Автоматизация подачи освещения в квартире, в доме или на улице достигается за счет применения фотореле. При правильной настройке оно будет включать свет при наступлении темноты и отключать в светлое время суток. Современные устройства содержат настройку, за счет которой можно устанавливать срабатывание в зависимости от освещенности. Они являются составной частью системы "умного дома", берущей на себя значительную часть обязанностей хозяев. Схема фотореле, прежде всего, содержит резистор, изменяющий сопротивление под действием света. Ее легко собрать и настроить своими руками.
Схема подключения фотореле для включает датчик, усилитель и Фотопроводник PR1 под действием света изменяет сопротивление. При этом изменяется величина проходящего через него электрического тока. Сигнал усиливается составным транзистором VT1, VT2 (схема Дарлингтона), а с него поступает на исполнительный механизм, которым является K1.
В темноте сопротивление фотодатчика составляет несколько мОм. Под действием света оно снижается до нескольких кОм. При этом открываются транзисторы VT1, VT2, включающие реле K1, управляющим цепью нагрузки через контакт K1.1. Диод VD1 не пропускает ток самоиндукции при выключении реле.
Несмотря на простоту, схема фотореле обладает высокой чувствительностью. Чтобы ее выставить на необходимый уровень, используется резистор R1.
Напряжение питания подбирается по параметрам реле и составляет 5-15 В. Ток обмотки не превышает 50 мА. Если необходимо его увеличить, можно применить более мощные транзисторы и реле. Чувствительность фотореле повышается с увеличением напряжения питания.
Вместо фоторезистора можно установить фотодиод. Если необходим датчик с повышенной чувствительностью, используются схемы с фототранзисторами. Их применение целесообразно с целью экономии электричества, поскольку минимальный предел срабатывания обычного прибора составляет 5 лк, когда окружающие предметы еще различимы. Порог 2 лк соответствует глубоким сумеркам, после которых через 10 мин наступает темнота.
Фотореле целесообразно применять даже при ручном управлении освещением, поскольку можно забыть выключить свет, а датчик самостоятельно "позаботится" об этом. Установить его несложно, а цена вполне доступна.
Выбор фотореле определяют следующие факторы:
Чувствительность характеризуется как отношение образующегося фототока к величине внешнего потока света и измеряется в мкА/лм. Она зависит от частоты (спектральная) и интенсивности света (интегральная). Для управления освещением в быту важна последняя характеристика, зависящая от суммарного светового потока.
Величину номинального напряжения можно найти на корпусе прибора или в сопроводительном документе. Устройства зарубежного производства могут иметь другие стандарты напряжения питания.
От мощности светильников, к которым подключено фотореле, зависит нагрузка на его контакты. Схемы фотореле освещения могут предусматривать прямое включение ламп через контакты датчика или через пускатели, когда нагрузка велика.
На открытом воздухе сумеречный выключатель помещается под герметичной прозрачной крышкой. Она является защитой от влаги и осадков. При работе в холодный период применяется подогрев.
Раньше схема фотореле собиралась своими руками. Сейчас в этом нет необходимости, так как устройства стали дешевле, а функциональность расширилась. Их применяют не только для внешнего или внутреннего освещения, но также для управлением поливом растений, системой вентиляции и др.
Модели заводского изготовления широко используются в устройствах автоматики, например, для управления уличным освещением. Часто можно видеть днем горящие фонари, которые забыли выключить. При наличии фотодатчиков нет необходимости в ручном управлении освещением.
Схема фотореле фр-2 промышленного изготовления применяется для автоматического управления уличным освещением. Здесь также является реле К1. К базе транзистора VT1 подключены фоторезистор ФСК-Г1 с резисторами R4 и R5.
Питание производится от однофазной сети 220 В. Когда освещенность мала, сопротивление ФСК-Г1 имеет большую величину и сигнала на базе VT1 недостаточно для его открывания. Соответственно закрыт и транзистор VT2. Реле K1 включено, и его рабочие контакты замкнуты, поддерживая лампы освещения горящими.
Когда освещенность увеличивается до порога срабатывания, снижается сопротивление фоторезистора и открывается после чего реле K1 отключается, размыкая цепь питания ламп.
Выбор моделей достаточно велик, чтобы можно было выбрать подходящую:
Перед приобретением датчика необходимо подсчитать потребляемую светильниками мощность и взять с запасом 20 %. При значительной нагрузке схема уличного фотореле предусматривает дополнительную установку электромагнитного пускателя, обмотка которого должна включаться через контакты фотореле, а силовыми контактами коммутировать нагрузку.
Для дома такой способ применяется редко.
Перед установкой проверяется напряжение сети питания ~220 В. Подключение производится от автоматического выключателя. Фотодатчик устанавливается таким образом, чтобы свет от фонаря не попадал на него.
На приборе применяются клеммы для подключения проводов, что делает монтаж проще. Если они отсутствуют, применяется распределительная коробка.
За счет применения микропроцессоров схема подключения фотореле с другими элементами приобрела новые функции. В алгоритм действий внесли таймер и датчик движения.
Удобно, когда светильники автоматически включаются при прохождении человека по лестничной площадке или по дорожке сада. Причем срабатывание происходит только в темное время суток. За счет применения таймера фотореле не реагирует на свет фар от проезжающих автомобилей.
Простейшая схема подключения таймера с датчиком движения - последовательная. Для дорогих моделей разработаны специальные программируемые схемы, учитывающие различные условия эксплуатации.
Для подключения фотореле схема наносится на его корпус. Ее можно найти в документации на прибор.
Из прибора выходят три провода.
Устройство работает по принципу прерывания или включения фазы. Цветовая маркировка у разных производителей может отличаться. Если в сети есть проводник "земля", его к прибору не подключают.
В моделях со встроенным датчиком, который находится внутри прозрачного корпуса, работа уличного освещения автономна. К нему нужно только подвести питание.
Варианты с выносом датчика применяются в случае, когда электронную начинку фотореле удобно разместить в щите управления с другими приборами. Тогда нет необходимости в автономной установке, протягивании электропроводки питания и обслуживании на высоте. Электронный блок размещается внутри помещения, а датчик выносится наружу.
При установке фотореле на улице надо учитывать некоторые факторы.
Подсоединение проводов выполняется через распределительную коробку для улицы. Она закрепляется рядом с фотореле.
Применение фотореле позволяет автоматически контролировать период включения ламп. Теперь уже отпала необходимость в профессии фонарщика. Схема фотореле без участия человека по вечерам зажигает свет на улицах и выключает его утром. Устройства могут управлять системой освещения, что повышает ее ресурс и делает эксплуатацию проще.
Фотореле типа ФР-2 (ФР-2М)
Назначение
Фотореле ФР-2 (ФР-2М) предназначены для автоматического включения и отключения освещения, а также в качестве элемента контроля управления иными объектами.
Разработчик:
Специальное проектно-конструкторское и технологическое бюро по комплектным низковольтным устройствам защиты и системной автоматики для энергетики (СПКТБЭ), входившее в состав производственного объединения «Средазэлектроаппарат».
Производители:
Ташкентский электротехнический завод , который был головным предприятием производственного объединения «Средазэлектроаппарат».
Реле ФР-2 предположительно было разработано и освоено в производстве в 1975 году. В 1990 году было разработана модернизированная версия реле, которая получила названием ФР-2М, модернизированное реле отличалось от ФР-2 элементной базой. Необходимость модернизировать реле возникла, потому что германиевые транзисторы МП-26А (основа реле ФР-2) были сняты с производства. Основой модернизированного реле стала микросхема К554САЗ.
В каком году реле ФР-2 (ФР-2М) сняты с производства, неизвестно. Реле выпускались в соответствии с техническими условиями ТУ16-523.283-75.
Аппаратура (техника), в которой применялось реле
Конструкция и принцип действия
Все элементы фотореле ФР-2 (ФР-2М) смонтированы на печатной плате, установленной на пластмассовом основании, и закрыты съемным кожухом, предохраняющим монтаж от механических повреждений и защищающим от случайного прикосновения к токоведущим частям.
Кожух реле выполнен из прозрачной пластмассы, на нем при помощи краски нанесены товарный знак (логотип) предприятия изготовителя, тип и климатическое исполнение фотореле, номер технического условия, которому соответствует фотореле и схема расположения выводов.
В основании расположены зажимы для бескольцевого крепления внешних проводов и пружинные защелки для крепления кожуха.
Датчик освещенности (фоторезистор) может располагаться под кожухом на печатной плате или выноситься наружу и подключаться к входному зажиму.
Как уже было написано выше, Ташкентский электротехнический завод выпускал реле ФР-2 и ФР-2М, которые отличались между собой схемой. Ниже дано описание схем фотореле и принцип их работы.
Фотореле ФР-2.
Схема фотореле ФР-2 состоит из чувствительного органа (датчика освещенности), усилительного элемента, собранного на транзисторах и исполнительного реле.
В качестве датчика освещенности применяется герметизированный фоторезистор, величина сопротивления которого меняется в зависимости от наружной освещенности.
Исполнительным реле является реле постоянного тока РПУ-2 , в котором имеется 2 нормально разомкнутых (2р) контакта для управления внешними цепями.
Реле ФР-2 работает следующим образом.
При увеличении освещенности (рассвет) сопротивление датчика ФС в цепи базы транзистора Т1 уменьшается, соответственно увеличиваются токи в цепи эмиттер - коллектор транзисторов Т1, Т2. Транзисторы открываются, транзистор Т2 шунтирует обмотку исполнительного реле Р. Якорь реле отпадает, его контакты размыкают цепь питания катушки аппарата, управляющего фидером освещения.
Уменьшение освещенности в вечернее время приводит к увеличению сопротивления датчика освещенности, при этом уменьшаются токи базы в цепи эмиттер - коллектор транзисторов Т1, Т2, и они закрываются. Реле Р срабатывает и замыкает цепь включения освещения. Порог срабатывания схемы регулируется с помощью переменного резистора R4.
Фотореле ФР-2М.
Схема фотореле ФР-2М состоит из измерительной части, которая представляет неуравновешенный мост на резисторах R1 - R4, и датчика освещенности BL, в качестве которого использован фоторезистор.
Подстроечным резистором R4 обеспечивается изменение уставки срабатывания, а делитель плеча R1 - BL является сигнальной цепью, подключенной на прямой вход компаратора. Резистор R5 осуществляет положительную обратную связь, переводя компаратор в режим триггера Шмитта. Выход компаратора через делители R7, R6 осуществляет управление транзистором VT, который включен параллельно выходному реле Р.
Вся схема устройства питается через двухполупериодный выпрямитель VD2 - VD5 и балластные резисторы R8, R9.
В качестве исполнительного реле применяется реле постоянного тока РПУ-2М с двумя нормально разомкнутыми контактами.
Реле ФР-2М работает следующим образом.
При снижении освещенности сопротивление фоторезистора BL увеличивается, а напряжение на прямом входе 3 компаратора DA снижается. При достижении этого напряжения до напряжения на инверсном входе 4, снимаемого с подстроечного резистора R4, триггер переключает выход в нулевое состояние, который через резистор R6 закрывает транзистор VT, при этом срабатывает реле Р, контакты замыкаются.
При увеличении освещенности сопротивление BL уменьшается, потенциал входа 3 повышается. При достижении потенциала на входе 4 компаратор переключает свой выход в единичное состояние, транзистор VT при этом открывается и шунтирует обмотку реле Р, контакты размыкаются.
Условное обозначение фотореле ФР-2 (ФР-2М) расшифровывается следующим образом.
ФР-2МХЗ
:
ФР
- Ф
отоР
еле;
2
- модификация;
М
- модернизированное;
Х3
- климатическое исполнение (У, Т) и категория размещения (3) по ГОСТ 15150-69.
Рабочее положение фотореле ФР-2 (ФР-2М) в пространстве вертикальное, допускается отклонение до 5° в любую сторону.
Краткие технические характеристики
Входные параметры:
Номинальное напряжение питания:
220 В постоянного тока или 220 В 50 Гц
Выходные параметры:
Ток коммутируемый контактами: 2 А
Напряжение на разомкнутых контактах: 220 В постоянного или переменного тока
Габариты:
113 х 55 х 114 (В х Ш х Д)
Вес:
не более 420 г.
Дополнительная информация (источники информации)
1. Отраслевой каталог 07.26.01-81. Фотореле типа ФР-2. М.: Информэлектро, 1981 >>скачать
2. Отраслевой каталог 07.26.01-87. Фотореле типа ФР-2. М.: Информэлектро, 1987 >>скачать
3. Отраслевой каталог 07.26.01-90. Фотореле типа ФР-2М. М.: Информэлектро, 1990
Фотореле типа ФР-7Е предназначено для автоматического включения и отключения по установленной освещенности уличного освещения или мест общего пользования, индивидуальных рабочих мест и т. п., а также для применения в качестве комплектующего изделия в устройствах промышленной автоматики.
Расшифровка ФР-7Е. Маркировка.
