Фотореле для уличного освещения: секреты подключения

Содержание

Выбор подходящего места для установки таймера выключения освещения

При установке датчика необходимо учитывать свет из окон, который также способен изменить реакцию фотореле на предлагаемую обстановку

Для бесперебойной и корректной работы фотодатчика требуется правильно подобрать место для его установки. Учитываются следующие факторы:

  • На прибор обязательно должны попадать солнечные лучи. Конструкция должна находиться под открытым небом или навесом, но не в самом верху.
  • Лампы, фонари и окна должны быть расположены как можно дальше, поскольку они могут стать причиной частых ложных срабатываний.
  • Не рекомендуется, чтобы на датчик день-ночь регулярно попадало освещение от фар автомобиля.
  • Не стоит монтировать датчики слишком высоко. Это вызовет трудности при обслуживании и проведении профилактических мероприятий.

Распространены случаи, когда датчики устанавливают прямо на столбах, но это не всегда практично и удобно. Предпочтительнее крепить к стене дома и проводить питающий кабель.

Обзор популярных моделей

Хотя датчики освещённости не являются очень востребованным товаром, тем не менее, производители электротехнической продукции выпускают подобные изделия, т.к. борьба за экономию электроэнергии только усиливается, а их наличие − просто очень удобно при эксплуатации наружного освещения различной направленности, но не все это ещё осознали. Наиболее популярные модели на отечественном рынке приведены в следующей таблице, цена на датчики света для уличного освещения указана, по состоянию на II квартал 2019 года.

Модель Бренд Технические характеристики Стоимость, рублей

«ФР-601»

«IEK» (Китай)
  • максимальная мощность нагрузки – 2,2 кВт;
  • напряжение – 220 В;
  • диапазон освещённости – 5-50 Лк;
  • степень защиты − IP44.
220

«ФР-602»

  • максимальная мощность нагрузки – 4,4 кВт;
  • напряжение – 220 В;
  • диапазон освещённости – 5-50 Лк;
  • степень защиты − IP44.
280

«ФР-7М»

«Реле и автоматика» (Россия)
  • максимальная нагрузка – 10 А;
  • напряжение – 220 В;
  • диапазон освещённости – 10-50 Лк;
  • степень защиты − IP40.
1 200

«WZM-01/S1»

«ZAMEL» (Польша)
  • максимальная мощность нагрузки – 4 кВт;
  • напряжение – 220 В;
  • степень защиты – IP20.
2 500

«SNS L 07»

«Elektrostandard» (Россия)
  • максимальная мощность нагрузки – 3,5 кВт;
  • диапазон освещённости – 5-50 Лк;
  • степень защиты − IP44.
530

Принцип работы фотоэлемента

Ассортимент фотореле на рынке представлен широко, но принцип действия многих моделей имеет большую схожесть. Основным узлом в устройстве является фоточувствительный элемент. Он изменяет свои свойства проводить ток в зависимости от интенсивности попадающего на него света. Функцию фотоэлементов выполняют фотодиоды или фототранзисторы.

Контролирует параметры основного узла управляющая плата, к которой он подключается. При изменении уровня потока естественного света она подаёт ток на исполнительный механизм или приостанавливает подачу. Реле способствуют размыканию/замыканию проводов цепи электропроводки.

Каждый фотоэлемент поддаётся регулировке. Это даёт возможность осуществлять более точную настройку системы.

Это интересно: Диммеры для светодиодных ламп 220В — шаг на пути к «умному» дому

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.

Как работает фотореле?

Неотъемлемым составляющим компонентом любого фотореле является фотодатчик, меняющий свои свойства под действием потока света. Далее фотодатчик соединен с управляющей платой, отвечающей за все необходимые функции и контролирующей состояние устройства.

Существует большое разнообразие модификаций датчиков с различным набором дополнительных характеристик. Так, различают:

  • Фотореле с датчиком движения: включают освещение при условии какого-либо движения в видимой зоне. В сочетании с фотодатчиком, срабатывает только в темное время суток.
  • Фотореле с датчиком движения и таймером: датчик подвергается такой тонкой настройке, что впоследствии срабатывает в определенный момент – например, в определенные временные промежутки или когда кто-то подходит к дому.
  • Фотореле с таймером: появляется возможность экономии электроэнергии, отключая свет в неиспользуемые промежутки времени.
  • Фотореле с возможностью программирования: считается наиболее дорогим и функциональным видом датчиков света. Данный вид предоставляет возможность настройки включения\выключения освещения в зависимости от уровня природной освещенности, дня недели или времени года.

