Фотореле с нестандартным алгоритмом

Современная электроника 6/2016

Фотореле с нестандартным алгоритмом

ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ

52

WWW.SOEL.RU

СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА

№ 6 2016

Фотореле с нестандартным алгоритмом

и функцией таймера

В статье рассмотрен улучшенный вариант фотореле, полностью

исключающий ложные срабатывания от посторонних засветок и не

требующий оптической изоляции фотодатчика. Устройство дополнено

функциями защиты лампы накаливания и регулятора мощности, что

обеспечивает значительное увеличение срока службы лампы.

Александр Одинец (г. Минск, Беларусь)

О

БЩИЕ

СВЕДЕНИЯ

Известные автору схемотехниче-

ские решения фотореле с классиче-

ским (стандартным) алгоритмом требу-

ют оптической изоляции фотодатчика

посредством расположения фотодиода

на удалении от коммутируемой лампы,

что требует дополнительной провод-

ки. Кроме того, недостатком классиче-

ских фотореле являются ложные сраба-

тывания от посторонних засветок (при

блеске молнии, засветке фарами авто-

мобиля и т.п.), что является большим

недостатком и значительно ухудшает

технико-эксплуатационные характе-

ристики устройства.

Предлагаемый вариант фотореле

с нестандартным алгоритмом полно-

стью свободен от перечисленных недо-

статков, благодаря реализации функ-

ции таймера. Как и две базовые версии,

рассмотренные в статьях «Фоторе-

ле с нестандартным алгоритмом» [1]

и «Фотореле со специальным алго-

ритмом» [2], данное фотореле работа-

ет в циклическом режиме с интервалом

отсчёта 20…30 мин, при котором лам-

па кратковременно (на десятые доли

секунды) гаснет и включается вновь

при условии, если уровень внешней

освещённости оказывается ниже задан-

ного порога. По сравнению с базовой

версией [1], предназначенной для рабо-

ты со светодиодной лампой, а также её

усовершенствованным вариантом [2],

предназначенным для работы с лампой

накаливания, в данном варианте фото-

реле значительно увеличена чувстви-

тельность фотодатчика за счёт более

высокого напряжения питания фото-

диода (15 В вместо 5 В). Также добавле-

на схема супервизора питания, улучша-

ющая сброс таймера в исходное состоя-

ние и полностью исключающая ложное

20-минутное включение в светлое вре-

мя суток в случае длительных провалов

напряжения в питающей сети.

В отличие от известных конструкций

фотореле, данный вариант дополнен

функциями защиты (плавного включе-

ния) лампы накаливания и регулятора

яркости, что является особенно акту-

альным в вечерние часы, когда число

потребителей уменьшается и напря-

жение в сети возрастает. Известно, что

лампа выходит из строя в большин-

стве случаев именно в момент включе-

ния, вследствие большого броска тока,

амплитудное значение которого может

достигать нескольких ампер. Происхо-

дит это из-за того, что сопротивление

холодной нити в несколько раз мень-

ше, чем в нагретом состоянии. Поэ-

тому бросок тока большой амплиту-

ды приводит к быстрому разрушению

нити лампы накаливания. Также заме-

чено, что если эксплуатировать лампу

не на максимальной паспортной мощ-

ности в 100%, а несколько снизив её до

70…80% за счёт встроенного регулято-

ра яркости, то можно добиться значи-

тельного увеличения срока службы

лампы накаливания. Предлагаемое

фотореле монтируется в корпусе све-

тильника. При этом для нормальной

работы устройства излучение комму-

тируемой лампы должно падать непо-

средственно на фотодиод.

П

РИНЦИПИАЛЬНАЯ

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ

СХЕМА

УСТРОЙСТВА

Электрическая схема фотореле пока-

зана на рисунке 1. Фотореле содержит:

стабилизатор и фильтр питания на

элементах R1, R2, VD2…VD4, DA1,

С1…C3;

схему защиты и фазовый регулятор

яркости на элементах DD1.1…DD1.4,

VT1, VD5…VD7, C4…C7, R7…R13;

фотодиодный усилитель на транзи-

сторах VT3, VT4;

супервизор питания на транзисто-

рах VT5…VT7;

две RC-цепочки сброса на элементах

R17, C8 и R31, C9;

генератор прямоугольных импульсов

на основе триггера Шмитта DD2.4;

счётчик-делитель на 2048 на микро-

схеме DD3;

ключевой транзистор VT2 и комму-

тирующий симистор VS1.

При первом включении питания

в светлое время суток фотореле включа-

ет лампу на две секунды, а затем перехо-

дит в режим ожидания до момента сни-

жения уровня освещённости до задан-

ного порога. При включении в тёмное

время суток лампа также включается на

две секунды, но затем фотореле пере-

ходит в нормальный рабочий режим

с интервалом отсчёта таймера 20 минут

до момента возрастания внешней осве-

щённости до заданного порога.

Рассмотрим работу фотореле, считая,

что оно было первоначально включе-

но в светлое время суток. В начальный

момент времени конденсаторы C8, С9

разряжены. При подключении к сети

питающее напряжение на выходе ста-

билизатора появляется не мгновенно,

а нарастает от 0 до 15 В в течение деся-

тых долей секунды. В это время сраба-

тывает супервизор, собранный на тран-

зисторах VT5…VT7, который формиру-

ет короткий отрицательный импульс

при изменении питающего напряже-

ния от 1,5 до 10 В. Такой же отрицатель-

ный импульс формируется на выхо-

де супервизора (на коллекторе VT5)

и при снижении питающего напряже-

ния от 10 до 1,5 В. В этом промежутке

изменения питающих напряжений на

выходе элемента DD2.1 поддерживает-

ся уровень логической «1». Конденса-

торы C8 и C9 остаются разряженны-

ми благодаря току через диоды VD9

и VD10. После достижения питающим

напряжением уровня 10 В и выше тран-

зистор VT7 супервизора открывается,

а VT6 и VT5 – закрываются. Диоды VD9

и VD10 закрываются и на дальнейшую

работу схемы влияния не оказывают.

