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

Чтобы полностью автоматизировать включение и отключение освещения или других электроприборов, можно в цепь их питания установить фотореле для уличного освещения. В зависимости от настройки оно сможет при наступлении темноты включить питание, а в светлое время отключить его.

Что представляет собой фотореле

Этот прибор являет собой соединение датчика, который чувствителен к световым лучам с питательной цепью. В результате при попадании света на него он становится изолятором, а в темноте становится проводником. Таким образом, получается включение освещения в ночное время и отключение его на рассвете.

Вся схема собрана в небольшой корпус, от которого выходят три проводника для подключения питания и управления освещением. Как правило, уличное фотореле крепится снаружи в том месте, где на него без препятствия попадают солнечные лучи. Для крепления в комплекте есть специальный кронштейн.

Для регулировки порога срабатывания может быть установлен регулятор, который позволяет добиться срабатывания при разных условиях. Он выносится на внешнюю сторону корпуса и его в любой момент можно отрегулировать. При вращении его в сторону минуса аппарат будет реагировать только с наступлением темноты, а если выставить максимум в плюсовую сторону, то будет реакция уже с началом сумерек.

В основном производитель советует оставлять этот регулятор в среднем положении. В таком случае его работа более стабильна. Диапазон чувствительности к свету может быть выставлен в пределах от 5 до 50 Люкс. В основном фотореле для уличного освещения рассчитано на мощность от 1 до 3 КВт. При этом оно управляет сетью с максимальной нагрузкой 10 ампер.

Есть варианты исполнения этого устройства, при которых датчик освещения выносится отдельно от переключателя и соединяется посредством кабеля. Такие типы в основном используются в сложных системах, которые размещены в специальных щитах, где нет попадания солнечного света.

Также возможно подключение фотореле, через таймер работы устройства. Он может быть запрограммирован на включение и отключение регулятора в работу. Это помогает использовать его на разных промежутках времени. Например, днём при хорошем освещении он может вообще отключаться от сети таймером. Лишь когда приближается время его работы, подаётся питание.

Если подключение фотореле идёт по описанной схеме, то экономится дополнительная энергия и возрастает срок службы системы в целом. В таймере есть память, которая рассчитана на период от одного месяца до одного года. В ней можно учесть разный период светового дня и сделать работу датчика более корректной.

Так как этому устройству приходится работать в условиях открытого пространства, то оно имеет защиту IP44. Это означает, что в корпус не могут попасть предметы больше 1 мм. Также ему не страшны брызги воды со всех сторон. Рабочим температурным промежутком являются пределы от -250 до +400 С.

Принцип действия регулятора

Датчик света в конструкции фотореле — Фото 05

Уличное фотореле имеет в своей конструкции специальный датчик. Он может быть в виде фоторезистора, фототранзистора, фотосимистора, фототиристора или фотодиода. Каждый из них по-разному реагирует на облучение светом:

• Резисторный тип изменяет величину своего сопротивления.
• Транзисторный тип регулирует электрический сигнал при облучении.
• Симисторный тип взаимодействует с отрицательной или положительной составляющей гармоники и подаёт сигнал на управляющую схему, которая размещена в нём.
• Тиристорный тип работает с постоянным током и при облучении светом начинает взаимодействие.
• Диодный тип при облучении вырабатывает импульс, который прямо пропорциональный интенсивности освещения.

Способы установки регулятора освещения

В большинстве случаев фотореле для уличного освещения устанавливается неподалёку от источника освещения. Но при этом следует исключить попадание освещения от лампы на регулятор. Для этого нужно заранее найти тень и установить его там.

Из корпуса регулятора выходит три проводника, которые нужно правильно соединить с сетью и лампой:

• Коричневый проводник соединяется с фазой питания от сети.
• Синий проводник предназначен для ноля. Также к нему подсоединяется проводник от лампы.
• Красный провод является управляющим и ведёт непосредственно от регулятора к лампе.

Схема подключения фотореле — Фото 08

Бывают случаи, когда в сети есть отдельный проводник «земля», который предотвращает случайную подачу напряжения на корпус. В этом случае фотореле, схема подключения которого описана выше, подключается также, но этот проводник идёт непосредственно на лампу, минуя регулятор. Также стоит заметить, что у разных производителей бывают отличия в цветовой маркировке, поэтому нужно знать принципиальную схему подключения:

• Фаза всегда подключается только к регулятору.
• Ноль идёт к регулятору и на лампу.
• Фаза на лампу идёт из регулятора.

Советы по подключению фотореле

Если требуется управление работой нескольких ламп одновременно, то нужно знать, как подключить фотореле для большого количества потребителей. Для этого понадобится специальный контроллер, который будет получать сигнал от регулятора и соответственно управлять освещением.

Перед тем как подключить фотореле нужно удостовериться, что оно подходит по мощностным характеристикам. Если нет, то нужно воспользоваться вспомогательными переключателями. В противном случае датчик может не выдержать нагрузки и выйти из строя.

При выборе фотореле для уличного освещения стоит обратить внимание на способ его подключения. Наличие специальных клемм для зажимки проводов значительно упрощает монтаж. Если же приходится устанавливать фотореле, схема подключения которого не имеет клемм, то нужно воспользоваться распределительной коробкой. Она надёжно убережёт соединяющие провода от попадания на них воды. Также нужно посмотреть есть ли на корпусе нарисованная схема подключения. Если её нет, то такому производителю не стоит сильно доверять.

При установке стоит помнить, что минимальный предел срабатывания датчика составляет 5 лк, а это происходит когда на улице ещё достаточно светло. Поэтому экономия при такой чувствительности может быть поставлена под вопрос.

Как выбрать фотореле

Чтобы правильно выбрать фотореле, необходимо определиться с тем, как оно должно работать, и какие дополнительные функции нужны. Если требуется отключать одну лампочку и время срабатывания не столь важно, то подойдёт недорогое фотореле без возможности регулирования. Оно будет оптимальным решением за счёт цены и функциональности.

Если же нужно управлять целой линией освещения, то в этом случае понадобится фотореле с регулятором чувствительности. Также понадобится управляющие силовые переключатели, которые будут получать сигнал и выполнять команду для всей линии.

В некоторых случаях, может понадобиться вариант с выносным датчиком. Он удобен тем, что можно поместить само устройство вместе с остальными приборами в щите. В этом варианте нет необходимости в отдельном крепеже для прибора, что делает его более практичным.

Сфера применения управляющего датчика

В большинстве случаев, подключение фотореле требуется для управления внешним освещением. Но также можно его использовать для других целей. Это может быть управление системой вентиляции, полива растений и другими устройствами.

Преимущества использования регулятора и производители

Если в цепь подачи питания на освещение установить уличное фотореле, то оно сможет сэкономить большое количество электроэнергии. Это произойдёт за счёт отключения лампы в светлое время суток. Также могут быть варианты совмещения этого элемента с датчиком движения. В этом случае освещение будет работать лишь в тех случаях, когда это необходимо.

Основными производителями фотореле являются фирмы EKF, TDM, ИЕК и другие. Кроме того, они поставляют и другое вспомогательное оборудование для монтажа и эксплуатации регуляторов.

Вывод

При использовании фотореле для уличного освещения полностью контролируется период свечения ламп. Они работают лишь в тех временных диапазонах, когда необходимо освещение. За счёт комбинированного параллельного соединения, можно управлять целой системой ламп. Такая автоматизация существенно упрощает эксплуатацию и увеличивает ресурс всей системы.

В результате использования автоматики экономится значительное количество электроэнергии. Также отпадает необходимость привлечения постоянного человеческого вмешательства для управления освещением.

Для установки фотореле, схема подключения всегда нанесена на корпусе. Также на нём есть специальный регулятор, который выставляет чувствительность прибора к свету. В зависимости от его положения можно выставить нужную границу срабатывания.

Датчик освещенности, именуемый также сумеречным выключателем либо фотореле, используется для того, чтобы автоматизировать систему уличного освещения и в то же время (свет будет включаться и отключаться в зависимости от того, насколько темно на улице по принципу день-ночь). Область его применения может быть самой разнообразной: лужайка на даче, вход в загородный дом и даже подъезд в квартире. Далее мы поговорим о том, как правильно выполнить подключение фотореле для уличного освещения своими руками, рассмотрев пошаговую фото инструкцию, схемы и наглядный видео пример.

Принцип работы устройства

Итак, сначала рассмотрим, как работает сумеречный выключатель, чтобы Вы уловили особенности его подключения, которые мы предоставим ниже.

Конструкция фотореле включает в себя три основных элемента: фотоэлемент, компаратор и реле.

Что касается фотоэлемента (а в основном это фотодиод, фототранзистор либо фоторезистор), его основное назначение – анализ интенсивности света. Если на улице станет темнеть либо светлеть, фотоэлемент даст об этом знать, на основании чего и произойдет включение/выключение света. Компаратор - это так называемый порог срабатывания системы. Если напряжение, подаваемое фотоэлементом, превысит уставку, компаратор включит реле, а соответственно и светильник. Реле (либо симистор) является выходным устройством, которое коммутирует нагрузку (в нашем случае это лампочка).

Проще говоря, принцип работы такой: при снижении уровня освещения изменяется сопротивление на фоторезисторе, в результате чего повышается напряжение и происходит срабатывание реле. Результат – лампа, к которой подсоединено устройство, включается до тех пор, пока не начнет светать.

Видео обзор детектора от фирмы Feron, модель SEN27:

Характеристика устройства

Схемы подсоединения

Перед тем как переходить к установке светоконтролирующего выключателя (еще одно из популярных названий) вместо обычного выключателя света, нужно разобраться с тем, как нужно подключить провода к светильнику и клеммам датчика. Итак, схема подключения фотореле для уличного освещения может быть представлена в двух вариантах: с использованием распределительной коробки и без ее применения. Первый вариант принято использовать тогда, когда происходит , т.к. в этом случае нужно будет выводить новую линию из монтажной коробки.

Выглядит разводка жил следующим образом:

Как Вы видите, подсоединение фотореле к светильнику практически не отличается от . Также как и в обычном варианте, фаза ведется на разрыв, а ноль напрямую к фонарю. Единственная разница в том, что нулевой провод должен заводиться еще и в сам фотодатчик.

Если Вы уже сделали ремонт в доме и не желаете штробить стену под новую линию, можно использовать второй вариант подключения фотореле своими руками – напрямую:

В этом случае все 3 провода: фаза, ноль и заземление заводятся внутрь корпуса и поджимаются клеммами. Как первый, так и второй способ монтажа является правильным. Выбрав подходящий вариант можно переходить далее – к установке фотореле своими руками.

Пошаговая инструкция по монтажу

Сразу же хотелось бы немного отойти от темы и посоветовать Вам одновременно осуществлять подключение фотореле и . В паре эти два устройства позволят включать светильник при наступлении темноты, только в том случае, если в зоне обнаружения появился человек. Если на участке никого не будет, то лампочки загораться не будут, что позволит значительно сэкономить электроэнергию.

Способ установки зависит от того, какой класс защиты и тип крепления сумеречного выключателя света Вы купили.

На сегодняшний день существуют различные варианты изготовления, а именно:

• с креплением на DIN-рейку, на стену либо на горизонтальную поверхность;
• уличный либо комнатный вариант использования (зависит от );
• фотоэлемент встроенный либо внешний.

В инструкции мы предоставим для примера установку фотореле для уличного освещения с настенным креплением. Подключение осуществляется на стенде для удобства, тем более что это всего лишь пример.

Итак, для того, чтобы самому подключить фотореле к светильнику, Вы должны выполнить следующие пункты:

1. Отключаем электроэнергию на вводном щитке и проверяем наличие тока в распределительной коробке, от которой будем вести провод.
   
2. Протягиваем питающий провод к месту установки фотореле (рядом с осветительным прибором). Рекомендуем Вам для подключения сумеречного выключателя использовать трехжильный , который зарекомендовал себя как надежный и не слишком дорогой вариант проводника.
   
3. Зачищаем жилы от изоляции на 10-12 мм, чтобы подключить их в клеммы.
   
4. Создаем отверстия в корпусе под заведение жил для того, чтобы подключить фотореле к сети и светильнику.
   
5. Чтобы повысить герметичность корпуса, крепим в вырезанных отверстиях специальные резиновые уплотнители, защищающие от попадания пыли и влаги внутрь. Кстати, размещать сумеречный выключатель нужно таким образом, чтобы вводные отверстия были снизу, что предотвратит проникновение влаги под крышку.
   
6. Осуществляем подключение фотореле для уличного освещения согласно электрической схеме, которую мы предоставили выше. Как видно на фото, вводная фаза подключается к разъему L, а вводная нейтраль к N. Для заземления предназначена отдельная винтовая клемма с соответствующим обозначением.
   
7. Отрезаем нужную длину провода для подключения фотореле к лампочке (в реальности это может быть даже светодиодный прожектор). Зачищаем изоляцию также на 10-12 мм и подсоединяем к клеммам N’ и L’ соответственно. Второй конец проводника подводим к и присоединением к клеммам патрона. Если корпус светильника не проводит ток, заземление подключать не нужно.
   
   
8. Установка и подключение окончены, переходим к настройке фотореле своими руками. Тут ничего сложного нет, в комплекте присутствует специальный черный пакетик, который необходимо для того, чтобы сымитировать ночь. На корпусе датчика освещенности можно увидеть регулятор (подписан аббревиатурой LUX), который служит для выбора интенсивности освещения, при котором произойдет срабатывание реле. Если Вы желаете сэкономить электроэнергию, установите поворотный регулятор на минимум (отметка «-»). В этом случае сигнал о включении будет подаваться при полной темноте на улице. Обычно регулятор находится рядом с винтовыми клеммами, немного левее и выше (как показано на фото).
   
9. Последний шаг подключения фотореле – крепление защитной крышки и включение электроэнергии на щите. Как только Вы это сделаете, можно переходить к тестированию устройства.
   

Вот и все, что хотелось рассказать Вам о том, как установить и подключить фотореле своими руками. Также рекомендуем Вам просмотреть наглядный видео урок, в котором подробно показывается вся сущность электромонтажа.

Фотореле ФР-601 - изделие китайского производства с русским названием, предназначено для включения света, когда темно и его выключения, когда светло. Цена данного устройства в спецмагазинах типа «Промэлектроснаб» весьма демократичная, и практически дешевле комплекта радиодеталей на данное фотореле из магазина типа «Радиодетали».

Схема фотореле ФР-601 срисованная с печатной платы показана на рис.1. Ничего необычного, - есть источник питания 24V, электромагнитное реле, транзисторный ключ, ну плюс еще детали, фоторезистор, а так же весьма просторный круглый корпус, в котором без проблем можно разместить дополнительную схему, собранную объемным монтажом.

Используя фотореле ФР-601 как основу можно делать самые различные устройства другого назначения. Например, можно сделать таймер, который будет ограничивать время работы любого устройства или прибора, питающегося от сети, и подключенного к нему (при условии потребления мощности не более 2000W).

Рис.1. Принципиальная схема фотореле ФР-601.

На рисунке 2 показана схема реле времени, ограничивающего время работы нагрузки в пределах от 10 минут до 200 минут. Время устанавливается переменным резистором, ручка которого выведена на «дно» стакановидного корпуса фотореле ФР-601.

Запуск производится внешней кнопкой, при нажатии которой подается питание через неё как на схему реле времени, так и на нагрузку. Затем (после отпускания этой кнопки) идет отсчет установленного переменным резистором, времени. По завершении которого происходит отключение от электросети как нагрузки, так и самого реле времени.

Таким образом, после завершения времени потребление тока прекращается полностью.

На рисунке 2 прерывистой линией выделена часть схемы фотореле ФР-601, которая используется (остальные детали схемы ФР-601 удалены). Остаток схемы ФР-601 (тот, что выделен на рисунке) используется как источник питания для логической схемы и выключатель нагрузки.

Так как 24V многовато для питания ИМС CD4060B в схему введен дополнительный стабилизатор на R1 и VD1, понижающий напряжение на ИМС до 5V. Выключателем управляет схема посредством полевого транзистора VТ1, когда он закрыт на базу ВС847А поступает напряжение через R2 и R3, и реле К1 включает нагрузку и питание схемы. Если VТ1 открыт он шунтирует базу ВС847А и реле К1 выключает нагрузку и питание схемы.

Обратите внимание на подключение нагрузки и электросети. Напряжение сети поступает на схему через параллельно включенные контакты реле К1.1 и кнопки S1. А нагрузка подключается параллельно питанию схемы реле времени.

То есть, при нажатии кнопки S1 напряжение сети поступает через её контакты одновременно на нагрузку и на источник питания схемы реле времени.

При этом цепью R4-C3 счетчик микросхемы D1 устанавливается в нулевое состояние. На его выходе (вывод 3) логический ноль, который поступает на затвор полевого транзистора VT1.

Так как напряжение не достатчно для открывания VT1, он остается закрытым, и на базу транзистора ВС847А через резисторы R2 и R3 поступает напряжение, которое открывает ключ на транзисторах ВС847А и ВС857А, и реле К1 замыкает контакты. После этого, после отпускания кнопки S1 напряжение от электросети продолжает поступать через контакты реле на нагрузку и источник питания реле времени.

Рис.2. Принципиальная схема реле времени на основе фотореле ФР-601.

Начинается отсчет времени. Счетчик микросхемы D1 считает импульсы, генерируемые мультивибратором этой же микросхемы. Так как коэффициент деления постоянный, то время, которое пройдет до появления логической единицы на выводе 3 микросхемы зависит от частоты этих импульсов. Частота импульсов регулируется переменным резистором R7.

При его крайне левом, по схеме, положении потребуется времени около 10 минут, при крайне правом - около 200 минут. Как только заданное время истекает, на выводе 3 D1 появляется логическая единица, она поступает на затвор VT1 и открывает его. Напряжение на базе транзистора ВС847А падает и он закрывается. Реле К1 размыкает контакты и отключает от электросети и нагрузку и схему реле времени.

Транзистор VT1, а так же детали С1, VD1, R1, R2, R3 смонтированы на плате ФР-601 объемно-печатным способом. Микросхема D1 и сопутствующие ей детали смонтированы объемным способом на выводах микросхемы и припаяны к выводам переменного резистора R7. Для переменного резистора R7 в верхней части корпуса ФР-601 просверлено отверстие, в которое R7 установлен и закреплен соответствующей гайкой.

На вал надета ручка с указателем. Вокруг неё нужно нанести шкалу в значениях времени. Все налаживание сводится именно к этому процессу.

Каравкин В. РК-2016-03.