Меню

Схемы выключателя с фотодиодом

Как сделать фотореле в домашних условиях — самый простой способ

Одним из основных элементов автоматики в уличном освещении, наряду с таймерами и датчиками движения, является фотореле или сумеречное реле. Назначение данного аппарата — автоматическое подключение полезной нагрузки, при наступлении темного времени суток, без участия человека. Это устройство также получило огромную популярность благодаря своей дешевизне, доступности и простоте подключения. В данной статье мы подробно разберем принцип работы сумеречного выключателя и нюансы его подключения, а также расскажем, как сделать фотореле своими руками. Это не отнимет много времени и сил, зато вам будет приятно пользоваться самостоятельно собранным устройством.

Конструкция реле

Основным элементом реле является фотодатчик, в схемах могут применяться фоторезисторы, диоды, транзисторы, фотоэлектрические элементы. При изменении освещенности на фотоэлементе соответственно изменяются и его свойства, такие как сопротивление, состояния P-N перехода в диодах и транзисторах, а также напряжения на контактах фоточувствительного элемента. Далее сигнал усиливается и происходит переключение силового элемента, коммутирующего нагрузку. В качестве выходных управляющих элементов используют реле или симисторы.

Почти все покупные элементы собраны по схожему принципу и имеют два входа и два выхода. На вход подается сетевое напряжение 220 Вольт, которое, в зависимости от установленных параметров, появляется и на выходе. Иногда фотореле имеет всего 3 провода. Тогда ноль – общий, на один провод подается фаза, и при нужной освещенности она соединяется с оставшимся проводом.

При подключении фотореле необходимо ознакомится с инструкцией, обратить особое внимание на максимальную мощность подключаемой нагрузки, тип ламп освещения (накаливания, газоразрядные, светодиодные лампочки). Важно знать, что реле освещения с тиристорным выходом не смогут работать с энергосберегающими лампами, а также с некоторыми видами диммеров из-за конструктивных особенностей. Этот нюанс необходимо учитывать, чтобы не повредить оборудование.

Давайте рассмотрим несколько схем для самостоятельной сборки сумеречного выключателя в домашних условиях. Для примера разберем, как сделать симисторный ночник с фотоэлементом.

Инструкция по сборке

Это самая элементарная схема фотореле из нескольких деталей: симистора Quadrac Q60, опорного резистора R1, и фото элемента ФСК:

При отсутствии света симисторный ключ открывается полностью и лампа в ночнике светит в полный накал. При увеличении освещенности в помещении происходит смещение напряжения на управляющем контакте и меняется яркость светильника, вплоть до полного затухания лампочки.

Обратите внимание, что в схеме присутствует опасное для жизни напряжение. Подключать и тестировать ее необходимо с особой аккуратностью. А готовое устройство обязательно должно быть в диэлектрическом корпусе.

Следующая схема с релейным выходом:

Транзистор VT1 усиливает сигнал с делителя напряжения, который состоит из фоторезистора PR1 и резистора R1. VT2 управляет электромагнитным реле К1, которое может иметь как нормально разомкнутые, так и нормально замкнутые контакты, в зависимости от назначения. Диод VD1 шунтирует импульсы напряжения во время отключения катушки, защищая транзисторы от выхода из строя из-за бросков обратного напряжения. Рассмотрев данную схему, можно обнаружить, что ее часть (выделенная красным) по функционалу близка к готовым сборкам релейного модуля для ардуино.

Слегка переделав схему и дополнив ее одним транзистором и солнечным фотоэлементом от старого калькулятора, был собран прототип сумеречного выключателя — самодельное фотореле на транзисторе. При освещении солнечного элемента PR1, транзистор VT1 открывается и подает сигнал на выходной релейный модуль, который переключает свои контакты, управляя полезной нагрузкой.

Если у вас остались вопросы, то посмотрите видео, на которых также подробно рассказывается, как сделать фотореле своими руками:

Вот, собственно и вся информация о сборке фотореле своими руками. Надеемся, предоставленные схемы и видео уроки помогли вам сделать сумеречный выключатель из подручных средств!

