Для контроля работы многих электрических приборов необходимы специальные контроллеры, которые отвечают за точность и правильность их работы. Предлагаем рассмотреть, как подключить простое уличное фотореле, что это такое и его принцип работы.
Описание фотореле
Чувствительное фотореле на симисторе ГОСТ 51324.2.1-99. представляет собой оптронный прибор, состоящий из светодиодов, оптически связанных с контактами электроприборов. Его еще часто называют сумеречный светодиодный датчик, приспособление день-ночь и т.д.
Фото – Фотореле фото
Фотореле предлагают различные преимущества по сравнению с механическими реле времени:
- Малый размер. Размещенное в небольших блоках, таких как USOP, приспособление разрабатывается с уменьшенной платой;
- Длительный срок службы. При отсутствии механического контакта, значительно продлевается срок годности за счет того, что полностью отсутствует износ;
- Слаботочный привод. Данный прибор может работать с поступающим током даже в несколько миллиампер без усилителя. Таким образом, соседние устройства могут обходиться без драйверов;
- Бесшумная работа. При отсутствии механического контакта, бесконтактное реле при работе не издает совершенно никаких звуков;
- Высокая скорость. Фотореле примерно в 10 раз быстрее, чем механические аналоги (которые принимают несколько миллисекунд для переключения).
- Отличная производительность, многие приборы поставляются с таймером.
Составляющими прибора являются: три контактных провода для подключения к общей сети, магнитный пускатель, якорь.
Фото – Схема фотореле
Главная рабочая часть – фотоэлемент, представляет собой газовую трубку, в которой производится ионизация газа. Она имеет катод, который способен вырабатывать электроны пропорционально интенсивности направленного к ней света, также трубка оснащена анодом для сбора электронов.
Фото – Фотореле
Всякий раз, когда отрицательно заряженная поверхность помещается в атмосферу ионизируемого газа, такого как пары ртути или какой-либо инертный газ, на неё переходят электроны. Там посредством использования теории скоростей Ферми-Дирака, электроны ускоряются в зависимости от силы приложенного электрического поля.
Фото – Фотореле TDM
Эти электроны перемещаются на относительно короткое расстояние до столкновения с атомом ионизирующего газа. Когда электрон, имеющий постоянную кинетическую энергию, проходит через ионизирущее вещество, он нарушает атомы, с которыми сталкивается. Также его траектория действия может периодически меняться. Если материал является газообразным, то полученные фрагменты или ионы могут перемещаться в противоположную сторону друг от друга. Но если электроны выбиты из атомов, то они двигаются в одном направлении, а остаточные положительные ионы – в противоположном. Выход типа ионизации или фотоэлемента зависит от числа электронов на аноде.
Именно перемещения электрических частиц в определенной последовательности и становится причиной переключения приспособления. Нужно сказать, что это особенно удобно для устройств с датчиком движения Finder, Legrand.
Применение и подключение
Электронные приборы со встроенным фотодатчиком света используются для организации и контроля автоматического уличного освещения, наружного фасадного, подъездного или бытового. Часто с ним в комплекте используются консольные светильники по типу ЖКХ, которые оснащены защитным стеклом и специальной решеткой.
Устройство работает на очень маленькой микросхеме и транзисторах, также на корпусе чаще всего дана инструкция, как правильно присоединить прибор. Мы используем светоконтролирующий выключатель, для того, чтобы продемонстрировать пошагово, как производится монтаж приспособления. Несмотря на внешне небольшой размер, этот прибор отлично справляется с функцией освещения дворов, парков и садов.
Фото – фотореле ФР-3
В основном фотореле для уличного освещения рекомендуется устанавливать в среднем положении. Чтобы своими руками установить включатель, нужно воспользоваться специальным кронштейном, который крепится в стену. Навес при помощи винта устанавливается непосредственно в фотореле. Место установки зависит от освещенности, постарайтесь подобрать такой участок, где ничто не мешает солнечным лучам попадать на рабочую поверхность приспособления, иначе на фотодиоде начнутся помехи, и прибор будет работать неверно. В зависимости от того, какие у устройства характеристики, не допускается наличие перед фотореле деревьев, мебели, занавесок и т.д.
Схема фотореле и его принцип подключения в сеть чаще всего изображено на коробочке от устройства, это очень удобно, не нужно искать подходящее именно под Ваш прибор. Подробная инструкция, как производится подключение фотореле своими руками:
- Из реле выходит три провода: коричневый, синий и красный. Исходя из стандартных параметров и показателей, коричневый – это фазовый кабель, красный – выносным провод, уходит как коммутация на лампу, синий – нулевой (если Вы разрабатываете самодельное реле, то нужно учитывать эти разветвления);
- Чтобы все правильно соединилось, необходимо как нагрузку подключить провода к консольной лампе, это демонстрирует обозначение схемы.
Чтобы проверить правильность подключения нужно включить пускатель в сеть, и посмотреть, работает ли прожектор или фонарь.
Фото – Подключение фотореле
Установка реле и заземление
В случае, если в квартире, доме или на улице применяется система заземления типа TN-S либо TN-C-S, электрическая схема питается от сети трехжильным кабелем (фазовый провод, нулевой, заземление). Но для подключения ламп при электропроводке типа TN-C, соединение будет отличаться только тем, что отсутствует проводник PE.
Регулировка производится согласно установкам производителя. Перед тем, как подключить светильник обязательно проверяйте паспорт, сертификат и патент продавца, чтобы потом не пришлось делать капитальный ремонт проводки в квартире. Желательно установить в распределительный щит (шкаф) отдельный автомат на этот контроллер.
Купить фотореле можно в любом электротехническом магазине, цена напрямую зависит от марки и области действия (улица – ФР-601 ИЭК, ФР-602, фасады – ФРСУ-1-0 ухл 4.2, ФРСУ-2-0 и прочие типы). Наиболее популярны следующие модели ФР-1 12 вольт, УТФР-1М, CSM, LUNA 110 AL, TWS-1, TWS-1M, AWZ-30, ABB (АВВ), LXP-01, DLS-1/50, AZH-S, АС-7, РФС-11, ФБ-2-16А (диап. 2-4 кВт), ЛЮКС 2.
Фото – Подключение фотореле ФР-601
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.
На фотографии нижней стороны платы, эти “окна” хорошо видны.
Емкостное фотореле для уличного освещения — устройство, позволяющее включать или выключать лампы, используемые на дорогах, у подъездов и в парках. Их использование экономит электроэнергию и минимизирует неудобства для водителей, жильцов дома и простых прохожих.
Работа основана на фоторезисторе или фотодиоде — полупроводниковых элементах, которые меняют свои параметры в зависимости от интенсивности освещения среды. Днем при достаточном количестве света датчик освещенности размыкает цепь, и лампа выключается, а ночью происходит обратная последовательность действий: емкостное реле для управления освещением снижает сопротивление, и свет включается.
Установка фотореле
Установить фотореле своими руками несложно, важно лишь исключить прямое влияние регулируемого источника освещения и защитить устройство от неблагоприятного воздействия извне: влаги, прямых солнечных лучей, перепадов температуры.
Для устройств промышленного производства существует ряд стандартов, которым такие решения должны соответствовать: ГОСТ (отечественные) и IP (международные). Добиться же того, чтобы самодельное фотореле было защищено от факторов внешней среды сложнее, хотя и теоретически возможно. Но для желающих установить подобное устройство у себя во дворе, около своего подъезда или гаража, лучше для начала рассмотреть предлагаемые на рынке решения — без владения нужными знаниями и опытом фотодатчик своими руками довести до рабочего состояния будет крайне сложно.
ФР-601 (602)
Если речь заходит об использовании стандартных однофазных фотореле для освещения, то самой популярной моделью являются устройства ФР-601 и ФР-602 производства компании ІЕК.
Они достаточно надежные, и даже у непосвященных в электронику пользователей не возникает вопросов, как подключить автоматический регулятор подсветки. Эти две модификации имеют несущественные различия: они обе работают с током одних и тех же напряжения и частоты, имеют аналогичную потребляемую мощность (0,5 Вт) и абсолютно одинаковые комплекты поставки.
Различия касаются лишь максимального сечения подключаемых проводников: для 601 модели она составляет 1,5 кв. мм., а для 602 — 2,5. Следовательно, отличается у них и номинальный ток нагрузки: 10 и 20 А, соответственно. Фотоэлемент у обеих моделей встроенный, его регулировка возможна в пределах от 0 до 50 лк с шагом в 5 лк.
Изготовление в домашних условиях
Принципиальная схема емкостного фотореле ФР-602 (как и его собрата) легко повторяется даже при незначительных познаниях в электронике. Особую актуальность создания самоделки приобретает при потребности в большом количестве устройств (например, для организации автоматического включения и отключения освещения в зависимости от времени суток).
Для изготовления понадобятся такие детали, в скобках будут указаны обозначение на приведенной схеме и мощность:
- 2 биполярных транзистора BC857A (Q1 и Q2);
- 5 выпрямительных диодов 1N4007;
- выпрямительный диод 1N4148;
- стабилитрон 1N4749 ;
- резисторы (R2, R4–R9: 1,5 МОм, 1 МОм, 560 кОм, 200 кОм, 100 кОм, 75 кОм и 33 кОм; все мощностью 0,125 Вт);
- резистор (R3, 220 Ом, 2 Вт);
- фотоэлемент (PH, до 100 кОм);
- подстроечный резистор (WL, 2,2 мОм);
- конденсатор (С2, 0,7 мкФ 400 В);
- электролитические конденсаторы (С4–С5, 100 мкФ 50 В и 47 мкФ 25 В, соответственно);
- реле SHA-24VDC-S-A (Rel1).
Учитывая набор и суммарную стоимость деталей, а также наличие схемы, 602 модель — довольно простое в исполнении решение.
К слову, многие детали из списка можно заменить на отечественные. По отзывам уже собиравших биполярный транзистор Q2 можно заменить встречающимся повсеместно КТ3107Б, а стабилитрон 1N4749 — тремя последовательно подключенными Д814А или двумя Д814Д. Схема подключения также не отличается особой сложностью.
Недостатки модели
Рассмотрим, в чем минусы подобной схемы. Как ни странно, с технической стороны схема не уступает заводской при должной сноровке радиолюбителя. Разница будет ощущаться в реальной эксплуатации: заводское изделие имеет стандарт защиты IP44, что подразумевает пыле- и влагозащиту.
Также заводские ФР-601 и ФР-602 имеют больший диапазон рабочих температур, а самодельная схема в мороз в декабре может перестать работать из-за одного-единственного некачественного соединения.
Аналоги
Среди аналогов данному устройству значатся ФР-75А — фотореле, схема которого более сложна для изготовления в домашних условиях, а также менее стабильна и долговечна при практическом использовании.
Среди его преимуществ — больший диапазон рабочей яркости, составляющий от 1 до 200 лк, что вчетверо превосходит конкурента. Еще один большой плюс устройства ФР-75 — возможность работы в цепях постоянного тока напряжением 12 В.
Также фотодатчик является выносным, что позволяет установить сам регулятор внутри помещения и не беспокоиться о факторах окружающей среды. В целом, в своем классе модель не имеет равных и является лучшим фотореле — 12 вольт постоянного тока часто используются в качестве питания для подобных устройств. Схема подключения устройства изображена на рисунке.
Оборудование высокой мощности
Среди конкурентов также можно рассмотреть фотореле ФР-7Е, но не в его пользу говорят отсутствие защиты от влаги (IP40) и довольно высокая потребляемая мощность.
Также к недостаткам можно отнести открытые контактные зажимы и отсутствие защиты подстроечного резистора на лицевой панели. Положительный момент — работать ФР-7 может в сетях переменного тока напряжением 220 вольт с напряжением до 5 ампер, что почти на порядок больше, нежели у рассмотренных выше конкурентов. Диапазон регулировки в 10 лк также устанавливается лишь специалистом — отрегулировать его самостоятельно не получится.
По габаритам ФР-7 также превосходит рассмотренные в статье фотореле (см. чертеж).
Заключение
Учитывая опыт эксплуатации фотореле в бытовых и промышленных условиях, наиболее стабильной и легко воспроизводимой в домашних условиях является модель ФР-602 или ее менее мощная вариация ФР-601 от компании AIK. Они отлично показывают себя в различных режимах работы, имеют хороший запас долговечности и, что самое главное, обладают минимальной себестоимостью. Кроме того, их сборка облегчается возможностью заменить многие зарубежные детали на дешевые отечественные аналоги.
Видео
“>