ФР-7ЕФР
- фотореле;
7
- модификация;
Е
- тип корпуса;
Технические характеристики реле ФР-7Е
| Параметр | Значение |
| Номинальное напряжения, В | 220 |
| Допустимые колебания напряжения питающей сети | -15…+10% |
| Номинальная частота питающей сети, Гц | 50 ±1 |
| Потребляемая мощность, Вт, не более | 5 |
| Номинальный ток, при cosj ? 0.5, А | 5 |
| Коммутируемое напряжение, В | 220 AC / 24 DC |
| Механическая износостойкость | 1x10 6 циклов ВО |
| Электрическая износостойкость | 5х10 5 циклов ВО |
| Номинальные режимы коммутации на одну контактную группу (количество циклов срабатывания, не менее), при cosj ? 0.5, А | 0.1А, @ 12В (не менее 5х105) 5А, = 30В (не менее 9х104) 5А, ~ 220В (не менее 9х104) |
| Допустимые режимы коммутации | 1000 замыканий до 10А на время до 0.1с, с размыканием до 5А, 245В ~ или 30В= до 0.1Гц |
| Диапазон освещенности, при которой происходит срабатывание фотореле, лк * | 10…50 |
| Задержка от кратковременного затемнения (освещения), с | 15 |
| Защита | IP 40 со стороны лицевой панели |
| Длина кабеля фотодатчика, м | 1.5 |
| Габаритные размеры, мм, не более | 45х70х100 |
| Масса, кг, не более | 0.3 |
| *По предварительному заказу устанавливается диапазон | 5…10 лк |
Фотореле размещено в пластмассовом корпусе. Корпус состоит из основания с контактными зажимами и крышки. Схема изделия собрана на печатной плате. Резистор регулировки порога срабатывания фотореле смонтирован на лицевой панели.
К клемме 1 присоединяется фаза сети 220В, к клемме 2 присоединяется ноль.
Фотодатчик присоединяется к клеммам 3, 4, причем к клемме 4 присоединяется экран фотодатчика (вывод белого цвета).
При включении питания, если освещенность датчика выше установленного порога срабатывания, зажигается светодиод на лицевой панели реле. При снижении освещенности датчика ниже установленного порога срабатывает выходное реле и светодиод гаснет.
Для монтажа кабеля с фотодатчиком при использовании специального патрона необходимо:
Серия
1. Общие указания.
1.1. Электронное фотореле предназначено для работы в комплекте со светильниками наружного освещения, который последовательно включен в цепь питания светильника. ФР-2 обеспечивает включение, выключение нагрузки в зависимости от уровня естественной освещенности.
1.2. Работа ФР-2 осуществляется при различных уровнях естественной освещенности:
- при уровне меньше 1 лк (+/- 0,5 лк) происходит включение ламы светильника,
- при уровне 4 лк (+/- 0,5 лк) – выключение.
Если после включения освещения происходит небольшая подсветка фотодатчика, фотореле самостоятельно её компенсирует. Выключение нагрузки происходит тогда, когда уровень естественной освещенности датчика больше уровня искусственной освещенности.
1.3. Для защиты от кратковременной посторонней засветки, отключение светильников происходит, когда уровень освещенности, превышающий заданный длится более 5 минут.
1.4. При покупке изделия с ФР-2 требуйте проверки его работоспособности.
2. Устройство фотореле ФР-2.
2.1. Конструктивно электронное фотореле смонтировано на текстолитовой печатной плате. Печатная плата устанавливается внутри пластмассового корпуса с соблюдением требований электробезопасности. Подключение нагрузки и напряжения питания электронной платы производится через присоединительные колодки.
3. Технические данные фотореле ФР-2
.
| 3.1. | Номинальное напряжение | В | 220 |
| 3.2. | Номинальная частота | Гц | 50 |
| 3.3. | Максимальный ток нагрузки | А | 8 |
| 3.4. | Напряжение нагрузки | В | 220 |
| 3.5. | Мощность потребляемая регулятором от сети, не более | Вт | 3,5 |
| 3.6. | Уровень освещеннности (при включении) | Лк | 1 (+/-0,5) |
| 3.7. | Уровень освещенности (при выключении) | Лк | 4 (+/-0,5) |
| 3.8. | Габаритные размеры, не более | мм | 90х78х41 |
| 3.9. | Масса, не более | Кг | 0,15 |
| 3.10. | Допустимые колебания напряжения электросети | % | +/- 10 |
| 3.11. | Температура окружающей среды | °С | -40..+60 |
4. Комплектность
.
4.1. В комплект поставки электронного фотореле входит
- фотореле ФР2 с выносным фотоэлементом, длина провода 1 м - 1 штука,
- руководство по эксплуатации – 1 штука.
5. Требования по технике безопасности
.
5.1. Отключение светильника от ФР-2 замену лампы в светильнике, замену предохранителя, перенастройку платы производить только после отключения фотореле от электросети.
5.2. Во избежание выхода ФР2 из строя запрещается использовать самодельные предохранители в электронной плате и подключать нагрузку с током потребления превышающим номинальный ток фотореле.
6. Подготовка фотореле ФР-2 к работе и порядок работы
.
6.1. Установить фотореле ФР-2 так, чтобы фотоэлемент по возможности не попадал в зону искусственного освещения светильника. Подключить:
- провода питания электронной платы через колодку «Сеть ~ 220 В.»
- питание нагрузки через колодку «Нагрузка».
7. Настройка фотореле
.
7.1. Можно изменить настройку уровня естественной освещенности, при которой фотореле включает освещение. Для ручной настройки служит подстроечный резистор R6 («Ручная установка момента включения фотореле»). Если повернуть резистор по часовой стрелке, то фотореле включится при большей естественной освещенности, а если против часовой стрелки – при меньшей. Для автоматической настройки: в момент, когда естественная освещенность соответствует выбранному уровню, нажмите кнопку и удерживайте ее до тех пор, пока мигание индикатора не сменится на постоянное горение и далее на двойное мигание (примерно через 8 … 12 сек), тогда отпустите кнопку. Фотореле будет включаться при вновь заданном уровне освещенности.
7.2. Если необходимо вернуться к заводским настройкам необходимо подстроечный резистор R6 («Ручная установка момента включения фотореле») поставить в среднее положение (направление стрелки как на рисунке). Далее нажмите кнопку и удерживайте ее до тех пор, пока мигание индикатора не сменится на постоянное горение, далее на двойное мигание, и до тех пор, пока индикатор не погаснет совсем (примерно через 12 сек), тогда отпустите кнопку.
7.3. Если необходимо проверить исправность ламп накаливания в светильниках, необходимо нажать кнопку программирования примерно на 4…8 секунд, дожидаясь полного горения индикатора, и отпустить кнопку. Для выключения ламп -кратковременно (от 0 до 4 сек) нажмите на кнопку.
7.4. После замены фотоэлемента необходимо настроить ФР-2 на включение при заданном уровне освещенности 1лк при этом уровень освещенности при отключении устанавливается автоматически 4 лк. Для настройки необходимо подстроечный резистор R6 («Ручная установка момента включения фотореле») поставить в среднее положение (направление стрелки как на рисунке). Подстроечный резистор R2 («Калибровка нового фотодатчика») повернуть влево до упора, подать питание на фотореле, и медленно вращая резистор R2 по часовой стрелке при уровне освещенности 1лк (уровень освещенности контролировать люксметром Ю-116 с фотоэлементом Ф55С или аналогичным) добиться включения реле. В момент щелчка реле прекратить вращение резистора R2 – фотореле настроено.
7.5. Для замены предохранителя необходимо отключить ФР-2 от сети, вынуть плату заменить предохранитель на исправный.
| Режимы программирования фоторелемногофункциональной кнопкой | Время удержания кнопки | Состояние индикатора |
| Перезапуск фотореле | От 0 до 4 сек | Индикатор мигает |
| Режим проверки ламп | От 4 до 8 сек | Индикатор горит |
| Программирование нового уровня освещенности для включения фотореле | От 8 до 12 сек | Двойное мигание индикатора |
| Возвращение заводских настроек уровня освещенности для включения фотореле | Свыше 12 сек | Индикатор не горит |
8. Правила хранения
.
8.1. Электронное фотореле необходимо хранить в сухом отапливаемом помещении при отсутствии в воздухе кислотных, щелочных и других агрессивных примесей при температуре от 5 до 40 °С и относительной влажности воздуха не более 80%.
9. Гарантийные обязательства
.
9.1. Срок гарантии электронного фотореле ФР2 – 12 месяцев с момента приобретения, или 18 месяцев со дня выпуска.
9.2. Предприятие-изготовитель обязуется в течение гарантийного срока производить безвозмездный ремонт при соблюдении потребителем требований по эксплуатации, изложенных в настоящем руководстве.
9.3. Гарантийному ремонту не подлежат фотореле ФР-2 имеющие механические повреждения.
9.4. Гарантийный и послегарантийный ремонт производится по адресу:
620100, г. Екатеринбург, ул. Сибирский тракт, 9/11, ООО ”Элпро“
