Что такое фотореле
Фотореле представляет собой чувствительный прибор, реагирующий на свет. При снижении освещенности до определенного уровня, заданного заранее, устройство срабатывает, включая светильники. Когда становится достаточно светло, датчик отключает осветительные приборы.
В качестве светочувствительных элементов используются фотодиоды, фоторезисторы, фотосимисторы и другие устройства с разным принципом работы. Так, реле с фоторезистором функционирует за счет изменения сопротивления, с фотодиодами — ЭДС, с фотосимистором — взаимодействия положительной и отрицательной гармоник.
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.
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.
Преимущества использования
Фотодатчик представляет собой один из элементов системы «умный дом». Эта система разрабатывается для того чтобы сделать пребывание человека в доме (и на придомовой территории) более удобным, практичным и комфортным. Вся суть такой системы сводится к автоматизации определенных домашних процессов, чтобы человек не отвлекал свои силы на их исполнение. Например, автоматическое включение света, когда день уже закончился и наступила ночь.
Если установить у себя фотореле для уличного освещения, вы получите массу преимуществ. Среди них стоит отметить следующие моменты:
автоматизация процесса включения света на приусадебной территории;
Автоматизированное освещение приусадебной территории
- значительная экономия потребления электроэнергии;
- увеличение срока службы лампочек, установленных в осветительные приборы (фонарь и другие уличные светильники);
- автоматическая подсветка лужаек и декоративных элементов сада;
- любая лампа со встроенным фотоэлементом сможет автоматически включаться и выключаться при наличии для этого соответствующих условий;
- возможность самостоятельно подключить электрическую схему сборки в щит дома. Обязательно помните, что собираясь подключить провода в щит, нужно предварительно отключить электричество. Щит в доме является самым важным элементом электрической системы. Лучше всего вообще не трогать шит, если вы слабо разбираетесь в электронике, а доверить это дело профессиональному электрику. Распределительный щит – не место для халатности.
Установка изделия в систему освещения и подключение его к электросети дома (в щит) откроет перед вами возможности хотя бы частично обустроить свое жилище по принципу «умный дом». Любая лампа или фонарь с таким фотодатчиком позволят вам комфортно и безопасно перемещаться не только по дому, но и улице в вечернее и ночное время.
Как работает датчик освещённости
Задача фотореле — включить осветительный прибор, когда во дворе становится сумеречно и выключить его с наступлением рассвета. В основе прибора — светочувствительный элемент (фотодиод, газоразрядник, фототиристор, фоторезистор), который на свету изменяет свои характеристики. Например, в фоторезисторе уменьшается сопротивление, ток легко проходит через этот элемент и замыкает контакт, выключающий освещение.
К одному сенсору можно подключить несколько осветительных устройств
Дополнительные элементы прибора помогают избежать ошибочного включения/выключения, настроить чувствительность сенсора, усилить сигнал от датчика и т. д.
Графические обозначения в электрических схемах
В части графических обозначений в электрических схемах ГОСТ 2.702-2011 ссылается на три других ГОСТ:
- ГОСТ 2.709-89 «ЕСКД. Обозначения условные проводов и контактных соединений электрических элементов, оборудования и участков цепей в электрических схемах».
- ГОСТ 2.721-74 «ЕСКД. Обозначения условные графические в схемах. Обозначения общего применения»
- ГОСТ 2.755-87 «ЕСКД. Обозначения условные графические в электрических схемах. Устройства коммутационные и контактные соединения».
Условные графические обозначения (УГО) автоматов, рубильников, контакторов, тепловых реле и прочего коммутационного оборудования, которое используется в однолинейных схемах электрических щитов, определены в ГОСТ 2.755-87.
Однако, обозначение УЗО и дифавтоматов в ГОСТ отсутствует. Думаю, в скором времени он будет перевыпущен и обозначение УЗО будет добавлено. А пока, каждый проектировщик изображает УЗО по собственному вкусу, тем более, что ГОСТ 2.702-2011 это предусматривает. Достаточно привести обозначение УГО и его расшифровку в пояснениях к схеме.
Дополнительно к ГОСТ 2.755-87 для полноты схемы понадобится использование изображений из ГОСТ 2.721-74 (в основном для вторичных цепей).
