Сумеречный выключатель своими руками

Сумеречный выключатель своими руками

Для включения света на улице или в местах общественного пользования очень часто требуется полная автоматизация процесса. Сумеречный выключатель с фотоэлементом позволяет полностью исключить человеческий фактор при управлении системами освещения.

Что это такое

Сумеречный светочувствительный выключатель или фотореле – это устройство, которое выключает или включает свет в зависимости от уровня освещенности. Прибор является очень удобным в использовании и имеет целый ряд преимуществ перед классическим выключением света:

  1. Полная автоматизация процесса. Как только уровень солнечной активности снижается до определенного предела, датчик это распознает и включает свет;
  2. Экономия электроэнергии. Светильник будет гореть только до того момента, пока уровень солнечных лучей снова не повысится. Это позволяет сразу после рассвета отключать свет в различных общественных местах – подъездах, арках, площадях и т. д.;
  3. Возможность установки индивидуальных параметров включения – выключения. С такими целями используется программируемый сумеречный выключатель со встроенным таймером. Он позволяет изменять настройки, установив определенное время включения лампы и т. д.;
  4. Любой фотовыключатель можно выключить вручную. Иногда случаются непредвиденные ситуации, во время которых устройство прекращает контролировать систему освещения. В таком случае, реле света требуется выключить при помощи стандартного переключателя. Не во всех датчиках есть подобная функция.

Фото — датчик Steinel NightMatic

Его аналогом является автомобильный световой датчик, который встраивается в лобовое стекло. Он необходим для автоматического включения фар при заезде в тоннель, подземку или лес.

Виды датчиков

Существует четыре основных типа сумеречного реле:

  1. Устройство на микроконтроллере, с таймером времени, фотоэлементом и прочими дополнениями (TW1 от ABB – АВВ, Luna Star, SOU, LXP-02);
  2. Выносным фотоэлементом (Multi 9 ID-RCCB, GFK 3, Plexo, АС-112);
  3. Встроенным фотоэлементом (ic-50 Schneider Electric – Шнайдер Электрик, Vega, DeLux YCC);
  4. С возможностью регулировки порога срабатывания (Siemens Steine Night Matic NM 2000, Theben, Энергис).

Наиболее часто встречаются модели со встроенным фотоэлементом. Они идеально подходят для наружного использования, т. к. у них фотоэлемент защищен от воздействия внешних факторов (воды, пыли, пара), перепадов температур, а зачастую и вандализма. Это довольно функциональный прибор, который может использоваться как в домашних условиях, так и для контроля освещенности улиц, парков, складов.

Фото — сумеречное реле со встроенным фотоэлементом

Выключатель с датчиком определения света и таймером позволяет управлять параметрами включения света. Он определяет не только уровень освещенности, но и временной интервал, в который нужно включать лампу. Это экономная и практичная схема. В зависимости от места монтажа и условий использования, можно подобрать модели с часовым таймером, недельным, месячным и даже годовым. Их можно установить на din-реку – модели с исполнением типа УТФР- 1РМ.

Фото — модель Шнайдер

Сейчас активно осуществляется производство сумеречных выключателей с настраиваемым порогом срабатывания (ic2000p), которые в основном применяются для помещения. В зависимости от корректировки, фотореле могут реагировать на затемнение во время грозы или тумана на улице.

Фото — конструкция фотореле

Если Вам нужно установить блок управления и сумеречный выключатель на небольшом расстоянии друг от друга, то рекомендуется купить модель с выносным фотоэлементом. Особенностью конструкция является возможность монтировать блок питания и сенсор на расстоянии до 150 метров друг от друга.

Принципиальные схемы включения

Чтобы установить простой сумеречный автоматический выключатель (например, ФБ-4М) своими руками, понадобится электрическая схема. В отличие от чертежей, где подключаются модели с датчиком, на схеме ниже показан вариант соединения, где в качестве индикатора используется сверхчувствительный светодиод.

