Таймер включения и выключения света своими руками. Очень удобный таймер обратного отсчёта с цифровым дисплеем LED Таймер на большие выдержки своими руками

Этот таймер проект может быть использован для включения-выключения любого устройства через заданное время, схема может быть использована во многих случаях, например, включить/выключить радио, телевизор, вентилятор, насос, освещение, электронагреватель.

Проект был разработан на базе двух КМОП микросхем CD4001 и CD4020 . Два элемента CD4001 образуют генератор, транзистор BC547 нужен чтоб управлять реле, которое, в свою очередь, включает и выключает нагрузку. Схема довольно проста, имеет перемычки для установки требуемого промежутка времени, Preset - регулятор установки частоты генератора в 1 Гц. SW1 - кнопка , SW2 - вкл/выкл схемы. Контакты переключателя реле могут обрабатывать нагрузку с 220 В 5 A. Рисунок печатной платы .

Параметры и детали таймера

• Питание: 12 В постоянного напряжения
• Потребление тока: 60 мА
• D3: индикатор питания
• D2: индикатор работы таймера
• CN2: вход питания
• J1-J7: Установка времени длительности вкл/выкл
• CN1: выход реле
• SW1: Кнопка запуска
• SW2: Кнопка питания On/Off
• PR1: Установка точности

Список деталей

Выше в таблице показано, какое положение джампера соответствует каким временным интервалам цикла. Можно сделать переключатель и вывести его наружу, а можно сразу припаять нужное положение, в зависимости от сферы применения. Максимальный период - 2 ч. Это значит что подключенный, допустим, электрический нагреватель, будет 2 часа работать и 2 отдыхать. Если необходимо ещё более увеличить цикл - потребуется понизить частоту генератора до 0,5 Гц. Тогда период пропорционально удлинится и станет 4 часа.

И снова выключаться. Примерно как холодильник, только периодичность у холодильника зависит от температуры, а нам нужно самим задавать необходимые временные интервалы.

Рассмотрим схему электронного таймера, в котором цикличность работы и «отдыха», можно задавать раздельно. Время задается переменными резисторами, в диапазоне от 90 секунд до 3 часов, раздельно, для каждого режима. Величины задаваемых интервалов полностью зависят от параметров RC-цепей, с переменными резисторами в «R»-составляющих. В связи с этим, данный электронный таймер не обладает сверх большой точностью.

Схема состоит из таймерного узла на двоичном счетчике К561ИЕ16 (аналог 4020), отличающегося от «типового» тем, что у него имеется два регулируемых мультивибратора. Настройкой частоты одного, задают продолжительность включенного состояния, а настройкой частоты другого, продолжительность выключенного состояния. Мультивибраторы переключаются транзисторно-диодной схемой в зависимости от логического уровня на старшем выходе счетчика. Этот же выход счетчика служит для управления нагрузкой.

В исходном состоянии (после включения питания выключателем SB1) счетчик DD2 устанавливается в нулевое положение скачком зарядного тока конденсатора C2. На его выходе (вывод 3) будет логический ноль. Транзистор VT2 открывается, транзистор VT3 тоже открывается и реле K1 замыкает свои контакты, выход схемы подключается в разрыв цепи питания того электроприбора, которым нужно управлять. То есть, практически, параллельно выключателю этого электроприбора.

В то же время, ноль с вывода 3 DD2 проходит на вывод 9 DD1.4 и на базу VT1. При этом VT1 закрыт, на его коллекторе высокий уровень напряжения, который приходит на вывод 6 DD1.2. Отсюда получается что, мультивибратор, собранный на элементах DD1.3-DD1.4 работает, импульсы с его выхода проходят через диод VD1 на счетный вход DD2. А мультивибратор на элементах DD1.1-DD1.2 не работает, на его выходе ноль. Но это не влияет на проход импульсов на счетчик от второго мультивибратора, так как диод VD2 оказывается закрытым и на вход счетчика не влияет.

Таким образом, начинается период включенного состояния электроприбора. Продолжаться это будет до тех пор, пока счетчик DD2 не доберется до 8192-го импульса. То есть, пока не появится единица на его выводе 3. Сколько на это уйдет времени, — зависит от сопротивления R7.

При появлении единицы на выводе 3 DD2 интервал включенного состояния электроприбора завершается, и начинается пауза. Транзисторы VT2-VT3 закрываются и реле K1 выключает электроприбор. А транзистор VT1 открывается. На вывод 9 DD1.4 проходит единица с выхода DD2, поэтому мультивибратор DD1.3- DD1.4 выключается. На коллекторе VT1 напряжение падает до нулевого уровня. Это соответствует напряжению на выводе 6 DD1.2. Поэтому мультивибратор DD1.1-DD1.2 включается. Импульсы с его выхода через диод VD2 поступают на вход «C» счетчика DD2. С этого момента и начинается отсчет интервала паузы. Светодиод HL1 индицирует включенное состояние реле K1.