Все обозначения коммутационных аппаратов построены на четырех базовых изображениях:
с использованием девяти функциональных признаков:
| Наименование | Изображение |
| 1. Функция контактора | |
| 2. Функция выключателя | |
| 3. Функция разъединителя | |
| 4. Функция выключателя-разъединителя | |
| 5. Автоматическое срабатывание | |
| 6. Функция путевого или концевого выключателя | |
| 7. Самовозврат | |
| 8. Отсутствие самовозврата | |
| 9. Дугогашение | |
| Примечание: Обозначения, приведенные в пп. 1 — 4, 7 — 9, помещают на неподвижных контактах, а обозначения в пп. 5 и 6 — на подвижных контактах. |
Основные условные графические обозначения, используемые в однолинейных схемах электрических щитов:
| Наименование | Изображение |
| Автоматический выключатель (автомат) | |
| Выключатель нагрузки (рубильник) | |
| Контакт контактора | |
| Тепловое реле | |
| УЗО | |
| Дифференциальный автомат | |
| Предохранитель | |
| Автоматический выключатель для защиты двигателя (автомат со встроенным тепловым реле) | |
| Выключатель нагрузки с предохранителем (рубильник с предохранителем) | |
| Трансформатор тока | |
| Трансформатор напряжения | |
| Счетчик электрической энергии | |
| Частотный преобразователь | |
| Замыкающий контакт нажимного кнопочного выключателя без самовозврата с размыканием и возвратом элемента управления автоматически | |
| Замыкающий контакт нажимного кнопочного выключателя без самовозврата с размыканием и возвратом элемента управления посредством вторичного нажатия кнопки | |
| Замыкающий контакт нажимного кнопочного выключателя без самовозврата с размыканием и возвратом элемента управления посредством вытягивания кнопки | |
| Замыкающий контакт нажимного кнопочного выключателя без самовозврата с размыканием и возвратом элемента управления посредством отдельного привода (например, нажатия кнопки-сброс) | |
| Контакт замыкающий с замедлением, действующим при срабатывании | |
| Контакт замыкающий с замедлением, действующим при возврате | |
| Контакт замыкающий с замедлением, действующим при срабатывании и возврате | |
| Контакт размыкающий с замедлением, действующим при срабатывании | |
| Контакт размыкающий с замедлением, действующим при возврате | |
| Контакт замыкающий с замедлением, действующим при срабатывании и возврате | |
| Катушка контактора, общее обозначение катушки реле | |
| Катушка импульсного реле | |
| Катушка фотореле | |
| Катушка реле времени | |
| Мотор-привод | |
| Лампа осветительная, световая индикация (лампочка) | |
| Нагревательный элемент | |
| Разъемное соединение (розетка):гнездоштырь | |
| Разрядник | |
| Ограничитель перенапряжения (ОПН), варистор | |
| Разборное соединение (клемма) | |
| Амперметр | |
| Вольтметр | |
| Ваттметр | |
| Частотометр |
Обозначения проводов, шин в электрических щитах определяется ГОСТ 2.721-74.
| Наименование | Изображение |
| Линия электрической связи, провода, кабели, шины, линия групповой связи | |
| Защитный проводник (PE) допускается изображать штрихпунктирной линией | |
| Графическое разветвление (слияние) линий групповой связи | |
| Пересечение линий электрической связи, линий групповой связи электрически не соединенных проводов, кабелей, шин, электрически не соединенных | |
| Линия электрической связи с одним ответвлением | |
| Линия электрической связи с двумя ответвлениями | |
| Шина (если необходимо графически отделить от изображения линии электрической связи) | |
| Ответвление шины | |
| Шины, графически пересекающиеся и электрически не соединенные | |
| Отводы (отпайки) от шины |
Области рационального применения фотореле
Типовые ситуации, в которых требуется присутствие данного устройства:
- Когда включение и выключение цепи производится при помощи сигнала малой мощности;
- Когда несколько цепей должны управляться одним сигналом.
Эффективность применения фотореле обуславливается также и их универсальностью (помимо стандартной аппаратуры контроля можно использовать компьютеры или ноутбуки). Это позволяет реализовывать также и логические управляющие команды типа «если…то…».
Рассмотрим использование фотореле для уличного освещения. Технология их применения основана на использовании триггерных FEТ-переключателей.