Конденсатор C8 начинает заряжать-

ся через резистор R17, а левая по схе-

ме обкладка конденсатора C9 оказы-

вается подключённой к напряжению

источника питания через резистор

R26. Теперь конденсатор C9 начинает

Источник: https://www.soel.ru/upload/magazines/PRINT/SoEl_2016-6/files/assets/basic-html/page-52.html

Датчик включения света (фотореле) для уличного освещения

Каждый вечер  приходится включать уличное освещение частного дома, а каждое утро — выключать. И если в хорошую погоду с этим можно как-то мириться, то в дождь или снег… Потому возникает идея автоматизировать включение и выключение светильников. Этим и занимается фотореле для уличного освещения. 

Назначение и принцип действия

Названий у этого устройства масса. В литературе встречается название светоконтролирующий выключатель или светочувствительный автомат, а при общении можно услышать — датчик освещенности или света, фотодатчик, сумеречный/сумерек датчик или день/ночь. Возможно, есть и другие. Но все это — об одном устройстве, которое включает освещение при наступлении сумерек и отключает его на рассвете.

Автоматизировать управление уличным освещением можно при помощи фоточувствительного реле

Фотореле делают на основе фоторезистора или фототранзистора, которые при изменении освещенности меняют свои параметры. Пока на них попадает достаточное количество света, цепь питания остается разомкнутой.

По мере наступления темноты параметры фоторезистора/транзистора изменяются и, при определенном значении (задаются настройками), цепь замыкается.

Утром процесс проходит с точностью до наоборот: при достижении освещенности определенного уровня цепь питания разрывается.

Технические характеристики

В первую очередь надо решить, хотите вы фотореле для уличного освещения с выносным или встроенным датчиком света. Выносной датчик имеет небольшие размеры и его проще защитить от подсветки, самое же устройство можно поставить в доме, например, в щитке.

Есть даже модели под дин-рейку. Фотореле со встроенным датчиком освещенности может стоять неподалеку от светильника. Важно только выбрать место так, чтобы свет от лампы не влиял на фотодатчик.

Этот вариант удобнее, например, для светильников на солнечных батареях.

Фотореле для уличного освещения с выносным датчиком (слева) и встроенным (справа)

Эксплуатационные характеристики

Определившись с типом датчика переходим к техническим параметрам:

  • Напряжение питания — 220 В и ли 12 В. В основном выбирают по типу напряжения, питающего уличное освещение. Двенадцативольтовые можно также использовать с аккумуляторами.
  • Режим эксплуатации. Реле для уличного освещения должно выдерживать все перепады температуры в вашем регионе. Лучше с запасом — на случай аномальных холодов или жары.Технические характеристики фотореле
  • Класс защиты корпуса. Для установки на улице выбирайте IP 44 и не ниже. Это означает, что корпус защищен от попадания твердых частиц размером более 1 мм и водяных брызг. Можно выбирать фотореле для наружной установки с большими цифрами класса защиты, с меньшими — нельзя. Для установке дома достаточно IP 23.
  • Мощность нагрузки. Каждый датчик освещенности рассчитан на определенную мощность нагрузки. Лучше, если суммарная мощность подключенных осветительных приборов меньше на 20%. В таком случае устройство работает не на пределе возможностей, потому служит дольше.

Чтобы выбрать фотореле для уличного освещения эти характеристики обязательны. Правильный их выбор определяет работоспособность устройства. Но есть еще некоторые параметры, влияющие на корректность работы устройства.

Возможности настройки

Есть несколько регулировок, которые позволяют настроить работу фотореле в каждом конкретном случае. Проблема в том, что настройки производятся вручную, поворотом нужного регулятора и добиться абсолютно одинаковых параметров у нескольких устройств нереально. Всегда есть какие-то отличия в их работе.

  • Порог срабатывания. Позволяет увеличить или уменьшить чувствительность. Снижать чувствительность надо в зимний период, когда свет отражается от снега. Также снижать чувствительность можно в городах, если неподалеку находятся ярко освещенные объекты.
  • Задержка на включение и отключение (в секундах). Увеличивая задержку на выключение можно избавиться от ложных срабатываний при попадании на фотодатчик света от автомобильных фар. Задержка на включение не даст включить освещение при затемнении от тучи или тени от птицы.Пример характеристик для подстройки реле ФР-11 М
  • Регулируемый диапазон освещенности. С его помощью задается освещенность, при которой фотореле для уличного освещения подает питание (нижняя граница) и отключает его (верхняя). Этот диапазон может быть 2-100 Лк (2 Лк — это полная темнота), а может — 20-80 Лк (20 Лк — это сумерки, но очертание предметов еще видно).

При помощи этих настроек можно сделать работу фотореле для автоматического включения освещения участка комфортным, исключить ложные срабатывания.

Где поставить

Правильно выбрать место для установки фотореле для уличного освещения — тот еще квест. Надо учесть несколько требований:

  • На фотореле или фотодатчик (если он выносной) должен попадать дневной свет.
  • Любые источники искусственного света (фонари, окна, рекламные щиты) должны находится как можно дальше. Желательно чтобы устройство не реагировало на их включение/выключение.
  • Минимизировать возможность попадания света фар.Фотореле IEK со встроенным фоточувствительным элементом

При все при этом, высота установки фотореле — на уровне 1,8-2 м. Это даст возможность регулировать параметры «с земли». Можно и выше, но понадобиться стремянка/лестница или стул/табуретка.

Как понимаете, найти такое место непросто. Есть несколько хитростей, которые облегчают решение:

  • Оградить фотореле или фотодатчик от света из окон или от фонарей (говорят от «засветки») можно при помощи 15-20 сантиметрового отрезка пластиковой трубы черного цвета и большого диаметра. Нижний край подпилить под углом, чтобы труба «смотрела» вверх. Конкретно угол подбирается «по месту», но обычно получается в районе 45-30° от вертикальной плоскости (стена, столб и т.д.).
  • Если фотореле ставится на один мощный светильник, разумнее всего разместить его сзади плафона. В зоне где свет попадает меньше всего.Правильно выбрать место для фотореле

И еще совет из практики: подстроить параметры работы проще, если датчик освещенности фотореле стоит на восточной или западной стене. Но только в том случае, если там нет ярко светящихся объектов. В таком случае лучше всего выбирать ту сторону, где «засветка» меньше всего.

