Staffetta a tempo fai-da-te: revisione di 3 opzioni fatte in casa

È possibile attivare e disattivare gli elettrodomestici senza la presenza e la partecipazione dell'utente. La maggior parte dei modelli prodotti oggigiorno sono dotati di un relè temporale per l'avvio/arresto automatico.

Cosa fare se si desidera gestire allo stesso modo apparecchiature obsolete? Sii paziente, segui il nostro consiglio e fai una staffetta con le tue mani: credimi, questo prodotto fatto in casa troverà applicazione in casa.

Siamo pronti ad aiutarti a realizzare un'idea interessante e a provare a diventare un ingegnere elettrico indipendente. Per te, abbiamo trovato e sistematizzato tutte le preziose informazioni sulle opzioni e sui metodi per realizzare relè. L'utilizzo delle informazioni fornite garantirà un facile assemblaggio e ottime prestazioni del dispositivo.

L'articolo proposto per lo studio esamina in dettaglio le versioni autoprodotte del dispositivo che sono state testate nella pratica. Le informazioni si basano sull'esperienza di artigiani appassionati di elettrotecnica e sui requisiti delle normative.

Ambito di applicazione del relè temporizzato

L'uomo ha sempre cercato di semplificarsi la vita introducendo vari dispositivi nella vita di tutti i giorni. Con l'avvento delle apparecchiature basate su motori elettrici, è nata la questione di dotarle di un timer che controllasse automaticamente queste apparecchiature.

Accendilo per un tempo specificato e puoi fare altre cose. L'unità si spegnerà automaticamente dopo il periodo impostato. Per tale automazione era necessario un relè con funzione di timer automatico.

Un classico esempio del dispositivo in questione è il relè di una vecchia lavatrice in stile sovietico. Sul suo corpo c'era una maniglia con diverse divisioni. Imposto la modalità desiderata e il tamburo gira per 5-10 minuti finché l'orologio interno non raggiunge lo zero.

Il relè temporale elettromagnetico è di piccole dimensioni, consuma poca elettricità, non ha parti mobili fragili ed è durevole

Oggi relè orario installato in varie apparecchiature:

• microonde, forni e altri elettrodomestici;
• ventilatori di scarico;
• sistemi di irrigazione automatici;
• controllo automatico dell'illuminazione.

Nella maggior parte dei casi, il dispositivo è realizzato sulla base di un microcontrollore che controlla contemporaneamente tutte le altre modalità operative delle apparecchiature automatizzate. È più economico per il produttore. Non è necessario spendere soldi per diversi dispositivi separati responsabili di una cosa.

In base al tipo di elemento in uscita, i relè temporizzati si classificano in tre tipologie:

• relè: il carico è collegato tramite un "contatto pulito";
• triac;
• tiristore.

La prima opzione è la più affidabile e resistente ai picchi di rete. Un dispositivo con tiristore di commutazione in uscita dovrebbe essere utilizzato solo se il carico collegato è insensibile alla forma della tensione di alimentazione.

Per creare il tuo relè orario, puoi anche utilizzare un microcontrollore. Tuttavia, i prodotti fatti in casa sono realizzati principalmente per cose semplici e condizioni di lavoro. Un costoso controller programmabile in una situazione del genere è uno spreco di denaro.

Esistono circuiti molto più semplici ed economici basati su transistor e condensatori. Inoltre, ci sono diverse opzioni; c’è molto tra cui scegliere per le tue esigenze specifiche.

Schemi di vari prodotti fatti in casa

Tutte le opzioni proposte per realizzare relè orari con le proprie mani si basano sul principio dell'avvio di una velocità dell'otturatore impostata. Innanzitutto, viene avviato un timer con un intervallo di tempo e un conto alla rovescia specificati.

Il dispositivo esterno ad esso collegato inizia a funzionare: il motore elettrico o la luce si accendono.E poi, quando viene raggiunto lo zero, il relè emette un segnale per spegnere questo carico o interrompere la corrente.

Opzione n. 1: la più semplice con i transistor

I circuiti basati su transistor sono i più facili da implementare. Il più semplice comprende solo otto elementi. Non hai nemmeno bisogno di una scheda per collegarli; tutto può essere saldato senza di essa. Un relè simile viene spesso realizzato per collegare l'illuminazione attraverso di esso. Ho premuto il pulsante e la luce è rimasta accesa per un paio di minuti e poi si è spenta.

Per alimentare questo circuito sono necessarie batterie da 9 Volt o batterie da 12 Volt e tale relè può anche essere alimentato da tensione alternata di 220 V utilizzando un convertitore a 12 V costante (+)

Per assemblare questo relè orario fatto in casa, avrai bisogno di:

• una coppia di resistori (100 Ohm e 2,2 mOhm);
• transistor bipolare KT937A (o analogico);
• relè di commutazione del carico;
• Resistenza variabile da 820 Ohm (per regolare l'intervallo di tempo);
• condensatore 3300 µF e 25 V;
• diodo raddrizzatore KD105B;
• passare per iniziare a contare.

Il ritardo in questo relè temporizzato si verifica a causa della carica del condensatore al livello di potenza dell'interruttore a transistor. Mentre C1 si carica a 9–12 V, la chiave in VT1 rimane aperta. Il carico esterno è alimentato (la luce è accesa).

Dopo un po' di tempo, che dipende dal valore impostato su R1, il transistor VT1 si chiude. Il relè K1 viene infine diseccitato e il carico viene disconnesso dalla tensione.

Il tempo di carica del condensatore C1 è determinato dal prodotto della sua capacità e della resistenza totale del circuito di carica (R1 e R2). Inoltre, la prima di queste resistenze è fissa e la seconda è regolabile per impostare un intervallo specifico.

I parametri di temporizzazione per il relè assemblato vengono selezionati sperimentalmente impostando valori diversi su R1.Per facilitare l'impostazione successiva dell'ora richiesta, sull'alloggiamento devono essere apposti dei contrassegni con la posizione dei minuti.

Specificare una formula per calcolare i ritardi di uscita per un tale schema è problematico. Molto dipende dai parametri di un particolare transistor e di altri elementi.

Il relè viene riportato nella sua posizione originale commutando S1 indietro. Il condensatore si chiude su R2 e si scarica. Dopo la riaccensione di S1 ​​il ciclo ricomincia.

Un transistor può essere sostituito con un circuito di una coppia di simili, che non farà altro che aumentare la stabilità del relè temporale assemblato (+)

In un circuito con due transistor, il primo è coinvolto nella regolazione e nel controllo della pausa temporale. E la seconda è una chiave elettronica per accendere e spegnere l'alimentazione al carico esterno.

Nella versione con doppio circuito, uno dei tasti B1 “avvia il timer” e accende il carico, e il secondo B2 lo spegne (+)

La cosa più difficile in questa modifica è selezionare accuratamente la resistenza R3. Dovrebbe essere tale che il relè si chiuda solo quando viene fornito un segnale da B2. In questo caso l'accensione inversa del carico deve avvenire solo quando interviene B1. Dovrà essere selezionato sperimentalmente.

Per aumentare l'intervallo di ritardo del relè temporizzato, KT937A può essere sostituito con un transistor ad effetto di campo a gate isolato (ad esempio 2N7000) (+)

Questo tipo di transistor ha una corrente di gate molto bassa. Se si seleziona un avvolgimento di resistenza nell'interruttore del relè di controllo di grandi dimensioni (decine di Ohm e MOhm), l'intervallo di spegnimento può essere aumentato a diverse ore. Inoltre, nella maggior parte dei casi il relè temporizzato non consuma praticamente energia.

La modalità attiva in esso inizia nell'ultimo terzo di questo intervallo. Se la radio è collegata tramite una normale batteria, durerà molto a lungo.

Opzione n. 2: basata su chip

I circuiti a transistor presentano due svantaggi principali. È difficile calcolarne il tempo di ritardo e il condensatore deve essere scaricato prima dell'avvio successivo. L'uso dei microcircuiti elimina questi svantaggi, ma complica il dispositivo.

Tuttavia, se hai anche competenze e conoscenze minime in ingegneria elettrica, anche realizzare un relè temporizzatore con le tue mani non è difficile.

Se è richiesto un ritardo compreso tra dieci minuti e un'ora, è meglio sostituire il transistor con un microcircuito della serie TL431 (+)

La soglia di apertura del TL431 è più stabile grazie alla presenza di una sorgente di tensione di riferimento al suo interno. Inoltre, la commutazione richiede una tensione molto più elevata. Al massimo, aumentando il valore di R2, si può portare a 30 V.

Il condensatore impiegherà molto tempo per caricarsi a tali valori. Inoltre il collegamento di C1 alla resistenza per la scarica in questo caso avviene automaticamente. Non è necessario premere ulteriormente SB1 qui.

Un’altra opzione è utilizzare il “timer integrato” NE555. In questo caso il ritardo è determinato anche dai parametri delle due resistenze (R2 e R4) e del condensatore (C1).

Il relè viene "spento" commutando nuovamente il transistor. Solo la sua chiusura qui viene effettuata da un segnale dall'uscita del microcircuito, quando conta i secondi richiesti.

Il "timer" basato sul microcircuito NE555 ripete in gran parte la versione classica su un singolo transistor, ma l'intervallo di ritardo qui è impostato in modo più preciso (da 1 secondo a diversi minuti e ore) (+)

Ci sono molti meno falsi positivi quando si utilizzano i microcircuiti rispetto a quando si utilizzano i transistor. In questo caso le correnti sono controllate più strettamente, il transistor si apre e si chiude esattamente quando richiesto.

Un'altra versione classica del microcircuito del relè temporale si basa sul KR512PS10. In questo caso, all'accensione, il circuito R1C1 fornisce un impulso di reset all'ingresso del microcircuito, dopodiché al suo interno si avvia l'oscillatore interno. La frequenza di spegnimento (fattore di divisione) di quest'ultimo è fissata dal circuito di regolazione R2C2.

Il numero di impulsi contati viene determinato commutando i cinque pin M01–M05 in varie combinazioni. Il tempo di ritardo può essere impostato da 3 secondi a 30 ore.

Dopo aver contato il numero specificato di impulsi, l'uscita del microcircuito Q1 viene impostata su un livello alto, aprendo VT1. Di conseguenza, il relè K1 viene attivato e accende o spegne il carico.

Lo schema di assemblaggio di un relè temporale che utilizza il microcircuito KR512PS10 non è complicato; il ripristino allo stato originale in tale relè temporale avviene automaticamente quando vengono raggiunti i parametri specificati collegando le gambe 10 (END) e 3 (ST) (+)

Esistono circuiti di relè temporizzati ancora più complessi basati su microcontrollori. Tuttavia, non sono adatti per l'autoassemblaggio. È qui che sorgono difficoltà sia con la saldatura che con la programmazione. Nella stragrande maggioranza dei casi, le variazioni con transistor e semplici microcircuiti per uso domestico sono sufficienti.

Opzione n.3: per alimentazione con uscita a 220 V

Tutti i circuiti di cui sopra sono progettati per una tensione di uscita di 12 volt. Per collegare un carico potente a un relè temporale assemblato sulla base, è necessario in uscita installare un avviatore magnetico. Per controllare motori elettrici o altre apparecchiature elettriche complesse con maggiore potenza, dovrai farlo.

Tuttavia, per regolare l'illuminazione domestica, è possibile assemblare un relè basato su un ponte a diodi e un tiristore. Tuttavia, non è consigliabile collegare qualcos'altro tramite tale timer.Il tiristore attraversa se stesso solo la parte positiva dell'onda sinusoidale delle variabili da 220 Volt.

Questo non è un problema per una lampadina a incandescenza, un ventilatore o un elemento riscaldante, ma altre apparecchiature elettriche potrebbero non essere in grado di resistere e bruciarsi.

Il circuito del relè temporale con un tiristore in uscita e un ponte a diodi in ingresso è progettato per funzionare in reti a 220 V, ma presenta una serie di restrizioni sul tipo di carico collegato (+)

Per assemblare un timer di questo tipo per una lampadina è necessario:

• le resistenze sono costanti a 4,3 MOhm (R1) e 200 Ohm (R2) più regolabili a 1,5 kOhm (R3);
• quattro diodi con una corrente massima superiore a 1 A e una tensione inversa di 400 V;
• Condensatore da 0,47 µF;
• tiristore VT151 o simile;
• interruttore.

Questo temporizzatore funziona secondo lo schema generale di dispositivi simili, con carica graduale del condensatore. Quando i contatti su S1 sono chiusi, C1 inizia a caricarsi.

Durante questo processo, il tiristore VS1 rimane aperto. Di conseguenza, il carico L1 riceve una tensione di rete di 220 V. Una volta completata la ricarica di C1, il tiristore si chiude e interrompe la corrente, spegnendo la lampada.

Il ritardo viene regolato impostando il valore su R3 e selezionando la capacità del condensatore. Va ricordato che qualsiasi contatto con le gambe nude di tutti gli elementi utilizzati può provocare scosse elettriche. Sono tutti alimentati a 220 V.

Se non vuoi sperimentare e assemblare tu stesso un relè temporale, puoi scegliere opzioni già pronte per interruttori e prese con timer.

Maggiori dettagli su tali dispositivi sono scritti negli articoli:

1. Switch con timer di spegnimento: come funziona e quale tipologia è meglio scegliere
2. Presa con timer: tipi, principio di funzionamento + caratteristiche di installazione

Conclusioni e video utile sull'argomento

Capire da zero la struttura interna di un temporizzatore è spesso difficile. Ad alcuni manca la conoscenza, mentre ad altri manca l’esperienza. Per facilitarti la scelta del circuito giusto, abbiamo realizzato una selezione di video che descrivono in dettaglio tutte le sfumature del funzionamento e dell'assemblaggio del dispositivo elettronico in questione.

Il principio di funzionamento degli elementi relè temporali su un interruttore a transistor:

Temporizzatore automatico su transistor ad effetto di campo per un carico di 220 V:

Produzione passo-passo di un relè ritardato con le tue mani:

Assemblare da soli un relè temporale non è troppo difficile: esistono diversi schemi per implementare questa idea. Tutti si basano sulla carica graduale di un condensatore e sull'apertura/chiusura di un transistor o tiristore in uscita.

Se hai bisogno di un dispositivo semplice, è meglio prendere un circuito a transistor. Ma per controllare con precisione il tempo di ritardo, dovrai saldare una delle opzioni su uno o un altro microcircuito.

Se hai esperienza nell'assemblaggio di un dispositivo del genere, condividi le informazioni con i nostri lettori. Lascia commenti, allega foto dei tuoi prodotti fatti in casa e partecipa alle discussioni. Il blocco di comunicazione si trova sotto.