Схемы фотореле для освещения собираем своими руками

Фотореле заботятся о нас чаще, чем мы замечаем их. Полезные устройства обеспечивают комфортное освещение для передвижения людей с наступлением темноты, выключают свет тогда, когда он уже не нужен, и способны работать даже в режиме охраны. Рассмотрим несколько схем фотореле с разным функционалом.

Фотореле на 12В делаем своими руками

С наступлением темноты обнаружить дорожку в саду бывает не так и просто. Представленный переключатель управления уличным освещением позволяет легко закрыть такой вопрос.

Как работает прибор

Рассмотрим одну из наиболее простых схем, которая включает освещение с наступлением темноты. В данном случае в качестве датчика освещенности выступает фоторезистор R1, сопротивление которого в темноте возрастает.

Соответственно, транзистор Т2 перестает проводить ток, транзистор Т1 включается, и реле RL1 срабатывает. Перепад напряжения на резисторе R3 обеспечивает гистерезис ключа. Емкость С1 предохраняет схему от случайных вспышек освещения, например, автомобильных фар. Сопротивление фоторезистора меняется от сотен Ом до десятков кОм при смене дневного освещения на ночную темноту. При настройке схемы лучше отсоединить конденсатор С1, чтобы сократить время отклика системы.

Потенциометром PR1 регулируем порог срабатывания включения и отключения системы. Контакты реле, которое использовано в данном примере, допускают нагрузку до 8 А.

Перечень элементов

На принципиальной схеме уже указаны основные параметры элементов. Рассмотрим список комплектующих подробнее:

РЕЗИСТОРЫ:

  • R1 — 4,7 кОм;
  • R — 3,3 кОм;
  • R3 — 33 Ом;
  • PR1 — 5 кОм;
  • FOTO — Фоторезистор CDS8003.

КОНДЕНСАТОРЫ:

C1, C2 — 10 мкФ.

ПОЛУПРОВОДНИКИ:

  • Т1, Т2 — BC548;
  • Д1 — 1N4148.

ПРОЧИЕ ЭЛЕМЕНТЫ:

  • RL1 — реле JQX-68F 12 В;
  • CON1, CON2 — разъем ARK2/500.

Схема промышленного фотореле на 220 в

В качестве примера изучим конструкцию модели ФР-602, которую предлагает фирма EIK. Впрочем, фотореле других производителей мало, чем отличаются от рассматриваемого примера, в том числе по внешнему виду.

Устройство фотореле для уличного освещения

Схема прибора довольно проста и будет полезна и для тех, кого интересует ремонт промышленного изделия, а также для тех, кто пожелает его изготовить своими руками. Питание устройства осуществляется по бестрансформаторной схеме. Питание 220 В подается на диодный мост D1-D4 через гасящие элементы С2, R2, R3. Далее выпрямленное напряжение ограничивается стабилитроном ZD1 и фильтруется конденсатором С4.

Активная часть схемы выполнена на транзисторах Q1, Q2. Напряжение питания делится на сопротивлениях WL, R4, РН. Когда сопротивление датчика РН меняется под воздействием изменения освещенности, происходит смещение напряжения на базе Q1. Первый транзистор управляет Q2, который включает и выключает реле Rel1. Диод D5 защищает схему от обратного выброса катушки реле.

Часть элементов схемы — SMD компоненты, которые размещаются на плате со стороны печатных проводников. При правильной сборке устройство работает сразу. Настройка системы заключается в установке желаемого порога срабатывания с помощью подстроечного резистора WL.

Будьте осторожны! При подключении фотореле нельзя касаться руками элементов системы. Питание на схему подается без гальванической развязки, и на ее элементах присутствует опасное напряжение 220 В!

Перечень компонентов

На принципиальной схеме уже указаны основные параметры элементов. Для тех, кто выполняет ремонт устройства или собирает его своими руками, рассмотрим список комплектующих подробнее:

РЕЗИСТОРЫ (мощность 0,25 ВТ, если не указано иное):

  • R2 — 1,5 МОм;
  • R3 — 220 Ом, 2 Вт;
  • R4 — 1 МОм;
  • R5 — 560 кОм;
  • R6 — 200 кОм;
  • R7 — 100 кОм;
  • R8 — 75 кОм;
  • R9 — 33 кОм.

КОНДЕНСАТОРЫ:

  • C2 — 0,7 мкФ, 400 в;
  • C4 — 100 мкФ, 50 В;
  • C5 — 47 мкФ, 25 В.

ПОЛУПРОВОДНИКИ:

  • D1 — D5 — 1N4007;
  • VD1 — 1N4118;
  • Q1, Q2 — BC857A;
  • ZD1 — 1N4749.

ПРОЧИЕ ЭЛЕМЕНТЫ:

  • Rel1 — реле SHA-24VDC-S-A;
  • WL — подстроечный резистор 2,2 МОм;
  • РН — фоторезистор до 10 кОм.

Установка реле для управления освещением

В простейшем случае фотореле имеет три контакта. Через два из них подается напряжение 220 В, то есть ноль и фаза, а на третьем появляется напряжение (фаза) при срабатывании внутреннего реле. Если устройство не имеет встроенной схемы питания, то оно подается через два контакта. Тогда еще два отдельных контакта подключены к выходу реле.

Совместное применение фотореле и реле времени

Совместное включение двух устройств позволяет реализовать новый функционал. Теперь уличное освещение будет включаться по команде фотореле, а затем будет отключаться через несколько часов, когда улицы опустеют, и свет прохожим не нужен. В качестве реле времени можно использовать приборы типа IEK ORT-A2-AC230V, THC-B1 или другие. Схема системы представлена на картинке.

Схема фотореле с таймером отключения света

В некоторых случаях необходимо продлить работу какого-либо устройства, например, вентилятора, после выключения света в помещении. Или разбрызгиватели, поливающие газоны, они должны работать целый день, от восхода до заката и некоторое время после наступления темноты. Что общего в этих ситуациях? Необходимость продлить работу устройства после исчезновения освещения.

Основные параметры системы

Перечислим основные параметры устройства:

  • включение электромагнитного реле после обнаружения достаточной интенсивности освещения и продление этого включения после исчезновения освещения;
  • время отключения плавно регулируется от примерно 7 с до примерно 12 мин;
  • простая возможность изменения времени переключения;
  • питание 12 В постоянного тока (или 24 В после модификации);
  • ток потребления 5…35 мА при питании 12 В.

Типичные датчики освещенности работают таким образом, что сигнализируют о соответствующем состоянии выхода, когда темно или светло, в зависимости от конструкции. Однако иногда такой простой зависимости недостаточно, и требуется дополнительная функция задержки времени срабатывания. Простейшим примером будет вентиляция помещения – для его полноценного проветривания систему следует подключить на некоторое время после выхода из помещения (выключения света). Или чтобы водитель мог безопасно добраться домой после парковки автомобиля в гараже, без необходимости пробираться в темноте.

Представленная система может решить такие проблемы, используя всего несколько дешевых и популярных компонентов. И чувствительность, то есть порог срабатывания реле, и время продления срабатывания можно плавно регулировать с помощью обычных потенциометров. Кроме того, схема легко преобразуется, например, в части изменения времени срабатывания реле или напряжения питания. Она также может реагировать и на температуру, но об этом позже.

Описание принципиальной схемы

Принципиальная схема рассматриваемой системы представлена ​​на рисунке ниже. Важнейшим активным элементом, несомненно, является двойной компаратор LM393. US1A отвечает за обнаружение достаточно высокой освещенности. Этот компаратор сравнивает два потенциала. Одним из них является напряжение, подаваемое на выводы фоторезистора, подключенного к разъему J1.

Ток, протекающий через этот фоторезистор, ограничивает резистор R1, создавая тем самым делитель напряжения питания. Второй потенциал также является выходом делителя напряжения, на этот раз состоящего из резисторов R3 и R4 и сопротивления потенциометра P1. Компаратор переключится, когда сопротивление фоторезистора будет ниже или выше результирующего сопротивления R3 и P1, поскольку R1 и R4 имеют одинаковое сопротивление, или точнее: выход компаратора будет находиться в низком логическом состоянии, когда сопротивление фоторезистора уменьшается ниже указанного предела через R3 и P1.

 

Однако одного переключения недостаточно, поскольку реальные компараторы не имеют бесконечно высокого коэффициента усиления по напряжению. Необходимо было ввести в систему гистерезис, пусть даже небольшой, который бы обеспечивал двухпозиционную работу выхода этого компонента. Для этого добавлены резисторы R2 и R5, создающие петлю положительной обратной связи.

Активированный выход компаратора, т.е. находящийся в низком состоянии, несколько понижает потенциал на неинвертирующем входе, т.е. тот, который определяется датчиком освещенности. Это также работает и наоборот: принятие высокого логического состояния немного увеличивает этот потенциал.

Выход компаратора US1A переводит транзистор Т1 в открытое состояние, поскольку ток, текущий с его базы, ограниченный резистором R6, может составлять несколько миллиампер. Резистор R7 удерживает Т1 закрытым после того, как на выходе компаратора становится высокий логический уровень, т. е. встроенный выходной транзистор блокируется. Затем R7 подает ток (очень небольшой силы) на R5. Без R7 транзистор Т1 никогда не был бы полностью закрыт, потому что с его базы через R5 протекал бы небольшой ток.

Задача Т1 — управлять зарядом конденсатора С1. При достаточно сильном освещении фоторезистора С1 заряжается до напряжения, практически равного напряжению питания. Резистор R8 ограничивает зарядный ток до безопасного значения для транзистора Т1. Однако резистор R9 и потенциометр P2 разряжают C1 после включения транзистора T1. Конденсатор С1 вносит инерцию в эту систему: он быстро заряжается через R8, а затем медленно разряжается, благодаря результирующему сопротивлению R9 и P2.

Диод D1 способен быстро сбрасывать накопленный в С1 заряд. Этот заряд останется после выключения питания, и это означает сброс предыдущего включения питания. Через несколько секунд С1 разрядится до такой степени, что следующая ступень не будет активирована при повторном включении питания.

Следующий этап — второй компаратор, который на этот раз сравнивает напряжение на выводах С1 с опорным напряжением, вырабатываемым делителем напряжения, составленным из резисторов R10 и R11. Если напряжение на C1 достаточно велико, US1B устанавливает на своем выходе низкое логическое состояние, которое включает T2 — даже насыщает его — и транзистор включает реле. В ситуации, когда C1 остается разряженным ниже опорного напряжения, на выходе US1B высокий уровень, и реле выключается. Резистор R12 вместе с внутренним сопротивлением делителя R10+R11 (около 4,5 кОм) обеспечивают положительную обратную связь для этого компаратора для управления реле чисто двоичным способом.

Контакты реле — общий COM и нормально разомкнутый NO — вынесены на клеммы разъема J2, чтобы с их помощью можно было управлять нагрузкой, питаемой, например, от сети 230 В. Между ними подключена простая RC-цепочка, что ограничивает искрение этих контактов при их переключении. Это снижает уровень излучаемых электромагнитных помех и продлевает срок службы реле.

Источник питания системы должен быть подключен к клеммам разъема J3. Чтобы предотвратить повреждение системы, вызванное случайным изменением полярности питания, был добавлен диод D3, который затем блокирует неправильное подключение. Конденсаторы С3 и С4 фильтруют пульсации напряжения питания и подавляют связь между отдельными каскадами, что особенно важно при коммутации системы.

Монтаж и наладка

Система собрана на односторонней печатной плате размерами 85×40 мм, схема которой представлена ​​на рисунке ниже. На расстоянии 3 мм расположены четыре монтажных отверстия, каждое диаметром 3,2 мм от края платы. Сборку предлагаю начать с элементов с наименьшей высотой корпуса, т.е. маломощных резисторов и полупроводниковых диодов. Рекомендую использовать гнездо для интегральной схемы US1, чтобы облегчить ее замену в случае неисправности. Полностью собранную систему можно увидеть на фото ниже. Фоторезистор следует подключить к выводам разъема J1, который также хорошо виден.

Правильно собранная система готова к работе после установки верного положения монтажных потенциометров. Чувствительность системы задается потенциометром Р1: поворачивая его ползунок влево, увеличиваем чувствительность (включение реле при меньшей интенсивности света, падающего на фоторезистор), а поворачивая его вправо, уменьшаем., т.е. система будет реагировать только тогда, когда фоторезистор сильно освещен. В свою очередь, Р2 используется для установки продления времени срабатывания реле после выключения света – поворотом влево мы уменьшаем это время, а поворотом вправо – увеличиваем. В системе-прототипе установлено, что при питании от 12 В это время можно регулировать от 7 секунд до 12 минут. Диапазон регулируемого времени можно изменить, заменив потенциометр P2 и/или конденсатор C1.

 

Питание должно быть обеспечено постоянным напряжением примерно 12 В, а точнее в диапазоне 10…16 В. Такие пределы учитывают диапазон корректной работы реле (с учетом падения напряжения на диоде D3 и транзисторе Т2) при температуре 20°С. Стоит позаботиться о том, чтобы это напряжение было хорошо отфильтровано и желательно стабилизировано. Потребляемый ток при 12 В составляет около 5 мА при выключенном реле и около 35 мА при включенной катушке.

Выводы разъема J2 следует рассматривать как контакты механического выключателя, отключающего питание управляемого устройства. Из-за ширины дорожек на поверхности ламината ток, протекающий по ним, не должен превышать 5 А. Если необходимо коммутировать более высокие токи, стоит использовать внешний контактор, катушка которого будет управляться через разъем J2, и только этот контактор включит более мощное устройство.

Напряжение, питающее систему, можно увеличить до 24 В после внесения всего лишь одной модификации в плату: заменить реле РК1 на аналогичное с катушкой, адаптированной под это напряжение (например, JQC3FF/241ZS). Потребление тока при включении реле уменьшится, а остальные параметры существенно не изменятся.

Прибор работает как контроллер теплоотвода

Вместо фоторезистора к разъему J1 системы можно подключить NTC-термистор с номинальным сопротивлением, например, 47 кОм. При его использовании система сообщит о достижении заданной температуры с задержкой времени выключения. Один из примеров применения — контроллер вентилятора, охлаждающий перегревающийся радиатор. После однократного включения он будет работать не менее установленного времени, что позволит теплоотводу достаточно остыть.

Перечень компонентов

На принципиальной схеме уже указаны основные параметры элементов. Рассмотрим список комплектующих подробнее:

РЕЗИСТОРЫ (мощность 0,25 ВТ, если не указано иное):

  • R1, R4, R7, R10, R14 — 100 кОм;
  • R2, R3, R6, R9, R11, R13 — 4,7 кОм;
  • R5, R12 — 3,3 МОм;
  • R8 — 22 Ом;
  • R15 — 33 Ом 3 Вт;
  • P1 — 100 кОм, одновитковый, горизонтальный монтаж;
  • P2 — 500 кОм одновитковый горизонтальный монтаж.

КОНДЕНСАТОРЫ:

  • C1 — 470 мкФ 35 В;
  • C2 — 100 нФ MKP X2 305 В переменного тока;
  • C3 — 470 мкФ, 35 В;
  • C4 — 100 нФ.

ПОЛУПРОВОДНИКИ:

  • D1, D2 — 1N4148;
  • D3 — 1N5819;
  • Т1, Т2 — BC327;
  • US1 — LM393 DIP8.

ПРОЧИЕ ЭЛЕМЕНТЫ:

  • J1, J3 — АРК2/500;
  • J2 — АРК2/750;
  • PК1 — JQC3FF/121ZS (описание в тексте);
  • разъем DIP8 — 1 шт.;
  • фоторезистор GL5537 20-50 кОм.

 

Оцените статью:
1 балл из 52 балла из 53 балла из 54 балла из 55 баллов из 5
Loading...Loading...
Поделитесь с друьями!
Практическая электроника и технические поделки для начинающих
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: