Hướng dẫn dùng mạch tạo trễ NE555 có relay: đấu dây và chỉnh thời gian trễ

Hướng dẫn dùng mạch tạo trễ NE555 có relay bản 5 V và 12 V: nguyên lý tạo trễ, ý nghĩa các cọc VCC, GND, COM, CK, CB, cách chỉnh thời gian trễ, sơ đồ đấu dây và xử lý lỗi thường gặp.

Mạch tạo trễ dùng IC 555 có relay làm đúng một việc: sau khi được cấp nguồn, mạch chờ một khoảng thời gian rồi mới đóng relay. Thời gian chờ chỉnh bằng biến trở trên mạch, không cần vi điều khiển hay lập trình. Bài viết giải thích nguyên lý, các cọc đấu dây, cách chỉnh thời gian trễ và sơ đồ bật trễ, tắt trễ một tải 12 V.

1. Tìm hiểu mạch tạo trễ NE555 có relay

Hai phiên bản dùng cùng kiểu bo, in mã HW-010. Dòng chữ Trung in dọc mép mạch, 继电器延时导通模块, nghĩa là "module relay đóng trễ". Theo mô tả của shop, mạch tạo được đóng trễ hoặc ngắt trễ, tùy tải nối vào tiếp điểm thường mở hay thường đóng của relay.

Ba cọc CB, COM, CK chỉ là một công tắc cơ khí, không tự có điện áp ra. Muốn tải chạy, phải đưa nguồn của tải đi qua công tắc này.

2. Nguyên lý: IC 555 tạo trễ từ mạch RC

IC 555 so sánh điện áp trên tụ định thời với các ngưỡng 1/3 và 2/3 điện áp nguồn. Khi cấp nguồn, tụ C nạp qua điện trở R nên điện áp trên tụ tăng dần; khi đạt 2/3 điện áp nguồn, ngõ ra của IC đổi trạng thái và relay đóng. Thời gian nạp đó là thời gian trễ, tính gần đúng theo công thức của chế độ đơn ổn trong datasheet NE555:

T ≈ 1,1 × R × C (T tính bằng giây, R bằng Ω, C bằng F)

Ví dụ với linh kiện trên mạch: biến trở vặn hết cỡ R = 100 kΩ = 100 000 Ω, tụ C = 100 µF = 0,0001 F, cho T ≈ 1,1 × 100 000 × 0,0001 = 11 giây. Vặn biến trở về giữa (R ≈ 50 kΩ) thì T ≈ 5,5 giây. Đây là số tính theo nguyên lý, không phải kết quả đo: tụ hóa thường sai số khoảng ±20 % nên thời gian thực tế có thể lệch.

Relay giữ đóng cho đến khi ngắt nguồn. Muốn tạo trễ lần nữa, ngắt nguồn rồi cấp lại.

3. Linh kiện cần chuẩn bị

• Mạch tạo trễ NE555 có relay và nguồn DC đúng điện áp của phiên bản (5 V hoặc 12 V).
• Tải thử điện áp thấp: LED nối tiếp điện trở (khoảng 1 kΩ với nguồn 12 V, 330 Ω với nguồn 5 V) cắm trên breadboard, hoặc một đoạn LED dây 12 V.
• Tua vít dẹt nhỏ để siết cọc vít và vặn biến trở.
• Đồng hồ bấm giây và đồng hồ vạn năng có thang đo thông mạch.

4. Sơ đồ đấu dây

Ví dụ dùng bản 12 V để bật trễ một quạt hoặc đoạn LED dây 12 V; mạch và tải dùng chung một nguồn.

Tắt tải sau thời gian trễ

Giữ nguyên các dây, chỉ chuyển dây dương của tải từ CK sang CB. Tải chạy ngay khi cấp nguồn. Hết thời gian trễ, relay đóng, CB ngắt khỏi COM nên tải tắt và giữ tắt đến khi ngắt nguồn. Cách này hợp với còi hoặc đèn báo chỉ cần chạy vài giây lúc bật máy.

Tải dùng nguồn riêng

Tiếp điểm relay tách rời cọc VCC, GND nên tải có thể dùng nguồn riêng, ví dụ bản 5 V đóng cắt tải 12 V. Khi đó đưa dây dương của nguồn tải vào COM, lấy ra ở CK hoặc CB tới tải, dây âm của tải về âm nguồn tải; không nối VCC sang COM.

