Схема подключения и способ установки фотореле

Оглавление статьи: Схема подключения и способ установки фотореле
Содержание

Датчики освещенности, называемые также фотореле и сумеречными выключателями, применяются в системах автоматизации уличного освещения для экономии электроэнергии. Снабженное таким устройством освещение будет включаться и выключаться в зависимости от времени суток, срабатывая лишь по необходимости. Датчики находят применение в обустройстве дач, лужаек, парков, придомовых территорий и подъездов многоквартирных домов. На рынке присутствует множество различных образцов этих приборов, а в силу простоты устройства и дешевизны компонентов любой человек с базовыми навыками электроники сможет собрать фотореле своими руками.

Принципы работы и устройство

Сумеречный выключатель служит для автоматического включения. Принцип его работы весьма прост: в случае снижения количества падающих на датчик световых лучей срабатывает реле, активируя цепь искусственного освещения. Эффект достигается за счет измерения подаваемого фотоэлементом напряжения: чем ниже освещенность, тем оно выше. За выполнение этой задачи отвечают компоненты прибора.

Сумеречный выключатель

Устройство

Датчик освещенности конструктивно состоит из трех главных элементов:

  • само реле;
  • компаратор;
  • фотоэлемент.

В качестве последнего обычно выступают фототранзисторы, фоторезисторы или фотодиоды. Все они играют роль анализатора интенсивности светового потока. Когда на улице темнеет или светлеет, фотоэлемент фиксирует изменение и отдает команду включающему свет реле. Днем цепь размыкается.

Компаратор — не менее важный элемент, позволяющий регулировать порог срабатывания. При увеличении напряжения от фотоэлемента выше установленного, компаратор активирует реле, а при падении — выключает.

Фотодатчики бывают двух видов:

  • встроенные — смонтированные на щитке в едином корпусе с реле;
  • выносные, с расположенным вне корпуса элементом.

Фотодатчик

В последнем случае датчик должен обладать повышенной прочностью, герметичностью то есть степенью защиты от неблагоприятных воздействий среды.

В качестве нагрузки на требующих мощного освещения объектах обычно используют дуговые ртутные люминесцентные лампы высокого давления (ДРЛ) с подключением через дроссель.

Схема

Возможно также использование иных источников света — диодных, ламп накаливания и прочее.

Технические характеристики

Разные модели реле обладают различными характеристиками, поэтому следует выбирать соответствующее запроектированным функциям и возможностям устройство. Рассмотрим набор параметров на примере популярного сумеречного переключателя со встроенным фотодатчиком ФР модели 601:

  • корпус — поликарбонат, не поддерживает горение;
  • встроенное реле — электромеханическое;
  • рабочие температуры фотореле ФР 601 — от −25 до +45 градусов Цельсия;
  • класс защищенности — IP44;
  • потребляемый ток — переменный, 50 Гц;
  • напряжение — 230 В;
  • максимальная мощность подключенных ламп накаливания — 1100 Вт;
  • максимальная коммутационная мощность — 2200 Вт;
  • потребляемая мощность активного датчика — 0.45 Вт;
  • максимальный пусковой ток — 10 А;
  • рабочие уровни освещенности — 5–50 люкс;
  • сумеречный порог — регулируемый, 5–50 люкс;
  • сечение подключаемых проводников — 1.5 кв. мм;
  • габариты — 146×78 мм;
  • диаметр наружной части — 63 мм;
  • заявленный производителем срок службы — 7 лет, гарантийный — 3 года.

Внешний вид фотореле ФР 601:

Внешний вид фотореле ФР 601

Такое устройство подходит для уличного открытого монтажа в умеренном климате без экстремальных температур.

Схема подключения

Для надежной и корректной работы светоконтролирующего выключателя необходимо его правильно смонтировать и соединить с нагрузкой. Существуют две основные схемы подсоединения:

  • без распределительного короба;
  • с применением РК.

Последний вариант обычно используют в случае замены проводки, поскольку новая линия будет выводиться из монтажного короба. Типичная схема фотореле для уличного освещения объектов:

схема фотореле для уличного освещения

Принцип практически не отличается от подключения обычного переключателя света. Фаза выводится на разрыв, а к лампе идет ноль. Но нулевая жила заводится и на фотореле.

Там где проекты не предусматривают проведение новых линий в стенах можно воспользоваться вариантом соединения напрямую. Тогда схема подключения датчика света станет выглядеть примерно таким образом:

схема подключения датчика света

В этом случае «земля», «ноль» и фаза вводятся прямо в корпус устройства. Оба способа корректны, на выбор влияют лишь особенности реализуемого проекта и желание владельца.

Реверсная схема

Иногда может возникнуть потребность в «обратной» работе устройства: чтобы при затемнении свет гас, а при наступлении дня, наоборот, включался. Такая схема актуальна, к примеру, для освещения подвалов, сараев без окон и прочих мест, куда ночью человеку, скорее всего, заходить не понадобится.

Задача решается с помощью промежуточного реле. Его следует внедрить в схему за фотодатчиком:

Реверсная схема

Цепь с пускателем

Для подключения к реле класса ФР 601 мощной нагрузки (уличные ДРЛ фонари, прожекторы и так далее) в систему необходимо внедрить пускатель. Штатно «бытовые» фотодатчики рассчитаны на максимальную нагрузку до 10 А и 2 кВт, но пускатель позволяет расширить возможности и выполнить подключение фотореле к светодиодному прожектору и другим потребителям.

Катушка пускателя подключается к фотореле, а по силовым контактам энергия поступает на главную линию освещения к фонарю. В такой конструкции схема подключения фотореле для уличного освещения может выглядеть так:

схема подключения фотореле

Установка

Рассмотрим на примере, как подключить фотореле для уличного освещения. Инструкция приводится для проекта с креплением на стену.

Подготовленный фотодатчик с лампой на стенде:

фотодатчик с лампой на стенде

Установка выполняется по пунктам.

  1. Необходимо выключить электропитание в распредкоробке объекта, во избежание несчастных случаев и замыканий.распредкоробка
  2. К месту будущей установки сумеречного выключателя протягивается питающий кабель. В качестве такового подойдет, например, доступный и надежный трехжильный ПВС.кабель
  3. Делается зачистка жил. Для заведения в клеммы следует удалить изоляцию примерно на 10–12 мм.зачистка жил
  4. Далее, если в корпусе нет технологических отверстий под кабель, их следует проделать (высверлить или вырезать). Для повышения герметичности вводных отверстий их можно дополнить резиновыми уплотнителями, задерживающими влагу и пыль.

    Важно: размещать корпус нужно вводом вниз, это поможет защитить устройство от проникновения влаги.

    отверстия под кабель

  5. Когда подготовительный этап завершен, начинается подключение фотореле согласно приведенной ранее схеме. В рассматриваемом примере фаза выводится на разъем L, а нейтраль — на N. «Земля» выводится на отдельную специальную клемму. Важно правильно подключить все жилы и не перепутать клеммы.клеммы
  6. Для подключения фотосенсора к прожектору или лампе силовой провод отрезается на необходимую длину. Изоляцию следует зачистить тоже примерно на 12 мм и подсоединить проводники к клеммам патрона и соответствующим выводам фотопереключателя. Если корпус лампы непроводящий, заземление можно не подсоединять.подсоединить проводники к клеммам патрона
    подсоединить проводники к клеммам
  7. После завершения разводки следует собрать корпус и включить питание на щитке. Далее важно настроить само реле. С целью помощи в этом процессе все заводские модели обычно снабжаются специальным черным пакетиком для имитации наступления темноты.Подстроечный регулятор

На корпусе сенсора освещённости присутствует регулятор с подписью LUX, он отвечает за подстройку вызывающей срабатывание реле интенсивности светового потока. В целях максимальной экономии его можно сразу установить на минимум: тогда свет станет включаться только в полной темноте. Подстроечный регулятор, как правило, расположен около винтовых клемм.

Его «подкручиванием» можно выбрать желаемый порог срабатывания и проверить его, сымитировав ночь методом «черного пакетика». Популярный датчик света для уличного освещения модели ФР-601 содержит регулятор в нижней части корпуса. Он промаркирован от «−» до «+».

регулятор

Важно: настраивать устройство следует исключительно на улице, то есть в рабочих условиях!

Типичные проблемы и ошибки

В ходе установки фотодатчиков новичком, особенно не обладающим соответствующим опытом, часто допускают типовые ошибки.

Настройка в помещении

Иногда для удобства подстройка порога выполняется в закрытом помещении, чего делать не следует.

Дело в том, что чувствительный элемент внутри корпуса (или же выносной) реагирует не только на видимый свет, но может также воспринимать и солнечный ультрафиолет. Его отсутствие при комнатном тестировании повлияет на «точность» срабатывания: домашнее остекление гасит до 80 % УФ-спектра.

Ошибки соединения проводников

Фотодатчики обычно подключаются к уличному освещению по трехпроводной схеме: фаза, ноль, нагрузка.

трехпроводноя схема

Иногда возникает путаница с назначением проводников — что куда присоединять. Для понимания, как правильно соединить провода, можно ориентироваться по цветовому кодированию жил. Одна из них обычно зеленая или синяя — так обозначен «ноль».

провода

Оставшаяся пара проводов тоже имеет свою расцветку — например, красный, коричневый.

провода

В случае на картинке выше коричневая жила — вход от электрического питающего автомата, а красный провод ведет к лампочке. В нем фаза возникает при срабатывании фотопереключателя.

Место установки

Важно выбрать правильное место монтажа.

Какая бы ни была выбрана схема подключения датчика освещения, прибор не должен попадать в освещенную другими источниками зону!

Правильная и неправильная установка фотореле для уличного освещения на примерах:

установка фотореле для уличного освещения

В большинстве случаев для соблюдения этого правила фотореле ставят над фонарем, или даже на его корпусе, если есть техническая возможность.

фотореле над фонарем

Если в установке допущена ошибка, это приведет к самопроизвольным ложным срабатываниям, периодическому «морганию» света и прочим ошибкам.

Интересно: на заводе устройству выставляется небольшая задержка включения, из-за чего оно не должно реагировать на быстрых вспышки и блики от машин и подобных источников.