Фото — схема подключения

Такое автоматическое реле учитывает разницу сопротивления в резисторах (обозначение на рисунке R1 и R2). При том, второй резистор – R2 необходим для контроля номинального входящего напряжения VT1. Оно, используя силу постоянного напряжения HL1, помогает регулировать порог включения света.

Также, помимо включения в сеть готового реле, можно сделать самому датчики освещенности и сумеречные выключатели на компараторе для дома или двора. К слову, простое фотореле можно собрать даже из трех деталей. Условно выделим:

  1. Фотоэлемент;
  2. Пороговая деталь (компаратор);
  3. Выходное реле.

Нам нужно добиться, чтобы со снижением уровня солнечной активности увеличивалось сопротивление фоторезистора (фотоэлемента), после чего должна срабатывать пороговая деталь. Далее, включается в работу фотореле, выключающее (включающее) свет.

В качестве порогового реле можно использовать симистор, но у него должен быть включен в цепь симметрий динистор. Такие детали называют квадрак. Конструктивно они не отличаются от симисторов за исключением модернизированной цепи включения.

Читайте также:  Корпус металлический щрн 12з 0 у2 ip54

Фото — схема самодельного сумеречного выключателя

Квадрак или Quadrac может иметь различные технические характеристики, Вам требуется выбрать оптимальные параметры. Далее, нужно подобрать сопротивление резистора, т. к. это самый важный параметр для работы сумеречного выключателя.

В системах управления освещением величина сопротивления определяется по выбранному фотоэлементу, поэтому рекомендуем отталкиваться от данных на схеме. Для нормальной работы подойдет самый просто фотоэлемент (белый или желтый), в нашем случае, это стандартный фоторезистор (ФСК-7,ФСК-Г1).

Для первого испытания самодельного устройства с фотодатчиком можно использовать простую лампу накаливания. Но для её подключения нужно использовать регулятор мощности. Еще одним важным условием работы является установка охлаждения.

Видео: устройство самого простого сумеречного выключателя

Эксплуатация

Инструкция по применению сумеречных выключателей типа Legrand (Ленгранд):

  1. Обязательно внимательно изучите сертификат в частности, параграфы, где указаны параметры стойкости к влаге и пыли – если уровень защиты недостаточный, то устройство нельзя устанавливать на улице;
  2. Периодически требуется протирать сенсор от пыли;
  3. Два раза в год нужно устраивать контрольные проверки датчика.

Цена сумеречного выключателя варьируется от 300 рублей до нескольких тысяч. Купить устройство можно в любом городе России и стран СНГ (Екатеринбурге, Москве и прочих).

Включение освещения является обязательным действием при наступлении темного времени суток. Своевременное выполнение данной процедуры обеспечивает сумеречный выключатель, известный еще как фотореле и под многими другими названиями. Существует много видов этих устройств, широко используемых в быту и на производстве. Основным достоинством фотореле, помимо основной функции, является экономия электроэнергии, которая достигается за счет своевременных включений и отключений освещения.

Устройство и принцип работы

В целом, сумеречные выключатели с датчиком освещенности имеют достаточно простую конструкцию. Условно она состоит из трех основных компонентов – фотоэлемента, компаратора или порогового устройства и выходного устройства. Фотоэлементы могут быть разными и представлены фотодиодами, фототранзисторами и фоторезисторами, а в качестве выходного устройства используются симисторы или обычное реле.

Днем, при нормальном освещении, фоторезистор или переключатель обладает незначительным сопротивлением. В связи с этим, его напряжение тоже невелико – не более, чем порог срабатывания компаратора. Таким образом, цепь находится в выключенном состоянии и свет в этот период отключен.

В вечернее время, когда наступают сумерки, а освещенность начинает снижаться, в реле с датчиком происходит постепенное увеличение сопротивления и соответствующий рост напряжения. Наступает момент, когда значение напряжения фоторезистора становится равным порогу срабатывания компаратора. От него поступает сигнал на выходное реле, после чего освещение включается.

