Модель реле времени

Эта схема названа моделью реле времени, т. к. для практического применения её нужно доработать. Тем не менее, схема демонстрирует принципы работы времязадающей RC-цепи и может быть полезна для обучения и проведения экспериментов начинающими радиолюбителями.

Принцип работы

Обратимся к принципиальной схеме. Для начала работы нужно кратковременно нажать на кнопку SB1. При этом выводы конденсатора С1 оказываются замкнуты и он разряжается. После отпускания кнопки SB1 переходит в верхнее по схеме положение, и начинается отсчёт времени.

В начале на конденсаторе напряжение близко к нулю, поэтому транзистор V1 закрыт и светодиод не горит. Но, по мере заряда конденсатора через R1 напряжение на нём растёт и в какой-то момент становится достаточным, что V1 открылся. Схема сигнализирует об этом свечением светодиода HL1.

Какое время потребуется для этого, определяется параметрами C1 и R1, это и есть времязадающая RC-цепочка. Чем больше ёмкость конденсатора, тем дольше он будет заряжаться. Также, чем выше сопротивление R1, тем меньше ток заряда, что также увеличивает выдержку нашего реле времени.

Диод D1 включен для того, чтобы открытие транзистора происходило не плавно, а резко, ступенькой. Ведь диод не откроется, пока напряжение на нём не превысит порог порядка 0.6 В для кремниевых диодов. Должен признать, что у меня не получилось добиться крутой ступеньки.  Если посмотреть график, например, напряжения на коллекторе транзистора, он будет выглядеть примерно так:

Вероятно, нужно более тщательно подобрать номиналы деталей и режим работы транзистора.

Резистор R3 ограничивает ток через светодиод, его номинал может меняться в зависимости от модели светодиода. У меня какой-то ноунейм диод из наборов Алиэкспресс, так что я экспериментальным путём определил ток при котором светодиод начинает светиться достаточно ярко, и потом рассчитал требуемое сопротивление.

Как доработать схему

Чтобы схема приобрела практическое значение, нужно подобрать параметры времязадающей RC-цепочки. Возможно, заменить R1 на включенные последовательно постоянный и переменный резистор, чтобы иметь возможность регулировать временной интервал.

Также хорошо добавить на выходе ещё один транзистор. Это позволит добиться более крутой ступеньки включения, а также подключить уже реальную нагрузку (например, механическое реле). Также второй транзистор понадобится, если необходимо инвертировать сигнал: чтобы напряжение на выходе появлялось во время отсчёта заданного интервала, а по истечении времени пропадало (в текущей конфигурации наоборот).

Видео работающей модели реле времени

Схема собрана на макетной плате. Кнопка SB1 импровизированная, из оранжевой перемычки. В общем, смотрите видео: