Фотореле для уличного освещения: автоматизированное отключение и включение света на дачной территории

Области применения

Основное назначение рассматриваемых в статье фотореле — организация автоматического включения искусственного освещения при отсутствии естественного. Но находят они применение и в других задачах;

• орошение газона и полив домашних растений. Прибор подключается к системе орошения, и она начинает работать по утрам или вечерам, в зависимости от настроек;
• подключение датчика света полезно в создании «умного дома». Такой сенсор — важный элемент экосистемы smart home и обеспечивает периодическое включение-выключение света, автоматическое перекрытие воды по таймеру и прочие действия по желанию владельца;
• реализация проектов, где от оборудования требуется выполнение некоторой команды при достижении установленного порога освещения — сигнализации, автоматические счетчики, системы автоматизированной фото-видеосъемки, и так далее. Фотодатчики распространены на конвейерах, где с их помощью происходит подсчет произведенной продукции;
• автоматизация лабораторных процессов;
• контроль температуры в помещении или уровня нагрева жидкости с фотореле. При достижении ртутным столбом термометра определенной точки он пересекает падающий на фотоэлемент световой луч, вызывая срабатывание реле выключения нагрева или включения вентилятора;
• автоматическая школьная сигнализация оповещения о переменах. Замыкая проделанные в определенных местах световые отверстия, минутная стрелка вызовет срабатывание звонка;
• реализация «умных» питьевых фонтанчиков и водопроводных кранов, открывающихся при поднесении к ним рук (которые перекрывают падающий на фотосенсор свет);
• животноводство — имитация режима «день-ночь» в местах содержания животных;

Какое фотореле выбрать для уличного освещения

Фотореле – это техническое устройство, предназначенное для управления работой электрической цепи посредством замыкания-размыкания контактов под воздействием солнечного света.

Основными элементами рассматриваемого устройства являются фотоэлемент (датчик освещенности), обладающий светочувствительными свойствами, и электронный блок, обрабатывающий и передающий сигнал от фотоэлемента.

В качестве чувствительного датчика может быть использован фоторезистор или фототранзистор, это зависит от схемы, используемой при изготовлении конкретной модели.

Принцип работы данного устройства заключается в том, что при снижении уровня освещенности фотоэлемент срабатывает и замыкает свои контакты, подавая сигнал на электронный блок, с которого, в свою очередь, сигнал поступает в цепь управления подключенного оборудования.

Принципиальная схема и внешний вид модели, изготовленной на базе фототранзистора

Технические характеристики разных моделей различны, но основными, характеризующими возможности использования приборов, являются следующие:

• рабочее напряжение сети питания;
• электрическая мощность подключаемой нагрузки;
• степень защиты корпуса;
• температурный режим использования.

Внешний вид модели «ФР-602» со встроенным датчиком света

По своей конструкции фотореле могут быть выполнены со встроенным или выносным фотоэлементом, что определяет возможности использования конкретного устройства.

Приборы могут быть выполнены с предустановленными настройками и оснащены следующими регуляторами срабатываний:

• порог реагирования на уменьшение-увеличение освещенности;
• задержка времени включения, обеспечивающая защиту от ложных срабатываний;
• регулирование диапазона освещенности.

Критериями выбора фотореле являются следующие параметры:

1. Технические характеристики, определяющие возможности использования и схему включения.
2. Наличие возможности выполнения индивидуальных настроек.
3. Способ размещения (на элементах строительных конструкций или в электротехническом оборудовании).
4. Наличие дополнительных элементов управления, расширяющих возможности использования устройства: таймер включения, датчик движения и прочие.
5. Стоимость.

Подключение фотореле к освещению

Инструкция:

1. При работе с любыми электроприборами необходимо соблюдать технику безопасности. Подключить фотореле к освещению несложно. Если вы совсем ничего не понимаете в электрике, то лучше доверьте это специалисту.
2. Устройства имеют отличия подключения. Поэтому пользуйтесь схемой приложенной к вашей модели. Так вы избежите ошибок и неполадок прибора. Подключая элемент, не забудьте, что он должен располагаться в корпусе. Проверьте герметичность и надежность защиты от воздействия внешней среды.
3. Если контакты подключаются через магнитный редуктор, то потребуется дополнительное оборудование. Не имея опыта, не следует делать этого самостоятельно.
4. Внутри корпуса прибора есть 2 клеммы. В этом случае, 1 контакт идет к источнику света. Второй присоединяется к сети.
5. При отсутствии клемм, имеется 3 провода разного цвета. Чтобы правильно их подключить, рядом с элементом устанавливается распределительная коробка. 2 контакта ведут к сети. 1 к светильнику, второй провод от него, подключают к одному из 2 контактов сети (выбирается ” ноль” ).