Данный рабочий режим отличается простотой и легко реализуется на практике. Однако существуют и довольно сложные схемы, особенно, если в них отсутствуют микросхемы, а используются лишь транзисторы. Такие варианты могут содержать большое количество деталей, а сама конструкция получается чересчур громоздкой.

Использование современной элементной базы дает возможность полностью решить эту проблему и сделать все схемы простыми и функциональными. Одни элементы встраиваются в другие, создавая тем самым интегрированные конструкции. Типичным примером служат симисторы, применяемые в качестве пороговых устройств, устанавливаемые в том числе и в сумеречные выключатели фирмы legrand. Принцип работы у них тот же самый, как и в простых схемах. То есть, в зависимости от степени освещенности, изменяется сопротивление фотоэлемента, и его напряжение. В соответствии с этим происходит открытие или закрытие управляющего электрода симистора.

Эксплуатационные и технические характеристики

Фотореле с датчиком освещённости следует выбирать, исходя из условий его будущей эксплуатации. При использовании в уличном освещении датчик света может быть выносным и устанавливаться отдельно, или встроенным в конструкцию светильника. В первом случае фотоэлемент, обладающий небольшими размерами, легче установить в нужное место, защищенное от подсветки. Такие устройства подходят для установки внутри дома и свободно монтируются в электрическом щитке на дин-рейке.

Сумеречный выключатель освещения со встроенным датчиком света обычно располагается возле светильника. Главное, чтобы световой поток не попадал на сенсор.

Основные параметраметры и технические характеристики фотореле:

  • Питающее напряжение. В зависимости от модели, составляет 12 или 220 вольт. То есть, устройства могут работать от постоянного или переменного напряжения. Питание реле на 12 вольт нередко осуществляется от аккумулятора в выносной схеме.
  • Эксплуатационные температурные режимы. Реле с фотоэлементом, применяемое в уличном освещении, должно работать при любых погодных условиях, независимо от времени года. Температурный диапазон рекомендуется выбирать с некоторым запасом, на случай резких скачков жары или холода.
  • Защита корпуса. С этой целью разработана специальная классификация. Например, для наружной установки следует выбирать внешний тип устройства с классом защиты IP44 и выше. В этом случае исключается попадание внутрь корпуса водяных брызг и твердых частиц с размерами свыше 1 мм. Чем выше класс защиты, тем надежнее будет работать выбранное устройство. В домашних условиях вполне достаточно приборов с классом защиты IP23.
  • Мощность подключаемой нагрузки. Любое фотореле соответствует мощности, установленной заводом-изготовителем. При расчетах рекомендуется, чтобы сумма мощностей подключаемых светильников была на 20% ниже этого значения у фотодатчиков сумеречного выключателя. В этом случае устройство прослужит дольше, поскольку не будет работать в экстремальных условиях полной нагрузки.
Читайте также:  Сколько служит водяной счетчик

Подключение

После выбора необходимого устройства, можно приступать к его установке и подключению. Все необходимые схемы содержаться в технической документации.

Данные схемы различаются в зависимости от той или иной модификации фотореле vega или легранда, а общий порядок действий является одинаковым для всех приборов этого типа. Каждый вывод состоит из трех проводов, обозначенных разными цветами. Проводник черного цвета служит обычной фазой, подающей питание, красный провод также является фазным, подводимым к источнику освещения. Нулевой провод окрашивается в зеленый цвет.

Установка и подключение датчика освещенности выполняется в следующем порядке:

  • До начала монтажа на стене устанавливается распределительная коробка, где будут соединяться провода.
  • Датчик освещенности подключается в соответствии со схемой, нанесенной на корпус или находящейся в документации. Крепление выполняется с помощью кронштейна. Необходимо исключить попадание на сумеречное реле прямых солнечных лучей.
  • Корректировка системы под местные условия посредством настроек и регулировок. Датчик должен правильно реагировать на изменяющиеся условия освещенности.
  • При раздельной установки датчика с выносным переключателем регулировок, они соединяются между собой кабелем.

