Relè temporale fai da te: panoramica di 3 varianti fai da te

Attivare e disattivare gli elettrodomestici può essere fatto senza la presenza e la partecipazione dell'utente. La maggior parte dei modelli attualmente in produzione è dotata di un relè temporizzato per l'avvio/arresto automatico.

Cosa fare se si desidera gestire allo stesso modo un'apparecchiatura obsoleta? Armati di pazienza, dei nostri consigli e costruisci un relè temporizzato fai da te – credici, questo dispositivo fatto in casa troverà impiego in casa.

Siamo pronti ad aiutarvi a realizzare un'idea interessante e cimentarvi nel percorso del fai da te elettrotecnico. Per voi abbiamo trovato e sistematizzato tutte le preziose informazioni sulle varianti e i metodi di costruzione del relè. L'utilizzo delle informazioni presentate garantisce semplicità di montaggio e ottimo funzionamento del dispositivo.

Nell'articolo proposto per lo studio, vengono analizzati in dettaglio i modelli fai da te testati nella pratica. Le informazioni si basano sull'esperienza di artigiani appassionati di elettrotecnica e sui requisiti normativi.

Ambito di applicazione del relè temporizzato

L'uomo ha sempre cercato di semplificarsi la vita, introducendo nella quotidianità vari dispositivi. Con l'avvento delle macchine basate su motore elettrico, è sorta la questione di dotarle di un timer che gestisse automaticamente l'apparecchiatura.

Impostato per un tempo prestabilito – e si può andare a fare altro. L'unità si spegnerà da sola alla scadenza del periodo impostato. Ecco perché è stato necessario un relè con funzione di autotimer per questa automazione.

Un classico esempio del dispositivo in questione è il relè nelle vecchie lavatrici di modello sovietico. Sul suo corpo c'era una manopola con diverse tacche. Impostata la modalità desiderata, il cestello gira per 5–10 minuti, fino a quando il timer interno non arriva a zero.

Il relè temporizzato elettromagnetico è di piccole dimensioni, consuma poca elettricità, non ha parti mobili soggette a rottura ed è durevole.

Oggi il relè temporizzato viene installato in vari apparecchi: relè temporizzato

• forni a microonde, forni e altri elettrodomestici;
• ventilatori aspiranti;
• sistemi di irrigazione automatica;
• automazione per il controllo dell'illuminazione.

Nella maggior parte dei casi, il dispositivo è realizzato sulla base di un microcontrollore, che contemporaneamente gestisce tutte le altre modalità operative delle apparecchiature automatizzate. Per il produttore è più economico. Non è necessario spendere per diversi dispositivi separati, ciascuno responsabile di una singola funzione.

In base al tipo di elemento in uscita, i relè temporizzati si classificano in tre tipi:

• a relè – il carico viene collegato tramite un «contatto secco»;
• a triac;
• a tiristori.

La prima opzione è la più affidabile e resistente ai sovratensioni della rete. Un dispositivo con un tiristore di commutazione in uscita dovrebbe essere preso solo se il carico collegato non è sensibile alla forma della tensione di alimentazione.

Per costruire autonomamente un relè temporizzato, si può anche utilizzare un microcontrollore. Tuttavia, i dispositivi fatti in casa vengono realizzati principalmente per cose e condizioni di lavoro semplici. Un costoso controllore programmabile in questa situazione è uno spreco di denaro.

Esistono schemi molto più semplici ed economici da realizzare basati su transistor e condensatori. Inoltre, esistono diverse varianti, tra cui scegliere per le proprie esigenze specifiche.

Schemi di vari dispositivi fai da te

Tutte le varianti proposte per la realizzazione fai-da-te di un relè temporizzato si basano sul principio dell'avvio di un ritardo impostato. Prima viene avviato un timer con un intervallo di tempo e un conto alla rovescia.

Il dispositivo esterno collegato inizia a funzionare – si accende un motore elettrico o una luce. Poi, quando si raggiunge lo zero, il relè emette un segnale per spegnere il carico o interrompe la corrente.

Variante #1: la più semplice con transistor

I circuiti basati su transistor sono i più facili da realizzare. Il più semplice include solo otto componenti. Per collegarli non è necessaria nemmeno una scheda, tutto può essere saldato senza di essa. Un tale relè viene spesso costruito per collegare l'illuminazione. Premi il pulsante – e la luce rimane accesa per un paio di minuti, poi si spegne da sola.

Per alimentare questo circuito sono necessarie batterie da 9 V o accumulatori da 12 V; inoltre, questo relè può essere alimentato da 220 V CA tramite un convertitore in 12 V CC (+)

Per assemblare questo relè temporizzato fatto in casa, occorrono:

• due resistori (100 Ω e 2,2 MΩ);
• transistor bipolare KT937A (o un equivalente);
• relè di commutazione del carico;
• resistore variabile da 820 Ω (per regolare l'intervallo di tempo);
• condensatore da 3300 µF e 25 V;
• diodo raddrizzatore KD105B;
• interruttore per avviare il conteggio.

Il ritardo temporale in questo relè timer avviene grazie alla carica del condensatore fino al livello di alimentazione del transistor di commutazione. Mentre C1 si carica a 9–12 V, il transistor VT1 rimane in conduzione. Il carico esterno è alimentato (la luce è accesa).

Dopo un certo periodo, che dipende dal valore impostato su R1, il transistor VT1 si spegne. Il relè K1 alla fine viene diseccitato e il carico viene disconnesso dalla tensione.

Il tempo di carica del condensatore C1 è determinato dal prodotto della sua capacità per la resistenza totale del circuito di carica (R1 e R2). La prima di queste resistenze è fissa, mentre la seconda è regolabile per impostare un intervallo specifico.

I parametri temporali per il relè assemblato vengono selezionati empiricamente impostando diversi valori su R1. Per facilitare in seguito l'impostazione del tempo desiderato, si dovrebbe fare una marcatura sul corpo con posizionamento minuto per minuto.

Indicare la formula per calcolare i ritardi erogati per un tale circuito è problematico. Molto dipende dai parametri del particolare transistor e degli altri elementi.

Il ripristino del relè nella posizione iniziale viene effettuato commutando S1 in senso inverso. Il condensatore viene messo in corto su R2 e si scarica. Dopo aver riattivato S1, il ciclo ricomincia.

Un transistor può essere sostituito da un circuito di una coppia di transistor simili, il che aumenterà ulteriormente la stabilità del relè temporizzato che si sta assemblando (+)

Nel circuito con due transistor, il primo partecipa alla regolazione e al controllo della pausa temporale. Il secondo è invece un interruttore elettronico per accendere e spegnere l'alimentazione del carico esterno.

Nella variante con circuito doppio, uno dei commutatori B1 "avvia il timer" e attiva il carico, mentre il secondo B2 lo disattiva (+)

La cosa più difficile in questa modifica è selezionare con precisione la resistenza R3. Essa deve essere tale che il relè si chiuda esclusivamente quando viene inviato un segnale da B2. Inoltre, l'accensione inversa del carico deve avvenire solo quando si attiva B1. Dovrà essere selezionato sperimentalmente.

Per aumentare l'intervallo di ritardo del relè temporizzato, il KT937A può essere sostituito con un transistor a effetto di campo a gate isolato (ad esempio, 2N7000) (+)

In questo tipo di transistor, la corrente di gate è molto piccola. Se si sceglie un avvolgimento di resistenza elevata nel relè-interruttore di controllo (decine di Ohm e MOhm), l'intervallo di disattivazione può essere aumentato fino a diverse ore. Inoltre, per la maggior parte del tempo, il relè-timer praticamente non consuma energia.

La modalità attiva inizia nell'ultimo terzo di tale intervallo. Se il relè temporizzato viene collegato a una normale batteria, durerà molto a lungo.

Variante #2: basata su circuiti integrati

I circuiti a transistor presentano due principali svantaggi. Per essi è difficile calcolare il tempo di ritardo e prima di ogni avvio è necessario scaricare il condensatore. L'uso di circuiti integrati livella questi difetti, ma complica il dispositivo.

Tuttavia, con anche minime competenze e conoscenze di elettrotecnica, realizzare da sé un simile relè temporizzato non sarà difficile.

Se è necessario un ritardo nell'intervallo da dieci minuti a un'ora, è meglio sostituire il transistor con un circuito integrato della serie TL431 (+)

La soglia di apertura del TL431 è più stabile grazie alla presenza di una tensione di riferimento interna. Inoltre, per commutarla è necessaria una tensione molto maggiore. Al massimo, aumentando il valore di R2, è possibile portarlo fino a 30 V.

Il condensatore si caricherà a lungo fino a tali valori. Inoltre, la connessione di C1 alla resistenza per la scarica avviene automaticamente in questo caso. Non è necessario premere ulteriormente SB1.

Un'altra opzione è l'uso del 'timer integrato' NE555. In questo caso, il ritardo è determinato anche dai parametri di due resistenze (R2 e R4) e di un condensatore (C1).

La disattivazione del relè avviene grazie alla commutazione sempre del transistor. Solo la sua chiusura qui viene eseguita dal segnale di uscita del chip, quando ha contato i secondi necessari.

Il 'timer' basato sul chip NE555 riprende in gran parte la versione classica a singolo transistor, ma l'intervallo di ritardo qui è impostato in modo più preciso (da 1 secondo a diversi minuti e ore) (+)

Si verificano molti meno falsi scatti utilizzando i chip rispetto ai transistor. Le correnti in questo caso sono controllate più rigidamente, il transistor si apre e si chiude esattamente quando necessario.

Un'altra versione classica del relè temporale a chip si basa sul KR512PS10. In questo caso, all'accensione, il circuito R1C1 invia un impulso di reset all'ingresso del chip, dopodiché viene avviato un generatore interno. La frequenza di spegnimento (rapporto di divisione) di quest'ultimo è impostata dal circuito di regolazione R2C2.

Il numero di impulsi contati è determinato dalla commutazione dei cinque pin M01–M05 in varie combinazioni. Il tempo di ritardo può essere impostato da 3 secondi a 30 ore.

Dopo aver contato il numero indicato di impulsi, all'uscita Q1 del chip viene impostato un livello alto, che apre VT1. Di conseguenza, il relè K1 si attiva e accende o spegne il carico.

Lo schema di montaggio del relè temporale con il chip KR512PS10 non è complesso; il reset allo stato iniziale in tale relè temporale avviene automaticamente al raggiungimento dei parametri impostati grazie alla connessione dei pin 10 (END) e 3 (ST) (+)

Esistono schemi ancora più complessi di relè temporali basati su microcontrollori. Tuttavia, sono poco adatti per l'assemblaggio fai-da-te. Qui si manifestano le difficoltà sia nella saldatura che nella programmazione. Le varianti con transistor e chip semplici sono più che sufficienti per l'uso domestico nella stragrande maggioranza dei casi.

Variante #3: per alimentazione in uscita a 220 V

Tutti gli schemi sopra descritti sono progettati per una tensione di uscita a 12 volt. Per collegare un carico potente al relè temporizzato assemblato sulla base di essi, è necessario installare un contattore magnetico all'uscita. Per controllare motori elettrici o altri apparecchi elettrici complessi ad alta potenza, si dovrà procedere in questo modo.

Tuttavia, per regolare l'illuminazione domestica, è possibile realizzare un relè basato su un ponte a diodi e un tiristore. In questo caso, non si consiglia di collegare alcun altro dispositivo tramite questo timer. Il tiristore lascia passare solo la parte positiva della sinusoide della corrente alternata a 220 Volt.

Per una lampadina a incandescenza, un ventilatore o un riscaldatore elettrico, non è un problema, ma altre apparecchiature elettriche potrebbero non sopportarlo e bruciarsi.

Lo schema del relè temporizzatore con tiristore in uscita e ponte a diodi in ingresso è progettato per funzionare su reti a 220 V, ma presenta una serie di limitazioni riguardo al tipo di carico collegabile (+).

Per assemblare un timer simile per una lampadina, sono necessari:

• Resistenze fisse da 4,3 MΩ (R1) e 200 Ω (R2) più una resistenza variabile da 1,5 kΩ (R3);
• Quattro diodi con corrente massima superiore a 1 A e tensione inversa da 400 V;
• Un condensatore da 0,47 µF;
• Un tiristore VT151 o simile;
• Un interruttore.

Questo relè-timer funziona secondo lo schema generale per dispositivi simili, con la carica graduale del condensatore. Quando si chiudono i contatti su S1, C1 inizia a caricarsi.

Durante questo processo, il tiristore VS1 rimane aperto. Di conseguenza, sul carico L1 arriva la tensione di rete di 220 V. Dopo il completamento della carica di C1, il tiristore si chiude e interrompe la corrente, spegnendo la lampada.

La regolazione del ritardo viene effettuata impostando il valore su R3 e selezionando la capacità del condensatore. Bisogna ricordare che qualsiasi contatto con i terminali scoperti di tutti gli elementi utilizzati comporta il rischio di scossa elettrica. Sono tutti sotto tensione di 220 V.

Se non si ha voglia di sperimentare e di occuparsi personalmente dell'assemblaggio del relè temporizzatore, si possono scegliere versioni già pronte di interruttori e prese con timer.

Maggiori dettagli su tali dispositivi sono descritti negli articoli:

1. Interruttore con timer di spegnimento: come funziona e quale tipo è meglio scegliere
2. Presa con timer: tipi, principio di funzionamento + caratteristiche di installazione

Conclusioni e video utili sull'argomento

Capire da zero il funzionamento interno di un relè temporizzatore è spesso difficile. Ad alcuni mancano le conoscenze, ad altri l'esperienza. Per semplificare la scelta dello schema giusto, abbiamo preparato una selezione di video in cui vengono spiegati in dettaglio tutti i dettagli del funzionamento e dell'assemblaggio del dispositivo elettronico in questione.

Principio di funzionamento degli elementi del relè temporizzatore con chiave a transistor:

Timer automatico con transistor a effetto di campo per carico a 220 V:

Realizzazione passo-passo di un relè di ritardo fai-da-te:

Assemblare da soli un relè temporizzatore non è troppo difficile – ci sono diversi schemi per realizzare questa idea. Tutti si basano sulla carica graduale del condensatore e sull'apertura/chiusura del transistor o del tiristore in uscita.

Se serve un dispositivo semplice, è meglio prendere uno schema a transistor. Ma per un controllo preciso del tempo di ritardo, sarà necessario saldare una delle varianti su un qualche microchip.

Se hai esperienza nell'assemblaggio di un tale dispositivo, condividi le informazioni con i nostri lettori. Lascia commenti, allega foto delle tue creazioni e partecipa alle discussioni. Il modulo di contatto si trova qui sotto.