Как сориентироваться в цветовой гамме изоляции проводов:

1. Синий цвет или зеленый указывают на “ноль”.
2. Проводок красного цвета – это “фаза”, ведущая к светильнику.
3. Коричневый или черный провод – это “фаза”, запитывающая фотореле и соединенная со светильником.

 Правила:

1. Нельзя устанавливать прибор в огнеопасной среде. Рядом не должны располагаться легко воспламеняющиеся предметы. Основание корпуса не должно при закреплении “смотреть вверх”.
2. Проследите, чтобы к датчику дневной свет проникал без помех. Иначе реагирование не будет соответствовать настройке. На фотоэлемент не должен попадать свет от светильника. При неверном расположении, он не отключит или не включит (может постоянно мигать) требуемое освещение.
3. Проверьте наличие предохранителя. Допустимы колебания напряжения в сети 10%. Это защитит ваш прибор от перегорания, если возникнет скачек напряжения.
4. При больших потребностях нагрузки на сеть (мощные светильники или большое количество), необходимо устанавливать усилитель мощности с трехфазным подключением.

Посмотрите на схему. Если пользуетесь заземлением TN-S или TN-C-S, то эта схема питания соответствует картинке. Кабель идет трехжильный: “фаза, земля, ноль”. Если заземление TN-C, то отличием будет отсутствие провода РЕ.

Принципы работы и устройство

Сумеречный выключатель служит для автоматического включения. Принцип его работы весьма прост: в случае снижения количества падающих на датчик световых лучей срабатывает реле, активируя цепь искусственного освещения. Эффект достигается за счет измерения подаваемого фотоэлементом напряжения: чем ниже освещенность, тем оно выше. За выполнение этой задачи отвечают компоненты прибора.

Устройство

Датчик освещенности конструктивно состоит из трех главных элементов:

• само реле;
• компаратор;
• фотоэлемент.

В качестве последнего обычно выступают фототранзисторы, фоторезисторы или фотодиоды. Все они играют роль анализатора интенсивности светового потока. Когда на улице темнеет или светлеет, фотоэлемент фиксирует изменение и отдает команду включающему свет реле. Днем цепь размыкается.

Компаратор — не менее важный элемент, позволяющий регулировать порог срабатывания. При увеличении напряжения от фотоэлемента выше установленного, компаратор активирует реле, а при падении — выключает.

Фотодатчики бывают двух видов:

• встроенные — смонтированные на щитке в едином корпусе с реле;
• выносные, с расположенным вне корпуса элементом.

В последнем случае датчик должен обладать повышенной прочностью, герметичностью то есть степенью защиты от неблагоприятных воздействий среды.

В качестве нагрузки на требующих мощного освещения объектах обычно используют дуговые ртутные люминесцентные лампы высокого давления (ДРЛ) с подключением через дроссель.

Возможно также использование иных источников света — диодных, ламп накаливания и прочее.

Технические характеристики

В первую очередь надо решить, хотите вы фотореле для уличного освещения с выносным или встроенным датчиком света. Выносной датчик имеет небольшие размеры и его проще защитить от подсветки, самое же устройство можно поставить в доме, например, в щитке. Есть даже модели под дин-рейку. Фотореле со встроенным датчиком освещенности может стоять неподалеку от светильника

Важно только выбрать место так, чтобы свет от лампы не влиял на фотодатчик. Этот вариант удобнее, например, для светильников на солнечных батареях

Фотореле для уличного освещения с выносным датчиком (слева) и встроенным (справа)

Эксплуатационные характеристики

Определившись с типом датчика переходим к техническим параметрам:

• Напряжение питания — 220 В и ли 12 В. В основном выбирают по типу напряжения, питающего уличное освещение. Двенадцативольтовые можно также использовать с аккумуляторами.

• Режим эксплуатации. Реле для уличного освещения должно выдерживать все перепады температуры в вашем регионе. Лучше с запасом — на случай аномальных холодов или жары.

  Технические характеристики фотореле

• Класс защиты корпуса. Для установки на улице выбирайте IP 44 и не ниже. Это означает, что корпус защищен от попадания твердых частиц размером более 1 мм и водяных брызг. Можно выбирать фотореле для наружной установки с большими цифрами класса защиты, с меньшими — нельзя. Для установке дома достаточно IP 23.
• Мощность нагрузки. Каждый датчик освещенности рассчитан на определенную мощность нагрузки. Лучше, если суммарная мощность подключенных осветительных приборов меньше на 20%. В таком случае устройство работает не на пределе возможностей, потому служит дольше.

Чтобы выбрать фотореле для уличного освещения эти характеристики обязательны. Правильный их выбор определяет работоспособность устройства. Но есть еще некоторые параметры, влияющие на корректность работы устройства.

Возможности настройки

Есть несколько регулировок, которые позволяют настроить работу фотореле в каждом конкретном случае. Проблема в том, что настройки производятся вручную, поворотом нужного регулятора и добиться абсолютно одинаковых параметров у нескольких устройств нереально. Всегда есть какие-то отличия в их работе.

• Порог срабатывания. Позволяет увеличить или уменьшить чувствительность. Снижать чувствительность надо в зимний период, когда свет отражается от снега. Также снижать чувствительность можно в городах, если неподалеку находятся ярко освещенные объекты.

• Задержка на включение и отключение (в секундах). Увеличивая задержку на выключение можно избавиться от ложных срабатываний при попадании на фотодатчик света от автомобильных фар. Задержка на включение не даст включить освещение при затемнении от тучи или тени от птицы.

  Пример характеристик для подстройки реле ФР-11 М

• Регулируемый диапазон освещенности. С его помощью задается освещенность, при которой фотореле для уличного освещения подает питание (нижняя граница) и отключает его (верхняя). Этот диапазон может быть 2-100 Лк (2 Лк — это полная темнота), а может — 20-80 Лк (20 Лк — это сумерки, но очертание предметов еще видно).

При помощи этих настроек можно сделать работу фотореле для автоматического включения освещения участка комфортным, исключить ложные срабатывания.

Блиц-советы

Приведем несколько рекомендаций, которые помогут эксплуатировать прибор долго с корректными настройками:

• При покупке всегда берите фотореле с как минимум полуторным запасом исходящей мощности. Если захочется подключить более мощную лампу или добавить одну не придется тратиться на новое реле. Вторая особенность – пусковой ток всегда выше номинального, поэтому при подборе характеристик устройства впритык велика вероятность его скорого выхода из строя;
• Чтобы зимой датчик корректно реагировал на освещенность, положите под ним темную пластину. Иначе он будет улавливать отражение от белой поверхности;
• Достичь отсутствия реакции на свет от фар проезжающих автомобилей можно задав задержку включения или выставив чувствительность не более 20 ЛК. При условии многоквартирного дома можно перенести прибор на высоту второго этажа.

Применение, плюсы и минусы использования

Область применения у подобных приборов довольно широкая, чаще всего они используются в следующих целях:

1. Автоматическое включение уличного света в наиболее темных местах.
2. Осуществление подсветки фасадов различных построек.
3. Освещение дачных участков в вечернее и ночное время.
4. Увеличение зоны видимости систем видеонаблюдения в позднее время или в затемненных местах.
5. Проведения освещения во дворы жилых районов.

Использование фотореле в последнее время становится все более популярным, и подобные системы постепенно получают все более широкое распространение, это обусловлено следующими значимыми преимуществами:

1. Самостоятельное включение и возможность ручного регулирования параметров данного процесса, является выгодным в финансовом плане, поскольку позволяет осуществлять экономию при оплате счетов за расходуемую электроэнергию.
2. Существуют некоторые разновидности подобных приспособлений, например, обладающие встроенным в конструкцию фотоэлементом, которые отличаются довольно простой схемой установки и подключения. Это позволяет самостоятельно организовывать монтаж устройства без привлечения к этому процессу квалифицированных специалистов.
3. Некоторые модели снабжены таймерами, это увеличивает их стоимость, но позволяет осуществлять значительную экономию в ходе эксплуатации, поскольку индивидуальный режим позволяет автоматически включать освещения только в те моменты, когда в этом есть необходимость.
4. Автоматическое выполнение прибором всех необходимых действий. При этом, ряд более сложных современных моделей позволяет запускать освещения только в случае, если устройство фиксирует какие-либо движения. Это происходит благодаря наличию в конструкции специальных датчиков.
5. Повышение уровня безопасности, поскольку автоматически включенное освещение создает иллюзию присутствия людей и способно отпугнуть злоумышленников.

Какими-либо существенными недостатками подобные приспособления не обладают, если не считать тот факт, что они потребуют некоторых расходов. Однако, учитывая все преимущества и удобство подобных систем, этот минус является незначительным, а фотореле своей работой компенсирует все траты.

Виды фотореле

Фотореле выпускаются нескольких типов: одни имеют встроенный датчик освещенности, другие оснащены выносным элементом.

Перечислим основные разновидности датчиков света для уличного освещения:

1. Фотореле со встроенным датчиком движения. Данные устройства подойдут лишь в том случае, если светильники должны включаться только во время нахождения человека в освещаемой области. Например, в туалете, на заднем дворе, у входных ворот и т. д.
2. Фотореле с таймером. Если нужно добиться того, чтобы свет горел лишь в течение определенного отрезка времени, используйте данную модель. Установите на ней таймер, после чего встроенный датчик автоматически отключит освещение в указанное время. Отличный вариант для декоративной подсветки сада, клумбы, двора.
3. Астротаймер – усовершенствованное фотореле, в память которого закладываются продвинутые параметры, например, время заката и восхода в зависимости от климатической зоны. Выполняя преднастройку оборудования, вам нужно установить часовой пояс, после чего прибор будет автоматически включать и отключать освещение в нужное время. Стоимость устройства значительно выше обычных фотореле, но оно позволяет исключить возможные засветки и проблемы с выбором места установки.

Если вас интересует только одна из перечисленных функций, то можно пойти другим путем. Например, купить обычное фотореле и последовательно подключить к нему либо датчик движения, либо таймер. Устройство будет выполнять аналогичные функции, но зато можно будет снизить затраты на обустройство системы, ремонт или замену элементов. Дело в том, что при выходе из строя любого элемента, встроенного в фотореле, придется менять все устройство, но если, к примеру, датчик движения подключен отдельно, то достаточно будет заменить только его.

Виды и технические характеристики фотореле

Благодаря тому, что фотореле нашли очень широкое применение, на рынке представлен богатый выбор моделей с самыми различными техническими данными и параметрами. Модели отличаются по способу подключения, установки, техническому наполнению и многим другим параметрам

Поэтому дабы не переплачивать и приобрести модель, идеально отвечающую вашим требованиям, давайте обратим на эти параметры самое пристальное внимание

Виды фотореле

На фото представлено фотореле с дополнительным функционалом

Итак:

• Прежде всего, вам следует знать, что фотоэлемент для уличного освещения может быть встроен в силовой блок, а может быть выносным. Встроенные модели представляют собой единый блок, который устанавливается непосредственно на улице. Он имеет хорошую защиту от атмосферного воздействия, но зачастую способен коммутировать только небольшие токи до 16А. Конечно, есть встроенные модели, предназначенные для коммутации и больших токов, но цена таких устройств на порядок выше.
• Фотореле с выносным фотоэлементом представляет собой два отдельных элемента. Первый — это непосредственно коммутационный аппарат, который устанавливается в распределительном щитке. Второй — это сам фотоэлемент, который устанавливается на открытом пространстве и подключается к коммутационному аппарату посредством проводов. Номинальный ток таких фотореле может достигать 63А и выше.
• Еще одним важным отличием фотореле является его функциональное наполнение. Так, многие из них содержат не только фотоэлемент, но и датчик движения. Это значительно расширяет возможности управления освещением, а также позволяет сократить ваши расходы.
• Кроме того, существует фотосенсор включения освещения, который совмещен с таймером. Это позволяет включать освещение, не только когда стемнело, но и в строго определенное время. Кроме того, такое фотореле можно программировать по годовым циклам и другим временным параметрам.
• Cуществуют реле, которые совмещают в себе все эти функции. Это позволяет программировать включение и отключение освещения, совмещая различные параметры. Но скажу честно, ни разу не видел случаев, когда в таких фотореле использовался их полный функционал.

Технические характеристики фотореле

Установка фотореле

Итак:

В первую очередь, это напряжение, на которое предназначено фотореле. Оно может быть 220В или 380В. Для индивидуального использования вполне достаточно устройств на 220В. Если же вы планируете от данного фотореле запитать освещение небольшого промышленного объекта, то, безусловно, устройства на 380В будут идеальным решением

Конечно, существуют еще устройства на 12 и 42 В, но применяются они крайне редко.
Выбирая фотореле отключения освещения, обратите самое пристальное внимание на его номинальный ток. На данный момент на рынке представлены модели с номиналом в 6, 10, 16, 32, 40 и 63А

Выбор следует осуществлять, исходя из номинальной мощности вашей сети освещения.
Еще одним важным параметром является возможность регулировки освещенности, при которой фотоэлемент будет срабатывать. Обычно предел регулирования может варьироваться от 2 до 100Лк, но возможны и другие варианты. Поэтому, если у вас предъявлены какие-то особые требования к уровню освещенности, обратите внимание на этот параметр.
В связи с тем, что многие фотореле предназначены для наружной установки, обратите внимание и на его степень защиты. Она обозначается цифрами после аббревиатуры IP.

Особенности функционирования

Фотореле функционирует ночью благодаря встроенному фотоэлементу. Через него анализируется уровень света вне помещения и, если данные соответствуют запросу, включается свет. Днём – это изолятор, который не проводит сквозь себя свет, а вечером – отличный проводник.

Фотореле в разбореИсточник econix.com

Схема прибора довольно проста и без проблем вмещается в маленький корпус, через который проходят проводники, подключаемые к электросети здания. Через них также реализуется активация устройства в зависимости от установленных настроек освещённости улицы. Фотореле применяют для различных задач, в том числе и в частном пользовании, но чаще всего, его главное предназначение – создавать уличную освещённость вечером и ночью.

Практически все устройства сейчас оснащены точечным регулятором, благодаря которому можно выставить необходимые значения для активации освещения. Он нужен для наиболее точной регулировки и выводится на корпус, что сильно упрощает его применение. Снизив значение на регуляторе до минимального, фотореле будет активироваться только глубокой ночью, а при максимальном – в конце дня, когда заходит солнце. Оптимальным значением будет среднее, но для правильной работы, как правило, настраивают несколько параметров:

• Мощность аппарата. Рекомендуемый диапазон – от 1 до 4 КВт; 
• Масштаб чувствительности. Выставляется в пределах от 4 до 40 Люкс, в зависимости от нужной площади освещённости. 

Схема значения люкс в зависимости от площади и высоты освещенияИсточник vdome.club

Нагрузка на электросеть не должна быть более 10 А для бесперебойного функционирования. 

Фотореле также имеют отличия, которые заключены, в основном, в положении фотоэлемента внутри корпуса аппарата:

Внешний датчик. 

Это стандартный вид фотореле с подключённым внутри фотоэлементом и таймером для активации. Подключается стандартно по обычной электрической схеме. Таймер зачастую используется как отдельный способ активации устройства. С его помощью без труда выставляются временные значения для активации и отключения аппарата. Результатом его настройки станет активация освещённости на улице только в заданное время, что в целом позволяет снизить расходы на электроэнергию.

Внутренний датчик аппаратаИсточник tehznatok.com

Самостоятельная сборка

Исходя из того, какой вид светового реле вы избрали, будет определяться и схема его изготовления. Сейчас мы рассмотрим простую схему, по которой можно будет без каких-либо затруднений смонтировать прибор своими руками. В собственной основе фотореле имеет микросхему КР1182ПМ1. Если на улице светло, фоторезистор (фотодиод) VT1 засвечен. Протекающий через его p-n переход электроток закрывает внутри фазового регулятора симисторы. Вследствие этого симистор VS1 окажется закрыт, а лампочка EL1 не станет светиться.

Как только подходит вечер, происходит понижение освещенности фотодиода VT1. Вследствие этого уменьшается и электроток, проходящий через p-n переход. Это влечет за собой то, что в микросхеме открываются транзисторы. Они, как правило, содействуют открыванию симистора VS1 и включению лампочки.

Лишь потому, что схема изготовления подобного датчика не имеет пороговых компонентов, включение лампочки и ее отключение осуществляется размеренно. Помимо этого, большая чувствительность сумеречного выключателя дает возможность включаться осветительному прибору на всю силу исключительно при приходе глубоких сумерек.

В роли конденсатора нужно брать К73-16 либо К73-17 с напряжением не меньше 400 В. Равным образом можно применять конденсаторы К50-35. На теплоотвод с поверхностной платформой в 300 см2 нужно инсталлировать симистор VS1. Катушку индуктивности делаем из 2 склеенных ферритовых фильтров К38×24×7 (можете взять модель М2000НМ). Обмотку накручиваем в один слой, который должен состоять из 70 витков проволоки ПЭВ-2 с сечением в 0,82 миллиметра.

Грамотно собранное световое реле не имеет нужды в отладке. При возникновении потребности увеличить чувствительность в схему следует добавить еще один фотодиод. При его отсутствии можно сделать из старого транзистора МП 39 либо МП 42 – срезать у него оболочку напротив коллектора

При отладке непременно соблюдайте меры предосторожности, поскольку все элементы прибора будут пребывать под напряжением