Виды фотореле

Как уже говорили, есть фото-реле со встроенным и выносным датчиком освещенности. Кроме можно найти следующие разновидности:

  • Со встроенным датчиком движения. Такие устройства ставят в местах, где свет необходим только во время нахождения рядом человека — возле туалета, на заднем дворе и т.п.
  • С таймером. Если вы не хотите, чтобы свет горел ночью все время, а гас, например, в полночь, вам нужна такая модель. Выставляете таймер на желаемое время, он отключает освещение. Фотореле с таймером можно ставить на цепь, питающую декоративную подсветку двора, сада.Фотореле бывают разных видов
  • Астротаймер. Это уже не фотореле, а более серьезной устройство, в память которого заложены время заката и восхода разных климатических зон. При настройке вы задаете часовой пояс и само устройство включает/отключает освещение в зависимости от заложенных данных. Астротаймер стоит намного дороже фотореле, но с ним нет никаких хлопот, ни с местом установки ни с засветкой.
Читайте также:  Управление rgb-прожекторами

Если вам нужна одна из описанных выше функций, совсем не обязательно покупать фотореле с датчиком движения или таймером.

Можно установить обычный датчик, и, последовательно с ним, подключить нужное устройство (датчик движения или таймер). Функции будут те же, а ремонт и замена обойдутся в меньшую сумму.

Если в фотореле с дополнительными функциями выйдет из строя одна из частей, придется менять устройство полностью, а стоит такой вариант дороже собрата «без наворотов».

Схемы подключения фотореле для уличного освещения

Назначение фотореле для уличного освещения — подавать питание при наступлении темноты и отключать его на рассвете. То есть это своего рода выключатель, только вместо клавиши в нем установлен светочувствительный элемент. Потому схема его подключения аналогична: на фотореле подается фаза, снимается с его выходов и подается на светильники или группу фонарей.

Самый простой случай — схема подключения фотореле к фонарю

Так как фотореле для работы также необходимо питание, на соответствующие контакты подается ноль, желательно также подключить заземление.

Как уже говорили раньше, подбирать фотореле надо по мощности подключаемой нагрузки. Но наблюдается одна закономерность: с увеличением мощности цены возрастают значительно. Для экономии можно подавать питание не через фотореле, а через  магнитный пускатель.

Он предназначен для частого включения/отключения питания, а также с его помощью можно подключить питание с использованием светочувствительного элемента с малой подключаемой нагрузкой. По сути, он включает только магнитный пускатель, потому в расчет берут только его потребляемую мощность.

А к выводам магнитного пускателя можно подключать и мощную нагрузку.

Схема автоматизации освещения двора с использованием фотореле и магнитного пускателя (контактора)

Если кроме датчика день/ночь надо еще подключить таймер или датчик движения, их ставят последовательно после реле освещения. Порядок установки движение/таймер неважен.

Подключение светильников через фотореле, датчик движения и таймер

Если датчик движения или таймер не нужны, их просто убираете из схемы. Она остается работоспособной.

Установка и настройка

У фотореле со встроенным фотодатчиком из корпуса выходит три провода. Подключают их всегда одинаково:

  • Красный идет на нагрузку — фонарь, лампочки, светильники.
  • Коричневый или черный провод соединяется с фазой, взятой со щитка.
  • К синему подключается нейтраль с шины с «рабочим нулем» из щитка.

Какие провода куда подключать в фотореле

Желательно также устройство заземлить, подключив к соответствующей клемме на корпусе. Сечение проводов подбирается в зависимости от мощности подключаемой нагрузки.

Настройка реле происходит после его установки и подключения. При наступлении сумерек дожидаетесь такого состояния, когда вы бы желания чтобы освещение включилось. Берете небольшую отвертку, крутите подстроечное колесико до тех пор, пока свет не зажжется.

Порядок подключения фотореле с выносным датчиком немного другой:

  • фазу подключаем к клемме A1 (L) (в верхней части прибора);
  • ноль заводим на клемму A2 (N);
  • с выхода (в зависимости от модели, может находится в верхней части корпуса, тогда обозначается L’ или в нижней части корпуса) фаза подается на осветительные приборы.

Один из вариантов подключения — в видео. Тут реализована схема с магнитным пускателем.

Источник: https://elektroznatok.ru/osveshhenie/fotorele-dlya-ulichnogo-osveshheniya

Датчик света (фотореле) для уличного освещения

Владельцев частных домов при благоустройстве участка волнует вопрос, как сделать автоматическое включение света в сумерки и выключение его на рассвете. Для этого есть два устройства — фотореле и астротаймер. Первое устройство более простое и дешевое, второе — сложнее и дороже. Более подробно поговорим о фотореле для уличного освещения. 

Устройство и принцип действия

Это устройство имеет множество названий. Самое распространенное — фотореле, но называют еще фотоэлемент, датчик света и сумерек, фотодатчик, фотосэнсор, сумеречный или светоконтролирующий выключатель, датчик освещенности или день-ночь. В общем, названий много, но суть от этого не меняется — устройство позволяет в автоматическом режиме включать свет в сумерки и выключать на рассвете.

Схема фотореле для уличного освещения на фоторезисторе

Работа устройства основана на способности некоторых элементов изменять свои параметры под воздействием солнечного света. Чаще всего используют фоторезисторы, фототранзисторы и фотодиоды.

Вечером, при уменьшении освещенности, параметры светочувствительных элементов начинают меняться. Когда изменения достигнут определенной величины, контакты реле смыкаются, подавая питание на подключенную нагрузку.

На рассвете изменения идут в обратном направлении, контакты размыкаются, свет гаснет.

Характеристики и выбор

В первую очередь выбирают напряжение, с которым будет работать датчик света: 220 В или 12 В. Следующий параметр — класс защиты. Так как устройство устанавливается на улице, он должен быть не ниже IP44 (цифры могут быть больше, меньше — нежелательно).

Это значит, что внутрь устройства не могут попасть предметы размером более 1 мм, а также что водяные брызги ему не страшны. Второе, на что стоит обратить внимание — на температурный режим эксплуатации.

Ищите такие варианты, которые с запасом перекрывают средние показатели в вашем регионе как по плюсовой, так и по минусовой температуре.

Подбирать модель фотореле также необходимо по мощности подключаемых к нему ламп (выходная мощность) и току нагрузки. Оно, конечно, может «тянуть» нагрузку немного больше, но при этом могут быть проблемы. Так что лучше брать даже с некоторым запасом. Это были обязательные параметры, по которым надо выбирать фотореле для уличного освещения. Есть еще несколько дополнительных.

Пример характеристик фотореле для уличного освещения

В некоторых моделях есть возможность подстроить порог срабатывания — сделать фотодатчик более или менее чувствительным. Уменьшать чувствительность стоит при выпадении снега. В этом случае отраженный от снега свет может быть воспринят как рассвет. В результате свет будет то включаться, то отключаться. Такое представление вряд ли понравится.

Обратите внимание на пределы регулировки чувствительности. Они могут быть больше или меньше. Например, у фотореле AWZ-30 белорусского производства этот параметр  — 2-100 Лк, у фотоэлемента P02 диапазон подстройки 10-100 Лк.

Задержка срабатывания. Для чего нужна задержка? Для исключения ложных включений/отключений света. Например, ночью на фотореле попал свет фар проезжающего автомобиля. Если задержка срабатывания мала, свет отключится. Если она достаточна — хотя-бы 5-10 секунд, то этого не произойдет.

Выбор места установки

Для корректной работы фотореле важно правильно выбрать его местоположение. Необходимо учесть несколько факторов:

  • На него должен падать солнечный свет, то есть он должен быть под открытым небом.
  • Ближайшие источники искусственного света (окна, лампы, фонари и т.д.) должны находится как можно дальше.
  • Не желательно чтобы на него попадал свет фар.
  • Желательно расположить его не очень высоко — для удобства обслуживания (надо периодически протирать поверхность от пыли и смахивать снег).Чтобы светочувствительные автоматы работали корректно, надо правильно выбрать местоположение

Как видите при организации автоматического освещения на улице выбрать место для установки фотореле — не самая простая задача. Иногда приходится переносить его несколько раз, пока найдешь приемлемое положение.

Часто, если датчик света используют для включения фонаря на столбе, фотореле стараются расположить там же. Это совершенно не обязательно и очень неудобно — счищать пыль или снег приходится довольно часто и каждый раз залезать на столб не очень весело.

Само фотореле можно разместить на стене дома, например, а к светильнику дотянуть кабель питания. Это наиболее удобный вариант.

Схемы подключения

Схема подключения фотореле для уличного освещения проста: на вход устройства заводится фаза и ноль, с выхода фаза подается на нагрузку (фонари), а ноль (минус) на нагрузку идет от автомата или с шины.

Схема подключения фотореле для освещения (фонаря)

Если делать все по правилам, соединение проводов необходимо делать в распределительной (монтажной коробке). Выбираете герметичную модель для расположения на улице, монтируете в доступном месте. Как подключить фотореле к освещению на улице в этом случае — на схеме ниже.

Подключение фотодатчика через распределительную коробку

Если включать/отключать необходимо мощный фонарь на столбе, в конструкции которого есть дросселя, лучше в схему добавить пускатель (контактор). Он рассчитан на частое включение и выключение, нормально переносит пусковые токи.

Схема подключения датчика день-ночь с пускателем

Если свет должен включаться только на время нахождения человека (в уличном туалете, возле калитки), к фотореле добавляют датчик движения. В такой связке лучше сначала поставить светочувствительный выключатель, а после него — датчик движения. При таком построении датчик движения будет срабатывать только в темное время суток.

Схема подключения фотореле с датчиком движения

Как видите, схемы несложные, вполне можно справиться своими руками.

Особенности подключения проводов

Фотореле любого производителя имеет три провода. Один из них — красный, другой — синий (может быть темно-зеленым) и третий может быть любого цвета, но обычно черный или коричневый. При подключении стоит помнить:

  • красный провод всегда идет на лампы:
  • к синему (зеленому) подключается ноль (нейтраль) от питающего кабеля;
  • к черному или коричневому подается фаза.

Если посмотрите на все выше приведенные схемы, то увидите, что они нарисованы с соблюдением этих правил. Все, больше никаких сложностей. Подключив так провода (не забудьте, что нулевой провод также надо подключить на лампу) вы получите рабочую схему.

Как настроить фотореле для уличного освещения

Настраивать датчик освещенности необходимо после установки и подключения в сеть. Для регулировки пределов срабатывания в нижней части корпуса имеется небольшой пластиковый поворотный диск. Его вращением и задается чувствительность.

Найдите на корпусе подобный регулятор — им настраивается чувствительность фотореле

Чуть выше на корпусе есть стрелочки, которыми обозначено, в какую сторону крутить для увеличения и уменьшения чувствительности фотореле (влево- уменьшить, вправо — увеличить).

Для начала выставляете наименьшую чувствительность — загоняете регулятор в крайнее правое положение. Вечером, когда освещенность будет такой, что вы решите, что уже надо бы включить свет, начинаете подстройку. Надо плавно поворачивать регулятор влево до тех пор, пока не включится свет. На этом можно считать, что настройка фотореле для уличного освещения закончена.

Астротаймер

Астрономический таймер (астротаймер) — это другой способ автоматизировать уличное освещение. Принцип его работы отличается от фотореле, но он тоже включает свет вечером и выключает его утром. Управление светом на улице происходит по времени.

В данном устройстве заложены данные про то, в какое время темнеет/светает в каждом регионе в каждый сезон/день. При настройке астротаймера вводятся GPS координаты его установки, выставляется дата и текущее время.

Согласно заложенной программе устройство и работает.

Астротаймер — второй способ автоматизировать свет на участке

Чем оно удобнее?

  • Оно не зависит от погоды. В случае с установкой фотореле велика вероятность ложного срабатывания — в пасмурную погоду свет может включаться ранним вечером. При попадании на фотореле света он может гасить свет посреди ночи.
  • Устанавливать астротаймер можно в доме, в щитке, в любом месте. Ему не нужен свет.
  • Есть возможность сдвигать время включения/выключения на 120-240 минут (зависит от модели) относительно заданного времени. То есть, вы сами сможете выставить время так, как вам удобно.
Читайте также:  Компания silicon labs выпустила экономичные микроконтроллеры на ядре arm cortex-m0+

Недостаток — высокая цена. Во всяком случае, модели, которые есть в торговой сети, стоят довольно солидных денег. Но можно купить в Китае намного дешевле, правда, как он будет работать — вопрос.

