Таймеры и фотореле включения и выключения света

Область применения НЕ555

Возможности микросхемы дают широкий спектр техники, в которой она используется. Мультивибраторы на 555 серии встречаются практически во всех схемах генерации сигналов.

Примером служат различные звуковые и световые оповещающие устройства, детекторы металла, освещенности, влажности или касания. Таймер, заложенный в микросхему, позволяет создавать реле времени, для контроля работы различного оборудования по определенным человеком периодам.

Варианты исполнения в виде триггера Шмитта применяются как фильтрующие преобразователи зашумленных сигналов, для придания им правильной прямоугольной формы. Актуальность подобные схемы имеют и в цифровой технике, в которой используются только два вида импульсов – его наличие и отсутствие.

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

Принципиальные схемы монтажа

Существует несколько схем подключения выключателя и внешнего датчика движения в контур питания приборов освещения. В общих чертах: сенсор вставляется в разрыв провода с фазой. На его корпусе есть три клеммы. На «L» и «N» подсоединяются соответствующие жилы кабеля электросети, а с третьего вывода провод отправляется на лампу.

Простейшая схема с датчиком движения, но без клавишного выключателя – свет включаться будет только от встроенного в прибор сенсора

Если одного автоматического детектора мало и нужен еще ручной способ включения освещения, то «ключ» в цепь можно включить двумя способами. В первом такой выключатель вставляется в фазовый провод, идущий к датчику от щитка. Когда он разомкнут, сенсор просто не работает и напряжения на лампочку не подает.

Второй вариант предполагает вставку выключателя в линию от фазы до ввода на электролампу. При замыкании такого «ключа» свет будет гореть даже при не сработавшем датчике.

Две схемы с разными способами подсоединения клавишного выключателя в контур с нагрузкой (электроприбором освещения) и сенсором движения

Если требуется установить несколько детекторов, то они между собой соединяются параллельно. На лампу питающий провод идет с каждого из них. Свет появится при срабатывании любого из датчиков. Если это решение кажется излишне сложным, лучше приобрести лампочки с встроенным датчиком движения.

Если осветительный прибор мощный или их несколько, то в цепь вместо лампочки следует установить магнитный пускатель с усилителем. А уже посредством него запитать отдельный контур освещения. В этом случае детектор можно выбрать маломощный и более дешевый.

Большинство энергосберегающих ламп быстро перегорают при частых включениях и выключениях напряжения. Поэтому подключать их через датчик движения не всегда целесообразно, так как они будут слишком часто выходить из строя. Экономии от применения таких лампочек в результате получится ноль.

Чтобы избежать проблем с перегоранием дорогих ламп, после датчика движения перед ними необходимо ставить блок защиты с мягким включением света. Благодаря отсутствию в электросети резких перепадов по напряжению электролампочки не будут “гореть” столь часто, как без подобного защитного устройства.

С маркировкой и правилами подбора умных выключателей ознакомит следующая статья, прочесть которую мы настойчиво советуем.

Режимы работы NE555

Таймер 555 серии работает в одном из трёх режимов, рассмотрим их более детально на примере микросхемы NE555.

Одновибратор

Принципиальная электрическая схема одновибратора приведена на рисунке. Для формирования одиночных импульсов, кроме микросхемы NE555, понадобится сопротивление и полярный конденсатор. Схема работает следующим образом. На вход таймера (2) подают одиночный импульс низкого уровня, который приводит к переключению микросхемы и появлению на выходе (3) высокого уровня сигнала. Продолжительность сигнала рассчитывается в секундах по формуле:

t=1,1*R*C.

По истечении заданного времени (t) на выходе формируется сигнал низкого уровня (исходное состояние). По умолчанию вывод 4 объединен с выводом 8, то есть имеет высокий потенциал.

Во время разработки схем нужно учесть 2 нюанса:

1. Напряжение источника питания не влияет на длительность импульсов. Чем больше напряжение питания, тем выше скорость заряда времязадающего конденсатора и тем больше амплитуда выходного сигнала.
2. Дополнительный импульс, который можно подать на вход после основного, не повлияет на работу таймера, пока не истечет время t.

На работу генератора одиночных импульсов можно влиять извне двумя способами:

• подать на Reset сигнал низкого уровня, который переведёт таймер в исходное состояние;
• пока на вход 2 поступает сигнал низкого уровня, на выходе будет оставаться высокий потенциал.

Таким образом, с помощью одиночных сигналов на входе и параметров времязадающей цепочки можно получать на выходе импульсы прямоугольной формы с чётко заданной длительностью.

Мультивибратор

Мультивибратор представляет собой генератор периодических импульсов прямоугольной формы с заданной амплитудой, длительностью или частотой, в зависимости от поставленной задачи. Его отличие от одновибратора состоит в отсутствии внешнего возмущающего воздействия для нормального функционирования устройства. Принципиальная схема мультивибратора на базе NE555 показана на рисунке.

В формировании повторяющихся импульсов участвуют резисторы R1, R2 и конденсатор С1

Время импульса (t1), время паузы(t2), период (T) и частоту (f) рассчитывают по нижеприведенным формулам: Из данных формул несложно заметить, что время паузы не сможет превысить время импульса, то есть достичь скважности (S=T/t1) более 2 единиц не удастся. Для решения проблемы в схему добавляют диод, катод которого соединяют с выводом 6, а анод с выводом 7. Схема работает следующим образом

В момент подачи питания конденсатор С1 разряжен, что переводит выход таймера в состояние высокого уровня. Затем С1 начинает заряжаться, набирая ёмкость до верхнего порогового значения 2/3 UПИТ. Достигнув порога ИМС переключается, и на выходе появляется низкий уровень сигнала. Начинается процесс разряда конденсатора (t1), который продолжается до нижнего порогового значения 1/3 UПИТ. По его достижении происходит обратное переключение, и на выходе таймера устанавливается высокий уровень сигнала. В результате схема переходит в автоколебательный режим

Схема работает следующим образом. В момент подачи питания конденсатор С1 разряжен, что переводит выход таймера в состояние высокого уровня. Затем С1 начинает заряжаться, набирая ёмкость до верхнего порогового значения 2/3 UПИТ. Достигнув порога ИМС переключается, и на выходе появляется низкий уровень сигнала. Начинается процесс разряда конденсатора (t1), который продолжается до нижнего порогового значения 1/3 UПИТ. По его достижении происходит обратное переключение, и на выходе таймера устанавливается высокий уровень сигнала. В результате схема переходит в автоколебательный режим.

Прецизионный триггер Шмитта с RS-триггером

Внутри таймера NE555 встроен двухпопроговый компаратор и RS-триггер, что позволяет реализовывать прецизионный триггер Шмитта с RS-триггером на аппаратном уровне. Входное напряжение делится компаратором на три части, при достижении каждой из которых происходит очередное переключение. При этом величина гистерезиса (обратного переключения) равна 1/3 UПИТ. Возможность применения NE555 в качестве прецизионного триггера востребована в построении систем автоматического регулирования.

Принцип работы и области применения

В основу работу автотаймеров положен принцип замыкания и размыкания электрической сети, исходя из установленных параметров. После нажатия кнопки включается техника либо освещение и начинается обратный отсчет времени в контроллере. По истечении установленного периода срабатывает реле времени, прекращается подача тока и техника отключается.

Механизм приведения в действие приборов различный, но в любом реле после истечения установленного периода отключается рабочий механизм.

Временные реле используют:

• в стиральных машинах;
• в кухонных устройствах – микроволновках, духовках, печах;
• в системах вентиляции и полива;
• в осветительных приборах.

Активно используется таймер для контактной сварки в быту, на производстве, в некоторых школах (звонки на уроки и перемены).

Что такое светодатчик

Это устройство представляет собой специальный датчик, чувствительный к солнечным лучам и управляющий электрическим питанием. При попадании на него световых лучей он превращается в изолятор, а в темное время суток начинает проводить ток. Другими словами, сумеречное реле включает свет ночью и выключает с восходом солнца.

Схема реле освещенности находится в маленьком корпусе, из которого выходят 3 провода для подсоединения электрического питания и автоматического управления светильником. Этот прибор закрепляется снаружи здания, чтобы на него всегда попадали солнечные лучи. В комплекте со световым реле для уличного освещения поставляется универсальное крепление.

Чтобы осуществлять регулировку и настройку порога срабатывания изделия, необходимо установить фотоэлемент, позволяющий добиться качественной работы при неблагоприятных погодных условиях. Такое устройство ставится с внешней стороны корпуса реле для освещения и его можно отрегулировать когда угодно. Вращаясь против часовой стрелки, прибор будет работать лишь в темное время суток, а когда выставляется максимальное значение, то питание начнет подаваться при наступлении сумерек.

Фотореле

Существуют модели этого прибора, в которых датчик освещенности монтируется отдельно от выключателя и подсоединяется длинным проводом. Подобные изделия применяются в сложных схемах, собранных в электрических шкафах, в которые не проникают солнечные лучи.

