Схема фотореле для уличного освещения своими руками
Фотореле, датчик света или как его еще называют датчик день-ночь, необходим для автоматического управления светильниками без вашего участия, в зависимости от уровня освещенности.
Стемнело на улице – фонарь сам собой включился. Утром при восходе солнца отключился.
От него же можно запитывать рекламные баннеры и вывески на фасадах домов и магазинов.
Кто-то в этом деле использует реле времени или таймер-розетки. Однако в связи с постоянным изменением продолжительности светового дня, такие девайсы придется постоянно перенастраивать.
Поэтому полноценной альтернативой датчикам света их считать никак нельзя.
Кроме того, у фотореле есть собственная регулировка чувствительности. Вы можете вручную задать тот или иной порог срабатывания.
То есть, будет фонарь срабатывать при полной темноте уже ночью, или вечером, когда только-только начинает смеркаться.
На популярных моделях фотореле от ИЭК ФР-601 и ФР-602 регулятор расположен в основании и поворачивается в диапазоне от “+” до “-”.
Если вы его выкрутите на максимальный “+”, то фотореле будет срабатывать в сумерках или при плохой погоде (небо в тучах). По техническим характеристикам эта регулировка соответствует примерно 50 Люкс.
Если убрать его в крайнее положение на “-”, то датчик сработает только в полной темноте (освещенность 5 Люкс).
Обычно его устанавливают в среднее положение.
Крутилки эти довольно нежные и при чрезмерном усилии легко ломаются. Так что будьте осторожны, в особенности регулируя чувствительность на морозе.
При этом обратите внимание на важный нюанс.
В комплекте с датчиком всегда идет черный пакетик для проверки работоспособности. Накрыли им колпак прибора – реле сработало.
Так вот, у многих моделей чувствительные фотоэлементы, расположенные внутри корпуса, могут реагировать помимо освещенности еще и на ультрафиолет в составе солнечных лучей.
Дома за счет остекления 80% УФ-лучей гасится, а на улице – нет. Поэтому настройка в домашних условиях с созданием искусственного затемнения, может отличаться от реальной уличной настройки.
Когда не хватает диапазона, некоторые применяют смекалку и для дополнительной регулировки используют фольгу. Ею обматывают датчик (полностью или наполовину), и тем самым, добиваются изначально большего значения затемнения.
Для подключения датчика света используется трехпроводная схема. Она означает, что вам необходимо подать на прибор полноценные 220В (фазу+ноль), а не только фазу.
Практически такая же схема используется и для датчиков движения. Правда там есть варианты и двухпроводного подключения без ноля.
Куда подключать фазу, а куда ноль? В этом деле можете ориентироваться по цветам.
Обычно один из проводов должен быть синего или зеленого цвета – это ноль.
Два других проводника также отличаются расцветкой. Например, один будет коричневым (черным), другой – красным.
Коричневый – это входная фаза от автомата питания. Третий провод (красный) – это выход на нагрузку. На нем фаза появляется только в момент срабатывания фотореле.
Ее как раз-таки и нужно заводить в светильник.
Заводские провода на датчике коротковаты, поэтому их приходится удлинять. Приготовьте заранее клеммы или гильзы для прессовки.
Наращивание производится кабелем сечением 1,5мм2. Общее соединение всех проводников должно осуществляться в защитной распредкоробке.
Вот как будет выглядеть такая схема подключения напрямую от выключателя расположенного в распредщитке.
Если вы захотите установить еще один промежуточный одноклавишный выключатель, дабы не бегать каждый раз в щитовую для отключения света, то схема соединения проводов фотореле немного изменится:
В распредкоробку будет заходить 4 кабеля. Фаза питания будет поступать по следующей цепочке:
Обратите внимание на место установки фотореле.
Поэтому в 90% случаев фотореле размещают над фонарем.
Если позволяет корпус прожектора, то можно даже закрепить непосредственно на нем.
В противном случае вся схема будет работать некорректно и возможны самопроизвольные срабатывания и моргания.
При этом на кратковременные вспышки, например свет фар от проезжающих машин, реле реагировать не должно, благодаря выставленной на заводе задержке по времени.
Если нет никакой возможности спрятать датчик как можно дальше от светильника, то хотя бы прикройте корпус со стороны фонаря фанерой или другой непрозрачной перегородкой.
Также некорректная работа возможна по истечении длительной эксплуатации. Связано это с тем, что колпачок фотореле постепенно загрязняется и темнеет, пропуская со временем уже другое количество солнечных лучей через себя.
В результате резко меняются пороги срабатывания. Если это обычная грязь и пыль, то проблема легко решается влажной очисткой. А вот когда чернеет от времени пластик, тут уже поможет только замена защитного колпачка или всего прибора целиком.
Еще часто в таких реле сгорает стабилитрон. Это их главное слабое место.
Также при выборе фотореле обращайте внимание на температуру эксплуатации. К примеру, те же ФР-601 хорошо работают до -25С, а потом у них начинаются проблемы.
В этом случае вам опять поможет обычный выключатель света. Только в схеме его нужно подключать иначе, чем рассматривалось выше.
Фаза через него должна проходить напрямую к светильнику. Это своего рода перемычка на тот случай, если датчик не сработал или вышел из строя.
Свет будет зажигаться обычным щелчком выключателя, ровно также, как и все лампочки у вас дома.
Также в паспортных данных таких фотореле указана степень защиты - IP44.
Это означает, что датчики можно спокойно использовать на улице. Они защищены от брызг и капель дождя.
Однако обращайте внимание на правильное расположение прибора.
У них в защитной крышечке присутствует отверстие, через которое влага запросто может проникать во внутрь устройства.
А если вам для каких-то нужд понадобится, чтобы реле работало в реверсном режиме? Подавало напряжение и включало нагрузку днем, а выключало ночью.
Например, для освещения в сарае с животными, где нет окон. Что делать в этом случае?
Тогда идете в ближайший магазин и покупаете промежуточное реле, у которого один из контактов замыкается, а другой размыкается при срабатывании.
Все что вам нужно будет сделать, это подключать данное промежуточное реле после датчика света по нижеприведенной схеме.
В качестве такого реле может выступать и пускатель с доп.контактами.
Также пускатель понадобится при управлении освещением с мощной нагрузкой. Допустим это не одна лампочка, а полноценные уличные прожекторы или фонари с ДРЛ, ДНаТ или другими мощными источниками света.
Стандартное фотореле от того же IEK ФР-601, рассчитано на подключение нагрузки не более 10А. Это несколько светодиодных прожекторов мощностью около 2кВт.
Хотите больше? Воспользуйтесь следующей схемой с магнитным пускателем.
Его катушка подключается как раз-таки к фотореле, а силовые контакты подают питание на основную линию освещения.
Если вас не устраивает большой габаритный колпак датчика света, который портит весь дизайн фасада здания, воспользуйтесь фотореле с выносным датчиком.
В этом случае основной коммутирующий элемент располагается в щитке и напоминает современный модульный контактор на дин-рейке. Миниатюрный выносной датчик тем временем незаметно прячется под крышей или в любом другом месте.
Схема подключения здесь следующая:
Более расширенный и усовершенствованный вариант:
Внутри прибора по прежнему коммутируется фазный проводник.
Настройка чувствительности может осуществляется потенциометром на передней панели, в зависимости от модели. Вам больше не придется каждый раз подниматься на высоту под козырек дома.
Рассчитаны такие приборы уже на несколько большие токи (25А), чем китайские модели ФР-601.
Выносной датчик можно наращивать проводом до 50 метров. Вы его безболезненно сможете протянуть не только через крышу дома, но и через весь участок.
Да, иногда намного проще купить датчик света в магазине. Но, если этих датчиков нужно, к примеру, 20 штук. То о рентабельности такой покупки я бы поспорил.
Выкладываю, по моему мнению, простую и легко повторяемую схему фотореле из тех, что выпускаются в массовое производство.
Подстроечным резистором WL регулируется порог срабатывания реле при уровне освещенности от 5 до 50 лк.
ZD1- стабилитрон 24 Вольта.
PH- фоторезистор, подойдет любой с разностью около 10 - 70 кОм.
В качестве корпуса отлично подойдет баночка из под крема или любая другая емкость с полу или прозрачными стенками.
| Номинальное напряжение | 230 Вольт |
| Номинальная частота | 50 Герц |
| Номинальный ток нагрузки при cos φ=1 | 20 Ампер |
| Номинальный ток нагрузки при cos φ=0.6 | 16 Ампер |
| Собственная потребляемая мощность | 0,45 Ватт |
Схема подключения фотореле
Ноль и фаза при подключении не имеют значения. От них зависит будет ли на цоколе лампы напряжение при выключенном реле или нет.
На рис. 1 выше указана типовая схема подключения лампы или нагрузки. На рис. 2 предложен вариант с выключателем. Так как иногда при выключенном реле нужно принудительно включить лампу.
Полностью разобранное заводское фотореле.
Плата фотореле, вид сверху.
Рисунок прозрачной печатной платы. Вид сверху. Черные полосы- это "окна". Нужны для предотвращения КЗ и искрения между проводниками. Они не обязательны, но желательны.
Плата разведена для 2-х видов реле. Но, ее можно легко перерисовать под реле, имеющиеся у Вас.
Данное самодельное фотореле, снабжено гистерезисом, крайне необходимая функция, если мы используем фотореле в качестве сумеречного переключателя.
Не вдаваясь во все тонкости, скажем так, гистерезис в данном случае — включение реле при низком уровне освещенности, а выключение происходит при более высокой степени освещенности. То есть, обеспечение двух разных порогов, один для включения реле, другой, чтобы выключить его.
Гистерезис служит для предотвращения в сумерках или пасмурные дни, непрерывного переключения реле на границе чувствительности фотоэлемента. В данной схеме он достигается путем включения резистора 4,7 кОм, который подключен к эмиттеру транзистора BC558.
Работа фотореле
При высокой освещенности, сопротивление фотоэлемента (LDR) является низким, следовательно, напряжение на нем практически равно напряжению питания. По этой причине транзистор BC558 p-n-p типа заперт, поэтому закрыт и второй транзистор BC548 n-p-n типа. Реле будет не активным.
В темное время суток, сопротивление фотоэлемента (LDR) значительно увеличивается, как следствие напряжение на нем будет падать, и это приведет к открытию BC558 (транзисторы p-n-p открываются при отрицательном напряжении на базе в районе 0,6 вольт по отношению к их эмиттеру). В след за этим, открывается и транзистор BC548, а это приводит к активации реле.
Схема подключения к фотореле лампы на 220 вольт
Схема для подключения светодиодных источников освещения
Для тех, кто хочет подключить светодиодную ленту, необходимо использовать вспомогательные контакты, которые расположены рядом с релейными выходами, как показано на следующем рисунке.
Фотодатчики и реализованные на их основе электронные устройства, управляющие различными бытовыми приборами, давно завоевали популярность.
Казалось бы, невозможно уже найти что-либо новое в схемном решении для таких устройств. Ниже предлагаю читателям три надежные схемы, отличающиеся простотой и высокой чувствительностью к воздействующему на датчики световому потоку.
Эти несложные можно использовать в своих конструкциях автоматики и в устройствах управления.
Устройство охранной сигнализации с самоблокировкой
Простое и надежное устройство охранной сигнализации с самоблокировкой представлено на принципиальной схеме (рис. 1).
Рис 1. Охранная сигнализация с самоблокировкой.
Устройство применяется в качестве детектора освещения: светодиод HL1 загорается, если на фотодатчик - фоторезистор PR1 не попадает естественный или электрический свет. Практически этот электронный узел поможет при контроле зоны безопасности дома или садового участка.
Пока фоторезистор PR1 освещен, его сопротивление постоянному электрическому току мало, и падение напряжения на нем недостаточно для отпирания тиристора VS1.
Если поток света, воздействующий на фотодатчик, прерывается, сопротивление PR1 увеличивается до 1. 5 МОм, тогда конденсатор С1 начинает заряжаться от источника питания.
Это приводит к отпиранию тиристора VS1 и включению светодиода HL1. Кнопка S1 предназначена для возврата устройства в исходное состояние.
Вместо светодиода HL1 (и включенного последовательно с ним ограничивающего ток резистора R2) можно использовать маломощное электромагнитное реле типа РЭС 10 (паспорт 302, 303), РЭС 15 (паспорт 003) или аналогичное с током срабатывания 15. 30 мА. При увеличении напряжения источника питания ток потребления реле повышается.
Вместо тиристора КУ101А можно применить любые тиристоры серии КУ101. Фотодатчик PR1 состоит из двух параллельно соединенных (для лучшей чувствительности нет необходимости в дополнительном усилителе сигналов) фоторезисторов СФЗ-1. Конденсатор С1 типа МБМ, КМ или аналогичный.
Светодиод - любой. Все постоянные резисторы типа МЛТ-0/25. Кнопка S1 может быть любой. В авторском варианте использован'микропереключатель МПЗ-1.