В качестве источника питания годится любой сетевой адаптер с выходным номинальным напряжением 9-15В и током не ниже 150 мА.

Используя реле SC1240 можно коммутировать нагрузку при сетевом переменном напряжении 220В мощностью не более 2 кВт. Если же подобного не оказалось в наличии, можно использовать и отечественное реле, однако стоит отдавать предпочтение тем реле, которые в пластмассовом корпусе, так как аналогичное реле в металлическом корпусе не сможет безопасно работать на переменном напряжении 220В. Кроме того, желательно использовать специализированные реле, контакты которых и конструкция первично рассчитаны на коммутацию сетевого переменного напряжения.

Вместо реле можно использовать какую-нибудь оптотиристорную или отпосимисторную схему. В этом случае транзистор VT3 и, соответственно, реле K1 из схемы исключаются. А светодиод оптопары подключают вместо резистора R13. Сопротивление R10 в этом случае нужно подобрать соответственно тому, какой ток должен протекать через светодиод оптопары.

Преимущество реле в том, что это фактически, обычный механический выключатель, то есть, прибор линейный как кусок проволоки, и не вносящий никаких искажений и дополнений (вроде выбросов на каждом полупериоде) в синусоиду переменного напряжения от сети. Поэтому электроприборы с электронными блоками все же лучше питать через реле. А недостаток реле очевиден, — механические контакты, искрение, подгорание, в общем, механика, которая сама по себе не так надежна как тиристор или симистор. Поэтому, если управлять нужно мощным ТЭНом, или каким-то другим электроприбором без встроенной электроники, то лучше использовать все же оптосимистор.

Для обеспечения корректной работы автоматики на различных приборах часто требуется наличие реле времени, которое позволяет включать и отключать различные системы через определенный промежуток времени.

Прибор нашел широкое применение в бытовых и профессиональных приборах, а простота, понятность конструкции позволяет сделать его самостоятельно, настроив под свои нужды. Теперь подробнее.

Разновидности устройств

Видов таймеров достаточно много, но по принципу действия их можно разделить на 3 группы:

1. С электрическим замедлением. Выделяются несколько систем:
   • электромагнитные приборы;
   • конденсаторные устройства;
   • реле времени с магнитным усилением;
   • генераторный тип.
2. Механическое реле. Бывают варианты:
   • замедление якоря электромагнита;
   • использование часового механизма;
   • моторные устройства.
3. Электротермический принцип. Сюда относятся:
   • реле с конструкцией из двух металлов;
   • система с нитью, которая удлиняется;
   • использование специальных терморезисторов;
   • наличие расширяющихся газов, жидкостей;
   • разогрев контакта электронной лампы.

Принцип действия

1. Электромагнитное замедление. Используется при условии постоянного тока, состоит из основной обмотки и медной гильзы. При включении тока главный магнитный поток нарастает в основной обмотке, но в гильзе начинает течь ток, тормозя этот процесс. При выключении происходит обратная картина, ток не дает потоку резко падать. Устройство способно создать выдержку времени при включении до 0,1 секунды и при выключении на 1,4 секунд.
2. Пневматический принцип. Процесс осуществляется за счет изменения диаметра отверстия для забора воздуха. Возможна задержка до 3 минут, но точность срабатывания крайне низка.
3. Часовой механизм. В основе прибора стоит анкерный механизм и пружина, которая постепенно раскручиваясь, обеспечивает срабатывание через определенный промежуток времени.
4. Электронные устройства. Используются аналоговые или цифровые схемы. Сегодня можно встретить реле под управлением микропроцессора. Часто встречается в качественной бытовой технике.

Разберем наиболее простые способы изготовить замедляющие системы своими руками.

12 Вольт

Нам понадобится печатная плата, паяльник, небольшой набор из конденсатора, исполняющего реле, транзисторы, эмиттеры.

Схема составляется таким образом, чтобы при отключенной кнопке напряжение на обкладках емкости отсутствовало. Во время короткого замыкания кнопки конденсатор быстро заряжается, а затем начинает разряжаться, подавая напряжение через транзисторы и эмиттеры.

При этом релюшка будет замкнута или разомкнута до тех пор, пока на конденсаторе не останется несколько вольт.

Регулировать длительность разрядки конденсатора можно его емкостью или величиной сопротивления подключенной цепи.

Порядок работ:

• подготавливается плата;
• дорожки пролуживаются;
• распаиваются транзисторы, диоды и реле.

220 вольт

Принципиально такая схема не очень отличается от предыдущей. Ток проходит через диодный мост и заряжает конденсатор. В это время зажигается лампа, которая выполняет роль нагрузки. Затем происходит процесс разрядки и срабатывания таймера. Порядок действий при сборке и набор инструментов такой же, как и при первой варианте.

Схема NE555

По-другому микросхема 555 называется интегральным таймером. Ее использование гарантирует стабильность выдерживания временного промежутка, устройство не реагирует на перепады напряжения в сети.

При выключенной кнопке один из конденсаторов разряжен, и система может находиться в таком состоянии неопределенное время. После нажатия кнопки начинает заряжаться емкость. Через определенное время происходит его разрядка через транзистор схемы.

Разрядный транзистор открывается, и система переходит в первоначальное состояние.

Существует 3 режима работы:

• моностабильный. При входном сигнале она включается, выходит волна определенной длины и выключается в ожидании нового сигнала;
• циклический. Через заданные промежутки схема переходит в рабочий режим и отключается;
• бистабильный. Или выключатель (нажал кнопку работает, отжал – не работает).

Таймер с задержкой включения

После подачи напряжения происходит зарядка емкости, открывается транзистор, в тоже время два других закрыты. Поэтому нагрузка на выходе отсутствует. Во время разрядки конденсатора первый транзистор закрывается, открываются два других. Питание начинает поступать на реле, выходные контакты замыкаются.

Период зависит от емкости конденсатора, переменного резистора.

Цикличное устройство

Чаще всего используются счетчики генераторы. Первый из которых вырабатывает сигнал через заданные промежутки времени, а второй принимает их, задавая через определенное их количество логические ноль или единицу.

Создается все это с использованием контролера, схем можно найти много, но потребуют они некоторых знаний радиотехники.

Другой вариант – полная разрядка или зарядка емкости с помощью микросхемы подает сигнал на управляющий транзистор, который работает в режиме ключа.

Необходимые материалы и порядок работы

Для всех приведенных выше схем необходимо:

1. Корпус. Подойдет корпус от блока питания;
2. Печатная плата. Используется фольгированый стеклотекстолит;
3. Переменный резистор. Можно использовать обычный, но тогда регулировка промежутка возможна только с помощью изменения емкости конденсатора, что не практично;
4. Микросхема NE555 или отечественный аналог;
5. Диоды, конденсаторы, резисторы подбираются в соответствии с используемой схемой. Интернет их предлагает множество, так что выбор велик;

Порядок действий

1. На плату любым способом наносится схема.
2. Пропаиваются диоды, транзисторы, конденсаторы.
3. Формируются дорожки.

Несколько советов:

• большинство устройств построено вокруг конденсатора, не стоит экономить на этой детали. Особенно если точность срабатывания имеет значение;
• точность и стабильность обеспечат только готовые микросхемы, при этом можно уверенно делать выбор в пользу отечественных аналогов.

Область применения

Сегодня все больше используются программные контроллеры, но таймеры по-прежнему востребованы, а в некоторых случаях является более рациональным, надежным решением. Рассмотрим наиболее распространенные варианты использования устройства:

1. Элемент защиты. Чаще всего встречается на производствах, которые используют пресс-формы. Прибор контролирует время смыкания силовых пластин, при превышении заложенных показателей, происходит отключение системы с подачей разнообразных сигналов.
2. Бытовая техника. Реле встречаются во многих приборах. Основная задача устройства – включить или отключить питание через определенный промежуток. Отдельно нужно сказать о стиральных машинах, инкубаторах.
3. Стиральная машина. Тут используется два принципа работы – контроль подачи электроэнергии на элемент нагрева и реверсивный принцип. Через короткие промежутки времени барабан будет менять направление движения, при этом каждый элемент прибора будет включаться в определенной последовательности на заданные промежутки.
4. Инкубатор. Если за поддержание комфортной температуры отвечает термодатчик, то переворачивание яйца другим боком полностью контролируется реле. Именно это устройство позволяет сделать инкубатор полностью автономным.
5. Коммутация электрических цепей. Когда используются мощные трехфазные двигатели, другое промышленное оборудование, использование реле времени является необходимым защитным оборудованием, которое позволяет плавно снижать или увеличивать нагрузку.
6. Приусадебное хозяйство. Полив газонов, обеспечение автономной работы теплиц, других специальных помещений;
7. Экономия электроэнергии. Освещение будет выключаться через заданный промежуток времени. А в комплексе с датчиком движения двор или подъезд будут подсвечиваться когда необходимо, не используя огромное количество энергии.
8. Аквариумы, террариумы. Можно автоматизировать подогрев, освещение, насыщение воды кислородом и кормление;
9. Защита жилища. Включение света дома в ваше отсутствие спугнет потенциального вора. Этим активно пользуются на западе, но у нас подобные приспособления не очень распространены.

В видеоуроке канала «Обзоры посылок и самоделки от jakson» будем собирать схему реле времени на основе микросхемы таймера на NE555. Очень простая – мало деталей, что не составит труда спаять все своими руками. При этом многим она будет полезна.

Радиодетали для реле времени

Понадобится сама микросхема, два простых резистора, конденсатор на 3 микрофарада, неполярный конденсатор на 0,01 мкф, транзистор КТ315, диод почти любой, одно реле. Напряжение питания устройства будет от 9 до 14 вольт. Купить радиодетали или готовое собранное реле времени можно в этом китайском магазине .

Схема очень простая.

Любой ее сможет осилить, при наличии необходимых деталей. Сборка на печатной макетной плате, что получится все компактно. В итоге часть платы придется отломать. Понадобится простая кнопка без фиксатора, она будет активировать реле. Также два переменных резистора, вместо одного, который требуется в схеме, поскольку у мастера нет необходимого номинала. 2 мегаома. Последовательно два резистора по 1 мегаому. Также реле, напряжение питания 12 вольт постоянного тока, пропустить через себя может 250 вольт, 10 ампер переменного.

После сборки в итоге таким образом выглядит реле времени на базе 555 таймера.

Все получилось компактно. Единственное, что визуально портит вид, диод, поскольку имеет такую форму, что его невозможно впаять иначе, поскольку у него ножки намного шире, чем отверстия в плате. Все равно получилось довольно неплохо.

Проверка устройства на 555 таймере

Проверим наше реле. Индикатором работы будет светодиодная лента. Так же подсоединим мультиметр. Проверим – нажимаем на кнопку, загорелась светодиодная лента. Напряжение, которое подается на реле – 12,5 вольт. Напряжение сейчас по нулям, но почему то горят светодиоды – скорей всего неисправность реле. Оно старое, выпаяно из ненужной платы.

При изменении положения подстроечных резисторов мы можем регулировать время работы реле. Измерим максимальное и минимальное время. Оно почти сразу же выключается. И максимальное время. Прошло около 2-3 минут – вы сами видите.

Но такие показатели только в представленном случае. У вас они могут быть другие, поскольку зависит от переменного резистора, который вы будете использовать и от емкости электроконденсатора. Чем больше емкость – тем дольше будет работать ваше реле времени.

Заключение

Интересное устройство мы сегодня собрали на NE 555. Все работает отлично. Схема не очень сложная, без проблем многие ее смогут осилить. В Китае продаются некоторые аналоги подобных схем, но интересней собрать самому, так будет дешевле. Применение подобному устройству в быту сможет найти любой. Например, уличный свет. Вы вышли из дома, включили уличное освещение и через какое-то время оно само выключается, как раз, когда вы уже уйдете.

Смотрите все на видео про сборку схемы на 555 таймере.

До сих пор для отсчёта небольших промежутков времени некоторые люди используют песочные часы. Наблюдать за движением песчинок в таких часах весьма увлекательно, но использовать их в качестве таймера не всегда удобно. Поэтому на их смену приходит электронный таймер, схема которого представлена ниже.

Схема таймера

В её основе лежит широко распространённая недорогая микросхема NE555. Алгоритм работы следующий - при кратковременном нажатии на кнопку S1 на выходе OUT появляется напряжение, равное напряжению питания схемы и загорается светодиод LED1. По истечению заданного промежутка времени светодиод погасает, напряжение на выходе становится равным нулю. Время работы таймера задаётся подстроечным резистором R1 и может изменяться в пределах от нуля до 3-4 минут. Если есть необходимость увеличить максимальное время задержки таймера, то можно поднять ёмкость конденсатора С1 до 100 мкФ, тогда оно будет составлять примерно 10 минут. В качестве транзистора Т1 можно применить любой биполярный транзистор средней или малой мощности структуры n-p-n, например, BC547, КТ315, BD139. В качестве кнопки S1 используется любая кнопка на замыкание без фиксации. Питается схема напряжением 9 – 12 вольт, ток потребления без нагрузки не превышает 10 мА.

Изготовление таймера

Схема собирается на печатной плате размерами 35х65, файл для программы Sprint Layout к статье прилагается. Подстроечный резистор можно установить прямо на плату, а можно вывести на проводах и для регулировки времени работы использовать потенциометр. Для подключения проводов питания и нагрузки на плате предусмотрены места под винтовые клеммники. Плата выполняется методом ЛУТ, несколько фотографий процесса:

Скачать плату:

(cкачиваний: 208)

После впаивания всех деталей плату обязательно нужно отмыть от флюса, соседние дорожки прозвонить на замыкание. Собранный таймер в настройке не нуждается, остаётся лишь установить нужное время работы и нажать кнопку. К выходу OUT можно подключить реле, в этом случае таймер сможет управлять мощной нагрузкой. При установке реле параллельно его обмотке следует поставить диод для защиты транзистора. Область применения такого таймера очень широка и ограничивается лишь фантазией пользователя. Удачной сборки!