Дополнительно, можно подключить прибор через электронный таймер, запрограммированный на включение и выключение устройства в работу. Такой способ дает возможность применять его на различных временных промежутках. К примеру, днем при солнечной погоде регулятор может отключаться от сети питания электронным таймером. Только когда настает его рабочее время, то подается электрический ток.

Сумеречный Датчик Освещенности «День-Ночь» Сумеречный датчик. Датчик света. Схема подключения.

Особенности устройств с таймером отключения

Выключатель света с задержкой выключения является востребованным в сфере бытового и производственного использования. Такое устройство может монтироваться на лестничных площадках многоквартирных домов, при входе в коттедж, в подвалах, офисах или гаражных помещениях. Также данные выключатели отлично подходят для оптимизации промышленных процессов, когда есть надобность в задании чёткого временного интервала для функционирования конкретных аппаратов.

Система датчиков, которые отвечают за реакцию на раздражители внешнего типа: хлопок, появление фигуры и так далее, устанавливаются в корпусное пространство выключателя. Таймеры подобных устройств могут быть механическими или цифровыми. Сенсорный таймер является более функциональным.

Настройки для автоматического выключателя задаются такими методами:

• При помощи регулирующего колеса или микропереключателей с несколькими положениями.
• Посредством кнопок на лицевой крышке. Кнопка может быть физической или сенсорной.
• С помощью пульта дистанционного управления или планшета/смартфона – дорогие модели выключателей поддерживают функцию удалённого доступа посредством сети интернет.

Описание

Созданию микросхемы NE555, реализованному в 1970 году специалистами компании Signetics (США), предшествовали теоретические разработки Ганса Камензинда, который сумел доказать важность, не имевшего на тот момент времени аналогов, изобретения. Таймер NE555 явился первой и единственной «таймерной» микросхемой, доступной рядовым потребителям, которая позволяла собирать миниатюрные и недорогие устройства за счет плотной компановки элементов в кристалле микросхемы

Основные параметры ИМС серии 555

Микросхема NE 555 состоит из пяти функциональных узлов:

• делителя напряжения;
• двух прецизионных компараторов;
• триггера;
• транзистора с открытым коллектором на выходе

РИСУНОК 1

Устройство микросхемы NE 555

Параметры работы микросхемы во многом определяются качеством сборки аналогов. Для таймера NE 555 диапазон рабочих температур составляет: 0° — 70° С, а для SE 555 он шире: от -55°С до +125°С.

Существенное влияние на точность работы схемы NE555оказывает вариант исполнения: гражданский или «военный». У последнего выше точность и продолжительнее ресурс работы. Корпус выполнен из керамики или металла.

Питание микросхем

Рекомендуемый интервал питания микросхем 555 и их аналогов лежит в интервале 4,5 V  — 16V. Для микросхемы с индексом SE может достигать 18V.

Потребляемый ток в норме составляет 2-5 мА, при пиковых значениях: 10-15 мА.

Выходной ток у китайских аналогов и отечественной микросхемы КР1006ВИ1 составляет не более 100 мА. У оригинальных импортных микросхем NE/SE 555 он около 200 мА.

Преимущества и недостатки микросхемы

У микросхемы 555 «таймерного» типа существует множество преимуществ. Именно поэтому она популярна столь долгое время.

Внутренний делитель задает верхний и нижний порог срабатывания для двух встроенных компараторов. Это одновременно является достоинством, та как не требуется вводить дополнительные элементы, одновременно это и недостаток: пороговым напряжением микросхемы нельзя управлять.

Кроме этого в процессе эксплуатации выявился и еще один недостаток: при каждом переключении возникает паразитный сквозной ток, достигающий в пиковых значениях силы в 400 мА. За счет этого увеличиваются тепловые потери. Микросхема нагревается.

Как избавиться от недостатков

Решение проблемы давно найдено. Оно заключается в установке между проводом вывода управления и общим проводом полярного конденсатора небольшой емкости (до 0,1 мкФ). Этот конденсатор стабилизирует работу микросхемы при запуске.

Помехоустойчивость работы микросхемы достигается установкой в цепь питания неполярного конденсатора емкостью 1 мкФ. Вариации микросхемы NE 555, собранные на КМОП-транзисторах, не несут в себе указанных недостатков. Для их стабильной работы нет необходимости устанавливать внешние конденсаторы.

Таймер освещения типа ТО-2

Таймер включения света серии ТО-2 разработан для постоянного автоматического включения системы освещения (отключая в ночные часы) по автономической таблице движения Солнца. Также используется в качестве реле времени, которое включает осветительные сети в выбранный промежуток времени. Максимальная осветительная нагрузка на 1 прибор – не более 1 кВт.

Применение

• Охранное освещение территорий объектов, дежурное освещение нежилых зданий. В этом режиме таймер включает светильники после захода солнца, выключает при восходе.
• Освещение участков домиков садовых товариществ, придомовых территорий. Идентичный первому режим. Также есть возможность отключения осветительной нагрузки в заданный интервал времени.
• Освещение рекламных щитов. Режим работы – только в обозначенный временной промежуток.

Принцип работы

1. Контроллер сравнивает показания встроенных часов астрономической таблицей и передает сигналы на два реле.
2. Реле №1 включает таймер для света только по показаниям строенных часов.
3. Реле №2 работает аналогично, также есть дополнительная функция отключать нагрузку на определенный промежуток времени (задается настройками).

Настойка прибора

Заключается в выставлении даты и времени для корректной работы сумеречного реле. Управление настройками осуществляется кнопками, расположенными на передней панели прибора.

Преимущества

• Наличие шестиразрядного индикатора;
• Возможность установки на DIN-рейку;
• Снижение финансовых затрат на электроэнергию;
• Стойкость оборудования к температурным перепадам;
• Возможность работы в сетях 50…300 В;
• Быстрое перепрограммирование;
• Сохранение заданных настроек при отключении внешнего питания;
• Электронный дисплей, на котором отображаются параметры устройства.

Подготовительные работы перед включением устройства

• Выбрать электрическую схему подключения (при больших значениях нагрузки применить контакторы);
• Установить прибор и выключатель в щит управления освещением;
• Присоединить кабелями или проводами прибор к питающей сети и светильникам через реле;
• Подать напряжение на устройство.

Модели серии ТО-2 запрограммированы на возможность сдвига время срабатывания реле (до 127 минут в оба направления).

Техосмотр и плановую диагностику прибора рекомендовано проводить минимум один раз в шесть месяцев. Проверке подлежат клеммники и крепление таймера, места соединений элементов электрической схемы.

Режимы

• Индикации. Нормальный рабочий режим, на дисплее в текущем времени отображаются все параметры работы таймера.
• Настройки. Установка текущей даты и времени.
• Проверки. Тестовый режим проверки работоспособности устройства.
• Уставки. Корректировка установленных ранее рабочих значений прибора.

Важно! Калибровку и ремонты таймеров необходимо выполнять в специализированных сервисных центрах или на заводах-изготовителях

Описание прибора

Таймер представляет собой устройство, которое производит обратный отсчет заданного периода с момента включения. Большая часть изделий оснащена шкалой, циферблатом либо потенциометром, позволяющим установить определенное время. Такой принцип работы помогает значительно сэкономить электричество.

Рассмотрим принцип работы наиболее простого таймера времени для бытового использования, который направлен на управление одной нагрузкой:

1. Для начала необходимо нажать на встроенную кнопку «Запуск». С этого момента происходит отсчет времени, который задается специальным регулятором. Возможный интервал – от 15 минут до 10 часов.
2. Особенность простого таймера в том, что после завершения цикла и сброса (установки) нагрузки он ждет дальнейшего ручного запуска.
3. На выходе установлено электромагнитное реле, оно способно работать на нагрузку любой величины. Также встроена цифровая микросхема, состоящая из счетчика двоичных сигналов и мультивибратора.
4. Отсчет времени в схеме происходит благодаря активно-емкостной цепочке.

Главная функция устройств – управление определенными производственными процессами. Для чего нужны таймеры времени, так это для лабораторных, бытовых, кухонных или военных нужд. Благодаря им появляется возможность экономии электроэнергии, которая используется для работы осветительных приборов или различных видов оборудования.

Схемы подключения фотореле для уличного освещения

Главная функция фотореле – это подача электропитания с наступлением темноты и его отключение с рассветом. Таким образом, это автоматический выключатель, который действует без вмешательства человека. Роль кнопки отключения играет светочувствительный элемент. Схема подключения фотореле аналогична: на прибор идет подача фазы, прерывается на выходах, а при необходимости цепь замыкается, вследствие чего напряжение подается на лампы или прожекторы.

Для обеспечения работы фотореле тоже требуется электропитание, поэтому на определенные контакты подсоединяют ноль. Так как освещение предполагается в открытой местности, есть необходимость подключения заземления.

Важно правильно соединить проводники, выходящие из корпуса самого регулятора с лампой и сетью

К сожалению, нет универсальной схемы подключения, которая подошла бы ко всем типам фотореле, но определенные моменты характерны для всех операций. Их необходимо учитывать, особенно в случае установки фотореле своими руками.

Практически во всех моделях реле на выходе имеет три разноцветных провода, которые соответствуют таким обозначениям:

• черный – фаза;
• зеленый – ноль;
• красный – фаза, коммутирующая на источник света.

Для обеспечения дополнительных функций можно приобрести фотореле с датчиками движения или таймерами

Пошаговая инструкция подключения фотореле для уличного освещения

Приведенная ниже инструкция подскажет, как поэтапно, быстро и правильно подключить фотореле:

1. Предварительная установка распределительного щитка. Обычно его монтируют на стене, в нем осуществляют соединение проводников.
2. Подключение фотореле согласно схеме, которая находится в техдокументации, прилагаемой к самому устройству. Обычно в качестве крепежа используют кронштейн. Его устанавливают в месте, где на реле будут попадать прямые лучи солнца, но при этом изолированы другие источники света.
3. Корректировка системы с использованием регулятора, то есть выбор параметров реагирования прибора на конкретные условия изменения освещенности.
4. Установка регулятора производится на внешней части устройства с соответствующими техническими характеристиками: диапазон чувствительности – 5-10 лм; мощность – 1-3 кВт, порог допустимого тока – 10А.

Если прибор монтируют в середине электрощитка со сложной конструкцией, куда не проникают солнечные лучи, то реле и выключатель устанавливают отдельно друг от друга. Соединяют части устройства между собой специальными кабелями.

Подключается фотореле согласно схеме, которая находится в техдокументации, прилагаемой к самому устройству

При установке уличного освещения рекомендуется соблюдать такие правила:

1. Прибор с внешним фотоэлементом лучше размещать таким образом, чтобы исключить прямое попадание света от устанавливаемого светильника. В ином случае устройство будет работать с ошибками.
2. Чтобы проверить, правильно подключена схема или нет, необходимо подсоединить пускатель к электросети. Результат будет ясен при срабатывании светильника.

Нюансы в схемах подключения датчика света

Тот факт, что фотореле подбирается с учетом предполагаемой нагрузки, может отразиться на стоимости изделия: в зависимости от мощности возрастает цена. Поэтому с целью экономии средств можно обеспечить подачу питания не через фотодатчик, а посредством магнитного пускателя. Это специальный прибор, предназначенный для частого срабатывания режимов вкл./выкл. Использование пускового механизма позволяет подключить питание, применив фоточувствительный элемент с минимальной нагрузкой.

Таким образом, фактически происходит включение исключительно магнитного пускателя, поэтому во внимание берется только мощность, потребляемая им. А вот уже на выводах магнитного пускателя допускается использование более мощной нагрузки

С целью экономии средств можно обеспечить подачу питания не через фотодатчик, а посредством магнитного пускателя

С целью экономии средств можно обеспечить подачу питания не через фотодатчик, а посредством магнитного пускателя

В том случае, когда, помимо датчика день/ночь, необходимо подсоединить устройства с дополнительными функциями, например, таймер либо датчик движения, то их устанавливают после монтажа фотореле. При этом порядок очередности дополнительных приборов неважен.

Если функция таймера или датчика движения предусмотрена в строении устройства, но она не нужна в конкретном случае, то эти приборы просто исключают из общей схемы, то есть к ним не подводят провода. При этом в случае надобности эти элементы устройства можно будет подключить.

Отечественные и зарубежные производители

Микросхема-таймер 555 серии настолько популярна, что ее аналоги изготавливаются мощностями практически всех известных брендов микроэлектронной промышленности. Причем территориально расположенных не только в США, но и других странах мира. Среди них: Texas Instrument, Sanyo, RCA, Raytheon, NTE Silvania, National, Motorola, Maxim, Lithic Systems, Intersil, Harris, Fairchild, Exar ECG Phillips и множество других.

Зачастую номер серии от конкурентов содержит отсылку к оригинальной NE555. Встречается маркировки NE555N, НЕ555Р или им подобные.

Российская КР1006ВИ1

Производится таймер и в России, с маркировкой микросхемы КР1006ВИ1 с биполярными транзисторами и КР1441ВИ1 по КМОП технологии. Национальный вариант немного отличается от классического 555 серии – в нем вход остановки обладает большим приоритетом, чем сигнал запуска.