Датчик освещенности на ОУ
На рис. 2 изображена схема датчика освещенности с усилителем на базе операционного усилителя К140УД6.
Рис. 2. Схема датчика освещенности на ОУ.
Резистор положительной обратной связи R4 вводит в схему петлю гистерезиса с целью предотвращения паразитных колебаний. Без положительной обратной связи, при эксплуатации узла с источником питания с напряжением более 11 В, в такой схеме возникают паразитные колебания (усилитель самовозбуждается и генерирует ложные срабатывания реле).
Значение сопротивление резистора R4 установлено для напряжения источника питания 12 В. При увеличении Un сопротивление резистора R4 необходимо подобрать точнее. Чувствительность устройства регулируется переменным резистором R3.
Операционный усилитель DA1 включен по классической схеме с коэффициентом усиления 1. Диод VD1 защищает транзистор VT1 от бросков обратного напряжения при срабатывании реле.
Вместо микросхемы К140УД6 можно без изменений схемы применять однотипные операционные усилители К140УД608, К140УД7. Конденсатор С1 служит в схеме для фильтрации высокочастотных помех по напряжению. Транзистор VT1 можно заменить на КТ315А-КТ315В, КТ312А-КТ312В. Переменный резистор R3 типа СПЗ-1ВБ.
Фотореле на таймере КР1006ВИ1 (555)
На рис. 3 показана схема с универсальным таймером КР1006ВИ1.
Этот простой автомат для включения ночного освещения можно эффективно применять как в городских условиях, так и на даче или в сельской местности.
Рис. 3. Электрическая принципиальная схема фотореле (фото-датчика) на основе таймера КР1006ВИ1.
Если на фоторезистор (два параллельно подключенных для лучшей чувствительности фоторезистора СФЗ-1) попадает хотя бы слабый дневной свет - транзистор VT1 закрывается, так как сопротивление между его базой и эмиттером значительно меньше, чем сопротивление между его базой и положительным выводом источника питания.
При уменьшении освещенности рабочей поверхности фоторезисторов сопротивление между базой и эмиттером транзистора VT1 возрастает - становится больше 100 кОм.
После этого включается универсальный таймер DA1 КР1006ВИ1 и на его выходе (вывод 3) устанавливается напряжение 10,5 В.
К1006ВИ1 имеет достаточно мощный выход (вывод 3), позволяющий управлять устройствами нагрузки, потребляющими ток до 250 мА. Поэтому к выходу DA1 можно подключать маломощные реле без ключевого транзисторного каскада.
Реле К1 срабатывает и удерживает во включенном состоянии лампу освещения HL1. Вместо лампы возможно применение другой активной нагрузки с потребляемой мощностью не более 0,2 А (этот параметр обусловлен характеристиками маломощного реле).
Таким образом, нагрузка (электрическая лампа освещения) оказывается включенной всегда, пока на фотодатчик не воздействует хотя бы минимальный световой поток.
Устройство выдержало экспериментальные испытания и работает надежно, оно применяется в авторском варианте для включения энергосберегающей лампы подсветки вечером и ночью (фотодатчик обращен к естественному свету). Благодаря высокой чувствительности прибора лампа освещения выключается при восходе солнца.
Тиристор VS1 - КУ101А-КУ101Г, КУ221 с любым буквенным индексом. Транзистор VT1 можно заменить на КТ312А-КТ312В, КТ3102А-КТ3102Ж, КТ342А-КТ342В или аналогичный по электрическим характеристикам.
Коэффициент усиления этого транзистора по току h21e должен быть не менее 40. Реле - любое маломощное, с током срабатывания 15. 30 мА при напряжении 12 В. Все постоянные резисторы типа MЛT-0.125. Конденсатор С1 типа КМ. С2 - типа К50-20 на рабочее напряжение более 16 В.
Диоды VD1, VD2 защищают соответственно переход транзистора VT1 и выход микросхемы DA1 от бросков переменного тока и препятствуют дребезгу контактов соответствующих реле К1, К2 при их срабатывании. Такие диоды можно заменить на любые из серии КД522.
Все три схемы непритязательны к питающему напряжению и при использовании в качестве узлов коммутации маломощных реле, стабильно работают с бестрансформаторными (способными отдать полезный ток более 70 мА) и трансформаторными стабилизированными источниками питания с выходным напряжением 10-16 В.
Читайте также: