Rơle thời gian tự làm: xem xét 3 phương án tự chế

Bạn có thể kích hoạt và hủy kích hoạt các thiết bị gia dụng mà không cần sự hiện diện và tham gia của người dùng. Hầu hết các mẫu được sản xuất ngày nay đều được trang bị rơle thời gian để khởi động/dừng tự động.

Phải làm gì nếu bạn muốn quản lý các thiết bị lỗi thời theo cách tương tự? Hãy kiên nhẫn, nghe theo lời khuyên của chúng tôi và tự tay bạn thực hiện chuyển tiếp thời gian - tin tôi đi, sản phẩm tự chế này sẽ được ứng dụng trong gia đình.

Chúng tôi sẵn sàng giúp bạn thực hiện một ý tưởng thú vị và thử sức mình trở thành một kỹ sư điện độc lập. Đối với bạn, chúng tôi đã tìm và hệ thống hóa tất cả thông tin có giá trị về các lựa chọn và phương pháp tạo rơle. Việc sử dụng thông tin được cung cấp sẽ đảm bảo việc lắp ráp dễ dàng và hiệu suất tuyệt vời của thiết bị.

Bài viết đề xuất nghiên cứu xem xét chi tiết các phiên bản tự chế tạo của thiết bị đã được thử nghiệm trên thực tế. Thông tin dựa trên kinh nghiệm của những người thợ đam mê kỹ thuật điện và các yêu cầu của quy định.

Phạm vi ứng dụng của rơle thời gian

Con người luôn tìm cách làm cho cuộc sống của mình dễ dàng hơn bằng cách đưa nhiều thiết bị khác nhau vào cuộc sống hàng ngày. Với sự ra đời của thiết bị dựa trên động cơ điện, câu hỏi đặt ra là trang bị cho nó một bộ hẹn giờ để điều khiển thiết bị này một cách tự động.

Bật nó lên trong một thời gian nhất định - và bạn có thể làm những việc khác. Thiết bị sẽ tự tắt sau khoảng thời gian đã đặt. Để tự động hóa như vậy, cần có rơle có chức năng hẹn giờ tự động.

Một ví dụ kinh điển về thiết bị được đề cập là rơle trong máy giặt kiểu Liên Xô cũ. Trên thân nó có một cái tay cầm có nhiều ngăn. Tôi đặt chế độ mong muốn và trống quay trong 5–10 phút cho đến khi đồng hồ bên trong về 0.

Rơle thời gian điện từ có kích thước nhỏ, tiêu thụ ít điện năng, không có bộ phận chuyển động dễ gãy và bền

Hôm nay rơle thời gian được cài đặt trong các thiết bị khác nhau:

• lò vi sóng, lò nướng và các thiết bị gia dụng khác;
• quạt hút;
• hệ thống tưới nước tự động;
• điều khiển ánh sáng tự động.

Trong hầu hết các trường hợp, thiết bị được chế tạo trên cơ sở vi điều khiển, điều khiển đồng thời tất cả các chế độ hoạt động khác của thiết bị tự động. Nó rẻ hơn cho nhà sản xuất. Không cần phải chi tiền cho một số thiết bị riêng biệt chịu trách nhiệm cho một việc.

Dựa vào loại phần tử ở đầu ra, rơle thời gian được phân thành ba loại:

• rơle - tải được kết nối thông qua "tiếp điểm khô";
• triac;
• thyristor.

Tùy chọn đầu tiên là đáng tin cậy nhất và có khả năng chống lại sự đột biến của mạng. Chỉ nên sử dụng thiết bị có thyristor chuyển mạch ở đầu ra nếu tải được kết nối không nhạy cảm với hình dạng của điện áp nguồn.

Để tạo rơle thời gian của riêng mình, bạn cũng có thể sử dụng bộ vi điều khiển. Tuy nhiên, sản phẩm tự làm chủ yếu là những sản phẩm đơn giản, điều kiện làm việc. Một bộ điều khiển khả trình đắt tiền trong tình huống như vậy là một sự lãng phí tiền bạc.

Có nhiều mạch đơn giản hơn và rẻ hơn dựa trên bóng bán dẫn và tụ điện. Hơn nữa, có một số lựa chọn; có rất nhiều lựa chọn cho nhu cầu cụ thể của bạn.

Đề án của các sản phẩm tự chế khác nhau

Tất cả các tùy chọn được đề xuất để tạo rơle thời gian bằng tay của chính bạn đều dựa trên nguyên tắc bắt đầu tốc độ màn trập đã đặt. Đầu tiên, đồng hồ bấm giờ được bắt đầu với khoảng thời gian được chỉ định và đếm ngược.

Thiết bị bên ngoài được kết nối với nó bắt đầu hoạt động - động cơ điện hoặc đèn bật sáng.Và sau đó, khi đạt đến mức 0, rơle sẽ phát tín hiệu để tắt tải này hoặc cắt dòng điện.

Tùy chọn số 1: đơn giản nhất với bóng bán dẫn

Các mạch dựa trên bóng bán dẫn là dễ thực hiện nhất. Đơn giản nhất trong số chúng chỉ bao gồm tám yếu tố. Bạn thậm chí không cần bảng mạch để kết nối chúng; mọi thứ đều có thể được hàn mà không cần bảng mạch. Một rơ-le tương tự thường được chế tạo để kết nối hệ thống chiếu sáng qua nó. Tôi nhấn nút và đèn vẫn sáng trong vài phút rồi tự tắt.

Để cấp nguồn cho mạch này, cần có pin 9 Volt hoặc pin 12 Volt và rơle như vậy cũng có thể được cấp nguồn từ điện áp xoay chiều 220 V bằng bộ chuyển đổi thành hằng số 12 V (+)

Để lắp ráp rơle thời gian tự chế này, bạn sẽ cần:

• một cặp điện trở (100 Ohm và 2,2 mOhm);
• bóng bán dẫn lưỡng cực KT937A (hoặc tương tự);
• rơle chuyển mạch tải;
• Điện trở thay đổi 820 Ohm (để điều chỉnh khoảng thời gian);
• tụ điện 3300 µF và 25 V;
• diode chỉnh lưu KD105B;
• chuyển sang bắt đầu đếm.

Thời gian trễ trong rơle hẹn giờ này xảy ra do tụ điện được nạp vào mức công suất của công tắc bóng bán dẫn. Trong khi C1 đang sạc đến 9–12 V, phím trong VT1 vẫn mở. Tải bên ngoài được cấp nguồn (đèn sáng).

Sau một thời gian, tùy thuộc vào giá trị cài đặt trên R1, bóng bán dẫn VT1 sẽ đóng lại. Rơle K1 cuối cùng bị mất điện và tải bị ngắt khỏi điện áp.

Thời gian sạc của tụ C1 được xác định bằng tích của điện dung của nó và tổng điện trở của mạch sạc (R1 và R2). Hơn nữa, điện trở đầu tiên trong số này là cố định và điện trở thứ hai có thể điều chỉnh để đặt một khoảng cụ thể.

Các tham số thời gian cho rơle đã lắp ráp được chọn bằng thực nghiệm bằng cách đặt các giá trị khác nhau trên R1.Để dễ dàng cài đặt thời gian cần thiết sau này, nên đánh dấu vị trí phút trên vỏ.

Việc chỉ định công thức tính độ trễ đầu ra cho sơ đồ như vậy là có vấn đề. Phần lớn phụ thuộc vào các thông số của một bóng bán dẫn cụ thể và các phần tử khác.

Rơle được đưa về vị trí ban đầu bằng cách chuyển S1 trở lại. Tụ đóng về R2 và phóng điện. Sau khi S1 được bật lại, chu kỳ sẽ bắt đầu lại.

Một bóng bán dẫn có thể được thay thế bằng một mạch gồm một cặp bóng bán dẫn tương tự, điều này sẽ chỉ làm tăng độ ổn định của rơle thời gian đã lắp ráp (+)

Trong mạch có hai bóng bán dẫn, bóng bán dẫn đầu tiên tham gia vào việc điều chỉnh và kiểm soát thời gian tạm dừng. Và thứ hai là chìa khóa điện tử dùng để bật tắt nguồn điện cho tải ngoài.

Ở phiên bản có mạch kép, một trong các phím B1 “khởi động bộ hẹn giờ” và bật tải, còn B2 thứ hai sẽ tắt (+)

Điều khó khăn nhất trong việc sửa đổi này là chọn chính xác điện trở R3. Nó phải sao cho rơle chỉ đóng khi có tín hiệu được cung cấp từ B2. Trong trường hợp này, việc bật ngược tải chỉ phải xảy ra khi B1 được kích hoạt. Nó sẽ phải được lựa chọn bằng thực nghiệm.

Để tăng khoảng thời gian trễ của rơle thời gian, KT937A có thể được thay thế bằng bóng bán dẫn hiệu ứng trường cổng cách điện (ví dụ: 2N7000) (+)

Loại bóng bán dẫn này có dòng điện cổng rất thấp. Nếu cuộn dây điện trở trong công tắc rơle điều khiển được chọn lớn (hàng chục Ohm và MOhm), thì khoảng thời gian tắt máy có thể tăng lên vài giờ. Hơn nữa, hầu hết thời gian, rơle hẹn giờ hầu như không tiêu thụ năng lượng.

Chế độ hoạt động trong đó bắt đầu ở phần ba cuối cùng của khoảng thời gian này. Nếu đài được kết nối qua pin thông thường thì nó sẽ hoạt động được rất lâu.

Tùy chọn số 2: dựa trên chip

Mạch bán dẫn có hai nhược điểm chính. Rất khó để tính toán thời gian trễ cho chúng và tụ điện phải được phóng điện trước lần khởi động tiếp theo. Việc sử dụng vi mạch giúp loại bỏ những nhược điểm này nhưng lại làm phức tạp thiết bị.

Tuy nhiên, nếu bạn có những kỹ năng và kiến ​​thức tối thiểu về kỹ thuật điện, việc chế tạo một rơle thời gian như vậy bằng chính đôi tay của mình cũng không khó.

Nếu cần độ trễ trong khoảng từ mười phút đến một giờ thì tốt nhất nên thay thế bóng bán dẫn bằng vi mạch dòng TL431 (+)

Ngưỡng mở của TL431 ổn định hơn do có nguồn điện áp tham chiếu bên trong. Thêm vào đó, việc chuyển đổi nó đòi hỏi điện áp cao hơn nhiều. Ở mức tối đa, bằng cách tăng giá trị của R2, nó có thể nâng lên 30 V.

Tụ điện sẽ mất nhiều thời gian để sạc đến giá trị như vậy. Ngoài ra, việc kết nối C1 với điện trở phóng điện trong trường hợp này diễn ra tự động. Không cần phải nhấn thêm SB1 ở đây.

Một lựa chọn khác là sử dụng “bộ đếm thời gian tích hợp” NE555. Trong trường hợp này, độ trễ còn được xác định bởi thông số của hai điện trở (R2 và R4) và tụ điện (C1).

Rơle được "tắt" bằng cách chuyển đổi bóng bán dẫn một lần nữa. Chỉ việc đóng nó ở đây được thực hiện bằng tín hiệu từ đầu ra của vi mạch khi nó đếm ngược số giây cần thiết.

"Bộ hẹn giờ" dựa trên vi mạch NE555 phần lớn lặp lại phiên bản cổ điển trên một bóng bán dẫn duy nhất, nhưng khoảng thời gian trễ ở đây được đặt chính xác hơn (từ 1 giây đến vài phút và giờ) (+)

Có ít kết quả dương tính giả hơn khi sử dụng vi mạch so với khi sử dụng bóng bán dẫn. Trong trường hợp này, dòng điện được kiểm soát chặt chẽ hơn, bóng bán dẫn đóng mở chính xác khi có yêu cầu.

Một phiên bản vi mạch cổ điển khác của rơle thời gian dựa trên KR512PS10. Trong trường hợp này, khi bật nguồn, mạch R1C1 sẽ cung cấp xung đặt lại cho đầu vào của vi mạch, sau đó bộ dao động bên trong khởi động trong đó. Tần số tắt (hệ số phân chia) của tần số sau được đặt bởi mạch điều chỉnh R2C2.

Số lượng xung đếm được xác định bằng cách chuyển đổi năm chân M01–M05 theo nhiều cách kết hợp khác nhau. Thời gian trễ có thể được đặt từ 3 giây đến 30 giờ.

Sau khi đếm số xung xác định, đầu ra của vi mạch Q1 được đặt ở mức cao, mở VT1. Kết quả là rơle K1 được kích hoạt và bật hoặc tắt tải.

Sơ đồ lắp ráp rơle thời gian sử dụng vi mạch KR512PS10 không phức tạp, việc đặt lại về trạng thái ban đầu trong rơle thời gian như vậy xảy ra tự động khi đạt được các thông số chỉ định bằng cách kết nối các chân 10 (END) và 3 (ST) (+)

Thậm chí còn có các mạch chuyển tiếp thời gian phức tạp hơn dựa trên bộ vi điều khiển. Tuy nhiên, chúng không thích hợp để tự lắp ráp. Đây là nơi phát sinh khó khăn với cả hàn và lập trình. Trong phần lớn các trường hợp, các biến thể của bóng bán dẫn và vi mạch đơn giản để sử dụng trong gia đình là khá đủ.

Tùy chọn số 3: để cấp nguồn ở đầu ra 220 V

Tất cả các mạch trên được thiết kế cho điện áp đầu ra 12 volt. Để kết nối tải mạnh với rơle thời gian được lắp ráp trên cơ sở của chúng, cần phải có đầu ra lắp bộ khởi động từ. Để điều khiển động cơ điện hoặc các thiết bị điện phức tạp khác với công suất tăng lên, bạn sẽ phải làm điều này.

Tuy nhiên, để điều chỉnh ánh sáng trong gia đình, bạn có thể lắp ráp rơle dựa trên cầu diode và thyristor. Tuy nhiên, không nên kết nối bất cứ thứ gì khác thông qua bộ hẹn giờ như vậy.Thyristor chỉ đi qua phần dương của sóng hình sin có điện áp 220 Volt.

Đây không phải là vấn đề đối với bóng đèn sợi đốt, quạt hoặc bộ phận làm nóng, nhưng các thiết bị điện khác có thể không chịu được điều này và bị cháy.

Mạch rơle thời gian có thyristor ở đầu ra và cầu diode ở đầu vào được thiết kế để hoạt động trong mạng 220 V, nhưng có một số hạn chế về loại tải được kết nối (+)

Để lắp ráp bộ hẹn giờ như vậy cho bóng đèn, bạn cần:

• hằng số điện trở ở mức 4,3 MOhm (R1) và 200 Ohm (R2) cộng với mức điều chỉnh ở mức 1,5 kOhm (R3);
• bốn điốt có dòng điện tối đa trên 1 A và điện áp ngược 400 V;
• tụ điện 0,47 µF;
• thyristor VT151 hoặc tương tự;
• công tắc.

Bộ hẹn giờ rơle này hoạt động theo sơ đồ chung cho các thiết bị tương tự, với việc sạc tụ điện dần dần. Khi các tiếp điểm đóng trên S1, C1 bắt đầu sạc.

Trong quá trình này, thyristor VS1 vẫn mở. Kết quả là tải L1 nhận được điện áp nguồn 220 V. Sau khi sạc xong C1, thyristor đóng và cắt dòng điện, tắt đèn.

Độ trễ được điều chỉnh bằng cách đặt giá trị trên R3 và chọn điện dung của tụ điện. Cần phải nhớ rằng bất kỳ sự chạm vào chân trần của tất cả các bộ phận được sử dụng đều có thể dẫn đến điện giật. Tất cả đều được cấp nguồn 220 V.

Nếu bạn không muốn tự mình thử nghiệm và lắp ráp rơle thời gian, bạn có thể chọn các tùy chọn làm sẵn cho công tắc và ổ cắm có bộ hẹn giờ.

Thông tin chi tiết về các thiết bị như vậy được viết trong các bài viết:

1. Chuyển đổi có hẹn giờ tắt máy: cách thức hoạt động và chọn loại nào tốt hơn
2. Ổ cắm có hẹn giờ: chủng loại, nguyên lý hoạt động + tính năng lắp đặt

Kết luận và video hữu ích về chủ đề này

Hiểu cấu trúc bên trong của rơle thời gian từ đầu thường khó khăn. Một số thiếu kiến ​​thức, trong khi những người khác thiếu kinh nghiệm. Để giúp bạn dễ dàng chọn đúng mạch hơn, chúng tôi đã tuyển chọn các video trình bày chi tiết tất cả các sắc thái của hoạt động và lắp ráp thiết bị điện tử được đề cập.

Nguyên lý hoạt động của các phần tử rơle thời gian trên công tắc bán dẫn:

Hẹn giờ tự động trên bóng bán dẫn hiệu ứng trường cho tải 220 V:

Từng bước sản xuất rơle trễ bằng tay của chính bạn:

Tự mình lắp ráp một rơle thời gian không quá khó - có một số phương án để thực hiện ý tưởng này. Tất cả đều dựa trên việc sạc dần tụ điện và đóng/mở bóng bán dẫn hoặc thyristor ở đầu ra.

Nếu bạn cần một thiết bị đơn giản thì tốt hơn nên dùng mạch bán dẫn. Nhưng để kiểm soát chính xác thời gian trễ, bạn sẽ phải hàn một trong các tùy chọn trên vi mạch này hoặc vi mạch khác.

Nếu bạn có kinh nghiệm lắp ráp một thiết bị như vậy, vui lòng chia sẻ thông tin với độc giả của chúng tôi. Để lại bình luận, đính kèm hình ảnh sản phẩm tự làm của bạn và tham gia thảo luận. Khối liên lạc được đặt bên dưới.