Делаем фотореле по схеме своими руками
Емкостное фотореле для уличного освещения — устройство, позволяющее включать или выключать лампы, используемые на дорогах, у подъездов и в парках. Их использование экономит электроэнергию и минимизирует неудобства для водителей, жильцов дома и простых прохожих.
Работа основана на фоторезисторе или фотодиоде — полупроводниковых элементах, которые меняют свои параметры в зависимости от интенсивности освещения среды. Днем при достаточном количестве света датчик освещенности размыкает цепь, и лампа выключается, а ночью происходит обратная последовательность действий: емкостное реле для управления освещением снижает сопротивление, и свет включается.
Установка фотореле
Установить фотореле своими руками несложно, важно лишь исключить прямое влияние регулируемого источника освещения и защитить устройство от неблагоприятного воздействия извне: влаги, прямых солнечных лучей, перепадов температуры.
Для устройств промышленного производства существует ряд стандартов, которым такие решения должны соответствовать: ГОСТ (отечественные) и IP (международные). Добиться же того, чтобы самодельное фотореле было защищено от факторов внешней среды сложнее, хотя и теоретически возможно. Но для желающих установить подобное устройство у себя во дворе, около своего подъезда или гаража, лучше для начала рассмотреть предлагаемые на рынке решения — без владения нужными знаниями и опытом фотодатчик своими руками довести до рабочего состояния будет крайне сложно.
ФР-601 (602)
Если речь заходит об использовании стандартных однофазных фотореле для освещения, то самой популярной моделью являются устройства ФР-601 и ФР-602 производства компании ІЕК.
Они достаточно надежные, и даже у непосвященных в электронику пользователей не возникает вопросов, как подключить автоматический регулятор подсветки. Эти две модификации имеют несущественные различия: они обе работают с током одних и тех же напряжения и частоты, имеют аналогичную потребляемую мощность (0,5 Вт) и абсолютно одинаковые комплекты поставки.
Различия касаются лишь максимального сечения подключаемых проводников: для 601 модели она составляет 1,5 кв. мм., а для 602 — 2,5. Следовательно, отличается у них и номинальный ток нагрузки: 10 и 20 А, соответственно. Фотоэлемент у обеих моделей встроенный, его регулировка возможна в пределах от 0 до 50 лк с шагом в 5 лк.
Изготовление в домашних условиях
Принципиальная схема емкостного фотореле ФР-602 (как и его собрата) легко повторяется даже при незначительных познаниях в электронике. Особую актуальность создания самоделки приобретает при потребности в большом количестве устройств (например, для организации автоматического включения и отключения освещения в зависимости от времени суток).
Для изготовления понадобятся такие детали, в скобках будут указаны обозначение на приведенной схеме и мощность:
- 2 биполярных транзистора BC857A (Q1 и Q2);
- 5 выпрямительных диодов 1N4007;
- выпрямительный диод 1N4148;
- стабилитрон 1N4749 ;
- резисторы (R2, R4–R9: 1,5 МОм, 1 МОм, 560 кОм, 200 кОм, 100 кОм, 75 кОм и 33 кОм; все мощностью 0,125 Вт);
- резистор (R3, 220 Ом, 2 Вт);
- фотоэлемент (PH, до 100 кОм);
- подстроечный резистор (WL, 2,2 мОм);
- конденсатор (С2, 0,7 мкФ 400 В);
- электролитические конденсаторы (С4–С5, 100 мкФ 50 В и 47 мкФ 25 В, соответственно);
- реле SHA-24VDC-S-A (Rel1).
Учитывая набор и суммарную стоимость деталей, а также наличие схемы, 602 модель — довольно простое в исполнении решение.
К слову, многие детали из списка можно заменить на отечественные. По отзывам уже собиравших биполярный транзистор Q2 можно заменить встречающимся повсеместно КТ3107Б, а стабилитрон 1N4749 — тремя последовательно подключенными Д814А или двумя Д814Д. Схема подключения также не отличается особой сложностью.
Недостатки модели
Рассмотрим, в чем минусы подобной схемы. Как ни странно, с технической стороны схема не уступает заводской при должной сноровке радиолюбителя. Разница будет ощущаться в реальной эксплуатации: заводское изделие имеет стандарт защиты IP44, что подразумевает пыле- и влагозащиту.
Также заводские ФР-601 и ФР-602 имеют больший диапазон рабочих температур, а самодельная схема в мороз в декабре может перестать работать из-за одного-единственного некачественного соединения.
Аналоги
Среди аналогов данному устройству значатся ФР-75А — фотореле, схема которого более сложна для изготовления в домашних условиях, а также менее стабильна и долговечна при практическом использовании.
Среди его преимуществ — больший диапазон рабочей яркости, составляющий от 1 до 200 лк, что вчетверо превосходит конкурента. Еще один большой плюс устройства ФР-75 — возможность работы в цепях постоянного тока напряжением 12 В.
