Реле времени: назначение и принцип работы

Изготовление реле своими руками

Чтобы получить качественное реле и немного сэкономить, необходимо самостоятельно изготовить такое устройство. Для этого не нужно тратить много времени и иметь какие-либо профессиональные знания. Новичку в этом деле достаточно обладать базовыми физическими познаниями и общим представлением о принципе работе устройства.

Выбор материалов и инструментов

Для работы над реле понадобится минимальное количество доступных материалов, которые можно купить в специализированных магазинах любого населённого пункта. Их стоимость сравнительно небольшая, что даёт возможность смастерить реле даже людям с небольшими финансовыми возможностями.

В работе понадобятся такие предметы:

• деревянная доска подходящего размера;
• гвозди длиной около 100 мм;
• моток медной проволоки;
• металлическая полоска;
• тиристоры;
• плоскогубцы;
• молоток.

Пошаговая инструкция

Все самодельные временные реле изготавливаются по одному и тому же принципу

Мастеру важно придерживаться его и стараться максимально качественно выполнить каждый этап работы. Только в этом случае можно добиться желаемого результата и выполнить работу за минимально короткий промежуток времени

Порядок действий:

Берётся деревянная доска и в неё молотком аккуратно вбиваются гвозди. Делать это нужно так, чтобы они заходили в дерево только наполовину

Важно исключить какие-либо изгибы и неравномерность интервалов между двумя соседними гвоздями. Исправить допущенные ошибки можно при помощи плоскогубцев.
Медная проволока медленно наматывается на длинный гвоздь

Делать это нужно по направлению снизу вверх. Как только вся ножка будет обмотана, необходимо закрепить проволоку на шапке. Важно оставить несколько миллиметров с каждого края, чтобы потом было удобно регулировать величину магнитного поля.
С помощью плоскогубцев изменяется форма металлической полоски. Она сгибается так, чтобы один из краёв находился выше шапки гвоздя.
Полученное изделие надёжно крепится к деревянной основе.
Один из концов проволоки самостоятельно изготовленного электромагнита подключается к положительной клемме батареи, а другой — к отрицательной. В результате этих манипуляций гвоздь должен соприкоснуться с металлической полоской.
Один зажим крепится к полоске из металла, а другой — к нижней части гвоздя.
Устройство дополняется тиристорами, которые помогут приспособлению работать на протяжении длительного периода.
Включается электромагнит и изделие подсоединяется к источнику питания.
Подключённое реле времени настраивается и проверяется на работоспособность. В случае выявления каких-либо неточностей следует отключить устройство и устранить проблему.

Что такое реле времени (далее Р.В.) с задержкой

Обычное реле предназначается для включения устройств после поступления сигнала. Реле времени срабатывает не сразу, а после прохождения промежутка времени заданного при его изготовлении  или настройки. Если выполнено с задержкой, то перед включением или отключением отсчитывается еще один период. Он тоже либо предусматривается при изготовлении прибора либо настраивается (программируется).

ТЕСТ:

4 вопроса для проверки теории

1. Есть возможность использовать реле с задержкой как обычное реле?

а) Нельзя, это абсолютно разные устройства.

б) Да, для этого настраиваем задержку на ноль. (верный)

1. Отличаются ли реле с задержкой включения и выключения?

а) Да, первые отрабатывают задержку перед запуском основного таймера, вторые только выдерживают время после команды на выключение. (верный)

б) Нет.

1. Возможна замена реле с задержкой выключения на реле с задержкой включения?

а) Нет это разные устройства. (верный)

б) Да.

1. Реле с задержкой включения можно ли заменить на два обычных реле времени?

а) Да если их правильно подключить. (верный).

б) Нет.

С задержкой выключения — 1 реле, работающее навыворот

1. На реле подается сигнал о выключении устройства.
2. Начинается отсчет времени задержки, после того как период истек устройство выключается.

Если такое реле смонтировано перед обычной лампой то она будет гаснуть не сразу после того как сработал выключатель а после прохождения времени задержки.

С задержкой включения — 2 устройства в одном

1. На реле подается сигнал, он включает его механизм или электронную схему.
2. Сразу отсчитывается время задержки.
3. После того как время отсчитано реле включает подключенное устройство на заданное время.

Фактически это два реле времени включенные последовательно.

Классификация таймеров

Распределение может быть сделано по различным признакам. Каждое реле времени требует наличия электропитания. Некоторые из устройств питаются из сети, в других используется аккумулятор. Есть модели, в которых предусмотрены оба способа.

В видео рассказано о таймере включения света для аквариума:

Видео описание

Таймер механический включения и выключения освещения в аквариуме.

В первом случае при сбое электропитания возможно возникновение проблем. Однако такие таймеры могут работать очень долго, не требуя к себе особого внимания. Устройства, использующие аккумулятор, обладают значительной степенью автономности, но действуют в течение ограниченного времени, до тех пор, пока заряд не закончится.

Программируемый таймер для управления бытовыми приборамиИсточник 220.guru

Для каждого такого устройства на практике устанавливается определённый режим работы

Важно, чтобы тот, который необходим владельцу был предусмотрен для этого прибора. Наиболее распространёнными являются следующие:

• Таймер универсального назначения позволяет планировать алгоритмы работы в широких пределах.
• Может быть использована случайная коммутация.
• Применяется обратный отсчёт времени.
• Ведётся астрономический отсчёт.
• Использование недельных ритмов. Например, если требуется регулярно выполнять действия в определённые дни недели.
• Действия на основе суточных ритмов.

Когда говорят об астрономическом отсчёте речь идёт о таймере для включения света с наступлением тёмного времени суток. При этом прибор отслеживает продолжительность дня в течение года. Каждый раз включение света происходит тогда, когда в этом появляется необходимость.

Настройка реле времениИсточник kupisantehniky.ru

Устройства можно классифицировать в зависимости от применяемого способа монтажа. Могут использоваться следующие варианты:

• монтаж с использованием DIN-рейки;
• стационарные таймеры;
• выполнение монтажа в распределительном щите;
• установка таймера совместно с розеткой.

При приобретении нужно учитывать класс защищённости прибора от внешних условий

Также важно принимать во внимание мощность подключаемых к таймеру приборов

Таймер с дисплеем для программирования и управления работойИсточник kupisantehniky.ru

Как выбрать подходящую модель

Таймер должен соответствовать задачам, для которых его приобретают. При изучении предложенных вариантов нужно учитывать следующее:

На какое напряжение питания рассчитано изделие.
Тип управления при определении алгоритма работы устройства. Можно выбрать механический или электронный вариант.
Покупаемое реле времени предусматривает определённый вариант монтажа. Он может быть розеточным, с использованием распределительной коробки или другим. Нужно выбрать тот, который подойдёт для применения.
Нужно учитывать степень защищённости прибора

В некоторых случаях могут, например, потребоваться устройства, имеющие влагозащиту.
Нужно обратить внимание на длительность периода, в течение которого можно запрограммировать таймер.

Если речь идёт о варианте, использующем сетевое питание, то нужно, чтобы он был не чувствителен к сбоям напряжения. В этих устройствах может быть предоставлен большой набор разнообразных функций. Необходимо убедиться, что среди них есть те, которые нужны. 

Розетка с пультом управленияИсточник kupisantehniky.ru

Заключение

При выборе реле времени нужно решить, для выполнения каких задач покупается прибор

Важно, чтобы он имел подходящий уровень точности и был рассчитан на работу в соответствующем временном диапазоне. Нет необходимости покупать более сложный аппарат, чем нужно

Мощность таймера не должна быть меньше той, которые имеют подключаемые приборы. Правильно выбранный прибор поможет сделать жизнь покупателя намного комфортнее.

Технические характеристики

Так как реле времени – достаточно разнородная группа приборов, их характеристики довольно разнообразны. Однако вне зависимости от вида РВ обладают и общими характеристиками, которые нужно учитывать при их выборе:

• Рабочее напряжение, при котором устройство работает в штатном режиме. В основном это от 12 до 220 В.
• Коммутирующее напряжение. Этот показатель определяет, на каком токе работает сам прибор.
• Тип защиты.
• Амортизационный ресурс. Определяет количество включений и отключений.
• Количество входных и выходных контактов.
• Максимальная нагрузка. Определяет, какую максимальную мощность тока прибор может выдержать без подсоединения контактора.

Другие функции

Экран и панель управления реле времени

Современные системы управления обладают разнообразием возможностей. В некоторых моделях дополнительные функции программируемых реле отображены в трех основных и двух смешанных режимах, которые обозначаются следующим образом:

• H – таймер недельный;
• U – реле напряжения;
• F – фотореле;
• HU – недельный таймер с контролируемым напряжением;
• FU – фотореле с контролем напряжения.

Таймер недельный автоматически выполняет ежедневную важную функцию. Например, оптимизация параметров тепличного или инкубаторного хозяйства. Может управлять работой фонтанных устройств, рекламных конструкций.

Реле U обеспечивает защиту электрооборудования от возможных колебаний сетевого напряжения. Подключенное устройство отображает на дисплее его реальную величину.

Если значение в заданных пределах – включается нагрузка. Когда напряжение выходит за пределы верхнего или нижнего порога, нагрузка не подключается.

Фотореле для уличного освещения

Фотореле – оптимальный вариант программируемой работы осветительной арматуры. Может применяться как в быту, так и для управления подсветкой различных сооружений, освещением садово-парковых площадей, улиц, других публичных мест.

Также существуют приборы, совмещающие функции таймера, фотореле и реле напряжения. Энергонезависимая память такого устройства позволяет сохранять запрограммированные параметры не только при перепадах напряжения, но даже при отключениях питания. Обычно, допустимое значение тока нагрузки для реле прибора – до 16 ампер. Если же рабочий ток больше, оборудование комплектуется магнитным пускателем или контактором.

Перечисленные приборы предназначены для коммутации нагрузки, согласно установленному времени, контроля напряжения и отключения потребителей при значительных колебаниях в электрической сети. Причем после восстановления параметров происходит их автоматическое включение. Выполняется переключение установленного уровня освещенности, другие программируемые действия.

На транзисторах

Схема на транзисторе наиболее проста в сборке и наименее затратна из всех вариантов. Самый простой включает всего 8 элементов, которые можно разместить без платы путем пайки. Часто такое простое реле времени создается и используется для освещения: после нажатия на тумблер лампа перегорает на заданный промежуток времени, затем гаснет сама по себе.

Что вам нужно:

• транзисторы КТ973А, тоже подходят аналогичные, например 973Б;
• микровыключатель («микрик», кнопка или с курсором);
• 3 резистора: на 100 Ом; 2,2 мОм и переменная на 820 Ом (время паузы будет регулироваться этим);
• э / м реле 250 В, 5 А, допускаются более высокие параметры;
• диод КД105Б или другой подходящий;
• конденсатор 3300 мкФ, 25 В.

Самоделки можно использовать, например, для активации вентиляции в гараже.

Алгоритм работы:

1. Изменить исходное положение S1 – «выключено». Конденсатор С1 все еще разряжается, и когда первый элемент переключается в другое положение, он начинает заряжаться.
2. Пер. VT1 все еще открыт, так как заряженный ток C1 течет через его базу. Во время зарядки оно уменьшается, и VT1 ​​выходит из насыщения через небольшой интервал (из состояния, когда сопротивление «эмиттер-коллектор» наименьшее, вход насыщения композитных транзисторов, кажется, не происходит).
3. Коллекторный ток VT1 падает быстрее, в момент его нехватки, так что в исполнительном исполнении К1 контакты К1.1 остаются замкнутыми, они размыкаются.
4. Для нового запуска реле переводят в положение «выключено», чтобы конденсатор разрядился и через 5-10 секунд. – «Вверх» Продолжительность задержки зависит от мощности этого элемента (чем она выше, тем длиннее пауза) и положения регулятора триммера R1 (сопротивление увеличивается – чем дольше пауза). Диод VD1 предназначен для защиты транс. VT1.

