Сумеречный выключатель

Сумеречный выключатель

Для дополнительной экономии электроэнергии сейчас все чаще применяются дополнительные устройства которые могут управлять освещением без дополнительного участия при этом человека. Существует такое устройство как фотореле (многие производители называют такие устройства по разному: сумеречный выключатель, фотореле, реле сумеречного освещения и т.д.). Оно позволяет включать нагрузку при снижении уровня освещенности до определенного регулируемого предела. Который выставляется в ручную при настройке(наладке) электриком на месте. У устройства имеется датчик освещенности. У разных моделей этот датчик может находиться как в одном корпусе вместе с реле так и быть выносным на специальном шнуре. Датчик следует располагать на не освещаемой по поверхности так как включаемый реле светильник может светить на датчик и он в свою очередь будет отключать свет потом опять включать. Получится что то типа мигалки. Желательно так же чтоб на датчик не попадал свет фар от проезжающих машин. Так как некоторые типы (особенно дешевых) сумеречных выключателей не имеют внутри регулируемой задержки срабатывания реле. В некоторых моделях фотореле такая регулировка имеется и позволяет изменять временной интервал задержки срабатывания от нескольких секунд до нескольких минут. Что бывает весьма полезно. Так же имеется параметр коммутируемой мощности от него зависит на какую нагрузку рассчитано реле внутри устройства. Есть некоторые виды сумеречных выключателей которые рассчитаны на управление всего одной лампой, а есть которые имеют внутри себя реле с достаточно мощными контактами и позволяют управлять уже небольшой линией ламп. Для получения возможности управления очень большой нагрузкой скажем целой улицей фонарей. Необходимо использовать сумеречный выключатель совместно с магнитным пускателем который выбирается исходя из коммутируемой мощности. То есть фотовыключатель включает обмотку магнитного пускателя который в свою очередь включает мощную нагрузку (уличное освещение). Схемы включения сумеречных выключателей как правило изображаются либо прямо на упаковках выключателей либо на инструкциях к ним. Некоторые из них будут представлены ниже.

Самое простейшее из фото реле

Это схема включения одного из самых дешевых вариантов устройств датчик которого находится в одном корпусе в месте с реле в таких устройствах в место реле чаше всего применяется его аналоги из дешевых радио элементов. Что не благотворно сказывается на его работе. Регулировка таких устройств достаточно грубая а чувствительность датчика оставляет желать лучшего.

Но стоимость такой безделушки обычно в пределах 250рублей на середину 2012 года.

Сумеречный выключатель с сигнальной линией

Существуют еще устройства с отдельной сигнальной линией они более предпочтительней предыдущих так как позволяют использовать не только лампы накаливания но и лампы люминесцентного или светодиодного типа.

Фотореле с выносным датчиком и сигнальной линией

Стоимость таких устройств колеблются в пределах 1000 рублей.

Так же выпускаются устройства у которых нет сигнальной линии, а в замен её выведены контактные площадки от внутреннего контакта фотореле это немного видоизменяет схему включения сумеречного фото выключателя на следующею

Фотореле в управлении пускателем

И позволяет подключить магнитный пускатель и управлять нагрузкой которая превышает максимально допустимую нагрузку самого фотовыключателя в десятки раз.

Несложный сумеречный фото выключатель можно собрать и самому. Ниже представлена схема такого сумеречного выключателя.

В качестве фото датчика можно применить фото транзистор например SFH 309. Сама схема питается от источника постоянного тока в 12 вольт. А контакты реле могут коммутировать любое напряжение хоть постоянное хоть переменное. Зависит от использования датчика. Данное устройство можно применить даже в частных домах для включения подсветки на крыльце веранде или включения подсветки дорожек на своей территории. Тогда приехав ночью домой не придется идти в потемках к домику.

Схема включения сумеречного выключателя

На рисунке показана схема сумеречного выключателя, объединяющего в себе достоинства первого и второго типов. Большей частью это фотореле, но в нем есть и простой таймер, выключающий свет поздно ночью, когда он никому не нужен, например, с 24-00 до 6-00. Схема фотореле построена на микросхеме D2 типа К561ТЛ1, содержащей четыре элемента «И-НЕ» со свойствами триггера Шмитта. Датчиком освещенности служит фотодиод VD5 от систем дистанционного управления старых отечественных телевизоров.

Что такое сумеречный выключатель и для чего он нужен?

Сумеречными выключателями называют автоматы, включающие свет с наступлением темноты и выключающие его утром. Существует два основных типа выключателей:

Обоим типам свойственны существенные недостатки. Фотореле включает свет только когда темно, но поддерживает свет включенным всю ночь, даже если в этом нет необходимости, повышая таким образом расход электроэнергии.

Таймер далеко не всегда включает свет, когда это действительно нужно по соображениям уровня освещенности.

Фотодиод инфракрасный, но он очень хорошо реагирует и на видимый свет. Фотодиод включен фоторезистором и вместе с переменным резистором R7 он образует делитель напряжения, зависимый от уровня света.

Сопротивление R7 должно быть установлено таким образом, чтобы днем, даже пасмурным, когда уровень солнечного света достаточен, напряжение на входах элемента D2.1 было в пределах уровня логической единицы. Тогда на выводе 6 D2.2 будет ноль, и на его выходе единица. Единица будет так же на D2.4 и светодиод оптопары U1 гореть не будет. Симистор VS1 закрыт, осветительная лампа Н1 выключена.

Порог должен быть установлен резистором R7 так, что с наступлением темноты напряжение на входах D2.1 должно понижаться до уровня логического нуля. На вывод 6 D2.2 теперь поступает логическая единица. Если на втором входе D2.2 так же имеется логическая единица, то на его выходе будет ноль. Ноль будет и на выходе D2.4. Светодиод оптопары U1 зажигается и симистор VS1 открывается, включая лампу Н1.

Так работает фотореле. Но еще есть и таймер. Выполнен он на счетчике-мультивибраторе С D4 521 (D1). Частота мультивибратора D1 цепью R2-C2 установлена 97 Гц (при налаживании эту частоту нужно точно установить подбором R2, контролируя частоту на выводе 4 D1).

При такой частоте счетчик отрабатывает 24-часовой цикл. Здесь задача таймера в том, чтобы каждые сутки на 6 часов делать включение света от фотореле невозможным. Начинается отсчет этого времени с момента обнуления счетчика кнопкой S1.

Например, свет должен гореть только утром и вечером, а ночью, с 24-00 до 6-00 он должен быть выключен. Для этого в 24-00 обнуляете счетчик кнопкой S1 (кнопка без фиксации). На выводе 5 D2.2 устанавливается ноль. Теперь независимо от состояния фотореле на выходе D2.4 будет единица и свет не сможет включиться.

Спустя 6 часов откроется диод VD6, а затем и VD7. На резисторе R4 будет напряжение высокого логического уровня, и таймер не будет блокировать работу фотореле.

Резервный источник питания В1 нужен для того чтобы из-за перепада или пропадания напряжения в сети установка таймера не сбивалась.

Микросхема CD4521 отечественного аналога не имеет, но есть много зарубежных аналогов (типа «хх.4521»). Остальные детали можно заменить любыми подобными указанным на схеме. Монтаж удобнее всего выполнить на универсальной макетной печатной плате (решето через 2,5 мм с круглыми площадками).

Простой сумеречный выключатель

Для чего предназначено это устройство?
Управление в автоматическом режиме включением и выключением света на территории, в подъезде, когда освещенность на улице становиться ниже установленного значения.
Имеются много подобных самоделок, к которым до сих пор не потерян интерес к паянию, неумолимый прогресс и новые технические решения приходят к нам, в основе конструкции которых микроконтроллеры, но всегда остается потребность и желание собрать самому простую и недорогую схему.
Практическая полезность этой конструкции остается всегда нужной, тем более во время, когда экономия электричества стала одной из серьезных и актуальных хозяйственных проблем.

На рынке существует самые разнообразные сумеречные выключатели, которые легко доступны, зачем что-то еще изобретать? Для желающих «помастерить» и «попаять» предлагается эта миниатюрная «конструкция выходного дня», она хорошо подойдет для применения в домашней электронике. Фотореле представляет собой схему с релейным выходом, размер печатной платы 29x29x15 мм, питание от внешнего источника питания постоянного тока.
Схема фотореле.