Источник: http://stroychik.ru/elektrika/fotorele-dlya-ulichnogo-osveshheniya

Фотореле для освещения: особенности конструкции (20 фото)

11.10.2017

Появившиеся в последние годы электронные технологии привели к созданию большого количества ранее недоступных для обычных граждан приборов, облегчающих многие виды работ и создающих дополнительные удобства и комфорт в жизни человека.

Среди таких устройств находится и фотореле, называемое иногда сумеречным переключателем, которое сегодня представлено на рынке во множестве модификаций, отличающихся и набором имеющихся у них функций, и величиной мощности коммутируемой нагрузки, и ценой.

Освещение беседки лампами с фотореле

Декоративные светильники с фотореле

По сути, такое устройство представляет собой обычное реле, но «включаемое» солнцем.

Оно с успехом может использоваться не только на производственных объектах, например, для автоматического включения вечером освещения цехов и территории предприятия.

Во многих городах установка фотореле для уличного освещения позволила обеспечить включение фонарей именно с наступлением темноты, а не по времени или по команде диспетчера.

Светодиодные светильники с фотореле в освещении дома

Фотореле для освещения дома

Применение фотореле уже и на бытовом уровне, когда его подсоединение можно сделать своими руками, становится все более популярным.

При этом некоторые владельцы этого устройства используют его для управления и световыми приборами, находящимися снаружи дома, и теми, которые находятся внутри помещений, а нередко и для включения ночного полива газона, клумбы, огорода или сада.

Наличие сумеречного переключателя в схеме питания вашей лампочки обеспечит ее загорание с наступлением темноты и погасание с рассветом.

Освещение дорожки при помощи фотореле

Фотореле для освещения внутреннего дворика дома

Прежде всего, это:

  • фотодатчик;
  • печатная плата с микроэлектронными элементами;
  • пластмассовый корпус;
  • наружные контакты (или провода) для подключения нагрузки.

Фотореле для освещения фасада

Функционирование фотореле как датчика освещенности обеспечивается встроенными в него выносными элементами, чувствительными к воздействию солнечного света:

  • фотодиодами;
  • фоторезисторами;
  • фототранзисторами;
  • фототиристорами;
  • фотосимисторами.

Виды фотореле

Все подобные реле, снабженные фотоэлементами, в зависимости от особенностей конструкции и присущего им функционала могут быть разбиты на несколько ниже представленных типов.

Реле, имеющие фотоэлемент внутри своего корпуса

Такие устройства наиболее часто используют в качестве автоматических переключателей освещения в помещениях или на улицах. Они выглядят в виде небольшой пластмассовой коробки (полностью прозрачной или имеющей прозрачное окошко), обеспечивающей как защиту внутренних элементов электрической схемы от дождя, так и доступ световых лучей к фотоэлементу.

Фотореле, снабженное выносным фотоэлементом

Устройство отличается от ранее описанного тем, что фотоэлемент не располагается внутри этого прибора, а может размещаться на значительном удалении от него (до 150 метров). При этом блок, в котором находится электроника и рабочий механизм, может устанавливаться в любом защищенном от непогоды месте, например, в специальном электрическом шкафу.

Фонари с фотореле на доме

Реле с таймером и внутренним или выносным фотоэлементом

При этом у большинства продаваемых моделей просто вручную задается время, на которое включается освещение. Есть и более сложные устройства, имеющие специальный блок программирования, с помощью которого возможна регулировка длительности подачи напряжения на нагрузку в зависимости от времени суток, дня недели и месяца года.

Фотореле с регулировкой уровня порога включения

Подавляющее большинство подобных реле, которые сегодня можно приобрести, имеют на корпусе поворотный механизм, дающий возможность самостоятельно изменить уровень срабатывания этого устройства.

Если регулятор установлен в крайнее положение «+», то освещение будет включаться даже вечером при незначительном уменьшении освещенности, а если он повернут до конца в сторону минуса, то электрическое питание на осветительные приборы будет подано лишь с наступлением ночи.

Наличие функции регулировки порога срабатывания фотореле крайне важно, так как всегда есть необходимость настройки уличного или иного освещения в зависимости от времени года, состояния погоды или от степени затемнения помещения, если реле установлено внутри здания.

Фотореле для освещения фонтана

Кроме вышеперечисленных видов фотореле существует также специальные реле, разработанные для использования в очень специфических случаях, например, для применения в условиях крайнего севера или в других нестандартных ситуациях.

Области применения фотореле

Это устройство может применяться:

  • для управления освещением улиц;
  • для включения наружного освещения в частных домовладениях;
  • для включения освещения комнат в квартирах;
  • для включения подсветки аквариумов и оранжерей;
  • для освещения интерьера квартир и домов;
  • для ночной подсветки декоративных изделий, настенных часов, статуэток, картин, наград;
  • для подсветки малых архитектурных форм, клумб, беседок, альпийских горок, миниатюрных мостов и других элементов ландшафтного дизайна;
  • для освещения зданий и памятников, и вообще любых архитектурных сооружений, представляющих историческую и эстетическую ценность;
  • для задания времени включения каких-либо приборов и агрегатов, например, поливочных и т. д.

Приобретая сумеречный переключатель, особенно если вы хотите установить его своими руками, внимательно изучите его паспортные данные. Каждое такое устройство имеет особенные характеристики, которые и являются главным аргументом его приобретения.

Выбор фотореле должен основываться на знании значения следующих изложенных ниже параметров. Так как они являются важнейшими показателями, при учете которых и правильном их выборе будет обеспечиваться надежность и долговечность функционирования приобретенного вами устройства.

Фотореле для освещения садовой лестницы

Питающее напряжение

Как известно, на уличные фонари поступает переменный ток с частотой 50 Гц и с напряжением в 220 вольт, поэтому практически все реле с фотоэлементами работают при таком электропитании.

Можно найти в продаже и похожие устройства, но работающие на постоянном токе с напряжением, равным 12 вольтам или 24 вольтам, но их использование нецелесообразно, если они нужны только для управления уличным освещением, так как придется купить блок питания, выдающий требуемое напряжение питания, что потребует дополнительных затрат. Кроме того, придется искать для такого блока защищенное от осадков и вандалов место расположения.

Фотореле для освещения патио

Ток коммутации

Чрезвычайно важный параметр, не только в случае управления уличным освещением, но и при использовании фотореле для включения в работу какого-нибудь оборудования.

Каждая лампа и каждый электроаппарат потребляет определенный ток и мощность при подключении к электрической сети.

Чтобы определить ток коммутации фотореле, нужно суммировать мощность всех ламп и устройств, которыми оно управляет, и разделить ее на напряжение питающей сети.

Порог включения

Этот показатель нужно учитывать во всех случаях практического использования сумеречных переключателей. Измеряется он, как правило, в люменах. Обычно в паспортных данных устройства указан диапазон его регулирования.

Подсветка дома с фотореле

Задержка включения

Любое переключающее устройство никогда не срабатывает мгновенно. В паспорте фотореле иногда указывают допустимую максимальную величину задержки срабатывания в секундах.

Задержка выключения

Она также нередко приводится в паспортных данных и также в секундах. Ее величина не должна быть слишком маленькой, иначе фотореле будет срабатывать даже при попадании на него света от фар случайной проезжающей мимо автомашины.

Подвесные лампы с фотореле

Мощность потребления

Как любое устройство, работающее при пропускании через него электрического тока, фотореле потребляет от сети питания определенную мощность. Обычно в паспорте можно найти два показателя, например:

  • потребляемая мощность при активной работе — менее 5 Вт;
  • пассивный режим (ожидание) — менее 1 Вт (этот режим соответствует ситуации с невключенным уличным освещением).

Фотореле для освещения сада

Как известно, все электроприборы подразделяются по степени защищенности их оболочки IP, а для датчиков, устанавливаемых снаружи помещений, этот показатель особенно важен.

Например, для фотореле, устанавливаемых на столбах с уличными фонарями, требуется степень защиты не менее IP44.

Иногда можно использовать в таких случаях и реле с меньшим значением IP, если для их защиты применяются какие-нибудь дополнительные меры (например, в виде отдельного герметичного ящика).

В этом случае для фотореле с выносными светочувствительными элементами степень защиты указывается в виде двух параметров: отдельно значение IP для фотоэлемента и значение IP для блока.

При покупке фотореле также нужно учитывать:

  • размеры устройства;
  • способ крепления;
  • вариант подключения к электропитанию;
  • интервал рабочих температур;
  • длину кабеля связи с фотоэлементом (для устройств с выносным фотодатчиком).

Фотореле для освещения участка дома

Производители

Сегодня фотореле пользуются огромным спросом во многих странах. Основными производителями этого вида продукции являются такие компании:

  • «Рубеж»;
  • Theben;
  • EKF;
  • IEK;
  • TDM;
  • HOROZ.

Стоимость выпускаемых ими устройств определяется, прежде всего, ценой входящего в их состав фоточувствительного элемента, являющегося самой дорогой их деталью. Также она зависит и от других параметров этих изделий, связанных с их качеством, размерам и другими показателями.

Фотореле для освещения веранды

Среди встречающихся в продаже фотореле, наибольшим спросом пользуются:

  • «ФР-601» (изделие российского производства, коммутируемый ток Iк = 5 ампер, рабочее напряжение Uр = 230 вольт, степень защиты IP44, стоимость 420 рублей);
  • «ФР-6» (Украина, Iк = 10 ампер, Uр = 240 вольт, IP54, 150 рублей);
  • «День-Ночь» (Украина, Iк = 10 ампер, Uр = 230 вольт, IP54, 200 рублей);
  • «Люкс-2» (Россия, Iк = 8 ампер, Uр = 230 вольт, IP44, 800 рублей);
  • «Астро-Люкс» (Россия, Iк = 16 ампер, Uр = 230 вольт, IP54, 1600 рублей);
  • HOROZ 472 HL (Турция, Iк = 25 ампер, Uр = 230 вольт, IP44, 210 рублей);
  • Theben Luna star 126 (Германия, Iк = 16 ампер, Uр = 230 вольт, IP55, 2500 рублей);
  • FERON 27 SEN (Китай, Iк = 25 ампер, Uр = 220 вольт, IP54, 250 рублей);
  • PS-1 (Узбекистан, Iк = 6 ампер, Uр = 220 вольт, IP44, 200 рублей);
  • SOU-1 (Чехия, Iк = 16 ампер, Uр = 230 вольт, IP56, 650 рублей).

Фотореле для освещения входа дома

Как подключить своими руками фотореле, чтобы оно стало управлять освещением?

Обычно это несложно сделать, так как всегда имеется в комплекте инструкция, а также либо в ней, либо на коробке, в которой находится изделие, приведена схема соединений.

Выводы реле всегда выполняются проводами, имеющими разноцветную изоляцию. При этом провод красного цвета должен присоединяться к нагрузке, черный (или коричневый) — к фазе, а синий (или зеленый) — это ноль. Для соединения проводов необходимо использовать распределительную коробку с клеммами. Коммутирование нагрузки осуществляется прерыванием и подачей тока по фазному проводу.

Витражная лампа с фотореле

Как легко увидеть, схема несложная, и можно всю работу выполнить своими руками, поэтому если у вас возникло желание автоматизировать процедуру включения и выключения освещения или полива, или другие работы, привязанные ко времени дня, то с помощью фотореле вы сможете достичь желаемого результата.

Источник: https://RoomPlan.ru/doma/eksterer/fotorele-dlya-osveshheniya/

Какой датчик света для уличного освещения выбрать?

Владельцы собственных домов часто задумываются над тем, какой выбрать датчик света для уличного освещения.

Ведь очень удобно, когда свет автоматически включается в темное время суток и отключается в светлое. Для этого существует 2 варианта: поставить фотореле или астротаймер.

Читайте также:  Бестрансформаторный бп 5в на 7805

Поскольку первое устройство более распространенное в связи с низкой ценой и доступностью, рассмотрим вначале его.

