Электротехнический интернет-журнал Electrik.info

"Электрик Инфо" - онлайн журнал про электричество. Теория и практика. Обучающие статьи, примеры, технические решения, схемы, обзоры интересных электротехнических новинок. Уроки, книги, видео. Профессиональное обучение и развитие. Сайт для электриков и домашних мастеров, а также для всех, кто интересуется электротехникой, электроникой и автоматикой.
 


Схемы подключения | Принципиальные схемы | Электроснабжение
Розетки и выключатели | Автоматы защиты | Кабель и провод | Монтаж электропроводки Ремонт электротехники | Молодому электрику

Электрик Инфо » Практическая электроника, Устройства автоматики » Схемы фотореле для управления освещением
Количество просмотров: 269378
Комментарии к статье: 19


Схемы фотореле для управления освещением


ФотодиодОдной 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.

Схема простого фотореле

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.

Схема фотореле с фотодиодом

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.

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.

Микросхема КР1182ПМ1

Рис. 3. Микросхема КР1182ПМ1

Схема фотореле на микросхеме 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.

Читайте также по этой теме: Самый простой сумеречный выключатель своими руками

Андрей Повный

Популярные публикации:

Надеюсь, что эта статья была для вас полезной. Смотрите также другие статьи в категории Практическая электроника, Устройства автоматики

Подписывайтесь на канал в Telegram про электронику для профессионалов и любителей: Практическая электроника на каждый день



Поделитесь этой статьей с друзьями:


Другие статьи с сайта Электрик Инфо:

  • Как сделать самый простой сумеречный выключатель (фотореле) - схема и описа ...
  • Фотореле на 12 вольт с Алиэкспресс
  • Простой регулятор мощности для плавного включения ламп
  • Какие практические схемы можно сделать на таймере 555
  • Три простые схемы датчиков освещенности
  • Самодельные светорегуляторы. Часть пятая. Еще несколько простых схем
  • Как защититься от колебаний сетевого напряжения
  • Тиристорные регуляторы мощности. Схемы с двумя тиристорами
  • Фотодатчики и их применение
  • Ступенчатый регулятор напряжения
  • Категория: Практическая электроника, Устройства автоматики

    Автоматика, Датчики освещенности

      Комментарии:

    #1 написал: Сергей |

    Хотя в статье нет ничего нового, но представленные схемы описаны очень подробно и доходчиво. Примечательно, что автором рассмотрены схемы фотореле с использованием всех основных фотоэлектронных приборов - фоторезистора, фотодиода и фототранзистора, и задействованы все уровни схемотехники: транзисторный, на типовом ОУ и с применением специализированной микросхемы. Статья понравилась.

      Комментарии:

    #2 написал: Aliona |

    Статья хорошая и очень доступная, все в буквальном смысле "разжевано" , как будто бы тебе объясняет твой знакомый, а не какая-то заумная книга, где куча не понятных определений, и чтоб разобраться нужно с нуля вспомнить физику)

      Комментарии:

    #3 написал: проходил мимо |

    транзистор не той полярности!!!

      Комментарии:

    #4 написал: Александр |

    Хотелось бы услышать что нибудь о энергосберегающих устройствах. Типа "Экономыч" китайского производства. В России - типа МИМ. Кто знает - сделайте оценку пожалуйста.

      Комментарии:

    #5 написал: Бомжара |

    Всё доступно,и работает!

      Комментарии:

    #6 написал: Николай |

    проходил мимо,
    не полярности, а структуры. И еще надо указывать где именно.

      Комментарии:

    #7 написал: -=iten=- |

    А я взял КТ315 г (что под рукой было) к первой схеме и у меня ничего не работает почему то.... Схему пересобирал раз 10. Подскажите!

      Комментарии:

    #8 написал: Владимир |

    -=iten=-, прежде, чем просить о помощи, сначала расскажи конкретно, что ты сделал, какие детали применил, кроме транзисторов, использовал ли показанный пунктиром потенциометр, какое напряжение питания подал на схему, какие результаты получил - реле не срабатывает, или, наоборот, не отпускает - вообще, все подробности. Ну, и заодно, перепроверь,  правильно ли спаял схему, не перепутал ли полярность диода, какое реле применил (тип, паспорт) (может , это реле вообще не в состоянии срабатывать при этом токе)

      Комментарии:

    #9 написал: -=iten=- |

    Привет! Спасибо что откликнулся. Потенциометр не использовал, у меня оказался битый фоторезистор - сделал свой из транзистора МП14, в затемнении 3 кОм, на свету 2кОм сопротивление. Вместо реле сейчас стоит светодиод в правильной полярности. Схему перепаивал раз 10... Источник питания - зарядка от мобильника 6 вольт выдает без нагрузки. Транзисторы оба кт315 г проверял - рабочие.

      Комментарии:

    #10 написал: -=iten=- |

    Некоторые изменения: нашел рабочий фотодиод, на свету 10 кОм дает, поставил потенциометр. Между коллектором 2-го транзистора и реле 0в. Почему так? Что не правильно делаю?

      Комментарии:

    #11 написал: Борис Аладышкин |

    Схему фотореле можно несколько доработать. Чтобы не паять два транзистора, проще использовать составной транзистор, например, КТ972А. Схема получится примерно такая, как показано на рисунке.

    Рисунок. Схема фотореле на составном транзисторе - electrik.info/fotorele.jpg

    Эта схема была собрана и опробована на макетной плате, работа схемы показана на видео.

    Видео - electrik.info/mvi6822.avi

    Если понадобится регулировка порога срабатывания, то последовательно с резистором R1 можно подставить подстроечник на 20…30 КОм. Чем меньше будет его номинал, тем плавнее и точнее будет настройка.

    Вместо светодиода вполне можно установить реле, естественно с параллельным демпфирующим диодом, - коллекторный ток КТ972А целых 4А. Здесь вполне подойдет малогабаритное реле китайского производства с катушкой на 12В и током контактов 10А.

      Комментарии:

    #12 написал: Сергей |

    Основным элементом фотореле является фотоэлемент. В фотоэлементах энергия света преобразуется в электрическую, которая, пройдя каскад усиления, подается на катушку электромагнитного реле.

      Комментарии:

    #13 написал: Александр |

    Цитата: Борис Аладышкин
    Схему фотореле можно несколько доработать. Чтобы не паять два транзистора, проще использовать составной транзистор, например, КТ972А. Схема получится примерно такая, как показано на рисунке.

    Собрал, схему с применением транзистора КТ972А! Действительно всё работает. Подтверждаю. Но есть один минус в схеме. (правда честно скажу, минус это или плюс не знаю) Питание в схеме с применением КТ972А на катушку реле подается в момент освещения фоторезистора. То есть получается, реле будет запитано весь световой день, а на ночь отключатся. В других схемах питание на реле подается только в ночное время. Когда фоторезистор не освещён. Не знаю можно ли это изменить? 

      Комментарии:

    #14 написал: Гена |

    А можно ли модернизировать схему с фототранзистором так, чтобы при уменьшении освещенности уменьшалась и мощность на выходе?
    То есть когда светло, то яркость должна быть на максимум, а когда становится темно, то яркость нагрузки снижается (чтобы в глаза меньше светило, да и экономия электроэнергии). 

      Комментарии:

    #15 написал: Алексей |

    Добрый день подскажите что не так. Собрал схему верно единственное фотодиод установил BPW34 для того что бы реле срабатывала при длине волны в 650. при включении схемы реле сразу замыкается и не отпускает пока что не выключишь питание.

      Комментарии:

    #16 написал: Макс |

    Собрал первуя схему с фоторезистором. Испольховал:
    фоторезистор GL5528 
    Транзисторы S8050 
    Реле SRD-05VDC-SL-C 
    Потенциометр 10К
    Блок питания стабилизированный импульсный 5 вольт
    Схема НЕ работает.

      Комментарии:

    #17 написал: Федор Иванович |

    У нас на электростанции была  проведена большая работа по упорядочению режима использования освещения. В этом очень сильно помогла установка фотореле. Работа проводилась по устройству автоматического включения и отключения освещения при помощи фотореле и созданию возможности раздельного включения и отключения светильников в зависимости от производственной необходимости. Так, на топливных складах № 5 и 8, где установлены мощные светильники, в том числе прожекторы, освещение включалось одновременно по всей территории складов, независимо от того, имеют ли место в данный момент погрузо-разгрузочные работы. Выполненная небольшая реконструкция осветительной сети, заключающаяся в установке дополнительных выключателей, позволяет в настоящее время включать освещение только там, где в данный момент производят погрузочно-разгрузочные работы. На электростанции установлены фотореле, которые в зависимости от освещенности дают импульс на отключение или включение освещения по периметру территории электростанции и дымовых труб.

      Комментарии:

    #18 написал: Silva |

    Здравствуйте. Хотел бы попросить помощи со второй схемой, плохо разбираюсь в электронике пока что, поэтому нуждаюсь в человеке, который поможет составить перечень элементов

      Комментарии:

    #19 написал: Сергей |

    Схемы фотореле могут быть использованы для автоматического управления освещением в зависимости от уровня освещенности. Существует множество различных схем фотореле, которые могут быть использованы в различных условиях. Одна из наиболее простых и распространенных схем фотореле использует фоторезистор для определения уровня освещенности. Когда освещенность снижается, сопротивление фоторезистора увеличивается, что приводит к увеличению тока через транзистор и включению реле. Когда освещенность увеличивается, сопротивление фоторезистора уменьшается, что приводит к выключению реле. Более сложные схемы фотореле могут использовать микроконтроллеры для обработки данных с фоторезистора и управления освещением. Такие схемы могут быть настроены на различные уровни освещенности и время задержки включения/выключения освещения.

    Присоединяйтесь к нам в социальных сетях:

    ВКонтакте | Facebook | Одноклассники | Электрик Инфо на Яндекс Дзен

     

    Популярные разделы сайта:

    Электрика дома  Электрообзоры  Энергосбережение
    Секреты электрика Источники света Делимся опытом
    Домашняя автоматика Электрика для начинающих
    Практическая электроника Электротехнические новинки
    Андрей Повный - все статьи автора



    Copyright © 2009-2024 Электрик Инфо - Electrik.info, Андрей Повный
    Вся информация на сайте предоставлена в ознакомительных и познавательных целях.
    За применение этой информации администрация сайта ответственности не несет.
    Перепечатка материалов сайта запрещена.