Примяем фотореле для уличного освещения

Современные фотореле стали использовать на схемах включения линий уличного освещения. Они работают без присутствия человека, имеют 100% уровень срабатывания с приходом темного времени суток, что создает экономию не только энергоресурсов, но и снижение трудозатрат по обслуживанию сетей освещения. Такие схемы фотореле для управления освещением не сложные.

Вполне возможно собрать фотореле своими руками. Перед тем, как подключить фотореле для уличного освещения, нужно выбрать правильную схему обвязки подсоединенного оборудования.

Принцип функционирования фотоэлемента в осветительных сетях

Для того чтобы понять, что такое фотореле в линии освещения, можно рассмотреть простейшую схему, где в роли фотоэлемента с обозначением на схеме — «ФЭ», применяют стандартные фотодиоды, фоторезисторы или фототранзисторы. В стандартных схемах освещения, как правило, предусматривают аналоговый тип срабатывания, имеющий возможность установки градации или чувствительности к уровню природного освещения.

Современные схемы с фотореле (ФР) состоят из следующих важных частей:

1. Сам чувствительный детектор или ФЭ.
2. Компаратор пороговый в модульном исполнении, или в форме самостоятельной микросхемы, или, что реже —  на дискретных компонентах.
3. Силовой или коммутирующий элемент, скорее всего, симисторы или реле, включающие электронагрузку.

Принцип работы ФР:

1. Установка фотореле в систему освещения выполняется по схеме, определенной заводом изготовителем.
2. При попадании света на восприимчивую область ФЭ, изменяется его электропроводимость.
3. Изменение электропроводности от нормирующего показателя регистрируется электронным модулем, который предварительно настраивают на совместную работу с фотореле.
4. Данный узел исполняет роль компаратора, который способен включатся только в условиях, когда будет достигнут порог срабатывания освещения.
5. Впоследствии компаратор отправит управляющий электросигнал на исполняющий модуль, отключающий напряжение питания к фонарю.
6. После завершения цикла включения-выключения, уличный светильник с фотореле переходит в выключенное положение до наступления сумерек.

Важно! В качестве исполнительных устройств в схеме подключения фотореле для уличного освещения используют электронные схемы на базе транзисторных ключей, функционирующих от низковольтного напряжения 12 В.

Разновидности фотореле и их условные обозначения

Технология монтажа линий освещения с фотореле во многом зависит от его модели. В настоящее время на рынке светотехники представлены сотни модификаций фотореле отечественной и западной сборки. Для того чтобы покупатель мог в них ориентироваться , правильно установить и настроить, их группируют по нескольким характеристикам, наиболее важным из которых считается мощность, способ установки и наличие дополнительных опций. Знание о которых, поможет ему понять, как правильно подключить уличный прожектор.

По способу монтажа существуют такие типы фотодатчиков:

1. Бытовые фотореле 12 вольт, они устанавливаются на небольших линиях наружного освещения на внутридомовой площадке, крепятся на прочной горизонтальной поверхности.
2. Модели для мощных линий освещения с несколькими светильниками и имеющие протяженные участки. Устанавливаются в распредшкафу абонента на DIN-рейке, как правило, датчик в эту схему устанавливают выносного типа.

Наиболее сложные схемы освещения обслуживают модульные приборы с фотореле для уличного освещения, или устанавливаемые в подъездах многоэтажных домов, относящихся к муниципальным хозяйствам, около автомагистралей и других объектов общего пользования. В связи с высокой мощностью потребления таких схем, фотореле устанавливают в электрощитовую. Такая схема фотореле позволяет включать освещение, как напрямую, так и через контактор, если мощности ФР недостаточно для фактической нагрузки.

Важно! В случае технической необходимости, по стандарту безопасной эксплуатации электрического оборудования, модульные реле могут быть установлены на DIN-рейках щитовых, принадлежащим к частным объектам. Такие варианты оговариваются предварительно с заказчиком, и регулируются договорными отношениями, согласно технических условий на электроподключение объекта.

По присутствию дополнительных опций фотореле бывают:

1. С регулируемой и нерегулируемой чувствительностью.
2. С таймером к прожектору, предопределяющим установку конкретного времени его включения/выключения.
3. Работающим в паре с датчиком движения.
4. С отложенным пуском, когда устанавливается отсрочка запуска/остановки системы освещения.

Эти фотоэлементы на схеме обозначаются по-разному. Как правило, это — обозначение используемого чувствительного компонента: транзистора и резистора, со стрелками, устремленными в их сторону. На плане эти элементы обозначаются немного по-другому, в форме квадрата, также имеющего стрелки.

Допустимое место монтажа

Выбрать место для установки фотоэлемента в систему освещения не так-то просто. Порой исполнитель переносит его несколько раз на новое место, пока не будет достигнут максимальный эффект.

Опытные электромонтажники систем освещения советуют при выборе места расположения фотореле учитывать следующие рекомендации:

1. Он должен располагаться под открытым небом, с максимальным светоосвещением, то есть на нем не должно быть никакой тени от дома, деревьев и других объектов.
2. Искусственные источники освещения должны быть от него удалены на максимальное расстояние,
3. Также не допускается, чтобы он освещался от проезжающих мимо машин.
4. С точки зрения эксплуатации — доступность для ремонта.

Правильная регулировка фотоэлемента

Схема регулирования фотореле определяется изготовителем оборудования, каждый элемент настраивается индивидуально в ручном режиме, с помощью поворота определенного регулятора. Даже у однотипных реле добиться равных результатов настройки невозможно, всегда будет существовать между ними определенная погрешность.

Основные показатели, которые изменяют в процессе настройки работы фотоэлемента к уличному освещению:

1. Порог срабатывания, отвечает за изменение чувствительности. Например, при значительном снежном покрове, чувствительность уменьшают из-за снега. Аналогично снижают чувствительность на городских линиях, если рядом расположены ярко освещаемые строительные объекты.
2. Задержка запуска/остановки цикла освещения в секундах. Увеличивают ее для того чтобы избежать ложных выключений ФР при освещении фарами, а уменьшают, чтобы обеспечить погрешность от снижения освещенности фотореле от туч или пролетающих птиц.
3. Отрегулировать интервал включения освещения: освещенность по нижней границе — включают от 2 (полная темнота) до 20 Лк, а по верхней от 100 (рассвет) до 80 Лк.

Схемы подключения

Существует ряд эффективных схем подключения фотореле в линию освещения. Они зависят от мощности токоприемников, протяженности линии, места расположения и мощности фотореле.

С применением распределительной коробки

В первой схеме фазовый проводник от ФР заводят на незанятую клемму распределительной коробки, потом с применением перемычки переходят на надлежащую линию подачи напряжения на лампу освещения.

В том варианте, когда в однолинейной схеме распределительная коробка отсутствует, фотореле подключают непосредственно к фазе и «0». При этом существует несколько схем расключения при установке фотореле для уличного освещения:

1. На фотодатчик заводят исключительно «фазу», а «0» прокладывают в обход.
2. К клеммам реле подключают и ноль, и фазные провода, которые используются в электроцепи световой коммутации.

Напрямую в трехпроводной сети

Для реализации этого варианта подключения применяют трехпроводную схему. На реле подается 220 В с фазой и «0»-проводом. Аналогичная схема применяется для датчиков движения (ДД). Хотя существуют также схемы с ДД двухпроводные без «0» провода.

Чтобы правильно подключить проводники по фазе и нулю, ориентируются по цветовому оформлению внешнего изоляционного покрытия. Как правило, «0» имеет синий либо зеленый цвет, коричневый (черный) — входная фаза от питающего автомата, а красный — вывод нагрузки. На нем фазовое напряжение возникает  при срабатывании фотоэлемента, поэтому ее и заводят в осветительный прибор.

Через выключатель

Схема через выключатель выполняется, если нужно установить дополнительно одноклавишный выключатель, чтобы пользователь не бегал постоянно в щитовую для включения или отключения осветительной линии.

В распредкоробку заводят  4 кабеля. Питание поступает по цепи:

• Автомат в щитовой;
• выключатель света;
• фотореле датчик;
• светильник.

Схемы включения фотоэлемента к фонарю

Исходя от модели фотодатчика, из его корпуса выходят 2, либо 3 провода: L красный — фаза, N синий — «0», РЕ зеленый — заземление.

В фотодатчик водят 2 кабеля, имеющих по 3 разноцветных провода. Первый кабель специализирован для включения к осветительному устройству. Для этого синий провод вводят в N-клемму, а красный — в L-клемму, аналогично они подсоединяются и к осветителю.

Заземляющий проводник объединяется с зелёным проводником второго кабеля фиксирующим винтом. Этот кабель является питающим для лампы освещения, его красный и синий проводники присоединяют соответственно с клеммами: N и L.

Важно! Кроме всего прочего, существуют модели фотодатчиков с 2-мя выводами, у них нет заземляющего проводника. Такие конструкции реле можно устанавливать на объектах, имеющих самостоятельную систему заземления.

Рабочая схема у таких фотоэлементов намного проще. Входной кабель присоединяют соответственно к L-фазовой и N-нулевой клеммам, а для выхода подсоединяют исключительно фазовый кабель. Ноль поступает на прибор освещения через магнитный пускатель, минуя фотоэлемент.

Важно! В том случае, когда фотореле по схеме работает с несколькими светильниками, в схему через пускатель добавляют контроллер к выходным клеммам фотоэлемента и присоединяет дополнительную контактную пару. В этом варианте лампы можно включить параллельно, цепь становится более надежной, поскольку линия освещения будет работать даже при условии выхода из строя одного или нескольких светильников.

Для чего устанавливают датчик движения в цепь освещения

Датчик движения — устройство с инфракрасным элементом, способным обнаруживать движение человека. В связи с чем, выполняет коммутацию фонарей и других электроприборов. Отключение их совершается в тот момент, когда электроцепь размыкается, при отсутствии перемещения.

ДД для подключения с фотореле к светодиодному прожектору, продается со схемой и заводской инструкцией по включению. Серьезные компании, производящие такое оборудование, размещают схему прямо на корпусе такого датчика.

Поэтому вполне можно выполнить сборку цепи самостоятельно. Тем более, что этот процесс похож на вариант подключения стандартного выключателя. Ведь ДД, аналогично ему, замыкает/ размыкает электроцепь с последовательно расположенным в ней прожектором светодиодным.

Схема фотоэлемента своими руками

Устройство фотореле — фотопроводящая клетка является компонентом, используемым в электронике с Arduino для создания светового датчика своими силами.

Принцип работы такой схемы. Фоторезистор обладает переменным сопротивлением, которое меняется в зависимости от окружающего света. Чем больше света, тем интенсивнее уменьшается удельное сопротивление, и, наоборот, при большом количестве света его удельное сопротивление увеличивается. Таким образом, этот полупроводник позволяет электрическому току проходить в большей или меньшей степени.

Этот небольшой компонент недорогой, поэтому многие радиолюбители используют его во многих приложениях в качестве детектора яркости для включения света с заранее установленным временным порогом. При использовании платы Arduino возможности реализации и программирования таких схем безграничны.

Таким образом, домашний мастер сможет установить такой программируемый выключатель у входа в дом или в гараже, который будет учитывать величину естественной освещенности, в зависимости от времени суток или погодных условий.

Алгоритм подключения фоторезистора:

1. Чтобы оптимизировать измерения уровня света, необходимо добавить резистор и создать мост делителя напряжения
2. Здесь подключают фотоэлемент и сопротивления 10 кОм для того, чтобы добиться работы мостового делителя напряжения.
3. Напряжение питания составляет 5 В — обозначение красный провод.
4. Вольтметр должен быть откалиброван для постоянного напряжения (обозначение VDC). Когда освещенность равна нулю, измеренное напряжение будет близко к 0 В, потому что сопротивление фоторезистора очень велико.
5. Принцип работы: при ярком свете напряжение будет приближаться к значению источника питания, то есть 5 В, потому что сопротивление фоторезистора незначительно ,близко к 0 Ом.
6. В темноте сопротивление увеличивается примерно до 0.59 МОм, а при ярком свете сопротивление уменьшается до 222 Ом.
7. Используя плату Arduino, фоторезистор и реле 5 В/230 В, создают датчик сумерек, позволяющий управлять внешним освещением дома, предварительно настроив его по порогу яркости на включение или выключения источников света.
8. Arduino будет способствовать созданию переключателя автоматического сумеречного времени задержки.

Чтобы сделать сумеречный переключатель с помощью Arduino, потребуются следующие материалы :

1. Плата Arduino или версии Uno и Arduino Mega.
2. Доска для сборки электросхемы.
3. Фоторезистор.
4. Сопротивление 10 кОм.
5. Одностороннее реле 5 В/230 В.

Чтобы спроектировать фотореле для уличного освещения своими руками с платой Arduino, нужно будет использовать реле для управления лампой 230 В. Перед лампой должен быть установлен термомагнитный прерыватель цепи для защиты сильноточной части, в случае перегрузки по току или короткого замыкания. Работа фотодатчика обеспечивается фотоэлементом, пороги включения и выключения лампы устанавливаются в программе Arduino.

Программа Arduino автоматизирует включение и выключение сумеречного реле, питающего лампу напряжением 230 В. Две секунды задержки времени, а также два пороговых значения, позволяют убрать резкие колебания в яркости. Таким образом, реле не будет постоянно включаться/выключаться при резких изменениях яркости.

Ссылка на скетч: https://cloud.mail.ru/public/6CCG/FEVHHS75q

Возможное улучшение схемы — добавить датчик движения, который будет включать лампу ночью только при обнаружении движения.

Таким образом, использования фотореле в линиях уличного освещения создают эффективную энергосберегающую систему, которая способна надежно включать приборы освещения без участия человека. На любом радио рынке можно приобрести все необходимые компоненты, и собрать такую недорогую схему работы осветительных приборов на придомовом участке своими силами.

Видео по теме