5. Cấp nguồn, thử và chỉnh thời gian trễ

1. Khi chưa cấp nguồn, đo thông mạch: COM thông với CB và hở với CK. Nếu đo ra ngược lại thì đấu dây theo kết quả đo.
2. Đấu dây như mục 4, dùng LED nối tiếp điện trở làm tải. Kiểm tra đúng cực VCC, GND và chiều LED.
3. Cấp nguồn và bấm đồng hồ cùng lúc. LED báo nguồn sáng, LED thử chưa sáng.
4. Khi relay kêu "tách" và LED thử sáng, dừng đồng hồ: đó là thời gian trễ đang đặt.
5. Ngắt nguồn, chờ khoảng nửa phút cho tụ xả hết. Vặn vít biến trở vài vòng rồi đo lại; nếu thời gian giảm thì vặn ngược lại. Biến trở là loại nhiều vòng nên mỗi vòng chỉ đổi một ít.
6. Lặp lại đến khi đạt thời gian cần dùng rồi mới thay LED thử bằng tải thật.

6. Kéo dài thời gian trễ bằng cách đổi tụ

Thời gian trễ tỉ lệ thuận với điện dung C. Muốn trễ lâu hơn, thay tụ 100 µF bằng tụ lớn hơn (cần biết hàn):

Chọn tụ hóa có điện áp định mức cao hơn điện áp nguồn (từ 16 V cho bản 5 V, từ 25 V cho bản 12 V) và hàn đúng cực như tụ cũ. Tụ càng lớn thì dòng rò càng lớn, thời gian thực tế càng lệch so với tính toán, nên luôn đo lại sau khi thay.

7. Tải của relay và an toàn điện 220 V

Con số 10 A in trên thân relay là giới hạn của tiếp điểm với tải thuần trở. Đường mạch và cọc vít trên bo nhỏ, nên dùng dòng tải thấp hơn hẳn mức này. Động cơ, bơm có dòng khởi động lớn hơn nhiều dòng định mức. Với tải cảm một chiều như động cơ, van điện từ, mắc thêm diode song song ngược với tải để bảo vệ tiếp điểm.

Cảnh báo an toàn: điện lưới 220 V có thể gây điện giật chết người và cháy. Luôn thử trước với tải điện áp thấp 5 V hoặc 12 V. Việc dùng tiếp điểm relay để đóng cắt tải 220 V chỉ được làm trong giới hạn định mức của relay, mạch phải đặt trong hộp cách điện kín, có cầu chì hoặc aptomat phù hợp, và do người có chuyên môn về điện thực hiện khi đã ngắt nguồn. Mặt dưới bo có các mối hàn để trần: không chạm vào mạch khi đang nối điện lưới.

8. Xử lý lỗi thường gặp

• Chờ lâu mà relay không đóng: kiểm tra cực VCC, GND, LED báo nguồn và đúng phiên bản: bản 12 V cấp 5 V thì relay không đủ điện để hút; không cấp 12 V cho bản 5 V.
• Relay đóng gần như ngay khi cấp nguồn: biến trở có thể đang ở mức nhỏ nhất; vặn vít nhiều vòng về một chiều rồi thử lại, chưa đổi thì vặn chiều kia. Nếu vừa ngắt nguồn đã cấp lại thì tụ chưa kịp xả; chờ lâu hơn rồi thử lại.
• Relay kêu "tách" nhưng tải không chạy: cọc tiếp điểm không tự có điện. Kiểm tra dây từ nguồn tới COM, dây tải ở CK và siết lại cọc vít.
• Tải chạy ngay rồi tắt: dây tải đang nối vào CB, chuyển sang CK.
• Vặn hết biến trở mà thời gian trễ vẫn chưa đủ dài: đổi tụ lớn hơn như mục 6.

Xem thêm: ESP32 điều khiển module relay 4 kênh (cách dùng tiếp điểm và lưu ý an toàn), mạch giảm áp LM2596 khi cần hạ 12 V xuống 5 V, và danh mục Module chức năng.