Схема электрическая

Простое фотореле день — ночь схема. Принцип работы достаточно прост: операционный усилитель используется в качестве компаратора (сравнивающего устройства), фоторезистор определяет уровня освещения окружающей среды. Нагрузкой сумеречного выключателя является малогабаритное электромагнитное реле. Как уже указывалось выше, для определения уровня падающего света предназначен фоторезистор FR1, он имеет максимальное сопротивление в темноте около 1 МОм и минимальное в несколько сотен Ом при воздействии на него сильного света: это позволяет определить уровень освещенности на основе разницы значений сопротивления FR1. По схеме видно, что сопротивление фоторезистора входит в состав делителя напряжения, состоящий из R3, FR1 и R5 для получения необходимой величины напряжения с выхода делителя.
Подавая напряжения с делителя на вход 5 U1 (неинвертирующий вход) можно получить на выходе 7 компаратора устойчивое срабатывание, которое будет соответствовать выбранному значению яркости к величине напряжения с делителя. Включение переменного резистора (триммера) в схему с компаратором дает возможность отрегулировать порог (необходимую величину напряжения ) срабатывания компаратора, в соответствии с уровнем освещенности, при котором выходное реле должны включиться (активировано).

Работа устройства

Рассмотрим работу схемы подробнее, предполагая, что фотодатчик FR1 не освещен, находится в темноте, в результате этого сопротивление FR1 гораздо выше, чем сопротивление R3 и R5. В результате этого напряжение с делителя поступающее через R3 и R6 на вход компаратора будет примерно равно напряжению питания U1, поступающего через диод D1.

Если подстроечный резистор RV1 находится в положении ближе к минусу источника питания и дальше от положительного потенциала (катода D1), величина напряжение поступающее на инвертирующий вход 5 операционного усилителя меньше, чем напряжение на неинвертирующем входе 6. Таким образом, на выходе U1 образуется сигнал высокого потенциала прикладываемый к базе Т1, транзистор открывается, величина коллекторного тока становится достаточной для срабатывания реле RL1 и зажигания LD1 (включенный светодиод сигнализирует срабатывание фотореле), замыкается контакт С и NO, включая цепь нагрузки.
Когда освещенность начинает повышаться, напряжение поступающее с делителя через R6 и D3 на контакт 5 U1 уменьшается, в следствии постепенного понижения сопротивление фоторезистора от попадания света на его чувствительный слой. В какой-то момент неинвертирующий вход станет находиться под более низким потенциалом, чем напряжение на инвертирующем вводе, определяемое триммер RV1 и компаратор переключается, изменяя состояние выхода, потенциал на выходе становится низким, транзистор Т1 закрывается. В результате гаснет светодиодный индикатор, а выходное реле переключается в исходное состояние, нагрузка выключается. Если уровень освещенности уменьшается, то на выход 7 U1 потенциал опять становится высоким и выходное реле замыкает снова (индикатор загорается).
Регулировка момента включения сумеречного выключателя в сумеречное время выставляется триммером RV1, когда необходимо зажечь уличное освещение. Плавным перемещение подстроечного резистора устанавливается уровень напряжения срабатывания устройства, перемещая движок в сторону земли (минуса) напряжение уменьшается, а в противоположную, наоборот увеличивается. Для срабатывания реле в более темное время суток необходимо резистор перемещать в направлении минуса.

Назначение элементов фотореле

Рассматривая предложенную схему можно увидеть, что в ней установлен диод D3 подключенный к выводу 5 компаратора, его назначение пропустить напряжение с делителя через резистор R6 ко входу 5 и на цепочку R4, С3, не давать быстро разряряжаться конденсатору С3, когда потенциал с делителя станет меньше чем потенциал на С3. Эта задержка по времени необходима для того чтобы не дать выключиться освещению в случае кратковременных помех по питанию, или при резком кратковременном изменении освещенности датчика (фары автомобиля и т.д.). Еще это необходимо и для того, что при переходе от темного к светлому и наоборот, реле может кратковременно срабатывать, находясь а неустойчивом состоянии, поскольку сопротивление фоторезистора на этот момент может колебаться в районе значений (гистерезиса) определяющее напряжение срабатывания.
Напряжение источника питания поступает через диод D1, защищающий от подключения напряжения обратной полярности, для фильтрации напряжения и подавления импульсных помех предусмотрены конденсаторы С1 и С2.
Схема работает от источника постоянного напряжения от 9 до 12 вольт, для нормальной работы предпочтительнее питать от стабилизированного источника (в противном случае при нестабильном источнике колебания напряжения в районе порогового значения ухудшит стабильность параметров устройства, несмотря на RC фильтр). Требуемый ток порядка 40 мА, благодаря субминиатюрному реле, потребление которого составляет около15 мА.
Дополнительно поясним работу диода D2, подключенный параллельно обмотке электромагнитного реле RL1. Так как диод подключен параллельно обмотке RL1, то во включенном состоянии реле он не функционирует, но при выключении реле, когда транзистор переключается и благодаря индуктивному характеру свойства обмотки реле на ней возникает эдс, полярностью направленной против источника питания, поэтому на коллекторе транзистора появляется в момент переключения удвоенное напряжение источника. Для исключения выхода из строя транзистора Т1 и служит диод D2, гасящий обратную полуволну возникающей ЭДС.
Перечень элементов
R1: 15 кОм
R2: 1 кОм
R3: 15 кОм
R4: 3,3 кОм
R5: 150 Ом
R6: 3,3 кОм
RV1: триммер 1 кОм М.В.
FR1: фоторезистор 2-20k
С1: 100 мкФ 25VL
С2: 100 нФ
С3: 100 мкФ 25VL
D1: 1N4148
D2: 1N4148
D3: 1N4148
LD1: LED 3 мм красный
T1: BC547
U1: LM358 аналог КР1040УД1 / КФ1040УД1
RL1: Реле 12V