Также датчики день-ночь разнятся по типу исполнения. Например:

  • Фотореле наружной установки: приспособление устанавливается зачастую на стене дома. Такой фотодатчик имеет герметичный корпус, который изготавливается из термостойкой пластмассы.
  • Фотореле внутренней установки: монтаж происходит в основном электрощите дома путем установки на DIN-рейку. Сюда входит также выносной фотодатчик, который прикрепляется на фасад и соединяется с блоком с помощью двух проводов. Так как для прокладки необходимой проводки нужно пробивать стену, данный вид фотореле рекомендуется инсталлировать на стадии строительства или ремонта.

Watch this video on YouTube

Схема фотореле для уличного освещения своими руками: 4 варианта изготовления из самых доступных деталей

Ниже приведены 4 типа электронной сборки, которые позволят собрать сумеречный выключатель своими руками на базе распространенного фоторезистора СФЗ-1. Считаю, что они доступны для повторения и надежны в работе.

Схема простейшего фотореле: транзисторный каскад на КТ315

Самый доступный вариант для самостоятельной сборки сумеречного выключателя имеет всего два транзистора серии КТ315, электромагнитное реле напряжения с обмоткой на 5-15 вольт, диод и фоторезистор.

Парное включение транзисторов улучшает управление током через обмотку реле. Он появляется при изменении сопротивления фоторезистора с 30 Мом до нескольких кОм, как только дневное освещение сменяется темнотой.

Переменный резистор R1 используется при наладке в качестве подстроечного элемента. Подключенный параллельно обмотке реле диод VD1 разряжает ЭДС самоиндукции катушки при снятии напряжения питания.

Универсальный характер этой сборке придает возможность подбора различных марок транзисторов и реле под рабочее значение используемого блока питания.

Схема простого фотореле: микросхема КР1564ТЛ2

Электрический сигнал, преобразованный пропорционально освещенности фоторезистора, поступает на пороговый детектор микросхемы D1.1. Его уровень регулируют подстроечным резистором R1. Для него лучше подбирать много оборотистые конструкции, например СП5-1.

Вывод 2 D1.1 работает как темно-инвертирующий выход схемы. При появлении на нем напряжения, соответствующего логической единице (1), происходит разряд конденсатора C2 через диод VD1 и резистор R4.

За счет этого при освещении фоторезистора на выводе 2 D1.1 формируется логический 0. Тогда C2 начинает заряжаться и подает напряжение на вход 3 D1.2, пропуская 1 через вывод 4 и резистор R5 на базу транзистора VT1.

Период заряда конденсатора определяет время задержки срабатывания сумеречного выключателя. Его можно регулировать изменением номиналов резистора R3 и емкостью C2 в пределах от пары секунд до нескольких минут.

Наладка устройства сводится к регулировке положения подстроечного резистора R1 и, при желании — задержки его срабатывания.

В качестве транзистора можно использовать КТ801(А, Б), КТ608Б, КТ603(А, Б), КТ312(А, В).

Для работы достаточно установить любой блок стабилизированного питания с напряжением 9-14 вольт.

Фотореле на микросхеме: логические элементы К561ЛА7

Обмотка реле К1 находится под напряжением при затенении фоторезистора PR и своими выходными контактами включает источник света.

При освещении фотодатчика плавно нарастающей освещенностью или ее резким появлением от посторонних приборов триггер Шмидта, собранный на D1.1- D1.3 переключает VT2, обесточивая подключенную обмотку К1.

Транзистор VT1 открывается при освещении PR, выдает сигнал на входы инверторов D1.1, D1.2.

Цепочка R4, R5, C1 создает задержку на включение до трех минут за счет того, что инверторный вход D1.2 открывается позднее, чем D1.1, а D1.3 отработает (лог 0 на 10) только тогда, когда на его входах 8 и 9 появятся логические единицы.

Выход 11 D1.4 открывается и на базу VT2 через VD3 поступает сигнал высокого логического уровня.

Коллекторный ток транзистора плавно подается на обмотку реле. Оно работает практически без дребезга контактов.

Регулировка чувствительности сумеречного выключателя возложена на подстроечный резистор R1.

Сумеречный выключатель своими руками: схема на тиристоре

Это фотореле может управлять несколькими лампами с общей мощностью 100 ватт. Оно не требует создания дополнительного блока питания для работы электроники.

Два фоторезистора СФЗ-1 позволяют повысить чувствительность устройства на входе триггера Шмидта, выполненного транзисторами VT1 и VT2. Они открываются от электрического тока, уровень которого создается совместной работой PR1 и PR2.

Когда напряжение цепочки коллектор-эмиттер VT2 уменьшается, то открывается транзистор VT3. По цепочке диода VD1 на управляющий электрод VS1 поступает ток.

Тиристор открывается и плавно включает лампу HL1 под выпрямленное напряжение диодного моста. Отсутствие мигания и мерцания обеспечивается работой VD2 за счет снижения гистерезиса при переключении пороговых уровней на триггере.

Величину стабилизированного напряжения на электронной схеме обеспечивает стабилитрон VD3. Оно должно быть в пределах 10-14 вольт.

Резистор R8 позволяет регулировать момент срабатывания сумеречного выключателя.

Вывод: собрать по любой из рассмотренных схем сумеречный выключатель своими руками не сложно — детали доступны, наладка простая и понятная.

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.

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.

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.

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

Датчик освещенности

Существует всего три вида датчиков света: фотодиод, фоторезистор и фототранзистор. Каждый из них используется согласно ситуации и желания удешевить производство схемы. Первый, когда его поверхность освещена, работает как обычный выпрямляющий диод, пропускающий ток в одном направлении. В темноте он полностью заперт и движение электронов через p-n переход приостанавливается. На схемах он обозначается обратным от светодиода:

Если произвести обратное подключение движения тока, то есть, при подаче плюса на катод, он станет работать как фоторезистор, но в отличие от последнего выдержит более высокие токи. Кроме того, у фотодиода быстрее скорость реакции срабатывания и выше общая чувствительность к световому потоку. Различают несколько видов фотодиодов, определяющих конкретный спектр излучения. Распространены инфракрасные датчики и сенсоры видимого света.

Следующим в списке идет фоторезистор. Чувствительный элемент, изменяющий характеристики сопротивления в зависимости от освещенности. В темноте значение может достигать от нескольких до сотен Мегаом. На свету уменьшается до Килоомных величин. Большим плюсом детектора служит его линейная зависимость основного параметра от мощности попадающего видимого излучения. Очень удобен в измерительных приборах, чему способствует более низкая цена в сравнении с остальными. Основные минусы — высокие значения сопротивления прохождению тока и относительно низкая чувствительность.

Внешний вид и обозначение в принципиальных схемах фоторезистора:

И наконец фототранзистор. Управляющий элемент, действие света на который аналогично подачи открывающего тока на базу. То есть, чем сильнее излучение, тем меньше сопротивление перехода эмиттер-коллектор транзистора. Самим электрическим контактом, подключенным к той же базе, можно управлять общей чувствительностью детектирующего устройства.

Обозначение фототранзистора и фото оптрона на принципиальной схеме:

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:

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

Разновидности датчиков освещения

Программируемое цифровое реле

Классификация сенсоров происходит по нескольким параметрам.

По конструктивному исполнению модели бывают:

  • Фотоэлемент расположен в одном корпусе с остальными деталями. Сумеречное реле устанавливается рядом с прибором освещения.
  • Устройство с выносным (наружным) фотоэлементом. Основной блок устанавливается на DIN-рейку, светочувствительный сенсор на улице.

По типу управления:

  • Устройства с таймером – прибор настраивается на уровень освещенности и задается временной промежуток работы. Например, светильники отключаются с наступлением ночи.
  • Фотореле с принудительным отключением – при необходимости активируются и выключаются вручную.
  • Программируемые сумеречные реле – технологически сложные устройства, работающие по заданным настройкам.

По типу нагрузки:

  • светодиодные;
  • люминесцентные (энергосберегающие);
  • лампы накаливания.

Самостоятельный монтаж и подключение фотореле для уличного освещения

Датчик освещенности уличный может устанавливаться своими силами без вмешательства специалистов.

Выбор места установки датчика освещенности

Поскольку главным критерием эффективной работы уличного датчика освещения является прямой контакт с дневным светом, первым делом выбирается место установки фотодатчика. Требования к месту установки:

  • открытое солнечным лучам пространство;
  • отсутствие тени от деревьев и сооружений;
  • исключение случайной засветки фарами автомобилей;
  • удаленность от искусственных источников света (окон, фонарей);
  • свободный доступ.

Монтаж устройства на столб с источником освещения нецелесообразен из-за налипания снега и быстрого загрязнения. В оптимальном варианте фотореле монтируется на стену дома, а к фонарю проводится управляющий кабель.

Монтажные работы

Датчик освещения оборудован тремя проводами, помеченными черным, красным и желтым цветом. Черный символизирует фазу, красный – «0», желтый (синий, белый, коричневый) соединяется с источником освещения. Нулевой провод на фонарь подводится со щитка либо с любой доступной сети. Если устройство снабжено клеммником, фаза маркируется литерой «L», ноль – «N», контакт нагрузки – «Load».

Особенности подключения питания

Подключение питания связано с особенностями датчиков освещенности.

Фотореле с двумя или парными выводами

Фаза и ноль соединяются с соответствующими клеммами фотореле. Для управления несколькими лампами, источники света соединяются параллельно.

Фотореле с клеммами для заземления

Схема аналогичная вышеописанным, но содержащая провод заземления. Возможные схемы подключения фотореле для уличного освещения При подключении фотореле можно воспользоваться различными схемами

Схема подключения напрямую

Простейший вариант. Питание подается на соответствующие клеммы прибора, а выход соединяется с нагрузкой. «Нуль» для фонаря берется со щитка или шины.

С помощью выключателя фотореле исключается, источник света получает питание напрямую от сети.

Работа датчика света наоборот

При необходимости работы в реверсном режиме, схема дополняется промежуточным реле с двумя парами контактов, при замыкании одних, размыкаются другие и наоборот.

Схема с введением пускателя используется при нагрузках, превышающих мощность фотореле.

Нюансы в схемах подключения датчика света

Расширить функционал устройства позволяет таймер, а также датчик движения. Их установка осуществляется по окончании основных монтажных работ. Введение в схему магнитного пускателя усиливает контактную группу, одновременно дает возможность сэкономить на приобретении маломощного фотореле.

Фотореле и принцип его работы

Эффективный прибор позволяет контролировать затраты энергии, управлять освещением по необходимому режиму. Фотореле используют для своевременного включения и отключения уличных фонарей, что актуально для частных домов. Для этого в приборе предусмотрен датчик, чувствительный к свету. Элемент соединён с питательной цепью. При попадании лучей света датчик становится изолятором, а тёмное время суток прибор проводит электроэнергию к устройству освещения. Так работает фотореле, отключая фонари при дневном свете и включая их при отсутствии солнечных лучей.

Компактное фотореле обладает простой конструкцией

Освещение: применение фотореле

Прибор контроля освещения используют в частных домах, размещая на фонарях вдоль дорожек или возле входной двери. В парке, загородном большом участке и других просторных территориях также применяют фотореле. Прибор практичен для освещения автостоянок, дворов, рекламных конструкций и зоны видимости видеокамер наружного наблюдения. Во всех случаях создаётся автоматизированная система, которая включает свет при наступлении темноты. Это позволяет экономить энергоресурсы и обеспечивает комфорт нужных зон.

Датчик движения может дополнять фотореле

Характеристики фотореле

При выборе устройства для управления освещением учитывают его характеристики. Производители выпускают обширный ассортимент приборов, отличающихся внешним видом, характеристиками, номинальным напряжением питания и другими параметрами

Поэтому при выборе стоит обратить внимание на следующие особенности фотореле:

  • вес и размеры устройства;
  • температурные ограничения при эксплуатации;
  • сектор срабатывания;
  • мощность и уровень потребления энергии;
  • частота сети для работы;
  • номинальное напряжение для питания.

Приборы также разделяются по типу коммутируемых светильников. Простые модели часто предназначены для работы с обычными лампами накаливания или галогенными устройствами. Для других вариантов ламп следует выбирать фотореле, мощность и характеристики которого соответствуют параметрам источника света.

Это интересно: Освещение забора своими руками

Схемы подключения

Схема подключения фотореле к уличному светильнику

Подключение реле времени для уличного освещения не должно вызвать трудностей. На вход устройства заносится фаза и ноль, с выхода фаза заводится на нагрузку – осветительные приборы, ноль идет с автомата или шины.

Если установка будет проводиться с учетом всех правил и предписаний, проводные соединения будут выполняться в распределительной коробке. Если включать придется мощный осветительный прибор, схему рекомендуется дополнить пускателем (контактором). Если лампы должны загораться только с приходом человека, систему автоматического освещения дополнительно оснащают чувствительным датчиком движения.

Большинство моделей включают имеют три провода: черный или коричневый, красный и зеленый

Во время составления схемы важно учитывать следующее:

  • К черному или коричневому проводу требуется подавать фазу.
  • Красный провод необходим для соединения устройства с осветительными приборами.
  • К зеленому проводу подсоединяют нейтраль от кабеля питания.

При правильном соединении всех проводов будет получена полностью рабочая схема.

Принцип работы и устройство

Это приспособление называют по-разному. Самое распространенное название — фотореле, но его также называют фотодатчиком, фотоэлементов, фотосенсором, датчиком сумерек и света, датчиком день/ночь или светоконтролирующим выключателем. Названий у устройства очень много, однако суть остается единой — оно позволяет выключать и включать освещение в автоматическом режиме.

Принцип работы датчика освещенности базируется на способности элементов менять свои свойства в зависимости от интенсивности окружающего освещения. Зачастую применяют фотодиоды, фототранзисторы и фоторезисторы. В вечернее время, при снижении освещенности, характеристики светочувствительных деталей меняются. После того, как изменения смогут достигнуть конкретных значений, происходит смыкание контактов реле, которые отвечают за питание. С рассветом изменения происходят в совершенно обратном порядке, контакты снова размыкаются, а свет выключается.

Реле времени

В начале статьи упоминалось использование датчика света совместно с реле времени. Может возникнуть вопрос о необходимости такой системы. Что ж, ответ на него достаточно прост — применяя фотореле для уличного освещения можно столкнуться с периодическим случайным зажиганием лампы днем. Причина во временном прекращении поступления света на сенсор, в результате попадания посторонних предметов на его поверхность или посадки птиц. Таймер как раз не даст зажечь лампу какое-то время после происхождения события, пока возможное препятствие не самоустранится. Пернатое улетит, а попавший кусок бумаги или пакет сдует дальше. Схема подключения фотореле в комплексе с реле времени к уличной лампе освещения или фонарю:

Важные характеристики

При покупке следующие параметры считаются основополагающими:

  • Напряжение (измеряется в вольтах). Выпускаются приборы, с напряжением питания 12, 24, 220 В. Рекомендуется выбирать последний тип, так как их можно подсоединить к домашней сети. Для остальных придется покупать специальные блоки питания.
  • Ток коммутации. Если его подобрать неправильно, продолжительность работы датчика снижается. Поэтому с числом и типом светильников нужно определиться до покупки датчика. Для получения наиболее допустимого тока коммутации следует суммировать потребляемую мощность лампочку и поделить на напряжение. Необходимо, чтобы номинальное значение было выше.

  • Порог включения (измеряется в люменах). Повышение этого показателя делает датчик более чувствительным. Мало чувствительный сенсор включает освещение сильно рано, очень чувствительный не дает ему включиться, когда на улице снег. Разные модели имеют не одинаковый диапазон настройки этого параметра.
  • Задержка срабатывания (в секундах). Диапазон является одной из базовых характеристик и указан в инструкции. Оптимально установить задержку в 5-7 секунд, чтобы освещение не включалось при любом шорохе.
  • Мощность (измеряется в ваттах). При низком этом показателе, прибор будет более экономичен. Обычно указывается два вида мощности: сколько потребляет прибор во время работы светильника, и в режиме ожидания.

Степень защиты. Датчики монтируются на улице, поэтому корпус должен иметь пыле и влагозащиту, не портится под действием ультрафиолета. Устойчивость должна составлять не менее ip44. Эта цифра может быть меньшей, если датчик в корпусе, который защищен от влаги.

Также следует учесть предельные температуры, при которых может работать датчик, особенно, если он устанавливается в регионе с суровой зимой.