Заключительный аспект:

Простой монтаж на биполярный транзистор

Запасные части для реле задержки выключения на 12 В:

• конденсатор 3,3 мФ, 25 В;
• диод КД105Б (или аналог);
• резисторы: 1 кОм; от 1 до 100 Ом, в нашем случае 18 Ом;
• э / м выпуск 10 А, 250 В;
• выключатель.

Мультиметром определяем выводы диода:

Определите сопротивление обмотки реле. Соотношение между напряжением питания и напряжением не должно превышать максимального тока на коллекторе Iкmax, приложенного транс. (КТ315 Iкmax = 100 мА = 0,1 А).

Проверяем транзистор мультиметром:

Кроме того, самодельное реле времени на 12 В спроектировано по схеме:

Поэтапная сборка на иллюстрациях:

Вот и другие похожие предельно простые схемы (первая имеет задержку от 2 секунд до 9 минут 20 секунд.):

Как это работает

Алгоритм для первой описанной схемы (он аналогичен другим, проанализированным в разделе):

1. Выключатель. S1 в позиции заряда – конд. C1 сохраняет энергию через резистор R1 (сопротивление не должно быть слишком низким).
2. При “полном” С1 “микрик” переводится во “включено”. – начинает разряжаться через резистор R2 и базу транзистора VT1.
3. Пока идет разряд, контакты реле замкнуты. Когда ток становится достаточно слабым, они открываются.

Элементарно эффективный вариант с задержкой 10 минут

Рассмотренный далее вариант пользователи считают одним из лучших среди простых самоделок подобного типа.

Задержка – 10 минут. Можно обойтись без комиссии. Регулировка – стандартное сопротивление. A1, проверьте товар по контактам. Также можно создать сайт, верстка будет следующая:

С двумя транзисторами, также для включения нагрузки

В схеме 2 транзистора:

• первый (В1) – регулировка, контроль паузы. Запустить таймер;
• второй – электронный ключ, активация и деактивация обслуживаемого устройства.

Сложность заключается в выборе сопротивления R3. Нам нужно, чтобы реле замыкалось только при поступлении импульса от B2. Обратное включение нагрузки происходит только при включении B1; этот параметр нужно подбирать экспериментально.

Электромагнитные реле времени.

     Конструктивно это обыкновенные электромагнитные реле, состоящие из стального сердечника с катушкой и якоря, который перемещает траверсу с закрепленными на ней пластинами подвижных контактов. Отличает их наличие медных демпфирующих шайб, установленных на сердечник вместе с катушкой и представляющих собой дополнительные короткозамкнутые обмотки. Питаются такие реле только от сети постоянного тока.

     Рассмотрим порядок работы реле. При включении катушки в цепь питания, в сердечнике начинает нарастать магнитный поток, наводящий ЭДС в короткозамкнутой обмотке. В результате, по демпфирующей шайбе начинает протекать ток, который, создает в сердечнике противоположный по направлению магнитный поток, замедляющий процесс его намагничивания. Благодаря этому, полное намагничивание сердечника и притягивание якоря происходят с некоторой задержкой по времени. Величина задержки регулируется путем установки дополнительных шайб. Выше описан процесс задержки при срабатывании. При отпускании идет обратный процесс, вызывающий задержку возврата реле.

     Если необходимо срабатывание с выдержкой времени, демпфирующие шайбы устанавливаются на сердечник со стороны цоколя, перед катушкой. В реле возврата с выдержкой времени, вначале ставится катушка, затем шайбы, ближе к рабочему зазору.

     Применение реле такого типа всегда было ограниченным, ввиду следующих особенностей:

• Маленький диапазон регулирования задержки. На срабатывание — от 0,07 до 0,14 секунды. На возврат — от 0,5 до 1,4 секунды.

• Возможна только дискретная регулировка путем установки шайб.

• Оперативное регулирование исключается.

     Реле использовались в схемах управления высоковольтных выключателей на постоянном оперативном токе и обеспечивали требуемую последовательность работы коммутационных аппаратов.

Конструкция

Конструкция реле времени отличается механизмом замедления. И самыми современными в этом плане можно назвать электронные реле времени, которые имеют и другое название – таймеры электронные. Они обладают непревзойденной точностью и широким диапазоном выдержки – от долей секунды до нескольких лет. Более того, многие электронные таймеры имеют возможность расширенного программирования, оснащаются механизмом обратной связи и могут информировать о наличие сбоя при выполнении команды. А все потому, что таймеры электронные работают на основе цифровых решений и представляют собой не просто логические устройства, а полноценные микроконтроллеры.

Но не стоит забывать и о других механизмах замедления, в частности, анкерных и часовых. Здесь отсчет времени производится за счет пружины, стягивающейся под действием электромагнита. Скорость хода зависит от подаваемого на обмотку тока. Подобные механизмы часто используются в мощных реле времени, рассчитанных на силу тока в несколько тысяч ампер. В силу своей конструкции они дополнительно служат тепловой защитой от перегрузок.

Далее можно отметить моторные реле времени. У них отсчет интервалов производится за счет электродвигателя с редуктором и контактов. Также необходимо отметить замедление на основе гидравлических и пневматических механизмов. Они регулируют интервалы подачей воздуха или жидкости в рабочую область. Наконец, стоит упомянуть про механизм с электромагнитным замедлением. Он применяется только на сетях с постоянным током и обеспечивает задержку времени с помощью дополнительной короткозамкнутой катушки. Помимо этого конструкцию реле времени можно классифицировать по исполнению.

Так, оно может быть модульным – удобным для установки на DIN-рейку или просто в электрощиток. Исполнение может быть встраиваемым, без собственного корпуса и питания, что удобно для создания более сложных систем. А бывает и моноблочное исполнение, когда реле времени представляет собой полностью автономное устройство с собственным питанием и выходами для подключения нагрузки. Сфера применения реле времени находится в прямой зависимости от его характеристик и принципа работы. Так, электромагнитное реле применяется для того, чтобы запускать мощные двигатели. Другие виды РВ могут использоваться для управления вентиляцией, поливом, освещением и обогревом помещений.

Циклическое реле времени

Принцип действия

Таблица степеней защиты

Основная функция РВ – это формирование временной задержки коммутации управляющих групп контактов. Осуществление задержки зависит от особенностей конструкции прибора. Есть много разновидностей РВ. С функциональной точки зрения они бывают пневматические, моторные, электромагнитные, электронные, а также устройства на часовом механизме. Различаются по параметрам, внешнему виду и способу установки, имеют следующие технические характеристики:

• максимальный коммутируемый ток;
• номинальное напряжение коммутации;
• тип контактов, их количество;
• износоустойчивость (предполагаемое количество включений);
• степень защиты IP.

Приборы делятся на устройства с задержкой выключения или включения. Многие реле имеют сразу два варианта, осуществляя смену типа коммутации. Алгоритм работы следующий:

1. Во время запуска срабатывает контактная группа – контакты замыкаются для реле с задержкой выключения.
2. Взводится механизм задержки времени.
3. По истечении запрограммированного интервала контактная группа меняет порядок.

Подобным образом работает реле задержки включения. В устройствах цикличного типа заданная последовательность повторяется многократно.

Область применения устройств

Таймеры используются во многих устройствах, окружающих современного человека. Зачастую, в жизни, требуется автоматизация циклов запуска и остановки различного оборудования.

Схема подключения реле времени настолько проста, что позволяет применять такой контроллер работы в широком спектре бытовой и производственной аппаратуры, запуская или выключая оборудование через определенные периоды. Примерами использования служат стиральные машины, микроволновки, станки, светофоры, уличное освещение, системы полива и управления отоплением дома.
Современное реле времени

Реле времени применяются настолько давно, что даже информации о первом инженере, введшим такие функции в свое оборудование, найти не удалось. Первое упоминание и попытка разделения систем контроля времени работы по принципу действия была предпринята в 1958 году, в книге В. Большова «Электронные реле времени».

Показательно, что даже тогда необходимость периодического запуска и отключения оборудования была принято за данность. В книге предлагалось разделить таймеры на часовые, воздушные, электронные и электромагнитные, от вида механизма функционирования.
Реле времени, использовавшиеся в СССР

В современной жизни, отключающие и контролирующие питание оборудования таймеры, а это другое название такого прибора, используются повсеместно, как для управления производственными процессами, так и бытовой электроникой.

Особенно важны реле времени в системах «умного дома», в которых они отмеряют временные промежутки и контролируют те или иные процессы. Самый простой пример – автоматический свет в подъездах жилых домов. Датчик, при обнаружении движения дает сигнал на запуск таймера, который зажигает освещение. Если длительный период нет сигнала от сенсора, срабатывает реле времени и свет гаснет.
Одна из схем подключения реле времени к освещению подъезда

Кратко о назначении

Как известно, при снижении напряжения питания асинхронных двигателей уменьшается уровень магнитного потока, а, следовательно, и крутящего момента. При этом увеличивается потребление тока, ведущее к снижению уровня напряжения в электросети, что отражается на работе других устройств, подключенных к ней.

Помимо этого не следует забывать о стартовых токах, образующихся при запуске двигателей

ЗМН производит отключение менее важного оборудования, чтобы обеспечить процесс самозапуска ответственных двигателей, при восстановлении параметров электросети. Если автозапуск ответственных электродвигателей не отвечает нормам ТБ или не предполагается условиями техпроцесса, то реле минимального напряжения устанавливается и на это оборудование

Когда параметры сети не соответствуют минимальному напряжению, то ЗМН производит отключение оборудования и/или подает соответствующий сигнал системе управления или оператору, это может происходить в следующих случаях:

• При фазном или межфазном коротком замыкании. В этом случае происходит резкое превышение номинального тока, что провоцирует падение напряжения ниже допустимого уровня. Если срабатывают при этом токовые реле, то произойдет полное исчезновение напряжения.
• Существенное превышение номинальной мощности, что также приводит к падению в питающих цепях напряжения.

Защита производит отключение питания оборудования, не относящегося к категории высокой важности. Это позволяет произвести нормальный автозапуск ответственных электромашин при высоких пусковых токах, в противном случае может произойти ложное срабатывание релейных защит

Ведущие производители подобного оборудования

Ассортимент РВ на прилавках российских магазинов огромен. Если говорить о производителях, которые популярны среди потребителей, то брендом с идеальным соотношением цена/качество можно назвать ABB. Эта корпорация была основана путем слияния двух довольно крупных компаний в 1988 году, а уже в начале 90-х годов прошлого столетия ее представительство было открыто в Санкт-Петербурге. Сегодня компания занимает лидирующие позиции в производстве систем защитной и промышленной автоматики.

Прежде чем разобраться, как подключить реле времени АВВ, стоит рассмотреть особенности подобного оборудования.

Что собой представляет реле времени

По сути, это элемент автоматической защиты, позволяющий отключать оборудование на определенное время, а после снова подавать на него питание. К примеру, освещение требуется только в ночное время, тогда как днем оно ни к чему. Разобравшись, как правильно подключить реле времени, можно с легкостью решить этот вопрос.

Если говорить о том, с какими устройствами можно его коммутировать, то список будет весьма обширен. Чаще всего реле времени используют вместе с магнитным пускателем. Довольно удобны такие элементы автоматики при подаче напряжения на котел отопления, если он не оборудован термодатчиком. Ведь постоянный нагрев теплоносителя тоже ни к чему. Стоит попробовать разобраться, как выполняется его коммутация.