Устройство фотореле

Это приспособление называться по-разному. Например, фотоэлемент, датчик света, фотодатчик или фотосенсор, датчик освещенности. Однако самым распространенным является название «фотореле». С его помощью можно автоматически включать свет в темное время дня и выключать в светлое.

В основе заложены фоторезисторы, фотодиоды и фототранзисторы. Когда освещенность становится слабой и недостаточной, они меняют параметры.

При достижении определенных значений контакты в реле замыкаются и начинается подача питания на светильники.

Соответственно при усилении освещенности параметры светочувствительных элементов снова начинают меняться, но в обратную сторону, и контакты размыкаются.

Устройство фотореле для уличного освещения

При выборе вначале нужно определиться с напряжением, которое будет в сети: 220 В или 12 В. Затем выбрать класс защиты. Минимальным можно считать IP44. Чем выше класс, тем лучше.

Эта маркировка защиты означает, что в светореле не попадут предметы размером меньше 1 мм, и он надежно защищен от дождя.

Также стоит обратить внимание на то, чтобы температурный режим эксплуатации превышал максимальные и минимальные показатели температуры.

Выходная мощность светореле будет зависеть от суммарной мощности подключаемых светильников и тока. Чтобы избежать перегрузок и поломок, лучше брать устройство с запасом мощности.

Фотореле с встроенным фотодатчиком AZH-106 IP65

В некоторых моделях можно регулировать чувствительность фотодатчика. Это очень удобно, например, зимой, когда выпадает снег.

Отраженный свет датчик освещенности может воспринимать как рассвет и будет включать-выключать лампы. Стоит обратить внимание на наличие задержки срабатывания.

Выставив ее на 5-7 секунд, вы предотвратите отключение электричества при попадании на датчик света, например, от фар машины.

Где поставить фотореле и как его подключить?

Правильно выбранное место для устройства обеспечит его корректное функционирование. Необходимо учитывать следующее:

  • на фотореле должны падать солнечные лучи, т.е. его нужно расположить под открытым небом;
  • не стоит размещать источники искусственного света рядом с датчиком;
  • размещайте его на такой высоте, чтобы свет фар от проезжающих машин не падал на фотоэлемент;
  • высота должна быть удобной для обслуживания (мыть и убирать снег).

Подводя итоги можно сказать, что выбор места — это не самое простое. Порой нужно сменить его несколько раз, чтобы подобрать оптимальный вариант. Иногда к реле подключают светодиодные прожекторы или уличный фонарь и вешают устройство на столб. Но это нерациональное решение, т.к. коробку нужно периодически протирать от пыли, каждый раз залезать на столб для этого неудобно.

Подключить датчик света достаточно просто. Из устройства выходит 3 провода: фаза и ноль для питания реле, коммутирующая фаза для подключения светильника.

Соединение проводов происходит в распределительной коробке, которая должна быть герметичной, специально для улицы.

Если планируется подключать только один светильник, распределительную коробку можно установить рядом с реле. Подключение мощной подсветки лучше делать через пускатель.

Схема подключения фотореле к уличному прожектору

Для включения света только в период нахождения человека используется датчик движения. В этом случае датчик подключают после фотореле. Он будет работать только в вечернее время. В датчике движения также можно регулировать задержку включения, чтобы он не срабатывал от движения ветки или пролетаемой мимо птицы.

Фотореле от любого производителя имеет 3 провода для подключения — 1 всегда красного цвета, 2 других могут иметь разную окраску у разных производителей (обычно это синий/темно-зеленый и черный/коричневый).

Красный идет на светильники или соединяется с датчиком движения. Синий или темно-зеленый подключаете на нулевой провод питающего кабеля и светильника, а к черному или коричневому подключается фаза.

Если реле имеет нестандартные цвета проводов, следует прочитать в инструкции, какой провод куда нужно подсоединять.

Светочувствительность настраивается посредством вращения небольшого пластикового диска на нижней части реле. Рядом с ним всегда находятся указатели, чтобы обозначить, в какую сторону его вращать для увеличения или уменьшения чувствительности фотоэлемента.

Несмотря на то что датчики предназначены для автоматического включения и отключения, на них имеется специальный тумблер или кнопка, позволяющие осуществлять ручное управление прибором.

Фотореле с выносным датчиком света

Астрономический таймер

Данное устройство по своей сути отличается от фотореле. Автоматическое включение освещения происходит по заданному времени.

В астротаймер запрограммировано время, когда темнеет и светает в разных регионах. А подстройку он производит с помощью GPS. Необходимо лишь ввести координаты его расположения, текущую дату и время.

Исходя из введенных данных он выбирает подходящую программу и работает.

Таймер управления освещением РЭВ-302 с функцией фотореле

Если вы выбирается устройство для освещения улиц или мест, где человек находится непродолжительное время (калитка, туалет и прочее), подойдет фотореле. Но если нет желания зависеть от погодных условий и ухаживать за фотоэлементом, тогда стоит подобрать оптимальную для определенных условий и потребностей модель астротаймера.

Источник: https://cdelct.ru/oborudovanie/datchik-sveta-dlya-ulichnogo-osveshheniya.html

Фотореле с нестандартным алгоритмом

Аннотация. В статье рассмотрен вариант фотореле, полностью исключающий ложные срабатывания, и позволяющий разместить фотодатчик в непосредственной близости от лампы накаливания.

Общие сведения. Классическое фотореле обеспечивает автоматическое управление лампой накаливания: включение лампы при уменьшении уровня естественного освещения и выключение при его возрастании свыше определённого уровня.

Существенным недостатком таких автоматов являются ложные срабатывания при засветке фотодатчика светом фар или блеске молнии.

Кроме того, на фотодатчик не должно попадать излучение лампы накаливания, что требует дополнительной проводки для оптической изоляции фотодатчика.

Обзор литературных источников показал, что попытки устранить первый из вышеназванных недостатков приводят к значительному усложнению схемотехнической части устройства, в то время как, вопрос оптической изоляции фотодатчика от засветки лампой накаливания до настоящего времени не был решён ни в одной из конструкций и остаётся актуальным.