Наверняка вы не знаете:

Источник



Схемы выключателя с фотодиодом

Фотодиоды применяются в различных устройствах автоматики, в системах дистанционного управления. Возьмем, например, фотодиод ФД320 (такие фотодиоды можно купить в магазинах, торгующих деталями для телевизоров). Как и любой диод его можно проверить при помощи мультиметра, — можно определить его анод и катод. Но, заметьте, как будут меняться показания мультиметра, если перемещать фотодиод, подключенный к мультиметру из света в тень и обратно, или посветить на его линзу (или светочувствительную поверхность) лампой.

Читайте также:  Акустический выключатель мастер кит

В большинстве схем, в том числе, и в схемах дистанционного управления фотодиоды включают в обратном направлении, — катодом к плюсу, а анодом к минусу. Это называется фоторезисторным включением. В темноте обратное сопротивление фотодиода очень велико, а при освещении оно уменьшается Это можно использовать для управления чем-то в зависимости от силы света.

На рисунке 1 показана схема очень простого фотореле. Фотодиод VD1 вместе с переменным резистором R1 образует делитель напряжения. Причем, сопротивление фотодиода уменьшается пропорционально силе света. Значит, напряжение на базе транзистора VT1 будет расти, если на фотодиод посветить, например, карманным фонариком.

В определенный момент транзистор VT1 откроется, а за ним откроется и VT2. А это приведет к подаче тока на обмотку реле К1, — контакты реле переключатся. Если источник света выключить (или накрыть чем-то фотодиод), напряжение на базе VT1 упадет, и транзисторы закроются, а реле выключится.

Резистор R1 переменный, чтобы с его помощью можно было регулировать чувствительность фотореле например, так чтобы фотореле не реагировало на обычный комнатный свет, но уверенного переключалось, если на фотодиод посветить фонариком или лазерной указкой.

Таким фотореле можно пользоваться и как простой системой дистанционного управления, а карманный фонарик или лазерная указка будут играть роль пульта управления

Рис.2
В схеме очень немного деталей. На рисунке 2 схематически показан внешний вид и расположение выводов фотодиода ФД320, транзисторов КТ3102, КТ814, и электромагнитного реле типа WJ118-1C.

Фотодиод ФД320 с пластмассовой линзой — корпусом. Вместо него можно использовать другой фотодиод, например, ФД263 или ФД320 без линзы. В любом случае, перед монтажом желательно проверить, где анод, а где катод фотодиода при помощи мультиметра (как проверяют обычные диоды), а так же убедиться в его реакции на свет.

Реле то же может быть другим, но желательно чтобы его обмотка имела сопротивление не ниже 200 Оm и была рассчитана напряжение 10-15V. На рисунке 2 реле показано, как бы, повернутым выводами к вам, так же изображен и транзистор КТ3102Е, а фотодиод повернут к вам линзой.

Собрав схему (рис. 1) поверните ручку переменного резистора R1 так, чтобы было максимальное сопротивление (вниз, по схеме) Расположите схемку так. чтобы на фотодиод не попадал прямой свет из окна или от настольной лампы Собирая схему не перепутайте полярность подключения фотодиода. Подключите питание (не перепутайте полярность). Реле не должно щелкнуть. Если щелкнуло, поверните ручку R1 так. чтобы реле выключилось

А теперь, вооружившись карманным фонариком или лазерной указкой, переходите к экспериментам. При освещении линзы фотодиода (или светочувствительной поверхности) реле должно включаться.

Рис.3
На рисунке 3 показана схема дистанционного выключателя, которым можно управлять с помощью карманного фонарика или лазерной указки. Здесь два фотодиода.

Чтобы включить реле нужно посветить на VD2, а чтобы выключить — на VD1. Чувствительность включающего и выключающего фотодиодов можно настроить подстроенными резисторами R2 и R1.

На микросхеме D1 (К561ЛА7) сделан RS-триггер, от состояния которого зависит включено реле или выключено. Если посветить на VD2, его сопротивление уменьшится, а напряжение на входах D1.2 увеличится до уровня логической единицы. На выходе D1.2 появится ноль, и триггер на элементах D1.3-D1.4 переключится в такое состояние, когда на выходе D1.4 логическая единица. Эта единица откроет ключ на VT1, а он подаст ток на обмотку реле. После выключения света триггер останется в таком положении, и реле будет включено.

Чтобы выключить реле нужно посветить на VD1. Это изменит состояние триггера и на выходе D1 3 будет ноль. Ключ на VT1 закроется, а реле выключится. В таком состоянии схема останется и после выключения источника света.

