Розетка с таймером суточная: для чего предназначена, самостоятельная сборка

Если вы, уходя из дома, постоянно переживаете, выключили ли вы электроприборы, то поможет избавиться от лишней траты нервов суточная розетка с таймером. Поможет это устройство и еще во многом. Расскажем о нем подробнее и приведем варианты сборки своими руками.

Что представляет собой розетка с таймером

Это комбинация механического или электронного реле времени  и обычной электрической розетки.

Такое сочетание позволяет задавать время включения и выключения электрических приборов, чья вилка соединена с розеткой таймером.

В зависимости от конструкции могут предлагаться несколько режимов работы:

1. Задается промежуток времени, на который подается питание.
2. Программируется время включения и выключения.

Существуют варианты таймера розетки, которые работают и по более сложной программе: они могут включать и выключать устройства несколько раз в сутки или по недельному и месячному графику. Собираются такие устройства на основе микроконтроллеров. Давайте уделим немного больше внимания именно простейшей суточной розетке.

Выполняются они обычно в двух вариантах:

1. для установки на стену, как обычная розетка;
2. в виде удлинителя.

Также, часто таймер розетки имеют дополнительные возможности, работают как сетевой фильтр и т. п.

Для каких целей удобно пользоваться суточной розеткой с таймером

Большинство сложной бытовой техники имеет собственные встроенные таймеры, поэтому суточную розетку используют для подключения более простых устройств и оборудования, но не всегда, об этом мы расскажем чуть ниже. Приведем примеры использования устройства.

Стандартное применение

Вначале уделим внимание тому — для чего чаще всего приобретают или самостоятельно изготавливают суточные таймеры.

1. Для включения тепловентиляторов, масляных радиаторов и прочего отопительного оборудования, которое не должно работать весь день. Например, подключив к электрическому бойлеру розетку, можно запланировать его работу так, чтобы он начинал греть воду только перед пробуждением хозяев, а не целую ночь.
2. Часто суточные розетки используют того чтобы автоматизировать работу простейших бытовых электроприборов, например если говорить о кухне то можно запланировать включение электрочайника или тостера, как и в предыдущем случае — утром.
3. Для управления освещением как внутренним, так и наружным. Хотя в этом случае желательно использовать сумеречное (астрономическое реле) так как время заката постоянно изменяется. Но, например, для праздничной иллюминации на несколько дней (новый год, рождество) розетка таймер — простой и дешевый способ.
4. Пользуется спросом она и у аквариумистов — через нее подключают системы подогрева воды и аэрации для содержания некоторых видов, требовательных к условиям внешней среды, рыб.
5. Для включения подсветки комнатных растений и рассады.

Не совсем обычные применения розетки с таймером

Кроме традиционных областей применения имеет смысл использовать подключение через таймер розетку и других приборов, которые кажется, в ней не нуждаются.

• Утюг или кипятильник мы включаем на непродолжительное время и контролируем и работу. Но (о чем мы говорили в начале статьи) чтобы не сомневаться,  выключили мы его или нет, можно использовать таймер, настроенный на отключение прибора, например, через полчаса. Если забыли вытащить вилку, прибор обесточит автоматика.
• Телевизор или музыкальный центр обычно оставляют в ждущем режиме. Подключите их через таймер розетку, настройте на включение только в то время, когда вы дома.

Это снизит расход электроэнергии (даже в ждущем режиме потребляется ток на питание приемника дистанционного управления) и обеспечит большую безопасность (пожарники рекомендуют отключать все электроприборы, из сети уходя из дома), за вас это сделает автоматика. Особенно удобен такой подход, если к обычной розетке затруднен доступ, и чтобы вытащить вилку приходится прибегать к акробатическим приемам.

• Многие любят засыпать перед голубым экраном. Хотя в меню телевизора и есть функция отключения через определенное время задействовать ее, как правило, забывают.  Подключите телевизор через суточную таймер розетку, которой задано прекращать подачу электроэнергии каждый день, например в полночь, проблема будет решена.

Простейшие конструкции таймер розеток для самостоятельной сборки

Конечно, можно приобрести готовый таймер розетку, но надо сказать, что они не всегда доступны в любом магазине электротехники. Как вариант — заказ через интернет, но доставки можно ждать долго. Поэтому, имея опыт радиолюбителя, можно попытаться сделать все самостоятельно. К тому же сборка электронных приборов многим приносит удовольствие, являясь хобби.

Внимание. Таймер розетки могут быть и опасными для использования, поэтому покупая их в интернете, требуйте сертификаты и паспорта безопасности.

Рассмотрим несколько найденных в интернете схем таймер розеток, а также идеи для их самостоятельного конструирования.

Таймер-розетка, отключающая нагрузку через определенное время

Вначале рассмотрим простейшую схему таймера, отключающего нагрузку через определенное  время после включения. Наиболее простая схема на полевом транзисторе с изолированным затвором (МДП). Вот она.

Для его сборки нам понадобится всего несколько деталей:

• Полевой транзистор с изолированным затвором. Подойдет практически любой, например IRF 1104. Выпаять его можно из старой материнской платы или другой электронной аппаратуры.

Внимание. Во избежание перегрева транзистора обязательно устанавливаем его на небольшой радиатор. Для крепления используем винт с гайкой. Поверхности защищаем до блеска и наносим термопасту.

• Конденсатор емкостью от 10 до 50 микрофарад (чем больше емкость, тем больший период от запуска до срабатывания можно выставить).
• Переменный резистор сопротивлением 1 Мом.
• Любой диод средней мощности, например КД 202.
• Реле с напряжением подаваемым на обмотку 12 В, а коммутируемым — 220 В.
• Любая кнопка.
• Источник напряжения 12 В, подойдет блок питания от бытовой техники.

Действует эта таймер розетка следующим образом:

1. После подачи напряжения питания на таймер, на затворе транзистора напряжение отсутствует, он закрыт. Ток через сток и исток, а, следовательно, и катушку реле не проходит.
2. Для запуска нажимают кнопку S 1. Конденсатор заряжается и на затворе транзистора появляется напряжение. Транзистор открывается, на реле подается напряжение и его контакты, замыкаясь, включают нагрузку.
3. При отпущенной кнопке S 1 начинается разрядка конденсатора через переменный резистор. Чем меньше выставленное на нем сопротивление, тем быстрее проходит процесс. Так регулируется время выдержки реле.
4. Когда конденсатор разрядится почти полностью, пропадет напряжение на затворе и транзистор закрывается. Ток через исток и сток пропадет и, следовательно, катушка реле тоже будет обесточена, его контакты разомкнутся и отключат нагрузку. Для повторения цикла нужно кнопкой снова зарядить конденсатор.

Теперь опишем особенности схемы.

• Номиналами конденсатора и резисторами можно регулировать максимальное время, которое отрабатывает реле. Чем больше емкость и сопротивление, тем больше она будет.
• Диод, включенный параллельно катушке реле, служит для гашения скачка обратного тока после отключения обмотки.
• Полевой транзистор с изолированным затвором выбран из-за того что у него чрезвычайно высокое сопротивление между затвором и каналом исток — сток. Конденсатор через эту цепь практически не разряжается. В принципе схему можно собрать и на биполярном транзисторе, например КТ 815, но она будет отрабатывать меньшее время.

Сборку устройства можно произвести как навесом, так и на макетной плате. Печатную плату, разрабатывать для нескольких деталей не стоит. Дополнительно, параллельно реле через резистор в 1 кОм,  можно подключить светодиод, он будет сигнализировать о срабатывании устройства.

После сборки необходимо подобрать или сделать корпус для устройства, не забывая о том, что некоторые детали таймер розетки находятся под напряжением. Также необходимо установить шкалу под рукоятку переменного резистора и разметить на ней время срабатывания. Сделать это можно с помощью секундомера, даже того, что встроен в мобильный телефон.

На основе будильника

Предыдущее реле отрабатывало только заданное время после включения (нажатия кнопки). Но зачастую нужно, чтобы таймер на розетку включал нагрузку в заданное время, например освещение в 20:00. Радиолюбители для конструирования таких реле используют обычные будильники, это упрощает схемы.

Электронные или электромеханические будильники легкодоступны, цена на них довольно небольшая. Точность хода и надежность у даже китайских моделей, более чем достаточная для нас.  Для управления используем сигнал, подающийся на динамик (пьезоизлучатель) будильника.

Но правда есть один минус — сигнал подается непродолжительное время, поэтому для того, чтобы задать время работы устройства после его включения, придется дополнительно использовать промышленное реле времени. Впрочем, это несложно, оно применяется во многих схемах производственной автоматики.

Как видите, схема довольно проста. Кроме будильника и реле времени нам понадобятся:

1. Любое реле, способное коммутировать нагрузку под напряжением 220 вольт нужной нам мощности, с катушкой, рассчитанной на управляющее напряжение 12 В. Два контакта у него должны быть нормально разомкнутыми. В крайнем случае, можно использовать пару реле только с одним нормально разомкнутым контактом,  соединив их обмотки параллельно.
2. Реле времени. Можно купить готовое, или найти на списанном оборудовании. Оно должно иметь обмотку на 220 вольт и группу нормально замкнутых контактов. Если нашли устройство с низковольтным питанием, то его обмотку нужно подключать не так, как показано на правой части схемы, а параллельно основному реле.
3. Если все же возникли проблемы с реле времени, то можно собрать и встроить в схему устройство, которое мы уже описали. Как его подключать расскажем чуть ниже
4. Транзистор КТ 815 или его аналог. Также как и в первом таймере устанавливаем его на радиатор.
5. Любой маломощный диод, например КД 202.
6. Пару резисторов на 1 килоом.
7. Источник питания 12 вольт, проще использовать адаптер от любой бытовой техники.
8. Светодиод (от него можно и отказаться) для сигнализации о включении реле.
9. Корпус для сборки с вилкой и одной или несколькими розетками. Можно приспособить от неисправного сетевого фильтра или удлинителя.
10. Провода для сборки.
11. Инструмент и материалы для монтажа (паяльник, кусачки, припой и т. п.).
12. Чтобы удобнее было работать — макетная плата.

Принцип действия конструкции предельно прост:

1. При срабатывании будильника, на его звуковой излучатель подается напряжение. Оно же, через диод, установленный для исключения воздействия нашего устройства на элементы будильника и резистор, подается на базу транзистора.
2. Транзистор открывается и подается напряжение на обмотку реле Р1, подключенную к его коллектору. Одновременно зажигается светодиод.
3. Одна пара контактов нашего реле Р1 блокирует схему (через нормально замкнутые контакты реле времени РВ) — это видно на правой части схемы. Напряжение на базу транзистора подается постоянно, и он остается открытым.
4. На левой части схемы — через контакты реле подается напряжение на нагрузку и реле времени РВ. Реле времени начинает отсчет.
5. По окончании заданного реле времени РВ периода, его контакты размыкаются. Напряжение на базе транзистора пропадает, и он закрывается, возвращая схему в исходное состояние. Так будет длиться до следующего срабатывания будильника.

Теперь о том, как встроить в схему первое устройство, если не удалось найти заводское реле времени. Придется внести следующие изменения в схемы, назовем их первой и второй.

В первой схеме:

• источник питания будет общий для двух схем;
• параллельно кнопке (которую можно оставить для принудительного запуска) подключаем два проводника для связи со второй схемой.

Вторую схему модернизировать придется более значительно, но она не усложняется, а упрощается.

Изменения следующие:

• реле можно устанавливать маломощное, с одно парой нормально разомкнутых контактов — коммутировать оно будет только низкое напряжение;
• на правую часть второй схемы можно не смотреть вообще, управлять нагрузкой будет реле первой схемы;
• удаляется часть с контактами реле, предназначенными для блокировки — они не нужны;
• контакты реле Р 1 подключаются параллельно  контактам выключателя S 1.

Работать объединенная схема будет следующим образом:

1. напряжение, поданное при срабатывании сигнала будильника, откроет транзистор;
2. транзистор в свою очередь подаст питание на реле Р 1;
3. через контакты реле зарядится конденсатор в первой схеме (достаточно времени подачи сигнала, поэтому убрана самоблокировка);
4. дальше, все как описано о работе первой схемы.

Конструкция на микросхеме

Конечно транзистор и будильник — это примитивное решение в наше время микроэлектроники. Поэтому разберем и конструкцию на микросхеме. Наиболее распространены и просты таймер розетки на 555 чипе.

Версии различных производителей интегрального таймера  Signetics Corporation SE555 или NE555 выпускаются с 1971 года, поэтому схемотехника отработана до мелочей, и известны все особенности данной микросхемы. Цена на нее копеечная, к тому же чип не требует дорого и сложного обвеса.

Приведем названия аналогов выпущенных разными компаниями:

Вот одна из распространенных схем таймера на этой микросхеме.

Как видите, для сборки нам понадобится не намного больше радиодеталей, чем для предыдущих схем, а таймер получится более точным и надежным, ведь в самом чипе содержится два десятка транзисторов и дополнительные детали. Для особо любопытных, ниже приведена начинка данной микросхемы.

Перечислять типы и номиналы элементов не будем, так как они указаны на схеме. Только обратите внимание на резистор R 2 и конденсатор C 1 — в данном варианте они рассчитаны на максимальное время 6 секунд,  нам нужен больший диапазон, поэтому подберем другие.

Это сделать просто по формуле T=R×C. В ней:

• T — время в секундах;
• R — сопротивление резистора в мегаомах (но не более 15 мОм);
• С — емкость конденсатора.

Таким образом, чтобы можно было задать время на сутки (3600 секунд), не меняя номинала переменного резистора, рассчитаем емкость конденсатора по формуле — С =  , в нашем случае  = 1800 микрофарад. Кстати, чтобы устройство работало стабильно, лучше выбирать конденсаторы с небольшой утечкой, например танталовые (хотя сейчас другие почти и не встречаются).

Теперь о том, как работает устройство. Как вы заметили, на принципиальной схеме 555 чипа, все его выводы кроме номеров имеют названия.

С ними связана обвязка микросхемы, поэтому подробно о каждом выводе по номерам:

1. «Земля» — на него подается минус питания.
2. «Запуск» — для запуска отсчета времени на него через кнопку SB 1 подается отрицательное напряжение.
3. «Выход» — во время отсчета времени на этом выходе имеется напряжение на 1,7 вольт ниже напряжения питания. Оно через резистор R 3 подается на базу транзистора VT 1 и открывает его. В цепь коллектора включена обмотка реле К1, контакт которого К1.1  подает напряжение потребителю, подключенному к нашей таймер розетке. Включенный параллельно обмотке диод VD 1, как и в предыдущих устройствах служит для устранения броска тока при выключении обмотки.
4. «Сброс» — служит для подачи на выход низкого напряжения в независимости от состояния таймера. Другими словами это «Reset», сброс всех настроек. Для этого на него нужно подать отрицательное напряжение. Чтобы это исключить, в нашем таймере на него подается небольшое положительное напряжение через резистор R 2.
5.  «Контроль» — в более сложных схемах им можно управлять временем подачи напряжения на «Выход». В данной схеме и большинстве других, чтобы исключить возможные помехи он через конденсатор С 2 присоединен к массе.
6. «Остановка» подача отрицательного напряжения останавливает отсчет времени. В этой схеме это не нужно,  поэтому он подсоединен к плюсу питания. Но, если это необходимо, можно добавить функцию остановки отсчета, подключив его еще к одной кнопке точно также как вывод «Пуск».
7. «Разряд» — через этот вывод контролируется состояние конденсатора С 1. Время его зарядки и задает период отсчета.
8. «Питание» — как и понятно, подается плюсовое напряжение для работы микросхемы.

Как вы видите, все просто и понятно. Собрать устройство можно тоже либо навесом, либо на макетной плате и установить его в любой подходящий корпус.

Цифровая розетка с таймером

Переходя от простого к сложному, рассмотрим еще схему современной самодельной таймер розетки своими руками — на цифровом микроконтроллере. Вот она.

Схема взята из зарубежного издания, поэтому нуждаются в пояснении типов и номиналов некоторых элементов.

Они приведены в таблице ниже:

Кроме перечисленных деталей нам еще понадобится блок питания с напряжением 5 вольт и подходящий корпус для сборки устройства.

Монтаж лучше всего проводить на макетной плате. Также микроконтроллер нужно запрограммировать — вот ссылка на HEX файл с прошивкой. Кабель для подключения к компьютеру можно найти в магазинах торгующих радиодеталями, а софт для установки программного обеспечения PIC-микроконтроллеров скачать.  Сложностей не должно быть, так как обычно все интуитивно понятно.

Пример сборки можно увидеть в видео:

Розетка может включать и выключать прибор в заданное время. Диапазон до 99 часов 59 минут.

Принцип работы объяснять особо не нужно:

1. Мы задаем время включения и выключения устройства с помощью кнопок. Для облегчения операции на дисплее отражается меню. Причем в программе два таймера, то есть можно задать время  включения и выключения.
2. В соответствии с установленной программой микроконтроллер подает сигнал на  свой вывод 9 (РВ 3), который открывает транзистор, и подает напряжение на обмотку реле. Реле в свою очередь подает напряжение на нагрузку.
3. Для точного отсчета времени к микросхеме подключен кварцевый резонатор.
4. Текущее состояние таймера отражается на дисплее. Включение и отключение устройства также сопровождается сигналом пьезоэлектрического излучателя.

При сборке устройства нужно обратить внимание на тот нюанс, что на приведенной схеме используется дисплей без подсветки. Если же она предусматривается, то выводы 15 и 16 дисплея необходимо подключить к плюсу питания через резистор сопротивлением 39 ом.

Теперь перейдем к тому, как работать с данным таймером. Как уже говорилось выше, используется пять кнопок.

Перечислим, для чего они предназначены:

1. «RESET» — как и понятно, сброс всех настроек и таймеров в исходное состояние.
2. «ON/OFF Time» — кнопка служит для перехода между таймерами включения и выключения. На дисплее высвечивается, с каким из них вы будете сейчас работать.
3. «SELECT» — переход между часами и минутами времени таймера. После включения или сброса, оба таймера настроены на срабатывание через ноль часов и ноль минут. Для увеличения значения выбранного параметра нажимаем кнопку «ON/OFF Time».
4. «ENTER» — вводит набранные значения.
5. «START» — запускает таймер, который мы выбрали. Двукратное нажатие кнопки его останавливает.

Рассмотрим, как настроить розетку на примере, чтобы было более понятно. Например, нам нужно, чтобы освещение включалось в 20 часов, а выключалось в 23. Инструкция  следующая.

1. Включаем наш таймер, при этом должен подать сигнал излучатель. Если он уже был включен, то жмем «RESET» и сбрасываем предыдущие настройки. На дисплее будет сообщение вверху «Device  is OFF», обозначающее, что на нагрузку напряжение не подается. Когда устройство включится, оно изменится на «Device  is ON».
2. Внизу будет сообщение «ON» или «OFF», «— 00:00 НН:ММ», обозначающее, какой таймер сейчас выбран. С помощью кнопки «ON/OFF Time» выбираем таймер включения «ON».
3.  Жмем «SELECT», теперь с помощью кнопки «ON/OFF Time» вводим, через сколько часов необходимо подать напряжение на нагрузку. Допустим сейчас 16 часов тридцать минут, значит — через три часа тридцать минут. Выбираем первое значение «03», снова жмем «SELECT» и выбираем второе значение «30»
4. Сохраняем настройки первого таймера кнопкой «ENTER».
5. Запускаем  первый таймер кнопкой «START».
6. Переходим ко второму таймеру. Выбираем его кнопкой «ON/OFF Time». Внизу дисплея должно появиться слово «OFF».
7. Также как и для первого таймера, жмем кнопку «SELECT», и кнопкой он «ON/OFF Time» устанавливаем время, через которое будет выключено наше устройство. То есть если сейчас 16 часов 30 минут, то 23 будет через 6 часов 30 минут.
8. Снова жмем «START» второй таймер будет запущен.

Наша розетка запущенна. В двадцать часов реле подаст напряжение на потребителя. О включении сообщит сигнал, на дисплее надпись изменится.

В двадцать три часа произойдет обратный процесс. Время срабатывания любого из таймеров можно изменить при помощи тех же манипуляций, когда отсчет уже запущен. С помощью «RESET» можно сбросить одновременно два отсчета на ноль.

Альтернатива реле

Все приведенные конструкции в качестве устройства для включения отключения нагрузки используют электромагнитные реле. Однако они имеют много недостатков.