Блок-схема фотореле с FET-переключателем
В приведенной блок-схеме используется серия К МДП-транзисторов. В отличие от твердотельных реле, схема управляет фотодиодами напрямую. Это обеспечивает гораздо более высокие скорости переключения, поскольку время отключения питания при включении светодиода некритично. Из-за отсутствия механических составляющих поддерживается высокая компактность устройства, однако физический изоляционный барьер здесь отсутствует, а потому необходимо использовать только низковольтный управляющий сигнал.
Поскольку фотореле является альтернативой уже существующей панели дистанционного управления освещением, то прежде всего стоит подумать — а так ли уж необходима подобная замена. Если существующая система полностью соответствует электрическим нормам, то перед нагрузкой достаточно просто добавить релейную панель, и полный контроль за осветительной цепью будет обеспечен. В небольшом корпусе может быть размещено до 64 фотореле вместе с источником низкого напряжения, а рядом можно расположить панель выключателя. Чем меньше число цепей, тем более экономичным становится применение релейной панели.
Фотореле можно использовать для управления однополюсными цепями 127/220 В переменного тока и двухполюсными (208…240 В) цепями переменного тока. Релейные панели наиболее экономичны при управлении меньшими нагрузками, но имеют один недостаток — они рассчитаны на ограниченное количество циклов включения/ выключения: от 20000 до 50000 (при нормальных обстоятельствах этого хватит примерно на 5 лет).
Общий вид блочной компоновки фотореле для уличного освещения и монтажная схема приведены на следующих рисунках.
Некоторые нюансы имеются в использовании фотореле совместно с датчиками движения. Как правило, уличные фонари включаются на всю ночь. Но в ночное время уличные фонари не нужны, если нет движения. Поэтому всё чаще используют схемы, которые включают уличные фонари только при перемещения транспортного средства и некоторое время после него. Используется микроконтроллер AVR 8051 и несколько пар (чем больше, тем лучше) инфракрасных (ИК) датчиков.
Подключение релейной панели управления освещением
Предлагаемая система состоит из микроконтроллера Atmega8, LDR, PIR-датчика и RTC. Эта система управляет уличным освещением, используя светозависимый резистор и ИК-датчик.
Уличные фонари включаются в зависимости от интенсивности светового потока, который воспринимается на LDR. Если такая интенсивность на фоторезисторах низкая, значение их сопротивления — высокое. С уменьшением общей освещённости это значение увеличивается, и, таким образом, определяет, когда уличные фонари должны включиться.
Ночью движение транспорта минимально. Это обстоятельство можно использовать для настройки контроллера. По наступлении пикового времени, когда трафика нет, фотореле отключит наружное освещение. При появлении единичного транспортного средства ИК-датчик подаст управляющий сигнал микроконтроллеру. Тот на 2…3 минуты включит освещение, после чего автоматически его выключит.
Блочная компоновка фотореле
Схема включения фотореле для управления наружным освещением
Установка датчиков движения
Монтажная схема управления движением на базе фотореле
Принцип действия и функциональное назначение
Реле, которые работают в зависимости от освещённости, имеют несколько названий. Среди специалистов их называют просто датчиками света, фотодатчиками, сумеречными и т.п. В литературе встречаются определения светочувствительные автомат или выключатель. Все эти названия синонимичны и не зависят даже от конструкции приборов.
Принцип действия фотореле основывается на работе фототранзистора или фоторезистора, параметры которого изменяются при изменении освещённости. Проще говоря, цепь микроприбора находится в разомкнутом положении, пока не него поступает достаточный объём света. При определённом уровне сумерек или темноты цепь замыкается, и подключённый в схему осветительный прибор получает питание. Соответственно, когда начинает светать, происходит обратное – цепь размыкается и отключает подачу тока.
Разновидности датчиков освещённости
Обычные недорогие световые сенсоры позволяют автоматизировать освещение и подстроить его под продолжительность светового дня. Но поскольку в таком случае свет горит всю ночь, производители начали создавать модели с более широкими возможностями.
Пример фотореле с датчиком движения
Среди них:
- Фотореле с датчиком движения. Включают свет, когда в подконтрольной зоне начнёт что-то двигаться. Благодаря фотодатчику, сигнал на включение срабатывает только в тёмный период. Прибор недорогой, надёжный и компактный. Но если по территории бегают домашние животные, или в поле зрения датчика есть ветки растений, существует высокая вероятность ложного срабатывания сенсора.
- Фотореле, оснащённое и датчиком движения, и таймером. Прибор можно тонко настроить так, чтобы он срабатывал только когда нужно. Например, с 20.00 до 22.00 когда к калитке подходит гость либо возвращается хозяин.
- Фотореле с таймером. Прибор даёт возможность экономить электроэнергию, выключая свет в неиспользуемое время. Если привычки семьи устоялись и привязаны к определённому времени, такой вариант может быть очень удобным. Многие предпочитают этот вид приборов, поскольку их не обязательно монтировать на улице, таймер может подать сигнал к включению прямо из дома.
- Программируемые фотореле. Приборы этого типа самые дорогие, но превосходят другие типы по функциональности. Они дают возможность настроить включение/выключение освещение в зависимости от природной освещённости, периода времени, дня недели, сезона.
Ещё один подход к классификации фотосенсоров — вид исполнения. Различают:
- Фотореле для наружного монтажа. Устройство устанавливается на улице, чаще всего — на стене дома. Такой фотодатчик должен обладать герметичным корпусом и изготовляться из термо- и УФ-стойкого пластика.
- Фотореле для внутреннего монтажа. Прибор монтируется в основной электрощит дома на DIN-рейку. К нему прилагается выносной датчик, который необходимо закрепить на фасаде и соединить с блоком двумя проводами. Требования по защите основного корпуса в таком случае снижаются, но фотосенсор необходимо защитить от влаги и случайных ударов. Поскольку для прокладки провода придётся штробить стены, фотореле внутреннего монтажа лучше устанавливать на этапе ремонта.
Если у вас мало опыта в монтаже электроприборов, или вы опасаетесь повредить новые обои, лучше предпочесть фотореле наружного монтажа.
Производители фотореле: страны и цены
Изготовление таких приборов не требует уникального оснащения или сложных технологических процессов, поэтому наравне с западными изделиями рынок предлагает немало отечественных фотодатчиков. При этом у каждой страны есть как бюджетные, так и недорогие модели с разной степенью защиты.
Сравнительная таблица фотореле разных производителей
| Название | Ток коммутации, А | Рабочее напряжение в сети, В | Степень защиты, IP | Производитель | Цена, руб. |
|---|---|---|---|---|---|
| ФР-6 | 10 | 240 | 54 | Украина | 150 |
| PS-1 | 6 | 220 | 44 | Узбекистан | 200 |
| HOROZ HL 472 | 25 | 230 | 44 | Турция | 210 |
| FERON SEN 27 | 25 | 220 | 54 | Китай | 250 |
| ФР-601 | 5 | 230 | 44 | Россия | 420 |
| SOU-1 | 16 | 230 | 56 | Чехия | 650 |
| Люкс-2 | 8 | 230 | 44 | Россия | 800 |
| Luna 126 Star Theben | 16 | 230 | 55 | Германия | 2500 |
Если вы нашли модель с подходящим током коммутации, степенью защиты и другими параметрами среди изделий русских производителей, не стоит переплачивать за немецкий аналог. Но и слишком экономить не стоит, так как это скажется на долговечности датчика.
Фотореле IEK
В нашей стране очень популярны фотореле российского производителя IEK.
На вид фотореле IEK ФР 601 и ФР 602 одинаковые, обращайте внимание на маркировку
Таблица характеристик фотодатчиков марки IEK
| Параметры | ФР-600 | ФР-601 | ФР-602 |
|---|---|---|---|
| Предельная нагрузка при использовании с лампами накаливания, Вт | 1300 | 1100 | 2500 |
| Предельная нагрузка при использовании с люминесцентными лампами, Вт | 780 | 600 | 1500 |
| Мощность во включённом состоянии, Вт | 0,45–6,6 | 0,45–6,6 | 0,45–6,6 |
| Максимальный ток нагрузки, А | 3–6 | 10 | 20 |
| Рабочий уровень освещённости, Лк | 5–15 (без регулировки) | 5–50 | 5–50 |
| Период отсрочки, с | — | 16 | 16 |
| Уровень защиты по ГОСТ 14254 | IP44 | IP44 | IP44 |
| Степень защиты от поражения током | — | II | II |
| Диапазон рабочих температур, оС | -25 … +40 | -25 … +40 | -25 … +40 |
Все модели датчиков этой марки изготовлены из негорючего пластика (поликарбоната), который защищает дом от случайного возгорания. По своим техническим характеристикам приборы подходят для Европы и средней полосы России, исключением могут стать только очень жаркие регионы и крайний Север.
Схемы подключения фотореле для уличного освещения
Главная функция фотореле – это подача электропитания с наступлением темноты и его отключение с рассветом. Таким образом, это автоматический выключатель, который действует без вмешательства человека. Роль кнопки отключения играет светочувствительный элемент. Схема подключения фотореле аналогична: на прибор идет подача фазы, прерывается на выходах, а при необходимости цепь замыкается, вследствие чего напряжение подается на лампы или прожекторы.
Статья по теме:
Для обеспечения работы фотореле тоже требуется электропитание, поэтому на определенные контакты подсоединяют ноль. Так как освещение предполагается в открытой местности, есть необходимость подключения заземления.
Важно правильно соединить проводники, выходящие из корпуса самого регулятора с лампой и сетью
К сожалению, нет универсальной схемы подключения, которая подошла бы ко всем типам фотореле, но определенные моменты характерны для всех операций. Их необходимо учитывать, особенно в случае установки фотореле своими руками.
Практически во всех моделях реле на выходе имеет три разноцветных провода, которые соответствуют таким обозначениям:
- черный – фаза;
- зеленый – ноль;
- красный – фаза, коммутирующая на источник света.
Для обеспечения дополнительных функций можно приобрести фотореле с датчиками движения или таймерами
Пошаговая инструкция подключения фотореле для уличного освещения
Приведенная ниже инструкция подскажет, как поэтапно, быстро и правильно подключить фотореле:
- Предварительная установка распределительного щитка. Обычно его монтируют на стене, в нем осуществляют соединение проводников.
- Подключение фотореле согласно схеме, которая находится в техдокументации, прилагаемой к самому устройству. Обычно в качестве крепежа используют кронштейн. Его устанавливают в месте, где на реле будут попадать прямые лучи солнца, но при этом изолированы другие источники света.
- Корректировка системы с использованием регулятора, то есть выбор параметров реагирования прибора на конкретные условия изменения освещенности.
- Установка регулятора производится на внешней части устройства с соответствующими техническими характеристиками: диапазон чувствительности – 5-10 лм; мощность – 1-3 кВт, порог допустимого тока – 10А.
Если прибор монтируют в середине электрощитка со сложной конструкцией, куда не проникают солнечные лучи, то реле и выключатель устанавливают отдельно друг от друга. Соединяют части устройства между собой специальными кабелями.
Подключается фотореле согласно схеме, которая находится в техдокументации, прилагаемой к самому устройству
При установке уличного освещения рекомендуется соблюдать такие правила:
- Прибор с внешним фотоэлементом лучше размещать таким образом, чтобы исключить прямое попадание света от устанавливаемого светильника. В ином случае устройство будет работать с ошибками.
- Чтобы проверить, правильно подключена схема или нет, необходимо подсоединить пускатель к электросети. Результат будет ясен при срабатывании светильника.
Нюансы в схемах подключения датчика света
Тот факт, что фотореле подбирается с учетом предполагаемой нагрузки, может отразиться на стоимости изделия: в зависимости от мощности возрастает цена. Поэтому с целью экономии средств можно обеспечить подачу питания не через фотодатчик, а посредством магнитного пускателя. Это специальный прибор, предназначенный для частого срабатывания режимов вкл./выкл. Использование пускового механизма позволяет подключить питание, применив фоточувствительный элемент с минимальной нагрузкой.
Таким образом, фактически происходит включение исключительно магнитного пускателя, поэтому во внимание берется только мощность, потребляемая им. А вот уже на выводах магнитного пускателя допускается использование более мощной нагрузки. С целью экономии средств можно обеспечить подачу питания не через фотодатчик, а посредством магнитного пускателя
С целью экономии средств можно обеспечить подачу питания не через фотодатчик, а посредством магнитного пускателя
В том случае, когда, помимо датчика день/ночь, необходимо подсоединить устройства с дополнительными функциями, например, таймер либо датчик движения, то их устанавливают после монтажа фотореле. При этом порядок очередности дополнительных приборов неважен.
Если функция таймера или датчика движения предусмотрена в строении устройства, но она не нужна в конкретном случае, то эти приборы просто исключают из общей схемы, то есть к ним не подводят провода. При этом в случае надобности эти элементы устройства можно будет подключить.