Предлагаемый вариант фотореле свободен от перечисленных недостатков. Ложные срабатывания от случайных засветок полностью исключены, а фотодатчик размещается в корпусе светильника и не боится прямой засветки лампой накаливания.

Обеспечить данные функциональные преимущества по сравнению с другими конструкциями стало возможным благодаря введению интервала опознавания состояния фотодатчика, длительностью в десятые доли секунды, при длительности паузы около 30 минут.

Визуально работа фотореле в тёмное время суток выглядит как кратковременное выключение лампы на десятые доли секунды по прошествии интервала отсчёта, который может быть выбран в диапазоне от 15 минут до 1 часа.

Подобные выключения практически незаметны и могут быть расценены сторонним наблюдателем (случайным прохожим) как провалы напряжения в питающей сети.

Принцип работы. Схема электрическая принципиальная устройства показана на рис.1.

В светлое время суток фотодиод VD1 освещён и сопротивление его перехода относительно невелико. Поэтому на входы логического элемента DD1.1 поступает напряжение выше порогового, соответствующее уровню лог.«1». При этом триггер Шмитта, собранный на элементах DD1.1-DD1.2, находится в единичном состоянии.

При первом включении автомата сетевым тумблером (на схеме не показан) таймер на ИМС DD2 запускается независимо от состояния фотодатчика и отрабатывает заданную выдержку времени 30 минут, в течение которой светится лампа накаливания.

Если по прошествии указанной выдержки времени уровень естественной освещенности окажется достаточно высоким, к примеру, если фотореле включили слишком рано, то триггер Шмитта останется в исходном единичном состоянии и не переключится. Одновибратор, собранный на элементах DD1.3-DD1.4, также останется в исходном состоянии и перезапуска таймера на ИМС DD2 пока не произойдёт.

На выходе ИМС DD2 с открытым стоком (вывод 9) будет присутствовать уровень лог.«0», транзистор VT1 и симистор VS1 будут закрыты, а лампа накаливания обесточена.

При уменьшении уровня освещённости сопротивление перехода фотодиода VD1 начинает возрастать и в какой-то момент напряжение на входах логического элемента DD1.1 достигнет порога его переключения. Триггер Шмитта переключится лавинообразно в нулевое состояние, на выходе элемента DD1.

2 сформируется отрицательный перепад напряжения, который приведёт к запуску одновибратора. Короткий положительный импульс с выхода дифференцирующей цепочки C2-R3 приведёт к перезапуску таймера на ИМС DD2. На выходе с открытым стоком (вывод 9), благодаря резистору R6, сформируется напряжение около 0,7 В, достаточное для открывания транзистора VT1.

Вслед за ним откроется и симистор VS1, что приведёт к зажиганию лампы накаливания.

По прошествии интервала отсчёта (около 30 минут) таймер остановится, транзистор VT1 и симистор VS1 будут закрыты, а лампа обесточена. Если уровень освещённости окажется всё ёщё недостаточно высоким, то при выключении лампы и затемнении фотодиода VD1 вновь переключится триггер Шмитта, который запустит одновибратор, а вслед за ним перезапустится и таймер на ИМС DD2.

Таким образом, лампа кратковременно погаснет и опять загорится на 30 минут. Так будет продолжаться до тех пор, пока в момент завершения отсчёта очередного временного интервала таймера уровень освещённости не окажется достаточно высоким. В таком случае, при выключении лампы триггер Шмитта и одновибратор останутся в исходных состояниях, а перезапуска таймера не произойдёт.

В таком состоянии фотореле будет находиться до тех пор, пока уровень естественного освещения не снизится до порогового значения, либо сетевой тумблер не выключат, а затем опять не включат.

Конструкция и детали. Фотореле собрано на печатной плате из одностороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм из квадратной заготовки размерами 65×65 мм. От неё впоследствии отрезаются уголки как показано на рис.2.

Можно использовать круглую заготовку диаметром 70 мм. Готовое в сборе фотореле устанавливают в стандартную сетевую разветвительную коробку желательно белого цвета, с достаточно прозрачной крышкой для освещения фотодиода. Если белой коробки в распоряжении не окажется, то можно использовать и чёрную, если предусмотреть в крышке отверстие для фотодиода.

В устройстве использованы постоянные резисторы типа МЛТ-0,125, конденсаторы неполярные типа К10-17, К73-17 (С6) на напряжение не менее 400 В, электролитические (С4, С5) типа К50-35 или импортные, интегральный стабилизатор — типа КР142ЕН5А.

ИМС DD1 типа КР1564ТЛ3 (74HC132N) заменима на КР1554ТЛ3 (74AC132N). ИМС таймера DD2 применена типа КР512ПС10. Транзистор VT1 может быть любым из серии КТ503 или аналогичный маломощный структуры n-p-n из серий КТ315, КТ3102.

Стабилитрон VD2 — маломощный может быть с напряжением стабилизации 8…12В, желательно в металлическом корпусе для лучшего охлаждения. Диоды VD3, VD4 — с минимальным рабочим напряжением не менее 400В и током не менее 1А.

Симистор VS1 может быть из серий BT137, BT138, BT139 с рабочим напряжением не менее 400В — его необходимо установить на небольшой теплоотвод из алюминиевой пластины площадью на менее 10 см2.

Настройку фотореле производят в сервисном режиме. Для этого устанавливают перемычку «P1», подключают лампу и подают питающее напряжение. Свет лампы должен попадать непосредственно на фотодиод.

Подбором элементов С3 и R5 (при установленной перемычке) добиваются кратковременного погасания (мигания) лампы с частотой около 1 Гц (период 1 сек). Подбором резистора R1 при необходимости задают необходимый порог чувствительности. Работу фотореле проверяют, имитируя естественное освещение, к примеру, с помощью дополнительной лампы накаливания.

Если лампа мигает при отсутствии внешней засветки и перестаёт мигать при её появлении, то перемычку «P1» можно исключить из устройства. Фотореле готово к работе.

Отзывы и вопросы по работе устройства читатели могут направлять на адрес электронной почты автора E-mail: A_Odinets@tut.by

Список радиоэлементов

Скачать список элементов (PDF)

Источник: http://cxem.gq/house/1-358.php

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector