Tijdrelais zelf maken: overzicht van 3 zelfbouwvarianten

Huishoudelijke apparaten kunnen worden geactiveerd en uitgeschakeld zonder dat de gebruiker aanwezig is of deelneemt. De meeste tegenwoordig geproduceerde modellen zijn uitgerust met een tijdrelais voor automatisch starten/stoppen.

Wat te doen als u ook verouderde apparatuur wilt bedienen? Wees geduldig, volg onze adviezen en maak een tijdrelais met uw eigen handen – geloof ons, dit zelfgemaakte apparaat zal zijn toepassing vinden in het huishouden.

We zijn bereid u te helpen bij het verwezenlijken van een interessant idee en uw krachten te beproeven op het pad van de zelfstandige elektrotechnicus. Voor u hebben we alle waardevolle informatie over varianten en methoden van relaisfabricage gevonden en geordend. Het gebruik van de gepresenteerde informatie garandeert eenvoudige montage en uitstekende werking van het apparaat.

In het voorgestelde artikel worden de in de praktijk geteste zelfgemaakte varianten van het apparaat in detail besproken. De informatie is gebaseerd op de ervaring van enthousiaste elektrotechnici en de vereisten van normen.

Toepassingsgebied van tijdrelais

De mens heeft altijd geprobeerd zijn leven te verlichten door verschillende apparaten in het dagelijks leven te introduceren. Met de komst van technologie op basis van een elektromotor ontstond de vraag om deze uit te rusten met een timer die deze apparatuur automatisch zou besturen.

U zet hem aan voor een bepaalde tijd – en u kunt andere dingen gaan doen. Het apparaat schakelt na de ingestelde periode vanzelf uit. Dat is de automatisering waarvoor een relais met autotimerfunctie nodig was.

Een klassiek voorbeeld van het betreffende apparaat is het relais in een oude wasmachine van Sovjet-model. Op de behuizing zat een knop met meerdere standen. U stelt de gewenste modus in en de trommel draait gedurende 5–10 minuten, tot de klokjes binnenin de nul bereiken.

Elektromagnetisch tijdrelais is klein van formaat, verbruikt weinig elektriciteit, heeft geen breekbare bewegende delen en is duurzaam.

Vandaag worden tijdrelais in verschillende soorten apparatuur geïnstalleerd:

• magnetrons, ovens en andere huishoudelijke apparaten;
• afzuigventilatoren;
• automatische bewateringssystemen;
• automatische verlichtingsregeling.

In de meeste gevallen wordt het apparaat gemaakt op basis van een microcontroller, die tegelijkertijd alle andere werkingsmodi van de geautomatiseerde apparatuur bestuurt. Dat is goedkoper voor de fabrikant. U hoeft geen geld uit te geven aan meerdere aparte apparaten die voor één ding verantwoordelijk zijn.

Op basis van het type element aan de uitgang worden tijdrelais in drie typen ingedeeld:

• relais – de belasting wordt aangesloten via een «droog contact»;
• triac-;
• thyristor-.

De eerste optie is het meest betrouwbaar en bestand tegen spanningspieken in het netwerk. Een apparaat met een schakelende thyristor aan de uitgang moet alleen worden genomen als de aangesloten belasting niet gevoelig is voor de vorm van de voedingsspanning.

Om zelf een tijdrelais te maken, kan men ook een microcontroller gebruiken. Zelfbouwprojecten worden echter meestal gemaakt voor eenvoudige dingen en werkomstandigheden. Een dure programmeerbare controller is in zo'n situatie een overbodige uitgave.

Er zijn veel eenvoudigere en goedkopere schema's op basis van transistors en condensatoren. Bovendien zijn er verschillende opties, er is keuze voor uw specifieke behoeften.

Schema's van verschillende zelfgemaakte apparaten

Alle voorgestelde opties voor het zelf maken van een tijdrelais zijn gebaseerd op het principe van het starten van een ingestelde vertraging. Eerst wordt een timer gestart met een ingesteld tijdsinterval en aftelling.

Het erop aangesloten externe apparaat begint te werken – de elektromotor of het licht wordt ingeschakeld. En wanneer de timer nul bereikt, geeft het relais een signaal om deze belasting uit te schakelen of wordt de stroom onderbroken.

Optie #1: de eenvoudigste op transistoren

Schema's op basis van transistoruitvoering zijn het eenvoudigst te realiseren. De eenvoudigste bevat slechts acht componenten. Voor de verbinding is niet eens een printplaat nodig, alles kan zonder worden gesoldeerd. Een dergelijk relais wordt vaak gemaakt om er verlichting mee aan te sluiten. U drukt op de knop – en het licht brandt gedurende een paar minuten en schakelt dan vanzelf uit.

Voor de voeding van dit schema zijn batterijen van 9 of accu's van 12 Volt nodig, ook kan zo'n relais worden gevoed via 220 V wisselspanning met behulp van een omvormer naar 12 V gelijkspanning (+)

Om dit zelfgemaakte tijdrelais te monteren, heeft u het volgende nodig:

• een paar weerstanden (100 Ohm en 2,2 MOhm);
• bipolaire transistor KT937A (of een equivalent);
• belastingschakelrelais;
• variabele weerstand van 820 Ohm (voor het instellen van het tijdsinterval);
• condensator van 3300 µF en 25 V;
• gelijkrichtdiode KD105B;
• schakelaar voor het starten van de telling.

De tijdvertraging in dit relais-timer komt tot stand door het opladen van de condensator tot het voedingsniveau van de transistorschakelaar. Zolang C1 wordt opgeladen tot 9–12 V blijft de schakelaar in VT1 open. De externe belasting wordt gevoed (het licht brandt).

Na enige tijd, die afhankelijk is van de ingestelde waarde op R1, wordt de transistor VT1 gesloten. Relais K1 wordt uiteindelijk spanningsloos en de belasting wordt losgekoppeld van de spanning.

De laadtijd van condensator C1 wordt bepaald door het product van de capaciteit en de totale weerstand van de laadkring (R1 en R2). De eerste van deze weerstanden is vast, de tweede is instelbaar om het specifieke interval in te stellen.

De tijdparameters voor het gemonteerde relais worden empirisch bepaald door verschillende waarden op R1 in te stellen. Om later eenvoudiger de gewenste tijd in te stellen, moet u op de behuizing een markering aanbrengen met een positionering per minuut.

Het is problematisch om de formule voor het berekenen van de uitgestelde vertragingen voor een dergelijke schakeling aan te geven. Veel hangt af van de parameters van de specifieke transistor en de overige componenten.

Het relais wordt in de oorspronkelijke stand teruggebracht door het omkeren van S1. De condensator wordt kortgesloten over R2 en ontlaadt zich. Na het opnieuw inschakelen van S1 begint de cyclus opnieuw.

U kunt één transistor vervangen door een schakeling van twee vergelijkbare, wat de stabiliteit van het te monteren tijdrelais alleen maar verhoogt (+).

In een schakeling met twee transistoren is de eerste betrokken bij het regelen en beheren van de tijdspauze. De tweede is een elektronische schakelaar voor het in- en uitschakelen van de voeding van een externe belasting.

In de variant met een dubbele schakeling start een van de schakelaars B1 de timer en schakelt de belasting in, en de tweede B2 schakelt deze uit (+).

Het moeilijkste bij deze modificatie is het nauwkeurig kiezen van de weerstand R3. Deze moet zodanig zijn dat het relais alleen sluit bij het toevoeren van een signaal van B2. Tegelijkertijd moet het terugschakelen van de belasting alleen plaatsvinden bij activering van B1. U zult deze experimenteel moeten bepalen.

Om het vertragingsinterval van het tijdrelais te vergroten, kunt u de KT937A vervangen door een veldeffecttransistor met geïsoleerde gate (bijv. 2N7000) (+).

Bij dit type transistor is de gate-stroom zeer klein. Als de weerstandswikkeling in het stuurrelais-schakelaar groot wordt gekozen (tientallen ohms en MOhm), kan het uitschakelinterval worden vergroot tot enkele uren. Bovendien verbruikt het relais-timer het grootste deel van de tijd vrijwel geen energie.

De actieve modus begint in het laatste derde deel van dit interval. Als u het tijdrelais via een gewone batterij aansluit, zal deze zeer lang meegaan.

Optie #2: op basis van microschakelingen

Transistorschakelingen hebben twee belangrijke nadelen. Het is moeilijk om de vertragingstijd te berekenen en voor elke start moet de condensator worden ontladen. Het gebruik van microchips heft deze nadelen op, maar maakt het apparaat complexer.

Echter, met zelfs minimale vaardigheden en kennis van elektrotechniek, zal het maken van een dergelijk tijdrelais met uw eigen handen ook geen probleem zijn.

Als een vertraging vereist is in het interval van tien minuten tot een uur, kunt u de transistor het beste vervangen door een microchip uit de TL431-serie (+).

De openingsdrempel van de TL431 is stabieler door de aanwezigheid van een interne referentiespanningsbron. Bovendien is er een veel hogere spanning nodig om hem te schakelen. Maximaal kan deze, door het verhogen van de waarde van R2, worden verhoogd tot 30 V.

De condensator zal lang opladen tot dergelijke waarden. Bovendien gebeurt het aansluiten van C1 op de weerstand voor ontlading in dit geval automatisch. Het is niet nodig om extra op SB1 te drukken.

Een andere optie is het gebruik van de «integrale timer» NE555. In dit geval wordt de vertraging ook bepaald door de parameters van twee weerstanden (R2 en R4) en een condensator (C1).

Het «uitschakelen» van het relais gebeurt opnieuw door het schakelen van de transistor. Alleen wordt het sluiten ervan hier uitgevoerd door een signaal van de uitgang van de chip, wanneer deze de benodigde seconden heeft geteld.

De «timer» op basis van de NE555-chip volgt grotendeels de klassieke variant met één transistor, maar het vertragingsinterval kan hier nauwkeuriger worden ingesteld (van 1 seconde tot enkele minuten en uren) (+)

Er treden veel minder valse triggering op bij gebruik van chips dan bij gebruik van transistoren. De stromen worden in dit geval strenger geregeld, de transistor wordt precies geopend en gesloten wanneer nodig.

Nog een klassieke chipvariant van een tijdrelais is gebaseerd op de KR512PS10. In dit geval geeft bij het inschakelen van de voeding het R1C1-circuit een resetpuls aan de ingang van de chip, waarna een interne generator wordt gestart. De uitschakelfrequentie (deelfactor) wordt ingesteld door het regelcircuit R2C2.

Het aantal getelde pulsen wordt bepaald door het schakelen van de vijf aansluitingen M01–M05 in verschillende combinaties. De vertragingstijd kan worden ingesteld van 3 seconden tot 30 uur.

Na het tellen van het aangegeven aantal pulsen wordt op de uitgang Q1 van de chip een hoog niveau ingesteld, dat VT1 opent. Als gevolg hiervan wordt relais K1 geactiveerd en schakelt het de belasting in of uit.

Het schema voor het bouwen van een tijdrelais met de KR512PS10-chip is niet ingewikkeld. Het resetten naar de beginstatus gebeurt in zo'n tijdrelais automatisch wanneer de ingestelde parameters worden bereikt door het verbinden van de pinnen 10 (END) en 3 (ST) (+)

Er bestaan nog complexere schema's van tijdrelais op basis van microcontrollers. Ze zijn echter minder geschikt voor zelfbouw. De moeilijkheden zitten zowel in het solderen als in het programmeren. Variaties met transistoren en eenvoudige chips zijn in de overgrote meerderheid van de gevallen voldoende voor huishoudelijk gebruik.

Optie #3: voor voeding met uitgang 220 V

Alle bovengenoemde schema's zijn ontworpen voor een uitgangsspanning van 12 volt. Om een zware belasting aan te sluiten op het op basis daarvan gebouwde tijdrelais, moet u aan de uitgang een magnetische starter installeren. Voor het aansturen van elektromotoren of andere complexe elektrische apparatuur met een hoger vermogen zal dat ook nodig zijn.

Voor het regelen van huishoudelijke verlichting kunt u echter een relais samenstellen op basis van een diodebrug en een thyristor. Het wordt afgeraden om via een dergelijke timer iets anders aan te sluiten. De thyristor laat slechts het positieve deel van de sinusgolf van de wisselspanning van 220 volt door.

Voor een gloeilamp, ventilator of verwarmingselement is dit niet schadelijk, maar andere elektrische apparatuur kan dit mogelijk niet verdragen en doorbranden.

De schakeling van een tijdrelais met een thyristor aan de uitgang en een diodebrug aan de ingang is ontworpen voor gebruik in 220 V-netwerken, maar kent een aantal beperkingen wat betreft het type aangesloten belasting (+).

Voor het samenstellen van een dergelijke timer voor een gloeilamp heeft u nodig:

• vaste weerstanden van 4,3 MΩ (R1) en 200 Ω (R2) plus een instelbare van 1,5 kΩ (R3);
• vier diodes met een maximale stroom hoger dan 1 A en een sperspanning van 400 V;
• condensator van 0,47 μF;
• thyristor VT151 of vergelijkbaar;
• schakelaar.

Dit relais-timer werkt volgens het algemene schema voor dergelijke apparaten, met het geleidelijk opladen van de condensator. Bij het sluiten van de contacten op S1 begint C1 op te laden.

Tijdens dit proces blijft thyristor VS1 open. Als gevolg hiervan wordt netspanning van 220 V aan belasting L1 toegevoerd. Nadat het opladen van C1 is voltooid, sluit de thyristor en onderbreekt de stroom, waardoor de lamp wordt uitgeschakeld.

De vertragingsinstelling wordt gedaan door de waarde op R3 in te stellen en de capaciteit van de condensator te kiezen. Hierbij moet u onthouden dat elke aanraking van de blanke aansluitingen van alle gebruikte onderdelen het risico van elektrische schokken met zich meebrengt. Ze staan allemaal onder spanning van 220 V.

Als u geen behoefte heeft om te experimenteren en zelf een tijdrelais in elkaar te zetten, kunt u kant-en-klare varianten van schakelaars en stopcontacten met een timer uitkiezen.

Meer informatie over dergelijke apparaten staat in de artikelen:

1. Schakelaar met uitschakeltimer: hoe werkt het en welk type kan ik het beste kiezen?
2. Stopcontact met timer: typen, werkingsprincipe + installatiekenmerken

Conclusies en nuttige video over het onderwerp

Het begrijpen van de interne werking van een tijdrelais vanaf het begin is vaak moeilijk. De een mist kennis, de ander ervaring. Om uw keuze voor de juiste schakeling te vereenvoudigen, hebben we een selectie van videomateriaal samengesteld waarin gedetailleerd wordt verteld over alle nuances van de werking en montage van het betreffende elektronische apparaat.

Werkingsprincipe van de elementen van een tijdrelais met een transistorschakelaar:

Automatische timer met een veldeffecttransistor voor een belasting van 220 V:

Stapsgewijze zelfbouw van een vertragingsrelais:

Het zelf samenstellen van een tijdrelais is niet al te moeilijk – er zijn verschillende schakelingen om dit idee te realiseren. Ze zijn allemaal gebaseerd op het geleidelijk opladen van de condensator en het openen/sluiten van de transistor of thyristor aan de uitgang.

Als u een eenvoudig apparaat nodig heeft, kunt u beter een transistorschakeling nemen. Maar voor een nauwkeurige controle van de vertragingstijd moet u een van de varianten op een of andere microchip solderen.

Als u ervaring heeft met het monteren van een dergelijk apparaat, deel dan uw informatie met onze lezers. Laat reacties achter, voeg foto's van uw zelfgemaakte projecten toe en neem deel aan discussies. Het contactblok bevindt zich hieronder.