Le moderne apparecchiature domestiche (lavatrici o forni a microonde, ad esempio) sono necessariamente dotate di timer integrati. Inoltre, i dispositivi sono installati in schemi di alimentazione a linea singola e svolgono la funzione di controllo del funzionamento del carico, accendendolo o spegnendolo al momento giusto. Per creare un orologio a casa, devi studiare le caratteristiche del design e il principio della loro azione.
Principio di lavoro e ambito di applicazione
L'esempio più semplice per comprendere il principio di funzionamento del relè è una sveglia meccanica o elettronica impostata per un certo tempo. Per ottenere un timer completo, viene aggiunto un dispositivo esecutivo, che svolge la funzione necessaria - fornendo energia al lampadario o alla ventola, ad esempio. L'ordine di funzionamento di un tale relè:
- Non appena l'intervallo di tempo impostato sul timer (ore) è scaduto, il segnale di controllo entra nella bobina del relè.
- Subito dopo, i suoi contatti di lavoro aprono o chiudono il circuito di alimentazione.
- Di conseguenza, il dispositivo ad esso collegato viene spento o acceso.
Nei dispositivi reali, questa modalità operativa viene implementata tenendo conto di un ritardo prestabilito.
Temporizzatori di vario tipo sono ampiamente utilizzati per controllare il funzionamento di impianti industriali, nonché per accendere e spegnere gli elettrodomestici. Di seguito vengono comunemente utilizzati come carichi domestici commutati:
- dispositivi di illuminazione di qualsiasi classe;
- vari campioni di attrezzatura climatica;
- sistemi di ventilazione e dispositivi simili.
L'uso di elettrodomestici con la gestione del tempo consente di ridurre i costi di pagamento dell'elettricità.
Prima di creare un timer per accendere e spegnere gli apparecchi elettrici con le tue mani, dovrai familiarizzare con le varietà di questi dispositivi.
Tipi di relè
In base al tipo di elemento di uscita utilizzato nel circuito di commutazione, i campioni di relè temporali noti sono suddivisi nei seguenti tipi:
- sistemi di relè, il cui principale elemento di commutazione è un contatto di lavoro;
- interruttori a transistor su elementi chiave a semiconduttore;
- interruttori triac o tiristori.
La prima delle opzioni non è molto adatta per la produzione indipendente, poiché il suo layout è relativamente complesso - contiene troppi elementi.
Si consiglia di scegliere una soluzione di circuito a tiristori quando il carico collegato non è sensibile alla forma della tensione di alimentazione.
Nei prodotti fatti in casa, è irragionevole utilizzare i moderni microcontrollori, che complicano in modo significativo il processo di installazione e regolazione della parte esecutiva del circuito. Più preferiti sono i relè a transistor, che sono facili da montare e pre-debug.
Schemi pratici
Tutte le opzioni proposte per i relè fatti in casa contengono elementi economici che vengono venduti liberamente in qualsiasi negozio di radio. Il loro schema funziona secondo l'algoritmo più semplice, in base al quale viene avviato per la prima volta il timer incorporato e, alla fine del conto alla rovescia, viene attivata l'unità esecutiva. Di conseguenza, la tensione di alimentazione viene fornita o rimossa dal carico collegato al relè.
Dispositivo di temporizzazione del transistor
Il circuito elettrico di un relè temporale su più transistor è il più semplice da implementare, poiché contiene solo 8 elementi attivi. Sulla base, ad esempio, è possibile assemblare dispositivi che controllano il tempo di spegnimento dell'illuminazione.Per alimentare un tale circuito, è necessaria una batteria da 9 Volt o una batteria per auto da 12 Volt.
Per realizzare un relè fatto in casa, è necessario il seguente set di parti:
- due resistori costanti e un potenziometro variabile - i loro valori sono selezionati per un circuito specifico;
- doppio transistor KT937A o un analogo estraneo;
- relè di trasferimento del carico;
- condensatore a tempo costante della capacità richiesta;
- diodo sotto la designazione KD105B;
- pulsante per avviare il relè.
Il ritardo in un dispositivo fatto in casa è organizzato caricando un condensatore costante al livello di potenza dell'elemento chiave a transistor. Durante tutto questo processo, fino a quando la tensione raggiunge 9-12 Volt, la chiave di uscita rimane aperta e la lampadina collegata ad essa si illumina a fuoco pieno. Dopo un periodo di tempo specificato dal valore corrente della resistenza variabile, il transistor si chiude completamente. Di conseguenza, l'avvolgimento nel suo collettore viene diseccitato e il carico viene scollegato dal circuito di potenza.
I parametri temporali in secondi o minuti per un relè assemblato secondo un circuito a transistor sono selezionati sperimentalmente - modificando la resistenza del resistore regolabile. Per comodità di impostare successivamente il momento dell'accensione o dello spegnimento, si consiglia di posizionare i puntatori sulla custodia del relè, che indicano le impostazioni dell'ora ottenute sperimentalmente.
