使用Arduino的可变定时器继电器设计

一、定时器继电器的定义及特点

定时器继电器，也被称为时间继电器，是一种在设定的时间间隔后触发特定操作的电子元件。它在工业自动化、家庭生活、交通管理等领域具有广泛的应用。定时器继电器的主要功能是通过设定特定的时间间隔，来控制电路的通断，实现设备的自动化操作。

定时器继电器是一种电子控制元件，其核心功能是在预设的时间到达后，触发预设的电路动作。它通常具有较高的计时精度，可以实现毫秒级甚至微秒级的计时，满足高精度控制的需求。此外，定时器继电器还具有可编程性、稳定性好和适用范围广等特点。

二、定时器继电器的工作原理

定时器继电器的工作原理主要基于内部的计时电路和控制电路。当接收到输入信号后，计时电路开始计时，当达到预设的时间间隔时，控制电路会触发特定的操作，如控制电路的通断等。具体来说，其工作原理可以分为以下几个步骤：

1. 输入信号接收：定时器继电器接收到来自外部控制设备的输入信号，这个信号可以是电压、电流或其他形式的物理量。
2. 计时开始：当计时电路接收到输入信号后，它开始按照预设的时间参数进行倒计时。这个时间参数是用户根据实际需求设定的，可以精确到毫秒或微秒级别。
3. 计时结束：当计时达到预设的时间间隔时，计时电路会发出一个触发信号。这个触发信号是控制电路进行后续操作的关键。
4. 控制操作：控制电路接收到触发信号后，根据预设的控制方式执行相应的操作。例如，它可以控制电路的通断，或者触发其他设备的动作。

三、定时器继电器的功能及作用

1. 定时开关功能：定时器继电器可以根据预设的时间，在指定的时刻自动打开或关闭电路。这种功能在自动化生产线、家庭电器控制等领域具有广泛的应用。例如，在自动化生产线上，定时器继电器可以控制机器的启动和停止时间，以保证生产线的正常运行。在家庭电器控制中，定时器继电器可以实现定时开启或关闭灯光、空调等设备，提高生活的便利性。
2. 延时控制功能：定时器继电器还可以实现对电器设备的延时控制。当需要在某电器设备启动前先进行准备或检查时，可以设置定时器继电器在预先设定的时间延迟后再启动其他设备。这种功能在电力系统、工业自动化等领域具有重要的应用价值。
3. 保护功能：定时器继电器还可以提供对电器设备的保护。在电路出现电流过大、温度过高或其他异常情况时，定时器继电器可以自动断开电路，以避免电器设备受到损坏。这种保护功能可以提高设备的可靠性和安全性。
4. 循环控制功能：定时器继电器可以通过设定循环时间，实现对电器设备的循环控制。例如，在灌溉系统中，可以设置定时器继电器在特定的周期内循环打开和关闭灌溉设备，以实现节水灌溉和自动化管理。

四、定时器继电器的分类

根据不同的分类标准，定时器继电器可以分为多种类型。例如，按工作方式分类可分为通电延时型、断电延时型等；按延时方式分类可分为晶体管式、电动式等；按触点形式分类可分为延时闭合常开触点型、延时断开常闭触点型等；按结构分类可分为电磁式、电子式等。不同类型的定时器继电器具有不同的特点和适用场景，用户可以根据实际需求选择合适的类型。

定时器继电器作为一种重要的电子控制元件，在工业自动化、家庭生活、交通管理等领域发挥着重要作用。随着科技的进步和工业的发展，对定时器继电器的性能要求也越来越高。未来，定时器继电器将朝着更高精度、更智能化、更可靠性的方向发展。同时，随着物联网、大数据等技术的不断发展，定时器继电器将与这些技术深度融合，为各行各业提供更加智能化、高效化的解决方案。

五、使用 Arduino 的可变定时器继电器设计

在本教程中，我们将使用 Arduino 制作一个“可变定时器继电器”。定时器在我们日常生活中的许多应用中都有使用。由于某些电子或电器需要限时供电，或者某些设备的使用取决于时间。人们可以在洗衣机、微波炉等中看到定时器。这些设备使用定时器来在特定的时间内切换负载。传统上，各种负载都是手动控制的。例如操作员将打开负载。满足所需条件后，操作员将再次关闭负载。

自动化电气设备取决于时间简单而强大的解决方案，基于 Arduino。通过使用这个Arduino可变定时器继电器，我们可以控制高压电器或电子设备。这里16×2 LCD显示屏用于指示该设计的持续时间和状态，一旦程序上传到Arduino，它就可以独立工作（需要一些外部电池电源）。

电路原理图

工作说明

该项目包含的组件是 Arduino Uno 板，用于控制 SPDT（单刀双掷）继电器。 16 x 2 字符 LCD 指示持续时间状态。这里数字引脚 D2 至 D7 连接到 LCD 显示屏。为了控制 LCD 显示的对比度，使用 VR1 可变电阻。晶体管Q1 BC547充当开关器件。它根据 Arduino 的输出来控制继电器线圈的电源。

使用这三个按钮来设置不同的持续时间。 S1开关使计数开始，S2改变小时，S3改变持续时间的分钟。输出信号取自Arduino D8引脚，通过晶体管驱动继电器。如果您在继电器端使用高压电源，请务必小心处理。

建立连接后，上传以下 Arduino 草图。并使用实时时钟预先测试操作。

Arduino代码

#include < LiquidCrystal.h >
LiquidCrystal lcd(7,6,5,4,3,2);
const int set = 9;
int hours=10;
int start=11; 
int relay=8;
int b=0,h=0,t=0;
int buttonState = 0; 
int lastButtonState = 0;
 
void setup() {
  
  pinMode(set,INPUT);
  pinMode(hours,INPUT);
  pinMode(relay,OUTPUT);
  pinMode(start,INPUT);
  lcd.begin(16,2);
  lcd.setCursor(0,0);
  lcd.print("Adjustable Timer");  
}
int timer( int b,int h)
{
         if(b<=9)
           {
            lcd.setCursor(3,1);
            lcd.print(0);
            lcd.setCursor(4,1);
            lcd.print(b);
          }
     else{lcd.setCursor(3,1);lcd.print(b);}
         lcd.setCursor(2,1);
         lcd.print(":");
     if(h<=9)
           {
            lcd.setCursor(0,1);
            lcd.print(0);
            lcd.setCursor(1,1);
            lcd.print(h);
          }
     else{lcd.setCursor(0,1);lcd.print(h);}
  
  }
void loop() 
      {
  
         buttonState = digitalRead(set);
                  
       if (buttonState != lastButtonState)
       {  
        
       if(buttonState == HIGH)
         {
            
           lcd.clear();
           lcd.print("Set time in min:");
            
          ++b;
           timer(b,h);
                            
       }
          
         lastButtonState = buttonState;
          }

      if (digitalRead(hours)== HIGH)

         {
              lcd.clear();
              lcd.print("Set time in hours");
              ++h;
              timer(b,h);
              while(digitalRead(hours)==HIGH);
             
             
          }  

          if(digitalRead(start)==HIGH)
          {
             lcd.clear();
             t=((h*60)+(b))*1000;
             lcd.print("Timer is set for");
             timer(b,h);
             digitalWrite(relay,HIGH);
             delay(t);
             digitalWrite(relay,LOW);
             while(digitalRead(start) == HIGH );
                        
           }
             
     
      }