Может случиться так, что «спрятать» фотодатчик нельзя. Тогда следует отгородить его от фонаря плотной непрозрачной перегородкой.

Ухудшение работы

С течением времени реле иногда начинают работать хуже. Это возникает из-за естественной деградации и загрязнения материала: колпачок фотоэлемента темнеет и хуже пропускает солнечные лучи. Грязь удаляется простой влажной очисткой, но деградировавший пластик подлежит замене — отдельно, если имеется возможность, или вместе со всем прибором.

Положение устройства

Важно не только то, как подключить датчик света к нагрузке и сети, но и в каком положении в пространстве установить аппарат. Некоторые виды устройств можно располагать лишь «вниз головой», фотоэлементом к низу. Для определения корректной позиции на корпус наносятся соответствующие пометки:

датчик света

Неверная установка приведет к неправильной работе или попаданию внутрь влаги, если «низ» защитной крышки содержит незащищенные технологические отверстия.

Самостоятельное создание фотореле

Энтузиасты радиолюбители могут попробовать сделать реле своими руками из доступных в продаже компонентов. Как уже говорилось, основным элементом системы является фотодатчик: это могут быть фотоэлементы, транзисторы, диоды и фоторезисторы.

Рассмотрим создание простого сумеречного переключателя на базе симистора.

Предлагаемая принципиальная схема простейшего фотореле содержит:

  • симистор марки Quadrac Q60;
  • фотоэлемент ФСК;фотоэлемент ФСК
  • опорный резистор, отмеченный как R1.опорный резистор

Если освещения нет, происходит открытие симисторного ключа и свет включается. При росте уровня освещенности напряжение смещается, а яркость подсоединенного светильника падает вплоть до отключения.

Важно: схема датчика подразумевает соединение с источником высокого напряжения, готовое устройство в обязательном порядке следует собирать в изолирующем корпусе!

Усложним прибор, добавив релейный выход. Дополненная схема подключения фотореле:

Дополненная схема подключения фотореле

В ней есть следующие компоненты:

  • V1 — первый транзистор усиления сигнала. В составе последнего находятся резистор R1 и фоторезистор с меткой PR1;
  • VT2 — второй транзистор контроля реле К1;
  • VD1 — диод шунтирования напряжения. Он предохраняет транзисторы от бросков напряжения при отключении катушки.

При освещении PR1 в системе возникнет ток, достаточный для активации реле.

Приведенная схема очень проста и обеспечит лишь грубое срабатывание датчика. Но ее можно дополнять различными элементами, увеличивающими чувствительность и скорость работы, а также устанавливающими пороговые значения.

Области применения

Основное назначение рассматриваемых в статье фотореле — организация автоматического включения искусственного освещения при отсутствии естественного. Но находят они применение и в других задачах;

  • орошение газона и полив домашних растений. Прибор подключается к системе орошения, и она начинает работать по утрам или вечерам, в зависимости от настроек;орошение газона
  • подключение датчика света полезно в создании «умного дома». Такой сенсор — важный элемент экосистемы smart home и обеспечивает периодическое включение-выключение света, автоматическое перекрытие воды по таймеру и прочие действия по желанию владельца;
  • реализация проектов, где от оборудования требуется выполнение некоторой команды при достижении установленного порога освещения — сигнализации, автоматические счетчики, системы автоматизированной фото-видеосъемки, и так далее. Фотодатчики распространены на конвейерах, где с их помощью происходит подсчет произведенной продукции;Сенсор
  • автоматизация лабораторных процессов;
  • контроль температуры в помещении или уровня нагрева жидкости с фотореле. При достижении ртутным столбом термометра определенной точки он пересекает падающий на фотоэлемент световой луч, вызывая срабатывание реле выключения нагрева или включения вентилятора;
  • автоматическая школьная сигнализация оповещения о переменах. Замыкая проделанные в определенных местах световые отверстия, минутная стрелка вызовет срабатывание звонка;
  • реализация «умных» питьевых фонтанчиков и водопроводных кранов, открывающихся при поднесении к ним рук (которые перекрывают падающий на фотосенсор свет);умный кран
  • животноводство — имитация режима «день-ночь» в местах содержания животных;

Заключение

Несмотря на простоту устройства и, на первый взгляд, небольшой спектр возможных областей применения, фотореле используются не только в автоматизированных системах освещения «день ночь», но и других проектах. Сумеречный выключатель способен эффективно работать везде, где требуется выполнение некоторого действия или команды при изменении освещения.

Самые простые схемы пригодны лишь для проведения опытов, но с применением более качественной элементной базы и дополнительных устройств можно создать датчики, не уступающие по функционалу рыночным. При этом многие сенсоры воспринимают и УФ, и ИК лучи, что делает область их применения еще шире.

Видео по теме

Хорошая реклама

Комментарии (2)
Илья 19.02.2020 / 08:10 0

Чем заменить кт315 в схеме?

Ответить
    Саша Иванов 19.02.2020 / 18:23 0

    Посмотрите на такую замену: BC546, 547, 548

    Ответить
Добавить комментарий Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *