Выключатель с таймером отключения своими руками

Электронные таймеры для установки задержки включения и отключения используются в микроволновках, стиральных машинах, системах обогрева, для обустройства умного дома и т.д. Принцип действия реле времени основывается на установке временного интервала для задержки в работе электрической сети. На практике такое устройство может иметь различный способ замедления:

электромагнитное;

Рис. 1: электромагнитные реле времени

пневматическое;
с часовым механизмом;

Рис. 2. С часовым механизмом

моторные;
электронные.

Из-за сложности настройки и дефицита определенных элементов далеко не все реле времени можно собрать своими руками. Наиболее простым вариантом для изготовления и рассмотрения являются электронные модели, так как достать комплектующие для них сегодня можно как из старого оборудования, так и с любого магазина радиодеталей.

Электромеханические реле и другие варианты доступны в случае наличия специфических комплектующих, которые далеко не всегда можно найти в свободной продаже.

Принцип работы и области применения

Электромагнитное реле времени потребляет мало электроэнергии

Самый простой пример, позволяющий понять принцип работы реле, – заведенный на определенное время механический или электронный будильник. Для получения полноценного таймера к нему добавляется исполнительное устройство, выполняющее нужную функцию – подачу питания на люстру или вентилятор, например. Порядок работы такого реле:

Как только установленный на таймере (часах) временной интервал истек, сигнал управления поступает на катушку реле.
Сразу вслед за этим его рабочие контакты размыкают или замыкают питающую цепь.
В результате отключается или включается подсоединенный к ней прибор.

В реальных устройствах подобный режим работы реализуется с учетом заранее заданной задержки по времени.

Таймеры различного типа широко применяются для управления функционированием промышленных установок, а также при включении и отключении бытовых приборов. В качестве коммутируемых домашних нагрузок обычно используются:

осветительные приборы любого класса;
различные образцы климатического оборудования;
вентиляционные системы и подобные им устройства.

Применение бытовых приборов с управлением по времени позволяет снизить расходы на оплату электроэнергии.

Перед тем как сделать таймер включения и выключения электроприборов своими руками, потребуется ознакомиться с разновидностями этих устройств.

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!

Будет интересно прочитать:

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.

Схемы различных самоделок

Все предлагаемые варианты изготовления своими руками реле времени построены на принципе запуска установленной выдержки. Сначала запускается таймер с заданным временным интервалом и обратным отсчетом.

Читать еще: Какой провод прерывается выключателем фаза или ноль

Подключенное к нему внешнее устройство начинает работать – включается электродвигатель или свет. А затем, по достижении нуля, реле выдает сигнал на отключение этой нагрузки или перекрывает ток.

Вариант #1: самый простой на транзисторах

Схемы на базе транзисторного исполнения – наиболее легкие в реализации. Простейшая из них включает в себя всего восемь элементов. Для их соединения даже не потребуется плата, все можно спаять без нее. Подобное реле часто делают, чтобы подключить через него освещение. Нажал кнопку – и свет горит в течение пары минут, а потом сам отключается.

Чтобы собрать это самодельное реле времени, потребуется:

пара резисторов (100 Ом и 2,2 мОм);
биполярный транзистор КТ937А (либо аналог);
реле переключения нагрузки;
переменный резистор на 820 Ом (для регулировки временного интервала);
конденсатор на 3300 мкФ и 25 В;
выпрямительный диод КД105Б;
переключатель для запуска отсчета.

Задержка времени в этом реле-таймере происходит за счет зарядки конденсатора до уровня питания ключа транзистора. Пока C1 заряжается до 9–12 В ключ в VT1 остается открытым. Внешняя нагрузка запитана (свет горит).

Через некоторое время, которое зависит от выставленного значения на R1, происходит закрытие транзистора VT1. Реле K1 в итоге обесточивается, а нагрузка отключается от напряжения.

Время заряда конденсатора C1 определяется произведением его емкости на общее сопротивление цепи зарядки (R1 и R2). Причем первое из этих сопротивлений фиксировано, а второе регулируемо для задания конкретного интервала.

Временные параметры для собранного реле подбираются опытным путем выставлением различных значений на R1. Чтобы впоследствии легче было выполнять уставку нужного времени, на корпусе следует сделать разметку с поминутным позиционированием.

Указать формулу расчета выдаваемых задержек для такой схемы проблематично. Многое зависит от параметров конкретного транзистора и остальных элементов.

Приведение реле в исходное положение производится обратным переключением S1. Конденсатор замыкается на R2 и разряжается. После повторного включения S1 цикл запускается заново.

В схеме с двумя транзисторами первый участвует в регулировке и управлении временной паузой. А второй – это электронный ключ для включения и отключения питания у внешней нагрузки.

Самое сложное в данной модификации – это точно подобрать сопротивление R3. Оно должно быть таким, чтобы реле замыкалось исключительно при подачи сигнала с Б2. При этом обратное включение нагрузки обязано происходить только при срабатывании Б1. Подбирать его придется экспериментально.

У этого типа транзисторов ток затвора очень мал. Если обмотку сопротивления в управляющем реле-ключе подобрать большую (в десятки Ом и МОм), то интервал отключения можно увеличить до нескольких часов. Причем большую часть времени реле-таймер практически не потребляет энергии.

Активный режим в нем начинается на последней трети данного интервала. Если РВ подключить через обычную батарейку, то прослужит она очень долго.

Вариант #2: на базе микросхем

У транзисторных схем есть два основных минуса. Для них сложно рассчитать время задержки и перед очередным пуском требуется разряжать конденсатор. Использование микросхем нивелирует эти недостатки, но усложняет устройство.

Однако при наличии даже минимальных навыков и познаний в электротехнике сделать своими руками подобное реле времени также не составит труда.

Порог открытия у TL431 более стабильный за счет наличия внутри источника опорного напряжения. Плюс для ее переключения вольтаж требуется гораздо больший. На максимуме, за счет увеличения значения R2, его можно поднять до 30 В.

Конденсатор до таких значений будет заряжаться долго. К тому же подключения C1 на сопротивление для разрядки в этом случае происходит автоматически. Дополнительно нажимать на SB1 здесь не нужно.

Еще один вариант – это применение «интегрального таймера» NE555. В этом случае задержка также определяется параметрами двух сопротивлений (R2 и R4) и конденсатора (C1).

Читать еще: Назначение главного воздушного выключателя

“Выключение” реле происходит за счет переключения опять же транзистора. Только его закрытие здесь выполняется по сигналу с выхода микросхемы, когда она отсчитает нужные секунды.

Ложных срабатываний при использовании микросхем выходит гораздо меньше, нежели при применении транзисторов. Токи в этом случае контролируются жестче, транзистор открывается и закрывается именно тогда, когда требуется.

Еще один классический микросхемный вариант реле времени основан на базе КР512ПС10. В этом случае при включении питания цепь R1C1 подает на вход микросхемы импульс сброса, после чего в ней запускается внутренний генератор. Частоту отключения (коэффициент деления) последнего задает регулирующая цепь R2C2.

Количество подсчитываемых импульсов определяется коммутацией пяти выводов M01–M05 в различных комбинациях. Время задержки можно выставить от 3 секунд до 30 часов.

После отсчета указанного числа импульсов на выходе микросхемы Q1 устанавливается высокий уровень, открывающий VT1. В результате срабатывает реле K1 и включает либо выключает нагрузку.

Существуют еще более сложные схемы реле времени на базе микроконтроллеров. Однако для самостоятельной сборки они мало подходят. Здесь сказываются сложности как с пайкой, так и с программированием. Вариаций с транзисторами и простейшими микросхемами для бытового применения вполне хватает в подавляющем большинстве случаев.

Вариант #3: под питание на выходе 220 В

Все вышеописанные схемы рассчитаны на 12-вольтовое выходное напряжение. Чтобы подключить к собранному на их основе реле времени мощную нагрузку, необходимо на выходе устанавливать магнитный пускатель. Для управления электродвигателями или иной сложной электротехникой с повышенной мощностью так и придется делать.

Однако для регулировки бытового освещения можно собрать реле на базе диодного моста и тиристора. При этом подключать через такой таймер что-либо иное не рекомендуется. Тиристор пропускает сквозь себя только положительную часть синусоиды переменных 220 Вольт.

Для лампочки накаливания, вентилятора или ТЭНа это не страшно, а другое электрооборудование подобного может не выдержать и сгореть.

Для сборки подобного таймера для лампочки необходимы:

сопротивления постоянные на 4,3 МОм (R1) и 200 Ом (R2) плюс регулируемое на 1,5 кОм(R3);
четыре диода с максимальным током выше 1 А и обратным напряжением от 400 В;
конденсатор на 0,47 мкФ;
тиристор ВТ151 или аналогичный;
выключатель.

Функционирует это реле-таймер по общей схеме для подобных устройств, с постепенной зарядкой конденсатора. При смыкании на S1 контактов С1 начинает заряжаться.

В течение этого процесса тиристор VS1 остается открытым. В итоге на нагрузку L1 поступает сетевое напряжение 220 В. После завершения зарядки С1 тиристор закрывается и отсекает ток, выключая лампу.

Регулировка задержки производится выставлением значения на R3 и подбором емкости конденсатора. При этом надо помнить, что любое прикосновение к оголенным ножкам всех использованных элементов грозит поражением током. Они все находятся под напряжение 220 В.

Если нет желания экспериментировать и самостоятельно заниматься сборкой реле времени, можно подобрать готовые варианты выключателей и розеток с таймером.

Подробнее о таких устройствах написано в статьях:

Модификация и область применения, установки приборов

Основная модификация подразделяет выключатели на:

сторожевые таймеры;
таймеры, устанавливаемые в сантехнических узлах;
приборы с встроенным таймером отключения света;
прибор, для выключения света на лестничных площадках.

Таймеры-сторожа имитируют присутствие жильцов в пустом доме, квартире. Их работа направлена на автоматическое включение и отключение часового механизма в системе безопасности. Устанавливается на необходимое или случайное время с пониженным уровнем яркости освещения.
Таймеры для сантехнических узлов запрограммированы на автоматический запуск и отключение вентиляционной системы. Также их рационально использовать в системе общепита. Это предотвратит не только перерасход электроэнергии, но и поможет поддерживать в помещении влажность в необходимых нормах.
Прибор, с встроенным в нем таймером, автоматически прерывает освещение в помещении по истечении заданного пользователем времени. Каждое следующее включение требует нажатия на выключателе кнопки.
«Лестничный» выключатель с таймером отключения способствует автоматическому обесточиванию ламп по истечению установленного времени. Отключение/включение света настроено на цепную команду датчика движения.

Это рациональная организация освещения на улице, лестницах и подъездах, в не жилых зданиях, гаражах и подвальных помещениях. Прибор обеспечит разумный расход электрики, включая освещение при входе посетителей, прихожих и выключая после их ухода.

Также, широко используется система электрических приборов включения/отключения света в системе «умный дом», направленной на качество улучшения жизни ее владельцев. Программа, благодаря настройке таймера, способна в запланированное пользователем время контролировать не только освещение, но и систему отопления, имеющуюся бытовую технику в доме. Настройка таймера способствует управлению разного вида электрической цепи. Его установка, в необходимое время, легко справится как с запуском системы теплых полов и бойлера для подогрева воды, так и работой насоса для ее подачи.

Читать еще: Как можно задекорировать выключатель

Характеристики таймеров

Корпус

Поняли читатели: одной из самых важных характеристик выступает исполнение корпуса. Будет определять, удастся ли поставить таймер в распределительный щит или нет, вешать на стену, монтировать в подрозетник. Во многих случаях способ монтажа будет определяющим. Например, для частной квартиры настенный вариант смотрится, мягко говоря, некрасиво. С другой стороны, распределительный щиток дома висит не у каждого. Остается вариант подрозетника. Тип исполнения корпуса определяет степень защиты IP, являющуюся определяющей при выборе места монтажа.

Ток нагрузки

Параметр показывает, как много может нести Вт таймер. Идеален заведениям, функционирующим согласно расписанию. Допустим, в нужный час основное освещение таймером выключается, остается вспомогательное, требующее меньше энергии. Ум вспоминает казарму, однако, если задуматься, любое кафе работает синхронно графику. Требуется вне плана обслужить компанию – можно предусмотреть отдельный перекидной рубильник. Автоматика сыграет положительную роль, отмерив фиксированное время до окончания рабочего времени, отключит часть нагрузки, сигнализируя приближение часа Х. Удобно банкам (приглушенный свет издали даст понять: контора закрыта), офисам. Ток нагрузки нельзя превышать, не допуская выхода аппаратуры из строя.

Способ работы

Обозначение никак отдельно не маркируется. Видели, параллельно автоматическим таймерам присутствуют модели, управляемые дистанционно. Фактически умение производителя предугадать вкусы потребителей определит степень популярности продукта. Понятно, фактор конструкции уникален, ремонтопригодность. В случае ТО2 фирмы Апэл меняется целиком плата. Начинка сформирована преимущественно микроконтроллером, в домашних условиях перепрограммировать не представляется возможным.

Диапазон рабочих температур

Параметр мгновенно позволит отделить варианты помещений от наружного исполнения. Если требования производителя игнорировать, оборудование выйдет из строя. Разброс температур наружных таймеров велик, интервал комнатных устройств входит внутрь диапазона изделий.

Диапазон выдержки времени

В управляемых таймерах фигурирует понятие диапазона выдержки времени. Интервал, спустя который устройство будет отключаться автоматически. Подобные механизмы применяются вытяжными вентиляторами ванных комнат, о чем упоминали, начиная обзор.

Подключение таймера

Подключение таймера управления освещением не всегда ведется контакторами, как можно было подумать. Момент тесно связан с пиковым током нагрузки. Большинство таймеров мощным приборам попросту не чета. Добротный контактор не включен составом корпуса по-умолчанию, снижая стоимость таймера: понятно, не у каждого дома лампочек наберется 5 кВт.

Настройка таймера

Важны методы выполнения настройки таймера управления освещением. Видели, множество алгоритмов выдумано. Впереди программируемые извне таймеры, куда алгоритм загружается через интерфейс порта ввода-вывода (COM, USB). Очевидно, второй вариант идеален крупным компаниям, где возникнет потребность изменить условия освещения крупной территории. Понятно, бегать-щелкать кнопочками затратно, главное даже не в этом – возможность ошибиться возрастает. А какими будут последствия, определяет специфика места проведения мероприятий.