Также фотодатчик является выносным, что позволяет установить сам регулятор внутри помещения и не беспокоиться о факторах окружающей среды. В целом, в своем классе модель не имеет равных и является лучшим фотореле — 12 вольт постоянного тока часто используются в качестве питания для подобных устройств. Схема подключения устройства изображена на рисунке.
Оборудование высокой мощности
Среди конкурентов также можно рассмотреть фотореле ФР-7Е, но не в его пользу говорят отсутствие защиты от влаги (IP40) и довольно высокая потребляемая мощность.
Также к недостаткам можно отнести открытые контактные зажимы и отсутствие защиты подстроечного резистора на лицевой панели. Положительный момент — работать ФР-7 может в сетях переменного тока напряжением 220 вольт с напряжением до 5 ампер, что почти на порядок больше, нежели у рассмотренных выше конкурентов. Диапазон регулировки в 10 лк также устанавливается лишь специалистом — отрегулировать его самостоятельно не получится.
По габаритам ФР-7 также превосходит рассмотренные в статье фотореле (см. чертеж).
Где купить
Если хотите сэкономить время, то необходимое устройство можно приобрести в ближайшем специализированном магазине. Оптимальным же, по соотношению цена-качество, остаётся вариант покупки в Интернет-магазине АлиЭкспресс. Обязательное длительное ожидание посылок из Китая осталось в прошлом, ведь сейчас множество товаров находятся на промежуточных складах в странах назначения: например, при заказе вы можете выбрать опцию «Доставка из Российской Федерации»:
Заключение
Учитывая опыт эксплуатации фотореле в бытовых и промышленных условиях, наиболее стабильной и легко воспроизводимой в домашних условиях является модель ФР-602 или ее менее мощная вариация ФР-601 от компании AIK. Они отлично показывают себя в различных режимах работы, имеют хороший запас долговечности и, что самое главное, обладают минимальной себестоимостью. Кроме того, их сборка облегчается возможностью заменить многие зарубежные детали на дешевые отечественные аналоги.
Видео
Фотореле своими руками для уличного освещения
Лучшим решением для управления светильниками является фотореле. Оно регулирует работу осветительных устройств и экономит электроэнергию. И в этом мастер-классе я покажу как собрать фотореле не хуже заводского.
Фотореле, если кратко, это прибор, реагирующий на изменение освещения. Если его подключить к освещению, то можно контролировать включение и отключение ламп. Чаще всего в фотореле применяют фоторезистор. При дневном освещении его сопротивление падает, реле разомкнуто, и лампа не горит. При наступлении сумерек фоторезистор увеличивает сопротивление и (в зависимости от настройки, которая совершается подстроечным резистором) реле замыкается, тем самым включая лампу.
Создание фотореле:
Фотореле делалось по этой схеме:
На плате я решил разместить лишь стабилизатор напряжения 7805 (его использование не обязательно, да и можно заменить на другие 78xx) и сам датчик, который включает в себя микросхему lm358 (операционный усилитель в режиме компаратора), фоторезистор, подстроечный резистор и обвязку для них. Блок питания и реле с транзистором я спаял отдельно навесным монтажом. В конце статьи будет архив с платой и схемой.
Плата изготавливалась методам ЛУТ. А вытравливалась в растворе перекиси с лимонной кислотой и солью.
После чего были запаяны элементы.
Фоторезистор был вынесен на проводах в кембриках, а сам датчик помещён в такого рода крепление для проводов (смотреть фото), название крепления не знаю.
Блок питания выполнен на корпусном трансформаторе с выходным напряжение 11 Вольт, диодном мосте в корпусе и конденсаторе.
В Леруа купил распределительную коробку. На дне были стойки, которые мешали креплению элементов. Поэтому я взял кусок гетинакса и закрепил его ко дну коробки.
Плату с датчиком закрепил на одном винте, а блок питания с реле закрепил на стяжках. Для удобного подключения питания и управляемой нагрузки я купил разъёмы Wago.
Об устройстве:
В данном фотореле используется гистерезис, что позволяет избавиться от мерцания лампы во время восхода и заката. Конденсатор на плате служит защитой от ложных срабатываний, то есть задаёт время задержки включения или отключения лампы. Его емкость может быть любой. На плату можно подавать напряжение от 7 до 20 Вольт. Реле в данной схеме можно заменить на симистор, что будет долговечнее и практичнее.
Монтаж фотореле:
- Датчик (фоторезистор) нужно установить так, чтобы на него попадал дневной свет.
- Любые другие искусственные источники света должны находиться как можно дальше от датчика, дабы избежать ложных срабатываний.
Смотрите видео
На видео представлена работа устройства, где я показал, как работа задержка включения и отключения.
Архив с печаткой и схемой:Датчик освещённости
Иногда возникают такие ситуации, когда нужно каждый день с рассветом включать свет в помещении и выключать с закатом, т.е. имитировать световой день внутри какого-либо закрытого помещения. Потребоваться это может, например, при выращивании растений или содержании животных, где необходимо точное соблюдение режима день/ночь. В зависимости от времени года время заката и восхода постоянно меняется, а значит, применение суточных таймеров на включение освещения не справится с задачей должным образом. На помощь приходит датчик освещённости, или, проще говоря, фотореле. Это устройство регистрирует интенсивность попадающего на него солнечного света. Когда света будет много, т.е. взойдёт солнце, на выходе установится лог. 1. Когда день подойдёт к концу, солнце уйдёт за горизонт, на выходе будет лог. 0, лампы освещения выключатся до следующего утра. Вообще, область применения датчика освещённости весьма широка и ограничивается лишь фантазией собравшего его человека. Нередко такие датчики используются для подсветки шкафа при открытии дверцы.
Схема датчика освещённости
Ключевое звено схемы – фоторезистор (R4). Чем больше света на него попадает, тем сильнее уменьшается его сопротивление. Можно применить любой фоторезистор, какие получится найти, ведь это достаточно дефицитная деталь. Импортные фоторезисторы компактные, но стоят порой весьма существенно. Примеры импортных фоторезисторов — VT93N1, GL5516. Можно применить также отечественные, например, ФСД-1, СФ2-1. Они стоят куда меньше, но также будут неплохо работать в этой схеме. Если достать фоторезистор не удалось, а сделать датчик освещённости очень хочется, то можно поступить следующим образом. Взять старый, желательно германиевый транзистор в круглом металлическом корпусе и спилить его верхушку, оголив тем самым кристалл транзистора. На фото ниже показан как раз такой транзистор со спиленной крышкой.
Очень важно при этом не повредить сам кристалл, отрывая крышку. Подойдут практически любые транзисторы в таком круглом корпусе, особенно хорошо будут работать советские германиевые, например, МП16, МП101, МП14, П29, П27. Т.к. теперь кристалл такого «модифицированного» транзистора открыт, сопротивление перехода К-Э будет зависеть от интенсивности света, попадающего на кристалл. Вместо фоторезистора впаиваются коллектор и эмиттер транзистора, вывод базы просто откусывается. В схеме используется операционный усилитель, можно применить любой одинарный, подходящий по цоколёвке. Например, широкодоступные TL071, TL081. Транзистор в схеме – любой маломощный структуры NPN, подходят BC547, КТ3102, КТ503. Он коммутирует нагрузку, которой может служить как реле, так и небольшой отрезок светодиодной ленты, например. Мощную нагрузку желательно подключать с использованием реле, диод D1 стоит в схеме для гашения импульсов самоиндукции обмотки реле. Нагрузка подключается к выходу, обозначенному OUT. Напряжение питания схемы – 12 вольт. Номинал подстроечного резистора в этой схеме зависит от выбора фоторезистора. Если фоторезистор имеет среднее сопротивление, например, 50 кОм – то подстроечный должен иметь в два-три раза большее сопротивление, т.е. 100-150 кОм. Мой фоторезистор СФД-1 имеет сопротивление более 2 МОм, поэтому и подстроечный я взял на 5 МОм. Существуют и более низкоомные фоторезисторы.
Сборка датчика освещённости
Итак, перейдём от слов к делу – в первую очередь нужно изготовить печатную плату. Для этого существует ЛУТ метод, которым я и пользуюсь. Файл с печатной платой к статье прилагается, отзеркаливать перед печатью не нужно. Скачать плату:
pechatnaya-plata.zip [6.74 Kb] (cкачиваний: 809)
Плата рассчитана на установку отечественного фоторезистора ФСД-1 и подстроечного резистора типа CA14NV. Несколько фотографий процесса:
Теперь можно впаивать детали. Сначала устанавливаются резисторы, диод, затем всё остальное.
В последнюю очередь впаиваются самые крупные детали – фотодиод и подстроечный резистор, провода для удобства можно вывести через клеммники. После завершения пайки обязательно нужно удалить с платы флюс, проверить правильность монтажа, прозвонить соседние дорожки на замыкание. Только после этого можно подавать на плату питание.
Настройка датчика
При первом включении светодиод на плате либо будет светится, либо будет полностью погашен. Аккуратно вращаем подстроечный резистор – в каком-то его положении светодиод сменит своё состояние. Нужно установить подстроечный резистор на эту грань между двумя положениями, и закрывая или наоборот засвечивая фоторезистор добиться нужного порога срабатывания.
Наглядно работа датчика освещённости показана на видео. Над фоторезистором создаётся тень, интенсивность света уменьшается, светодиод погасает. Успешной сборки!