Читайте также:  Выключатели schneider glossa антрацит

Таким образом, — нужно включить реле, светите на VD2, нужно выключить, — на VD1. Практически все детали расположены на печатной плате из фольгированного стеклотекстолита дорожки только с одной стороны.

Расстояние между фотодиодами около 5 см, этого достаточно для управления с помощью небольшого карманного фонарика или лазерной указки.

Налаживание, если все детали исправны и нет ошибок в монтаже, сводится только к установке чувствительности фотодиодов подстроечными резисторами R1 и R2.

Работая с выключателем нужно его располагать так, чтобы на линзы или рабочие поверхности фотодиодов не попадал прямой свет из окна или от настольной лампы.

При управлении фонариком дальность будет около 2-3 метров, а если пользоваться лазерной указкой, ночью, и настроить фотодиоды на максимальную чувствительность, можно получить дальность в 20-30 метров. Днем такую дальность получить невозможно, — влияет солнечный свет и приходится устанавливать чувствительность ниже.

Реле и фотодиоды, — такие же, как в схеме на рисунке 1. Микросхему К561ЛА7 можно заменить на К1561ЛА7, К176ЛА7. Расположение выводов КТ815 такое же. как у КТ814.

Источник

Схемы фотореле для управления освещением

Одной из задач, выполняемых при помощи фотодатчиков, является управление освещением. Такие схемы называются фотореле, чаще всего это простое включение освещения в темное время суток. С этой целью радиолюбителями было разработано немало схем, вот некоторые из них.

Наверное, самая простая схема показана на рисунке 1. Количество деталей в ней, невелико, меньше уже не получится, а эффективность, читай чувствительность, достаточно высокая.

Это достигнуто тем, что транзисторы VT1 и VT2 включены по схеме составного транзистора, называемой также схемой Дарлингтона. При таком включении коэффициент усиления равен произведению коэффициентов усиления составляющих транзисторов. Кроме того, такая схема обеспечивает высокий входной импеданс, что позволяет подключать высокоомные источники сигнала, как показанный на схеме фоторезистор PR1.

Рисунок 1. Схема простого фотореле

Работа схемы достаточно проста. Сопротивление фоторезистора PR1 с увеличением освещенности уменьшается до нескольких КОм (темновое сопротивление несколько МОм), что приведет к открыванию транзистора VT1. Его коллекторный ток откроет транзистор VT2, который включит реле K1, которое своим контактом включит нагрузку.

Диод VD1 защищает схему от ЭДС самоиндукции, возникающей в момент выключения реле K1. Таким образом, очень маломощный сигнал фоторезистора преобразуется в сигнал достаточный для включения обмотки реле.

Чувствительность этой простой схемы достаточно высока, иногда просто избыточна. Чтобы ее уменьшить, и регулировать в необходимых пределах можно добавить с схему переменный резистор R1, показанный на схеме пунктиром.

Напряжение питания указано в пределах 5…15В, — зависит от рабочего напряжения реле. Для напряжения 6В подойдут реле РЭС9, РЭС47, а для напряжения 12В РЭС49, РЭС15. При указанных на схеме транзисторах ток обмотки реле не должен превышать 50мА.

Если вместо транзистора VT2 поставить, например, КТ815, то выходной ток может быть больше, что позволит применить более мощные реле. А вообще, чем выше напряжение питания, тем выше и чувствительность фотореле.

Схема фотореле с фотодиодом

Схема этого фотореле показана на рисунке 2.

Рисунок 2. Схема фотореле с фотодиодом

Как и предыдущая, она также содержит минимальное количество деталей, благодаря применению операционного усилителя (ОУ). В данной схеме ОУ включен по схеме компаратора (сравнивающего устройства). Нетрудно видеть, что фотодиод LED1 включен в фотодиодном режиме, — питание подано так, что фотодиод смещен в обратном направлении.

Поэтому, при снижении уровня освещенности сопротивление светодиода Led1 возрастает, что приводит к уменьшению падения напряжения на резисторе R1, а следовательно и на инвертирующем входе компаратора OP1.

Напряжение на неинвертирующем входе ОУ устанавливается при помощи переменного резистора R2, и является пороговым — задает порог срабатывания. Как только напряжение на инвертирующем входе станет меньше, чем пороговое, на выходе компаратора появится высокий уровень напряжения, который откроет транзистор T1, который включит реле K1.

Читайте также:  Схема электрического выключателя от коробки

Реле и транзистор в этой схеме можно подобрать, руководствуясь рекомендациями к схеме, показанной на рисунке 6. В качестве компаратора можно использовать ОУ типа К140УД6, К140УД7 или подобные. Источник питания для схемы подойдет любой, можно даже бестрансформаторный, без гальванической развязки от сети. В этом случае при наладке следует быть внимательным, соблюдать правила техники безопасности. Идеальным вариантом следует считать использование для настройки схемы разделительного трансформатора или, как его иногда называют трансформатора безопасности.

Настройка устройства сводится к установке порогового напряжения таким образом, чтобы включение происходило уже при наступлении сумерек. Чтобы не дожидаться этого природного момента, можно в затемненной комнате засвечивать фотодиод лампой накаливания, включенной через тиристорный регулятор мощности. Эта же методика пригодна для настройки и других схем фотореле.

Возможно, что при срабатывании фотореле релюшка будет дребезжать. Избавиться от этого явления можно присоединив параллельно катушке электролитический конденсатор на несколько сотен микрофарад.

Фотореле на микросхеме

Специализированная микросхема КР1182ПМ1 представляет собой фазовый регулятор мощности, то же самое, что обычный тиристорный. Весьма важным и ценным свойством такого регулятора мощности является то, что он включается в схему как двухполюсник, не требуя для себя дополнительного провода питания: просто включил параллельно выключателю и все уже работает! На рисунке 4 показано, как на этой микросхеме можно построить несложное фотореле.

Рис. 3. Микросхема КР1182ПМ1

Рисунок 4 . Схема фотореле на микросхеме КР1182ПМ1

Управляющие выводы микросхемы 3 и 6. Если между ними подключить просто обычный однополюсный выключатель, то при его замыкании нагрузка будет отключаться! Если его разомкнуть, то нагрузка подключится. Кстати, без дополнительных внешних тиристоров или симистора, и даже без радиатора, микросхема выдерживает нагрузку до 150Вт. Это в случае, если при включении нагрузки нет бросков тока, как у ламп накаливания. Лампу накаливания в таком варианте можно включать мощностью не более 75Вт.

Просто выключатель к этим выводам подключать как бы ни к чему, если только в комплексе с другими деталями. Если не обращать внимания на фототранзистор и электролитический конденсатор, мысленно оставить только переменный резистор R1, то получается просто фазовый регулятор мощности: при перемещении его движка вверх по схеме выводы 3 и 6 замыкаются накоротко, тем самым отключая нагрузку, как упомянутым выше контактом. При перемещении движка вниз по схеме мощность в нагрузке изменяется от 0…100%. Тут все понятно и просто.

Если к этим выводам подключить электролитический конденсатор (считаем, что фототранзистора в схеме пока нет), то получится просто плавное включение нагрузки. Каким образом?

Сопротивление разряженного конденсатора невелико, поэтому поначалу управляющие выводы микросхемы 3 и 6 практически замкнуты накоротко и нагрузка отключена. По мере заряда сопротивление конденсатора возрастает (достаточно вспомнить проверку конденсаторов омметром), напряжение на нем тоже растет, мощность в нагрузке плавно увеличивается. Получается устройство плавного включения нагрузки. Причем мощность в нагрузку будет подана на столько, насколько введен движок переменного резистора R1. При отключении устройства от сети конденсатор разряжается через резистор R1, подготавливая устройство к следующему включению. Если конденсатор разрядиться не успеет, то плавного включения не будет.

Вот теперь и добрались до самого главного, до фотореле. Если теперь к управляющим выводам 3 и 6 подключить фототранзистор, то получится фотореле. Работает оно следующим образом. Днем при высокой освещенности фототранзистор открыт, поэтому сопротивление его участка коллектор – эмиттер невелико, выводы 3 и 6 замкнуты между собой, нагрузка отключена.

При плавном уменьшении освещенности в вечерние часы фототранзистор плавненько будет открываться, постепенно увеличивая мощность в нагрузке, то есть в лампе. Никаких пороговых элементов в этой схеме нет, поэтому лампа будет зажигаться и гаснуть постепенно.

Чтобы фотореле не сработало в тот момент, когда включится своя же лампа, фототранзистор желательно защитить от такой подсветки. Проще всего это сделать с помощью пластиковой трубки.

Источник