Как подключить уличный датчик освещения для включения света

Автоматизация управления уличным освещением сокращает расходы на электроэнергию, упрощает уход за придомовой территорией. Датчик света подает сигнал для включения и выключения ламп, фонарей, прожекторов. Электронное устройство покупают, учитывая технические параметры нагрузки. Умельцы изготавливают прибор самостоятельно.

Достоинства и недостатки датчика освещения

Датчик освещения называют фотореле или сумеречный выключатель. Он отслеживает яркость освещения на улице или в помещении, при необходимости включает и выключает лампы. Использование уличного датчика света имеет несколько преимуществ:

• автоматизация включения уличного освещения;
• точность срабатывания, позволяющая сократить время функционирования осветительных приборов и расходы на электричество;
• программируемые устройства выставляются по индивидуальным настройкам;
• отпугивание воров – система срабатывает, имитируя присутствие владельцев дома.

• низкий класс защищенности устройства провоцирует быстрое окисление контактов и поломку;
• для корректной работы корпус периодически требует очищения.

В местах, где не требуется постоянное освещение, сумеречный выключатель дополняют датчиком движения. Лампы загораются только при приближении человека. Система повышает экономию электроэнергии.

Устройство и принцип действия фотореле

Датчики освещенности для включения света уличные работают без вмешательства человека. Их используют на придомовых участках коттеджей, автодорогах, стройплощадках. Управление работой фотореле осуществляет светочувствительный фотоэлемент. Это устройство распознает степень естественного или искусственного освещения и подает сигналы на электронный блок.

В темноте интенсивность светового потока падает, меняются параметры фотореле, оно замыкает контакты. Ток поступает к светильнику. Утром контакты размыкаются, подсветка выключается.

Составные части прибора:

• фотоэлемент – фоторезистор или фототранзистор, изменяющий собственную электропроводимость в зависимости от яркости светового потока;
• управляющая плата – усилитель, электромеханическое реле;
• корпус – место размещения всех элементов, выполняет защитную и крепежную функцию.

Сумеречные выключатели питаются от электрической сети. Их клеммы коммутируются с фазой нулевым проводом.

Разновидности датчиков освещения

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.

Многофункциональное оборудование с таймером и датчиком движения обходится дороже, но эффективнее осуществляет контроль освещения.

Технические характеристики устройств

Сфера использования электронных устройств определяется их техническими характеристиками:

1. Рабочее напряжение – подключение светового датчика возможно к стандартной сети в 220 В или к источнику постоянного напряжения 12 В.
2. Степень защиты – устройство для наружного размещения нуждается в изоляции от влаги и пыли. Класс защиты обозначается маркировкой IP. Он должен быть не ниже IP44.
3. Максимальный ток – параметр показывает допустимую силу тока.
4. Настройки режима работы – выбирается чувствительность сенсора, время задержки его включения и выключения.
5. Температурный диапазон – производитель указывает, при какой температуре можно эксплуатировать фотореле. Обычно он достаточно широкий, но стоит уточнить предел отрицательных показателей.
6. Габариты – размеры устройства учитывают при выборе места размещения.

Специалисты советуют выбирать сумеречное реле с запасом по мощности нагрузки в 20%.

Обзор популярных моделей и критерии выбора

Среди датчиков освещения уличных пользуются спросом российские и китайские производители. Популярные модели:

• Фотореле ФР-601 от IEK (Китай) – прибор со встроенным фотоэлементом. Пластиковый корпус, степень защиты IP44. Работает с напряжением 220 В, максимальным током 10 А, нагрузкой 2,2 кВт. Порог срабатывания 5-50 Лк. Рабочая температура -25+45°.
• Фотореле ФР-7Н (Россия) – оборудование имеет выносной датчик и кабель длиной 1,5 м. Крепится на DIN-рейку. Номинальное напряжение 220 В, ток 5 А. Диапазон освещенности 10-50 Лк, время срабатывания 15 с.
• Сумеречное реле Zamel WZM-01/S1 (Польша) – устройство монтируется на DIN-рейку. Оно рассчитано на напряжение 230 В, нагрузку в 4 кВт, ток 16 А. Класс защиты корпуса IP20.
• PS-3 EKF (Россия) – изделие рассчитано на номинальное напряжение 240 В, ток 20 А, нагрузку 4,4 кВт. Сумеречный порог 5-50 Лк. Степень защиты IP44.

Чтобы выбрать датчик освещенности, изучают технические параметры прибора. Также потребуется рассчитать мощность нагрузки и определить место установки. Эти факторы влияют на тип сумеречного выключателя. К основным критериям выбора относятся:

• технические параметры;
• возможность выполнения индивидуальных настроек предела срабатывания;
• наличие дополнительных сенсоров;
• место размещения фотореле.

Цена — один из решающих факторов при покупке. Дополнительные функции приводят к удорожанию устройства. Если часть приспособлений не потребуется, не стоит брать дорогую модель.

Распространенные схемы подключения датчика

Схема подключения фотореле зависит от количества выводов. Коммутация происходит в распределительной коробке. Провода устройства различаются по цветам:

• коричневый или черный – соединяется с фазой, обеспечивает подачу питания;
• синий – направляется к нулевой клемме, к ней же напрямую подключается провод светильника;
• красный – выходной провод подает фазу на осветительный прибор.

Если в цепь входит датчик движения, его подключают последовательно, за сумеречным реле. Выключатель, управляющий несколькими светильниками, коммутируется с пускателем. Для самостоятельного подключения прибора производитель дает схему в инструкции.

Монтаж и подключение фотореле для уличного освещения

Способ монтажа зависит от выбранного типа устройства. Проще всего установить фотореле с настенным креплением со встроенным фотоэлементом. Предстоящий объем работ разбивают на 3 этапа: выбор места, монтаж и настройка.

Выбор места

Чтобы сумеречное реле вовремя включало и отключало освещение, важно правильно подобрать место для его установки. Рекомендации по размещению:

• На устройство должны падать прямые солнечные лучи.
• Следует исключить освещение фарами автомобилей, чтобы избежать ложного срабатывания.
• К устройству должен быть свободный доступ для обслуживания.

Если сумеречный выключатель устанавливается на DIN-рейку, подбирается место только для выносного сенсора.

Монтажные работы

Для подключения фотореле можно использовать распределительную коробку светильника. К ней уже подведено питание. При необходимости устанавливается отдельная монтажная коробка. Края цветных проводов очищают от изоляции. Их соединяют с клеммами согласно схеме производителя.

Модели для наружного размещения имеют в комплекте кронштейн. Устройство фиксируется в нужном месте с помощью винтов.

Настройка прибора

После подключения датчика света выполняют настройку его чувствительности. Для этого в нижней части корпуса имеются регуляторы – диски или тумблеры. По нанесенным обозначениям «+» и «-» выбирается, в какую сторону вращать колесико. Настроечные элементы задают порог освещенности, при котором активируется сумеречный выключатель. В некоторых моделях можно выбрать время задержки включения.

Можно ли сделать фотореле своими руками

Изготовление датчика своими руками не составит труда радиолюбителям. Для электронного прибора потребуется:

• симистор со встроенным динистром (квадрак) с рабочими параметрами 4 А и 600 В;
• фоторезистор типа ФСК-7, ФСК-Г1;
• резистор с сопротивлением 47 кОм.

Питание схемы происходит от стандартной сети 220 В. Настройка включения осуществляется резистором. Его сопротивление зависит от желаемого порога включения подсветки. При использовании квадрака можно подключить нагрузку до 500 Вт. Такая схема состоит из небольшого количества деталей, не требует отдельного блока питания. Элементы с помощью паяльника закрепляются на печатной плате.

Стоимость сумеречных выключателей доступна для большинства покупателей. Модели с общим корпусом предлагаются по цене около 400 рублей. Устройства, требующие монтажа на DIN-рейку, обойдутся дороже – 1500-2500 рублей. Установить фотореле можно по инструкции производителя.