1. Количество циклов включения — выключения до отказа у реле ограничено несколькими сотнями тысяч. Конечно, при срабатывании раз в сутки этого ресурса хватит на долгие годы работы, но поломка может произойти и раньше.
2. При включении и выключении у многих реле слышен четкий щелчок. С одной стороны это сигнализирует о срабатывании, но иногда нужна полная бесшумность.
3. Из-за дребезжания контактов, реле дает наводку на электрическую сеть. При процессах включения-выключения у приемника или усилителя находящегося рядом может слышаться треск в динамике. Помехи могут мешать нормальному функционированию и другой электроники.
4. При включении и выключении мощной нагрузки между контактами может проскочить искра. Если корпус не герметичный то в некоторых случаях (например, при утечке газа) это может быть опасно.

В конце концов, на сегодняшний день реле можно считать устаревшими. Поэтому можно сделать все наши схемы более компактными и надежными, лишенными перечисленных недостатков. Достаточно их модернизировать и применить вместо реле такую деталь как симистор. Вот на фото  один из них.

Как видите у него всего три вывода. Это своеобразный ключ один управляющий электрод включает и выключает пропускание тока через два другие. Данная модель ВТА16-600 может управлять нагрузкой с током до 16 ампер и напряжением 600 вольт. Напряжение, которое нужно подать для его открытия всего лишь 5-15 вольт. Реле, коммутирующее такую мощность, имеет размеры в несколько раз больше.

Кроме симисторов, еще применяются для коммутации и тиристоры (даже правильно считать, что первые являются разновидностью последних, симистор расшифровывается как симметричный тиристор) но они для таймер розетки не подходят, так как управляют током только одной полярности. Нам необходимо работать с переменным напряжением, для чего предназначены именно симисторы.

Подключить симистор можно напрямую к транзисторам управляющими реле. Приведу схему (правда, на ней вместо симистора изображены тиристоры, но это неважно, принцип тот же).

На схеме тиристоры подключены через диодный мост для отсечения тока обратной полярности, для симисторов он не нужен. Как видите принцип почти тот же.

Для подключения симистора вместо реле, выполняем следующие действия:

1. Подключаем резистор номиналом 100-500 Ом вместо обмотки реле.
2. Диод для устранения скачка обратного тока не нужен, его удаляем.
3. Последовательно с нагрузкой включаем электроды симистора.
4. Управляющий электрод подключается к транзистору перед резистором, соединяющим его коллектор с плюсом питания.
5. Симистор обязательно устанавливается на радиатор.
6. Один из проводников от сети соединяем с минусом питания.

Но стоит отметить, из-за последнего шага такой подход имеет и недостаток — электронная схема оказывается электрически соединенной с сетью 220 вольт. В варианте с реле такого нет, достаточно надежно заизолировать провода на контактах.

Это может привести к повреждению деталей при пробое симистора на управляющий электрод. Кроме того требуется дополнительные меры защиты и при манипулировании розеткой. Если рукоятка переменного резистора, с помощью которого мы устанавливаем время срабатывания или другие управляющие органы не изолированы, то возможно поражение электрическим током.

Поэтому, для гальванической развязки желательно установить еще одну дополнительную деталь — оптосимистор. Вот как он выглядит.

Он разработан специально для этих целей. Внутри него находится светодиод и тиристор управляемый освещением от светодиода. Таким образом, обеспечивается полная электрическая развязка схем управления нагрузкой и самой силовой сети нагрузки. Один из вариантов монтажа пары оптосимистор-симистор предлагаем ниже.

В этой схеме вместо реле включается через резистор светодиод оптосимистора. Также требуется два дополнительных резистора для согласования питания. При подаче напряжения на контакты «1» и «2» оптосимистора на его выходе «4» появляется сигнал, достаточный для открытия симистора и подачи напряжения на нагрузку «МП». Цепь R3 — С1 нужна для защиты от помех, при желании от нее можно отказаться.

Вот и все что мы хотели рассказать про суточный таймер в розетку. Будем рады, если наша статья помогла вам разобраться в предназначении, возможностях и принципах работы таких устройств.

Отлично, если вы смогли собрать одну из предложенных схем, но даже просто расширение познаний в электронике и электротехнике это неплохой результат. Сделайте ваш дом более удобным, а электроприборы в нем безопасными и экономными.