По окончании монтажа необходимо выполнить проверку работоспособности системы. С этой целью сумеречный выключатель подключается к сети, а светильники должны включаться или выключаться.

Схема подключения фотореле для уличного освещения

Схема подключения датчика движения для освещения с выключателем

Выключатель с подсветкой: установка, подключение, схема

Схема подключения выключателя и розетки от одного провода

Схема подключения выключателя

Как подключить двойной выключатель на две лампочки – схема подключения

Благодаря использованию оптоэлектронного реле типа 5П19Т1 можно добиться гальванической развязки платы с электросетью, а во-вторых небольшого тока потребления до 10мА и напряжения до 1,8В. Ток коммутируемый в нагрузке, наоборот может достигать значений до 1А.

Схема сумеречного выключателя имеет датчик освещения, который является фоторезистором типа ФСК-1. Его сопротивление снижается с увелечением попадаемых на его поверхность квантов света и уменьшается ближе к сумеркам, что в свою очередь переключает триггер Шмитта, выполненный на транзисторах. Номиналы радиокомпонентов рассчитаны таким образом, что при переключение триггера произойдет это с небольшим гистерезисом. Это задает надежное включение и выключение освещение при плавных изменениях его уровней. Подстроечным резистором R3 СП3-19б СП3-38а-0,125 можно настроить требуемую чувствительность фотоэлемента при наступлении сумерек. Все компоненты схемы смонтированы на односторонней печатной плате изготовленной методом ЛУТ.

В роли датчик уровня освещенности используется фоторезистор R2 типа ФСК-1. Он подключен между базой и коллектором биполярного транзистора VT1, поэтому в светлое время суток, когда сопротивление R2 дочтаточно мало, он открывается, так как напряжение на его базе возрастает. Соответственно VT2 закрывается.

Снижается и напряжение между управляющем электродом симистора VS1 и плюсовой шиной, поэтому, последний закрывается и напряжение на лампу не поступает. В темное время суток сопротивление фоторезистора возрастает и VT1 закрывается, зато отпирается транзистор VT2.

Напряжение на коллекторе VT2 падает, что вызывает открытие симистор и включение лампы Н1. В этой схеме можно применить фоторезистор номинального сопротивления в достаточно широком диапазоне, от десятков Ом до сотен кОм. Напряжение на базе VT1 определяется номиналами делителей на R3 и R2. При этом резистор R3 переменный, и с его помощью можно осуществляется настройка уровня естественной освещенности.

Чтобы не было кратковременного мигания лампы фоноря при быстром изменении уровня освещенности, при открытии VT2 напряжение на резисторе R7 увеличивается и смещает VT1 еще сильнее в режим отсечки т.е мы видим работу транзисторного триггера Шмитта. Цепь R5-C2 задерживает переключение триггера блокируя реакцию фотореле на скоростной уровень изменения освещенности датчика

Переменное сопротивление R3 типа СПО, но подойдет абсолютно любое, как переменное так и подстроечное, указанного номинала на схеме. Стабилитрон абсолютно любой на 15 вольт. Диоды VD2 и VD3 с обратным напряжением не ниже 400 вольт. Транзисторы-любые КТ315 или КТ3102. При установке сумеречного выключателя нужно сделать так, чтобы прямой свет от фонаря не попадал на фоторезистор, иначе схема будет работать со сбоями.

Читайте также:  Керамическая плитка для ванной 20х50

Аппарат предназначен для управления освещением площадки возле подъезда многоквартирного дома, или дворика частного дома. Принцип работы в использовании таймера и фотореле в совокупности. Фотореле служит датчиком естественного света, а таймер ограничивает время включенного состояния осветительного прибора. Вечером уровень естественной освещенности снижается. При его снижении ниже предела, который устанавливается подстроечным резистором R1, происходит включение осветительного прибора. Одновременно запускается таймер, отсчитывающий время, установленное примерно 3 часа, спустя которое свет выключается независимо от уровня внешнего освещения.

Принципиальная схема аппарата показана на рисунке. Датчиком света служит фотодиод от системы дистанционного управления старого советского телевизора. Здесь фотодиод FD1 включен в обратном направлении и работает как фоторезистор, образуя вместе с резистором R1 делитель напряжения, поступающего на входы элемента D1.1. Сопротивление R1 устанавливают таким чтобы при достаточном естественном освещении на выходе элемента D1.1 была логическая единица, а при недостаточном — ноль. То есть, резистором R1 устанавливают порог фотореле.

Днем, когда освещенность достаточная, на выходе D1.1 логическая единица, поступающая на вход «R» счетчика D2 и на один из входов элемента D1.2. Поэтому, во-первых, счетчик D2 установлен в нулевое состояние и не реагирует на импульсы, поступающие на его вход «С» от мультивибратора на элементах D1.3-D1.4, во-вторых, логическая единица на входе элемента D1.2 приводит к тому, что на его выходе — логический ноль. Поэтому мощный полевой транзистор VT1 закрыт и напряжение на лампу Н1 не подается. Ночью, когда освещенность недостаточная на выходе элемента D1.1 — логический ноль, который поступает на вход «R» счетчика D2 и на один из выводов D1.2. Так как до этого момента счетчик D2 был в нулевом состоянии, то логические нули будут на обоих входах элемента D1.2. Поэтому на его выходе будет логическая единица, которая открывает VT1 и через него поступает питание на лампу Н1.

Транзистор IRF840 предназначен для работы в схемах коммутации достаточно большой нагрузки и напряжения, к тому же из-за его очень низкого сопротивления в открытом состоянии на нем рассеивается очень небольшая мощность, несмотря на существенно большую мощность нагрузки. Поэтому IRF840 при мощности нагрузки до 200-300W может работать без радиатора. Так KaKlRF840 предназначен для работы на постоянном или пульсирующем токе, напряжение на лампу поступает через мостовой выпрямитель на диодах VD4-VD7. Выпрямительный мост сделан на диодах КД209Б, относительно небольшой мощности, поэтому, мощность лампы не должна быть более 100W. Если будет нужна лампа 200-300W, потребуется заменить эти диоды более мощными.

Так как на входе «R» счетчика D2 есть логический ноль, то счетчик получает разрешение считать импульсы, которые поступают на его вход «С». Эти импульсы генерирует мультивибратор D1.3-D1.4, от их частоты зависит продолжительность включенного состояния лампы Н1. На 8192-м импульсе мультивибратора на выводе 3 счетчика D2 появляется логическая единица, которая, во-первых, поступая на один из входов D1.2 приводит к появлению логического нуля на его выходе. Транзистор VT1 закрывается и лампа выключается. Во-вторых, единица поступает на один из входов D1.3 и срывает генерацию мультивибратора.

Чтобы вывести схему из этого состояния нужно чтобы сначала посветлело так, чтобы на выходе D1.1 появилась единица, а потом потемнело, чтобы там появился ноль. Фотодиод ФД263 можно заменить другим фотодиодом, фототранзистором или фоторезистором. Соответственно придется изменить и номинальное сопротивление R1. Продолжительность включенного состояния фонаря можно изменить подбором R2 и С2. Печатную плату не разводил, — не вижу смысла травиться химией, когда есть такие хорошие «макетки», да еще и с корпусами. Фотодатчик должен «смотреть» в небо и быть расположенным выше лампы, лучше всего над карнизом подъезда.

Данное устройство используется для автоматического включения фонаря уличного освещения в тёмное время суток и отключения в светлое. Основа первой конструкции фотореле — микросборка КР544УД1Б, а второго микросхема КР1182ПМ1.

Схемы представляют собой типовые датчики освещения, в роли светочувствительного радиоэлемента в них применяется фоторезистор. Первая рассмотренная схема — датчик затемнения, вторая — освещения

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector