För att bygga en sådan timer för en glödlampa behövs:

• fasta motstånd på 4,3 MΩ (R1) och 200 Ω (R2) plus ett justerbart på 1,5 kΩ (R3);
• fyra dioder med maximal ström över 1 A och backspänning från 400 V;
• kondensator på 0,47 µF;
• tyristor VT151 eller liknande;
• strömbrytare.

Detta relä-timer fungerar enligt den allmänna kretsen för liknande enheter, med gradvis laddning av kondensatorn. När kontakterna på S1 sluts, börjar C1 laddas.

Under denna process förblir tyristor VS1 öppen. Som ett resultat kommer nätspänning 220 V till lasten L1. Efter att laddningen av C1 är klar stängs tyristorn och bryter strömmen, vilket stänger av lampan.

Fördröjningsjustering görs genom att ställa in värdet på R3 och välja kondensatorns kapacitans. Man måste komma ihåg att varje beröring av de blottade benen på alla använda komponenter riskerar att leda till elstöt. De befinner sig alla under spänning 220 V.

Om man inte vill experimentera och själv bygga ett tidsrelä, kan man välja färdiga varianter av strömbrytare och uttag med timer.

Mer information om sådana enheter finns i artiklar:

1. Strömbrytare med avstängningstimer: hur den fungerar och vilken typ man ska välja
2. Uttag med timer: typer, funktionsprincip + installationsfunktioner

Slutsatser och användbar video om ämnet

Att från grunden förstå den interna konstruktionen av ett tidsrelä kan ofta vara svårt. Vissa saknar kunskaper, andra erfarenhet. För att förenkla ditt val av rätt krets har vi sammanställt en samling videomaterial där alla detaljer om funktion och montering av den aktuella elektroniska enheten beskrivs ingående.

Funktionsprincip för elementen i ett tidsrelä med transistorbrytare:

Automatisk timer med fälteffekttransistor för last 220 V:

Steg-för-steg tillverkning av fördröjningsrelä med egna händer:

Att själv bygga ett tidsrelä är inte alltför svårt – det finns flera kretsar för att förverkliga denna idé. Alla bygger på gradvis laddning av kondensatorn och öppning/stängning av transistor eller tyristor på utgången.

Om man behöver en enkel apparat, är det bättre att välja en transistorkrets. Men för exakt kontroll av fördröjningstiden måste man löda en av varianterna på någon mikrokrets.

Om du har erfarenhet av att bygga en sådan enhet, vänligen dela informationen med våra läsare. Lämna kommentarer, bifoga bilder på dina egna byggen och delta i diskussionerna. Kontaktblocket finns nedan.