Relè di chip
Il circuito elettronico del timer, assemblato sulla base del microcircuito con le proprie mani, consente di eliminare tali svantaggi dell'analogo transistor come la complessità del calcolo del tempo di ritardo. Inoltre, nel circuito a transistor, ogni volta prima dell'avvio successivo, è necessario scaricare il condensatore di impostazione del tempo. L'uso di microcircuiti, da un lato, elimina queste carenze e, dall'altro, complica in qualche modo il dispositivo. Quando si sceglie un microchip adatto per un relè temporale, procedere dalle seguenti considerazioni:
- se è necessario un ritardo nell'intervallo da dieci minuti a un'ora, il chip serie TL431 è il migliore;
- se necessario, lavorare con un intervallo più ampio - con un ritardo di 1 secondo a diverse ore - è più conveniente creare un timer sulla classica serie NE555;
- all'incirca nello stesso tempo i parametri possono essere ottenuti usando il microcircuito KR512PS10.
A causa della presenza di una sorgente di tensione di riferimento, la soglia di risposta per esse è rigorosamente fissa, il che consente di impostare con precisione il tempo di ritardo richiesto.
La possibilità di aumentare la tensione di commutazione consente di aumentare l'intervallo di ritardi. A causa della presenza di un'unità integrata per l'azzeramento dei circuiti di carica, non è necessario eseguire un ripristino forzato. I vantaggi di questa versione di un relè orario fatto in casa includono la riduzione di falsi positivi, che è spiegato da modalità di corrente più "difficili".
I circuiti di relè basati su microcontrollori sono diventati molto popolari. Tuttavia, per l'auto-copia, non sono del tutto convenienti. Quando li si usano, ci sono alcune difficoltà associate alla saldatura dei microchip e alla loro programmazione. Le opzioni proposte per i dispositivi di temporizzazione sono generalmente sufficienti per la ripetizione domestica.
Dispositivo per la commutazione di apparecchiature 220 Volt
Per controllare il funzionamento delle apparecchiature di potenza (ad esempio motori elettrici), i circuiti a 12 volt convenzionali non sono adatti. In questo caso, è necessario un avviatore magnetico, che commuta la tensione 220 o 380 volt (a seconda del numero di fasi). Per fornire una tensione di controllo alla sua bobina, è necessario anche un potente driver da 220 Volt.
Il circuito più semplice di un tale relè, utilizzato solo per il controllo dell'illuminazione, non necessita di contattori potenti e può essere assemblato da un numero limitato di parti. Per fare ciò, è necessario un ponte raddrizzatore di 4 diodi valvola e un tiristore a semiconduttore controllato dal livello di tensione CA.Quando funziona come un regolatore, la valvola passa solo la parte positiva dell'onda sinusoidale a 220 volt. Questa modalità è valida solo per circuiti caricati su lampadine a incandescenza, nonché su motori di ventole o elementi riscaldanti. Non sono sensibili alla forma della tensione applicata, a differenza di altri campioni di apparecchiature elettriche commutate.
Per l'autoassemblaggio di tale timer, saranno necessari i seguenti componenti e parti:
- resistenza costante a 4,3 megohms e 200 ohm più un resistore variabile a 1,5 kOhm;
- quattro diodi progettati per correnti superiori a 1 Ampere e tensione inversa fino a 400 Volt (ad esempio può essere KD202R);
- Condensatore di temporizzazione 0,47 uF;
- Tiristore VT151 o un elemento simile.
Il principio di funzionamento del circuito è simile ai casi già considerati in precedenza ed è ridotto alla carica del condensatore di regolazione del tempo dalla tensione di alimentazione.
Durante il ciclo di carica, un potenziale positivo viene applicato all'elettrodo di controllo a tiristori, che lo mantiene in stato aperto. Di conseguenza, le semionde della tensione di rete vengono fornite alla lampadina collegata al circuito. Alla fine del processo di carica, la corrente nel circuito si arresta, il tiristore si chiude e la luce si spegne. Il ritardo viene regolato impostando la tensione sul condensatore di carica usando un resistore variabile.
Dispositivi multifunzione
I relè temporali multifunzione prodotti dall'industria domestica si distinguono per una vasta gamma di opzioni, il che significa che sono disponibili le seguenti funzionalità:
- I prodotti sono in grado di funzionare secondo il programma specificato dal programma per un anno, un mese o una settimana.
- Possono servire da uno a 4 canali commutati.
- Dotato di sei moduli di controllo di ingresso.
Non ha senso copiare i dispositivi multifunzione da soli. Dovrebbero essere considerati come campioni per uno studio approfondito delle capacità dei moderni modelli di relè a tempo.
