Фотореле для системы освещения

Практические схемы автоматики управления освещением выполнены на различных элементах, приведены варианты схем. Приняты меры для повышения точности работы фотореле, удобства в налаживании и "живучести" устройств. В [1] приведено фотореле на биполярных транзисторах, обладающее тем свойством, что при повреждениях в схеме не происходит выход из строя нескольких элементов схемы.

После некоторого времени эксплуатации старое низкоомное фотосопротивление потеряло свои свойства, поэтому его сопротивление возросло и днем началось "мерцание" фонарейосвещения. Заменить R3 было нечем, зато "нашлись" фотосопротивления герметичного исполнения со стеклянным окошком и темновым сопротивлением свыше мегаома.

Чтобы попутно устранить проблему комплектования реле пришлось выходной каскад схемы выполнить с включением обмотки реле в коллекторную цепь транзистора. В схему подходят реле с большим напряжением (48...220 В, в том числе РП252, РП256) и меньшим током обмотки.

Принципиальная схема

Схема (рис.1,а) содержит такие же узлы, как и предыдущая, но с некоторыми изменениями:

  • изменена схема питания фотодатчика;
  • триггерная схема выполнена с эмит-терной связью между транзисторами;
  • выходное электромагнитное реле притянуто в светлое время суток.

Питание цепи фотодатчика R1 (точка "G") стабилизировано нелинейным делителем напряжения R4VD1. Стабилизированное питание подведено к потенциометру R2, с его движка часть напряжения через балластный резистор R5 подается на точку входа триггера "B".

Принципиальная схема фотореле для освещения

Рис. 1. Принципиальная схема фотореле для освещения.

Эта точка соединена с "нулем" через последовательно соединенные резистор R6 и фотодатчик R1. В зависимости от положения движка R2 и номинала R5 (подбирается в зависимости от R1), а также освещенности фотодатчика к точке "В" подводится большее или меньшее напряжение.

Если фоторезистор R1 затемнен, входное напряжение (напряжение на затворе VT1) больше напряжения на его истоке (точка "D") - транзистор VT1 открыт, а выходной транзистор триггера VT2 закрыт - реле K1 обесточено. Ток в цепи R9 очень мал -светодиод HL1 не горит (состояние схемы - "ночь"). Нормально замкнутые контакты реле К1 подводят к выходу схемы (точке "Н") сетевое напряжение 220 В для включения освещения.

При освещенном фотодатчике схема работает наоборот: реле К1 притянуто, к точке "Н" напряжение не подводится, так как освещение включать не нужно, светодиод HL1, запитанный большим током, светится (состояние схемы - "день"). Триггер Шмитта (триггер с эмиттерной связью для фиксации устойчивых состояний включено и выключено) имеет несколько особенностей.

Входной каскад выполнен на полевом транзисторе с изолированным затвором (нет потребления тока с входа схемы) для обеспечения работы с высокоомными фотодатчиками (даже с вакуумными фотоэлементами). В цепи исток-эмиттер транзисторов включен стабилитрон VD4 для создания стабильного порога переключения схемы.

Гистерезис (различие порогов включения/выключения) обеспечен резисторами R8 и R9, включенными "почти в параллель" (через R9 запитывается светодиод HL1). Суммарное сопротивление параллельных ветвей пропорционально величине гистерезиса схемы.

Токи различных реле К1 различаются в десятки раз, поэтому для обеспечения нормального питания светодиода может потребоваться изменение номиналов R8 и R9. Поскольку выходное реле работает противофазно со схемой [1], светодиод зеленого цвета свечения выдает сигнал о солнечном освещении (день).

Такая индикация очень удобна, так как днем видно свечение светодиода, а ночью - фонарей освещения. Без индикатора режима работы схемы настройка фотореле затрудняется. Совсем не обязательно при настройке фотореле "щелкать" лишние разы мощным пускателем системы освещения.

Цепь эмиттера VT2 содержит стабилитрон VD3 для обеспечения работы первого транзистора в режиме напряжения стока несколько вольт (достаточно напряжения от 3 до 12 В). При таком напряжении VT1 обладает высокой крутизной и переключение триггера происходит быстро (транзисторы быстро меняют состояние открыт/за-крыт и наоборот, поэтому на них рассеивается малая тепловая мощность).

Цепь защиты входа схемы от перенапряжения выполнена на симметричном стабилитроне VD2, потому что затвор полевого транзистора VT1 имеет высокое сопротивление для обеих полярностей входного напряжения, а изоляция затвора "пробивается" напряжением в несколько десятков вольт. "Новым" элементом схемы является конденсатор С1, обеспечивающий сглаживание входного напряжения. Теперь импульсные засветки и подсветка фотодатчика мигающими газонаполненными лампами вносят меньше помех в управление системой освещения.

Резистор R3 предназначен для ограничения минимального напряжения в цепи фотодатчика (иначе в "нижнем" положении движка R2 даже при полностью затемненном фотодатчике невозможно автоматическое включение освещения). Введение в схему R3 позволяет более плавно настроить фотореле и устранить зону нечувствительности движка R2. Можно не подбирать R3, а для удобства настройки подсоединить нижний (по схеме) вывод R2 к стабилитрону VD4 (рис.1,6).

В схеме выпрямления применен мощный диод VD6 с допустимым обратным напряжением 600 В (можно выполнить и по схеме рис.1). Элементы фотореле можно скомпоновать, как показано на рис.1,в, использовав карболитовое основание от промышленного промежуточного (РП250) или реле времени (ЭВ-100, ЭВ-200).

Подходящий по размеру кусок фольгированного стеклотекстолита может крепиться винтами к основанию реле. Крепежные винты одновременно соединяют плату с контактными зажимами основания реле. Можно закрепить на фольгированной плате и крупные детали - выходное реле и конденсатор С2. В таком случае плату необходимо приподнять, закрепив ее с помощью "шпилек".

Фотодатчик устанавливают, как правило, в "неудобных" местах, обязательно защитив его от прямых солнечных лучей, осадков, "засветок" от фар транспорта и фонарей освещения. В помещениях ТП крепят фотодатчик в вентиляционных "окнах" либо на косяке двери. Удобно крепить круглый фоторезистор в отрезке изоляции кабеля подходящего диаметра (рис.1,г).

Отрезок изоляции разрезан вдоль, место разреза находится внизу для отвода капель дождя. Закрепить его можно хомутиками, куском жести и даже гвоздями изнутри (изоляция легко разворачивается и сворачивается).

Трубку-датчик необходимо закрепить с небольшим наклоном наружу, чтобы в ней не задерживались мелкие предметы и вода. Если хватает чувствительности схемы, желательно "спрятать" фотодатчик подальше от края конструкции, что уменьшит вредные воздействия (в том числе и чрезмерную "засветку").

Упрощенный вариант фотореле

На рис.2 показан упрощенный вариант схемы, неуказанные номиналы деталей соответствуют схеме рис. 1 ,а. На вход схемы можно включить и вакуумный фотоэлемент от старых кинопроекторов. Может понадобиться подбор R2 по имеющемуся фотодатчику.

Для подбора величины гистерезиса служит R8. Реле К1 нужно взять на большое напряжение, тогда его рабочий ток не будет перегружать светодиод.

Схема упрощенного варианта фотореле для освещения

Рис. 2. Схема упрощенного варианта фотореле для освещения.

Исключать светодиод HL1 из схемы нельзя, так как он выполняет функцию VD3 из предыдущей схемы (увеличивает рабочее напряжение VT1 для улучшения его усилительных свойств). Можно выполнить схему фотореле "просто" на мощном фоторезисторе и электромагнитном реле. Гистерезис обеспечивается различными токами срабатывания и возврата реле.

Лучше такую схему выполнить на постоянном токе. Реле постоянного тока обеспечивают значительно меньший коэффициент возврата. Сложность "простой" схемы состоит в необходимости "везения": наличии фоторезистора сравнительно большой мощности рассеивания и слаботочного электромагнитного реле.

Схема на одном транзисторе может согласовать слаботочный фотодатчик с реле, потребляющим больший ток. В такой схеме необходимо обеспечить гистерезис введением одной контактной пары реле в схему питания фоторезистора. Управление освещением с помощью тиристорной схемы с плавным включением фонарей повышает ресурс ламп, но опаснее в обслуживании (при потушенных фонарях в проводах питания могут проскакивать импульсы напряжения!).

Испытывались (и неплохо работали) также схемы подключения пускателей (даже второй величины!) непосредственно в транзисторную схему. Поскольку не следует "насыщать" сердечник, рассчитанный на питание переменным током, такая схема здесь не приводится. Считается, что когда-то пускатель может не отключиться после снятия тока.

Основания для этого есть, ведь нередки случаи "залипания" пускателей даже при питании переменным током, например, при выходе из строя пружин из-за воздействия влаги.

Н. П. Горейко. г. Ладыжин. Винниицкая обл., Украина. Электрик-2004-10.

Литература:

  1. Горейко Н.П. Схема фоторе-ле//Электрик. - 2003. - №11. - С.4.
  2. Горейко Н.П. Регулятор напряжения для авто (мото)//Радіоаматор. -1997. - №10. - С.22.
  3. Горейко Н.П. Простой терморегу-лятор//Электрик. - 2000. - №7. - С.9
1 789 Освещение
фотореле освещение
Написать комментарий:

cashback