Человек всеми силами старается автоматизировать свой быт и работу, начиная от любой мелочи и заканчивая глобальными проектами. Одной из наиболее интересных систем, которую можно к тому же реализовать весьма нетривиально и разными способами, выступает схема подключения датчика освещения, которая будет сама зажигать лампы при наступлении темноты.
Практическое применение у названого комплекса автоматизации весьма широко. Освещение дворовых и охраняемых территорий, стоянок, подъездов. Организация работы уличных фонарей с контролем функциональности без участия человека, или же элементарная система ночной подсветки коридоров больниц, домов или иных общедоступных учреждений. В целом, количество ниш применения ограничивается только полетом фантазии конструктора.
Применение фотореле для освещения двора:
Можно пойти дальше и не ограничиваться использованием только датчика день-ночь в управлении освещением. Добавив микроконтроллер в линию, получают расширение возможностей системы, вплоть до индивидуального включения разных по яркости и местонахождению линий иллюминации, в зависимости от текущей ситуации. Также становится доступен и дистанционный контроль всего комплекса сторонним компьютером или командами человека. В пример можно указать приемное отделение больницы. Когда наступает ночь, но срочных пациентов нет, освещать в полную силу коридоры и палаты не обязательно, достаточно дежурных ламп, дающих слабую иллюминацию для персонала. Все меняется в моменты прибытия больного. Тут нужно зажечь свет на максимальную яркость, причем не только по дороге движения возможного пациента, но и в отделениях реанимации или местах диагностики и оказания первой помощи. Вот здесь и даст эффект схема подключения датчика света одновременно с микроконтроллером, управляющим выбором конкретных ламповых линий и яркостью источников на них расположенных.
Монтаж схемы фотореле с использование микроконтроллера Arduino:
В тех случаях, когда надобности в настолько сложном комплексе нет, можно сделать схему датчика света иначе, дополнив ее аналоговыми элементами вместо микроконтроллера, для экономии электроэнергии. Речь идет о сенсоре движения и/или таймере. Применяя их одновременно, выстраивается схема работы, ограничивающая включение ламп ночным периодом, и только в те моменты, когда освещение действительно нужно.
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:
Управляющее устройство
Мало иметь датчик освещенности, кроме него схема фотореле подключения подразумевает наличие управляющей части, которая будет «обрабатывать» поступающую информацию от сенсора, и в зависимости от внешних условий, производить действия с лампами. Схема проста и выполнима даже начинающими радиолюбителями. Но, возможно даже к сожалению, в настоящее время надобности в травлении плат и пайке компонентов нет. Уже продаются управляющие устройства в сборе, с датчиком, креплением и корпусом. Остается только присоединить нужные провода и смонтировать сами части прибора в места его постоянной дислокации.
Для тех же, кто желает повторить управляющую часть фотореле для освещения своими руками, можно предложить следующую отлаженную практическим опытом схему, которая поможет в том, как правильно подключить устройство:
Фактически, схема аналогичная продемонстрированной, используется в промышленном фотореле ФР-601. Ее принцип работы: уменьшение сопротивления при попадании света на фоторезисторе R1, запирает транзистор VT2, который, в свою очередь, не дает сработать реле K1. Названый соединитель разрывает контакт K1.1, управляющий подачей тока на нагрузку. В случае повышения сопротивления, при потере освещенности R1, транзистор открывается, срабатывает реле и соединяет линию питания ламп. Подстроечным резистором R3 можно производить регулировку системы, настраивая ее общую чувствительность срабатывания.
Уличное освещение
Светодиодное уличное освещение:
Разберем вначале наиболее простую схему того, как подключить датчик света для уличного освещения, без высокоинтеллектуальной части и дополнительных компонентов. Такая конструкция состоит всего из нескольких элементов: самого сенсора, контролирующего его работу узла и управляемой лампы. Причем паять плату, как было раньше, даже не придется — она продается уже в сборе. Поэтому в том, чтобы знать, как подключить фотореле, потребуется только присоединить детектор света (если он не идет в составе приобретаемого оборудования) и нагрузку. Возьмем к примеру фотореле «FR-01 6А, IP44, düwi», как один из наиболее низких по цене вариантов. Устройство стоит всего около 250 рублей и уже оснащено встроенным, чувствительным к видимому спектру излучения, элементом. В сущности, весь названый прибор управления представляет собой небольшую полупрозрачную коробочку с тремя проводами — синим, красным и коричневым. Монтаж производится именно в том месте, характеристики которого должны влиять на процесс запуска ламп.
FR-01 6А, IP44, düwi:
Для устройства доступен наружный монтаж на улице. Происходящие погодные и климатические события, включая снег, дождь или яркое солнце, на работу прибора не влияют. Хотя, пользуясь опытом некоторых инженеров, можно дать рекомендацию взять оборудование с второй цифрой индекса IP повыше. Где-нибудь от 5 включительно, что точно убережет компоненты даже от сильного проливного дождя.
Сама же сборка системы в законченный вид элементарна — к контактам фотореле подключается фаза, нейтраль и нагрузка, как указано на приведенной далее схеме:
К вопросу о монтаже есть интересный момент. Размещать устройство, содержащее датчики света, требуется так, чтобы на чувствительные элементы не падало видимое излучение ламп. Иначе вместо включения их в темноте и выключения днем, получится неплохая дискотека. Посудите сами: пришла ночь, реле сработало и зажгло лампу. Свет от нее падает на датчик, и тот считая, что уже день, разрывает линию. Опять темно, а значит снова включение. И так по кругу.
Использование прожекторов
В сущности, если используется подключение фотореле к светодиодному прожектору, никаких изменений в схему вносить не нужно. Мощности пропускаемого тока самим устройством, достаточно для снабжения слаботочных осветительных приборов. К которым, безусловно, относится и светодиодный прожектор. Более того, на рынке есть аналогичные осветители, уже оборудованные встроенным в корпус фотореле для уличного освещения.
Подключение обычного светодиодного прожектора:
Линия PE (земля) используется только в случае металлического кожуха осветительного прибора. В остальных случаях монтировать ее не нужно.
Другое дело, когда фотореле уличного освещения требуется использовать для подключения мощного прожектора с высоким потреблением энергии и соответствующей яркостью. К сожалению, в таком случае, пропускной способности по току у маленькой и ограниченной схемы детектора недостаточно. Тут требуется дополнительно ставить пускатель линии питания потребляющего устройства, управлять которым как раз и будет фотореле для уличного освещения. Общая схема подключения датчика к прожектору станет выглядеть так:
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:
Датчик движения и сенсор света
Закончив разбирать подключение и присоединение фотореле для уличного освещения, перейдем в помещения под крышей. Здесь также найдется работа аналогичной системе. В сущности, кроме обширности пространства по сравнению с внешними пределами, различий нет. Ночью, как и на улице в помещении ничего не видно. И здесь также нужна система иллюминации, разгоняющая тьму в периоды мрака. Вот только не каждый рачительный хозяин готов платить лишние деньги за расходуемую бессмысленно большую часть времени электроэнергию. Ведь надобность в свете хоть и возникает изредка ночью, но не длится весь ее период. Вот здесь, как раз придет на помощь соединение нескольких компонентов: датчика освещенности и движения. То есть, сама система будет работать только ночью и именно в то время, когда кто-то движется в пределах действия сенсоров. В момент определения обоих факторов и будет отдаваться команда светильнику для включения. Главное не забыть настроить фотореле на текущую норму освещенности пространства и детектор движения на желаемую чувствительность.
Схема подключения детектора движения и датчика освещенности к лампам:
Сразу небольшое замечание, касающееся детектора движения. Он должен быть или инфракрасным, или ультразвуковым. Причина проста — оптический, пока выключен свет, не «увидит» движение объекта в сенсорном поле, а значит и не даст команду на активацию ламп.
Что нужно знать дополнительно
Фотореле уличного освещения и внутреннего бывают как однофазные-, так и трехфазные. Вторые отличаются большей мощностью. Существуют не только простые аналоговые датчики, но и чисто цифровые модели, оснащенные встроенным программируемым микроконтроллером. Многие промышленные варианты фотореле, ориентированные на использование в составе уличного освещения, идут в комплекте с реле времени, обеспечивающим необходимую задержку включения.
Приблизительная схема подключения трехфазного цифрового фотореле уличного освещения и внутреннего:
Загрузка...
