Таймер из будильника своими руками

Добавил пользователь Morpheus
Обновлено: 16.09.2024

Для обеспечения логики работы электрических устройств часто необходимо учитывать какой-то заданный временной промежуток. Для этого в цепь включаются различные таймеры и реле времени. Сегодня большинство таких приборов можно приобрести в интернете, но при желании вы можете изготовить реле времени своими руками. Тем более что подобная самоделка всегда найдет применение в решении каких-либо бытовых задач.

Несколько слов о разновидностях

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:

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.

Что понадобится для изготовления?

В зависимости от выбранной модели процесс может оказаться как простым, так довольно трудоемким. Поэтому всем необходимым лучше запастись заранее, чтобы не останавливаться на половине проделанной работы.

Для сборки реле времени вам понадобится:

набор радиодеталей – в каждом конкретном примере самодельного реле их перечень будет отличаться, но основная номенклатура останется неизменной (резисторы, конденсаторы, транзисторы, микросхемы, промежуточные реле или переключатели, блоки питания или понижающие трансформаторы, катушки и т.д.);
основание для набора элементов – печатная плата, диэлектрическая поверхность или каркас, также выбираются исходя из местных условий;

паяльник, припой и другие приспособления для соединения элементов цепи.
корпус – для защиты элементов реле от различных механический воздействий, попадания пыли, влаги и засорителей;
блок управления или программирования – если вы планируете сделать регулируемую задержку.

В некоторых ситуациях вышеперечисленные части можно позаимствовать из старых электронных приборов, если он вам подходят, в противном случае их нужно приобрести. С конкретным перечнем вы сможете определиться после того, как выберете конкретную модель, которую хотите изготовить.

Создаем реле времени на 12 и 220 Вольт

В зависимости от величины питающего напряжения, к которому подключается нагрузка, определяется и уровень потенциала, под которым будут находиться элементы реле времени. На практике для создания временных задержек применяются как работающие от сети 220В, так и от безопасного низкого 12В.

Первый вариант считается более простым, поскольку работа осуществляется напрямую от сети. Также схема на 220 В актуальна для питания особо мощной нагрузки – двигателей или бытовых приборов.

Идея 1. На диодах

Рассмотрим вариант простейшего логического элемента для работы в цепи 220В.

Рис. 4. Схема реле времени на 220В

Здесь включение происходит при нажатии кнопки S1, после чего напряжение подается на диодный мост. С моста потенциал переходит на времязадающий элемент, состоящий из резисторов и конденсатора. В процессе накоплении заряда тиристор VS1 откроется, и ток протечет через лампу освещения L1. Когда емкость конденсатора полностью зарядится, тиристор перейдет в закрытое состояние, после чего срабатывает реле и лампа гореть перестанет.

Максимальную выдержку здесь можно установить в несколько десятков секунд, так как ее величина будет задаваться сопротивлением резистора и емкостью. Существенным недостатком является то, что эта схема несет угрозу человеческой жизни при поражении электротоком. Поэтому далее рассмотрим пример изготовления реле времени на 12В.

Идея 2. На транзисторах

Принцип действия такого реле времени основывается на использовании полупроводниковых приборов для задачи временного промежутка. На практике могут использоваться схемы как с одним транзистором, так и с большим числом. Наиболее актуальные для самостоятельного изготовления реле времени на двух транзисторах – они характеризуются лучшей стабильностью и управляемостью.

Пример такого электронного устройства приведен на рисунке ниже:

Рис. 5. На транзисторах

Для ее практической реализации вам понадобится обзавестись следующими элементами:

резисторами – одним на 100 кОм и тремя на 1 кОм;
двумя транзисторами КТ3102Б или идентичными;
конденсатором для создания задержки выключения/включения;
кнопка для запуска реле времени;
промежуточное реле или коммутатор;
светодиод для сигнализации состояния;
печатная плата для сборки всех деталей.

Принцип работы такого реле времени заключается в подаче напряжения 12 В на емкостной элемент C1. После чего происходит зарядка конденсатора до определенного потенциала, величины которого будет достаточно для открытия транзистора VT1.

Ток заряда для емкостного элемента определяется сопротивлением ветви C1 – R1 – чем больше сопротивление, тем меньше ток, а время накопления заряда больше. Соответственно, для повышения или уменьшения времени включения или выключения нагрузки можно использовать переменный резистор для R1.

Рис. 6. Установить переменный резистор

После разряда емкости на базу транзистора VT1 поступит сигнал открытия, и электрический ток начнет протекать через эмиттер и коллектор, резисторы R2 и R3. Эти номиналы резисторов подбираются для открытия второго транзистора VT2, работающего в режиме электронного ключа на включение основной нагрузки.

Открытый VT2 подает напряжение на обмотку реле K1, сердечник в нем притягивается и производит операции с нагрузкой. Одна из пар контактов электромагнитного реле воздействует своими контактами на цепь питания светодиода, сигнализирующего о состоянии устройства.

Кнопка SB1 в цепи позволяет обнулить заряд конденсатора – это обязательная процедура пере каждым последующим пуском, что составляет определенные трудности, которые решаются установкой микросхем.

Идея 3. На базе микросхем

Это более сложный вариант, чем с использованием транзисторов, но цифровое реле не требует нажатия кнопки для начала нового цикла, они более устойчивы. Циклическое реле позволяет выполнять несколько операций в автоматическом режиме, за счет наличия микросхемы существует источник внутреннего опорного питания, можно значительно увеличить пределы задержки времени.

Рис. 7. На базе микросхемы КР512ПС10

Посмотрите на рисунок, приведенная здесь схема рассчитана на работу в цепи 220 В. Для ее реализации вам понадобятся резисторы разного номинала, указанные на схеме, диодный мост, пара транзисторов, полупроводниковые элементы, конденсаторы, промежуточное реле, микросхема.

Ее принцип действия идентичен с описанным ранее вариантом на двух транзисторах с той разницей, что в цепи управления временной задержкой появляется микросхема. С помощью которой заряд конденсатора может накапливаться в десятки раз дольше, соответственно, получается возможность увеличения времени задержки.

Процесс сборки не представляет особых трудностей для опытных радиолюбителей, имеющих навыки пайки и чтения схем. Однако для новичков такое реле времени может представлять определенную сложность, поэтому им следует внимательно относиться к процессу.

Идея 4. На базе таймера NE555

Этот вариант также относится к электронным реле, в котором задержка времени устанавливается при помощи популярного таймера NE555. С его помощью вы сможете собрать таймер, который оперирует коммутационными процессами, как на включение, так и на отключение.

Рис. 8. На базе таймера NE555

Как видите на схеме, таймер выполняет роль управляющего ключа, разрешающего выдачу электрического сигнала либо напрямую к прибору, либо через оперирующий орган – катушку реле. Когда времязадающая цепочка из двух резисторов и конденсатора достигнет насыщения, таймер выдаст на выход реле времени управляющий сигнал, который притянет к катушке прибора сердечник и замкнет контакты. К выходной катушке параллельно подключается светодиод, сигнализирующий о состоянии реле.

Практическая реализация этой схемы также требует определенных навыков и знаний в пайке радиодеталей и изготовлении печатных плат.

Следует отметить, что таймер и микросхема хоть и дают более устойчивую работу, но не могут похвастаться способностью к программированию. Современные цикличные таймеры на микроконтроллерах представляют неограниченные функции в формировании логики работы, но собрать их в домашних условиях достаточно сложно.

Такой таймер удобен как охранное устройство для квартиры. Включая и выключая освещение каждый день можно создать эффект присутствия. А если сделать несколько таких таймеров, можно управлять не только освещением, но и телевизором, радиоприемником. Возможны и другие применения, например в лаборатории. Принципиальная схема показана на рисунке 1.

Используется двое часов, одни для включения нагрузки, другие для выключения. Конечно, это не рационально но учитывая стоимость часов, вполне оправдано (часы с несколькими будильниками значительно дороже пары этих. Часы могут работать в 12-ти или 24-ти часовом режиме, и в этот период можно установить один будильник включающийся каждые сутки (или часов).

Время звучания сигнала около 10 минут. Используется динамический звукоизлучатель, подключенный через транзисторный ключ. Питаются часы от одного гальванического элемента на 1,5 В. Автономное питание часов в таймере сохранено, чтобы при отключении сетевого напряжения не сбилась установка.

На схеме часы отмечены штриховом линией. Коллекторную цепь транзисторов нужно разорвать. Теперь они коммутируют напряжение около 12В. Для включения нагрузки используется симистор VD4. Им управляет RS-тритгер на D1 3 D1.4 посредством ключа на VT1. Кнопки S1 и S2 служат для предварительной установки триггера.

Переключение происходит так. При срабатывании, например будильника Miracle-1 на резисторе R1 появляются отрицательные импульсу которые инвертируются D1.1 и через диод VD1 и резистор R3 заряжают конденсатор С1. Как только он зарядится по напряжения логической единицы триггер установится в единичное фиксированное положение.

Симистор открывается и нагрузка будет включена. Как только срабатывает второй будильник, происходит тоже самое и заряжается С2, затем триггер переходу в нулевое состояние и нагрузка выключается. Индикатором включения служит светодиод VD3.

Для питания микросхемы используется бестрансформаторный источник с гасящим конденсатором С4 и параметрическим стабилизатором на VD5 Напряжение питания 12В. часы питаются от собственных источников _ Таймер монтируется на одной печатной плате из одностороннего стеклотекстолита, монтажная схема не рисунке 2. Если вместо микросхемы К561 используете аналогичную К176 - нужно понизив напряжение питания, заменив стабилитрон на Д815Б.

Ели требуется только включение или только выключение нагрузки, можно обойтись одними часами.

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
Необходимость таймера включения для электроприборов
Несколько слов о разновидностях
Виды реле
Времязадающее устройство на транзисторах
Реле на микросхеме
Устройство для коммутации оборудования 220 вольт
Создаем реле времени на 12 и 220 вольт
Изготовление на диодах
С помощью транзисторов
Создание на базе микросхем
С использованием таймера ne555
Многофункциональные устройства
Практические схемы

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.

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

Контроллер на 12 В

Схема контроллера споттера

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

Предыстория такова: Летом как известно появляются мухи комары, которые спать мешают. Комары залетают в комнату не всегда, так что смысла включать репеллент ежедневно нет. Но когда ложишься спать и они начинают жужжать, приходится включать отпугиватель. Засыпаешь под него, а на утро дикая вонища и весь ресурс пластинки израсходован на одну ночь. Вот по этому мне стало по зарез необходимо устройство(хотя руки дошли до этого только зимой), которое отключает нагрузку через заданное время. Возможности купить микросхему-таймер у меня не было, а реле на транзисторах имели очень маленькую задержку. И в голову пришла идея сделать своими руками реле времени с использованием часов в качестве таймера.

И начнём создание реле с … ножек. Я сделал их пробойником из баллончика:

Ножки приклеиваем на фанеру — будущее основание прибора:

И стандартный обвес (диодный мост и конденсатор) — в итоге получаем нестабилизированный блок питания:

Источник питания устройства мы получили, теперь осталось разобраться со схемой.

Эта схема для часов, у которых будильник при срабатывании сигналит непродолжительное время :

Для часов, у которых будильник при срабатывании отключается только вручную (т.е. сигналит постоянно) , схема гораздо проще:

Когда сигнал будильника подаётся на диод и эмиттер транзистора, контакты реле будут разомкнуты — нагрузка отключена. Не будет сигнала — включена.

Реле 3 в первой схеме и реле 1 во второй должны выдерживать сетевое напряжение и рассчитаны на ток, потребляемый нагрузкой. Реле, не подходящие по параметрам выйдут из строя.

Я добыл релюхи из сломаного бесперебойника, 250в 5а — всё с большим запасом.

Со схемками разобрались, идём дальше…

Пол дела сделано, теперь нужно разобраться с часами.

Для питания часов нужно 3 вольта, но как их получить?

Вариант 1 — Стабилизатор на 3 вольта.

Вариант 2 — Оставить питание от батареек.

Батарейки явно не бро, могут подсесть в нужный момент, по этому предпочтительнее стабилизатор. Если нет стабилизатора, то тогда используем батарейки.

У меня был стабилизатор на 5 вольт и я подключил его через 4 диода. В итоге при срабатывании будильника идёт просадка напряжения, а это не хорошо.

Хоть на стабилизатор идёт мизерная нагрузка, я на всякий случай закрепил его на радиаторе. И заодно его стало удобней закрепить в корпусе часов:

Навесом спаял схемку, инициирующую запуск релюшки:

И разместил всё это в корпусе часов:

Часы будут крепится к корпусу, прикрывающему релюхи:

Последний штрих — приделываем розетку:

Прибор готов. Область применения такого реле ограничена вашей фантазией. Например можно сделать автоматический полив растений или дозатор корма для домашних животных. Ну я и расфантазировался…

Если кто плохо понял принцип действия, посмотрите это видео. Оно и натолкнуло меня на создание реле.

Демонстрация работы:

Читайте также: