Фотореле как работает: устройство, принцип действия и назначение

устройство, принцип действия и назначение

Современные светочувствительные устройства или проще – фотореле являются компонентами автоматических систем, разрабатываемых для уличного освещения. Благодаря их применению удается упорядочить световой режим и сэкономить на потреблении электроэнергии. Чтобы было понятней, зачем нужно использовать фотореле, отметим следующее. Управление освещением в этом случае не зависит от человеческого фактора, поскольку прибор самостоятельно включает объект с наступлением темноты и отключает уличный свет утром. Именно поэтому другое его название – датчик «день ночь». В этой статье мы рассмотрим, как устроено фотореле, как работает и для чего служит.

Устройство и принцип действия

Устройство и принцип действия световых реле проще понять после знакомства с составляющими их элементами. Современные образцы фотореле содержат следующие основные части:

• Чувствительный фотоэлемент.
• Пороговый компаратор, имеющий модульное исполнение, обычно в виде отдельной микросхемы с обвязкой, реже на дискретных элементах.
• Коммутирующий или, как его еще называют, силовой элемент (само реле или симистор, который включает нагрузку).

В качестве сенсора или фотоэлемента используются фоторезисторы, фототранзисторы или типовые фотодиоды. В схемах обычно предусмотрено их аналоговое включение с возможностью реагирования на градации уровня окружающего освещения (чувствительности). Чтобы понять, как работает этот прибор – достаточно ознакомиться с его внутренним устройством. Конструкция фотоэлементов такова, что при попадании света на чувствительную зону меняется их электрическая проводимость.

Понять принцип работы фотореле поможет описание тех изменений, которые происходят в схеме прибора в каждом конкретном случае. Они выглядят так:

1. Отклонение проводимости от нормального значения фиксируется электронным модулем, настроенным на работу со светочувствительным датчиком.
2. Этот узел выполняет функцию компаратора, включающегося лишь при достижении освещением определенного уровня (порога срабатывания).
3. После этого управляющий узел (компаратор) выдает управляющий сигнал на исполнительный модуль, который отключает осветительные приборы от источника питания.

В качестве исполнительного узла применяются электронные схемы, собранные на основе транзисторных ключей и питающиеся от пониженного напряжения 12 Вольт. Но в каждом конкретном приборе схемотехника может отличаться.

После срабатывания фотореле переходит в выключенное состояние, которое сохраняется до наступления темноты. С ее приходом сопротивление проводящей части чувствительного элемента вновь изменяется, что приводит к повторному включению компаратора и подаче управляющего сигнала на исполнительный модуль. Устройство подключает 220 Вольт к осветительной линии и переходит в режим ожидания времени следующего срабатывания.

В этом видеоролике наглядно показано как сделать фотореле своими руками, также мы писали об этом отдельную статью: https://samelectrik.ru/kak-sdelat-fotorele.html. Ознакомьтесь, для лучшего понимания темы:

Схемы подключения

Порядок включения фотореле в силовую цепь зависит от конкретных условий его эксплуатации. Известно два варианта подсоединения прибора к действующей электросети:

• через распределительную коробку;
• напрямую в линию нагрузки, защищенную автоматом.

Схема электрическая принципиальная первого из этих подключений ничем не отличается от аналогичного подхода при организации коммутации выключателя света. Фазный провод от фотореле заводится на свободную клемму распределителя, а затем перемычкой переключается на соответствующую ветвь подачи напряжения на осветительный прибор.

Если в однолинейной схеме объекта отсутствует распределительная коробка – устройство подключается напрямую к нулю и фазе. При этом возможны следующие варианты его расключения:

1. На прибор заводится только «фаза», а «ноль» прокладывается в обход.
2. К клеммам фотореле подключаются и нулевой и фазный проводники, используемые в цепи коммутации освещения.

Первый вариант удобен при прокладке новой электрической проводки, когда ее трасса выбирается на свое усмотрение. Применение второго способа оправдано в ситуациях, когда ремонт уже завершен и обустраивать новую линию нежелательно (для этого придется штробить стену). В этом случае провода укладываются в отдельном пластиковом канале, проложенном от прибора контроля света.

Виды реле и их условное обозначение

Порядок монтажа фоточувствительного прибора зависит от типа изделия, выбранного для управления освещением. Перед началом работ важно определиться с тем, какие бывают реле в осветительных цепях, и какое из них оптимально подходит для заявленных целей.

По способу установки различают следующие виды фотореле (перечислены согласно порядку на рисунке ниже):

• Бытовые устройства для крепления на прочной горизонтальной поверхности.
• Модели, устанавливаемые на DIN-рейку в распределительном шкафу (с выносным датчиком).
• Модульные приборы, монтируемые в подъезде многоквартирного дома.

Основное предназначение приборов в модульном исполнении – использование в муниципальных хозяйствах, а также при обслуживании сетей освещения автомагистралей и других объектов. Они устанавливаются в электрощит, что позволяет как подключить нагрузку напрямую, так и подключить освещение через контактор, если мощности фотореле не хватает на предполагаемую нагрузку.

Образцы модульных реле нередко устанавливаются на DIN-рейки в шкафах частных объектов.

По наличию дополнительных опций реле может быть:

• Регулируемое и нерегулируемое, что означает возможность выставления его чувствительности.
• Устройство с таймером, задающим определенное время включения (выключения) света.
• Совмещенным с датчиком движения, срабатывающим при перемещении человека в поле его чувствительности.
• С задержкой времени, программируемой по необходимости.

Регулировка чувствительности и других параметров производится посредством органов, имеющихся на корпусе прибора.

Кроме того, образцы реле контроля освещения отличаются маркой производителя, в соответствии с которой выделяются такие модели как ФР-601 и подобные им. На практике нередко встречаются изделия старых годов выпуска (ФР-2, например). Помимо того, что каждый образец фотореле имеет свое буквенное обозначение – они представляются в схемах в виде условных графических символов (УГО).

Все перечисленные приборы имеют свое условное обозначение на схеме, представленное в виде типовых значков. Обычно это – символ самого чувствительного элемента (резистора, диода или транзистора), с направленными в его сторону стрелками. Несколько иным образом представляется его условное обозначение на плане (в виде квадрата со стрелками).

Независимо от своего предназначения (для светодиодных светильников, например или других целей) перед покупкой фотореле потребуется тщательно изучить их устройство. Это поможет понять, что это такое с технической точки зрения и заметно облегчит их эксплуатацию. Несведущим в технике людям знакомство со всеми тонкостями работы реле позволит разобраться в том, что оно делает при реализации своих функций.

Надеемся, теперь вы знаете, как работает фотореле и для чего предназначено. Если остались вопросы, задавайте их в комментариях под записью!

Материалы по теме:

что это, принцип работы, классификация и области применения

Фотореле представляют собой разновидность электронных приборов, которые предназначены для дистанционного контроля и управления разнообразными исполнительными устройствами малой и средней мощности. Достоинства современных фотореле (как устройств) — это компактность и простота настройки, поэтому подобная аппаратура широко используется в промышленности и быту.  В частности, они управляют системами включения и защиты крупного металлообрабатывающего оборудования (листоштамповочных прессов, сварочных автоматизированных комплексов или радиально-сверлильных станков), используются для контроля внешнего освещения и тому подобное.

Принципы функционирования и базовые компоненты фотореле

Что такое фотореле? Исполнительная схема устройства состоит из следующих компонентов:

1. Датчика, который представляет собой электронный компонент, обнаруживающий присутствие видимого света, инфракрасного излучения и/или источника ультрафиолетового излучения.
2. Усилителя сигнала (иногда — в комплекте с преобразователем одного вида излучаемой энергии в другой).
3. Исполнительного элемента — микроконтроллер, который содержит биполярный полевой фототранзистор.
4. Блока управления.
5. Блока питания.

Фотодатчики

Большинство фотодатчиков — это полупроводники, обладающие свойством, называемым фотопроводимостью. Оно заключается в изменении параметров электрической проводимости в зависимости от интенсивности светового излучения, попадающего на материал.

Как работает фотореле, ясно из рисунка. Фотоэлектрические устройства можно подразделить на две основные категории: те, которые генерируют электричество при освещении — фотоэлектрические или фотоэмиссионные излучатели — и те, которые каким-либо образом изменяют свои электрические характеристики (фоторезисторы или фотопроводники).

Типы фотоэлектрических устройств (слева — полупроводниковое, справа — фотоэмиссионное)

Таким образом, в типовую конструкцию фотореле могут входить следующие исполнения фотодатчиков:

• Фотоэмиссионные ячейки — это устройства, которые выделяют свободные электроны из светочувствительного материала, для чего на световоспринимающую поверхность должен попасть фотон с достаточной энергией. Количество энергии, которое имеют фотоны, зависит от частоты света: чем выше частота, тем больше энергии у фотонов, преобразующих энергию света в электрическую энергию;
• Фотопроводящие элементы, которые изменяют своё электрическое сопротивление при воздействии света. Фотопроводимость возникает в результате попадания света на полупроводниковый материал, который контролирует протекающий через него ток. Наиболее распространенным фотопроводящим материалом является сульфид кадмия, используемый в фотоэлементах LDR;
• Фотоэлектрические элементы. Принцип действия основан на генерировании ЭДС пропорционально полученной энергии лучистого света, что по своему эффекту аналогично фотопроводящим компонентам. Световая энергия попадает на два полупроводниковых материала, расположенных вместе. В результате вырабатывается напряжение не менее 0.5 В. Наиболее распространенным фотоэлектрическим материалом является селен, используемый в солнечных элементах;
• Фотоприёмные устройства. Это — полупроводники (фотодиоды или фототранзисторы), на которые нужно направить свет для управления потоком электронов и дырок через PN-переход. В фотореле используют электронные компоненты, специально разработанные для применения детектора и проникновения света с их спектральным откликом, который настраивается на длину волны падающего света.

Фотореле на базе LDR-элементов с блоком питания

Фоторезистор

Фотопроводящий датчик не вырабатывает электричество, а просто изменяет свои физические свойства при воздействии энергии света. Наиболее распространенным типом фотопроводящего устройства является фоторезистор, который изменяет свое электрическое сопротивление в ответ на изменения интенсивности света.

Фоторезисторы — это полупроводниковые устройства, которые используют энергию света для управления потоком электронов и, следовательно, током, протекающим через них. Обычно этот элемент называется светозависимым резистором или LDR.

Принцип работы фотореле на соответствующем фотодатчике представлен на рисунке:

Устройство и принцип действия фоторезистора

Как следует из его названия, светозависимый резистор (LDR) нужно изготовить из открытого полупроводникового материала, например, сульфида кадмия, который изменяет своё электрическое сопротивление от нескольких тысяч Ом в темноте до нескольких сотен Ом, когда на него падает свет, создавая дырочно-электронные пары в материале.

Эффект заключается в улучшении проводимости фотодатчика с уменьшением сопротивления для увеличения освещения. Фоторезистивные ячейки имеют большое время отклика, которое нужно, чтобы отреагировать на изменение интенсивности света.

Светочувствительные материалы

Материалы, используемые в качестве полупроводниковой подложки — сульфид свинца (PbS), селенид свинца (PbSe), антимонид индия (InSb), которые обнаруживают свет в широком диапазоне волн. Наиболее часто используемым из всех фоторезистивных датчиков света является сульфид кадмия (Cds), потому что его кривая спектрального отклика ближе всего соответствует кривой человеческого глаза, для чего требуется наличие любого источника света. Длина волны пиковой чувствительности для фотоэлемента из сульфида кадмия составляет от 560 до 600 нм в видимом спектральном диапазоне.

В качестве фотодатчика часто используют проводящий элемент ORP12. Этот светозависимый резистор имеет спектральный отклик около 610 нм в области света от жёлтого до оранжевого. Сопротивление элемента, когда он не освещён (темновое сопротивление), очень высокое, около 10 МОм, которое падает до 100 Ом при полном освещении (номинальное сопротивление).

Чтобы увеличить темновое сопротивление и, следовательно, уменьшить темновой ток, резистивный путь образует зигзагообразный рисунок на керамической подложке. Фотоэлемент CdS — это очень недорогое устройство, их часто используют для автоматического затемнения, а также для определения времени темноты или сумерек, в фотореле для уличного освещения.

Типовая схема электронного управляющего блока, где используются светопроводящие элементы из сульфида кадмия, приведена на рисунке:

Преимущества фотореле

В отличие от управляющих компонентов контактного типа, например, электромеханических или индукционных реле, описываемые устройства отличаются своей долговечностью. Кроме того, данные устройства на полевых транзисторах (так называемых MOSFEТ-транзисторах) меньше нагреваются, а потому могут быть применены в длительно эксплуатируемых управляющих схемах, например, в фотореле для уличного освещения.

Металлооксидный транзистор с полевым затвором

Применение МДП-транзисторов в качестве устройства для вывода сигнала позволяет использовать их в схемах твердотельных реле, которые функционируют как на переменном, так и на постоянном токе.

Последующее сравнение эффективности изделия с другими типами следящих устройств аналогичного предназначения может быть выполнено по следующим параметрам:

1. Необходимо минимальное монтажное пространство (меньше, чем у реле с подвижными элементами).
2. Надёжность (выше, поскольку при этом отсутствуют подвижные контакты, изнашивающиеся в процессе трения и электрической эрозии).
3. Потребление энергии (меньше из-за отсутствия вспомогательных компонентов; возможна работа от аккумуляторных источников питания).
4. Интенсивность переключения — не зависит от числа включений, ибо нет необходимости в передающих устройствах.

Фотореле выгодно характеризуются также отсутствием шума при работе, высокой скоростью переключения режимов управления, отсутствием звуковых щелчков при работе.

Компактность схемы типового фотореле для уличного освещения иллюстрирует рисунок:

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

Типичные неисправности фотореле

Неудачи в применении фотореле чаще всего вызваны с их неправильным выбором и/или эксплуатацией. Наиболее распространены отказы, превышение ресурса, однако можно перечислить ещё ряд причин:

1. Превышение значения допустимого тока и/или напряжения.
2. Сбои, связанные с длительностью рабочего цикла (особенно, когда реле переключает очень низкие уровни сигнала или, когда реле не срабатывает очень часто, из-за чего контакты окисляются).
3. Загрязнение рабочей поверхности фотодатчиков (особо характерно для фотореле, которые обслуживают промышленное оборудование).
4. Неудовлетворительная вентиляция релейных панелей, что вызывает, перегрев MOSFEТ-транзисторов.

При надлежащем регламентном облуживании все эти проблемы можно предотвратить. Сроки службы реле и его номинальная мощность всегда указываются производителем. Эти параметры определяются для работы фотореле в условиях переключения низкого уровня и соответствуют минимальному количеству операций, которое можно ожидать без механического отказа из-за износа контактов.

Гораздо информативнее, когда разработчик указывает в инструкции по эксплуатации срок службы реле в условиях горячего переключения нагрузки, когда значения тока и напряжения максимальны (при номинальной мощности устройства). В этих случаях реле выходит из строя по факту загрязнения материала контактов, когда для срабатывания приходится увеличивать ток и напряжение: это сопровождается резким возрастанием сопротивления при прохождении управляющего сигнала. Поэтому световоспринимающие поверхности следует очищать возможно чаще, используя для этих целей химически нейтральные очистители.

При интенсивном применении датчик фотореле никогда не работают дольше, чем указано в их технической характеристике. Даже в приложениях с низким уровнем сигнала неисправности в проверяющих устройствах могут вызывать сбои устройства. В результате пусковые токи, вызванные ёмкостными нагрузками, горячим переключением и скачками напряжения ускоряют их старение.

Видео по теме

Как работает и подключается датчик света с фотореле для сумеречного выключателя

С наступлением осени начинает сокращаться световой день.

Людям приходиться раньше включать электрическое освещение, расходовать на него больше электроэнергии.

Сейчас любой домашний мастер может экономить денежные средства за оплату электричества, обеспечив его оптимальное потребление для осветительных приборов, расположенных в помещениях или на открытом воздухе.

Сделать это можно за счет их включения только с наступлением сумерек и отключения при рассвете. Причем работать они могут полностью в автоматическом режиме.

Для этих целей служит датчик света, который используется в фотореле, управляющим работой освещения.

Такую общую конструкцию, заключенную в единый корпус, принято называть сумеречным выключателем.

Принцип работы фотореле

Для автоматического управления светильниками по величине освещенности рабочего места и фактору «День-ночь» используется специальный светочувствительный датчик. Он меняет свои электрические характеристики в зависимости от интенсивности падающего на него света.

Для корректировки уровня срабатывания имеется регулятор. После него сигнал от чувствительного элемента усиливается до необходимой величины и подается на обмотку реле электромеханической или статической конструкции.

Таким способом, в зависимости от дневного или ночного освещения, датчик света управляет подачей напряжения на обмотку реле. А последнее — подключает или отключает через свой контакт фазу питания сети на светильник.

Как работает чувствительный элемент фотодатчика

Для контроля величины светового потока используются различные электронные компоненты, входящие в состав:

• фоторезисторов;
• фотодиодов;
• фототранзисторов;
• фототиристоов;
• фотосимисторов.

Как работает датчик света на фоторезисторе

Полупроводниковый слой, облучаемый электромагнитными волнами оптического спектра, изменяет свое электрическое сопротивление.

К нему прикладывается источник стабилизированного напряжения, под действием которого в замкнутой цепи начинает протекать ток, вычисляемый по закону Ома. Его величина зависит от характера изменения сопротивления полупроводникового слоя датчика света.

При увеличении светового потока электрический ток возрастает, а при уменьшении — снижается. Остается только определить граничные состояния, при которых необходимо включать источник освещения в рабочее состояние или отключать его.

Как работает датчик света на фотодиоде

Светочувствительный элемент этого типа преобразует энергию электромагнитных колебаний видимого спектра в электрический ток.

Его величина тоже зависит от силы облучения, что позволяет устанавливать границы срабатывания фотореле.

Датчики света на фотодиодах могут подключаться для работы в схемах с:

1. питанием от внешнего, дополнительного источника напряжения;
2. или обходиться без его использования.

Как работает датчик света на фототранзисторе

Принципы работы, используемые для двух предыдущих случаев, здесь тоже соблюдаются. Фототранзисторы, работают так же, как и их биполярные или полевые аналоги. На их характеристики влияет интенсивность облучения световым потоком.

Определив эту закономерность, выставляют границы рабочих уставок для конечной схемы фотореле. Таким же образом создаются датчики света на фототиристорах и фотосимисторах.

Как работает электрическая схема датчика света на фотореле

В качестве примера рассмотрим самое простейшее устройство со светочувствительным элементом на основе фоторезистора PR1, обладающего сопротивлением в несколько мегаом при полной темноте.

Под действием потока света оно снизится до нескольких килоом. Этой величины достаточно для открытия первого транзистора VT1, когда через него станет протекать коллекторный ток, открывающий второй каскад на транзисторе VT2.

В это плечо включена обмотка обыкновенного электромагнитного реле К1. Она перекинет собственный якорь во второе положение и переключит свой контакт К1.1, который управляет работой светильника.

При отключении реле от схемы его обмотка формирует ЭДС самоиндукции. Для его ограничения установлен диод VD1. Подстрочный резистор R1 используется в качестве регулятора уставки срабатывания датчика света. В некоторых случаях от него вообще можно отказаться.

За счет использования двух последовательно работающих транзисторов чувствительность такой схемы достигается очень большой величины, когда слабый сигнал света, падающий на поверхность фоторезистора, осуществляет переключение выходного реле и управление светильником в автоматическом режиме.

Такая схема является довольно универсальной. Она позволяет применять различные марки транзисторов, электромагнитных реле и устанавливать для них различное напряжение. Чем его величина будет больше, тем высшей чувствительностью обладает датчик света.

Заводские модули фотореле для сумеречных выключателей имеют более сложную структуру схемы, более мощный выходной контакт, но в основе своей работы они повторяют эти же принципы.

В самодельных конструкциях для автоматического управления светом хорошо зарекомендовала себя схема, описанная в статье здесь. Ее несложно повторить своими руками тем, кто умеет и любит работать с паяльником.

Как подключить датчик света с фотореле к светильнику и выполнить монтаж

Использование цветовой разметки проводов

Электрическая схема подключения сумеречного выключателя собирается на основе распределительной коробки, в которую приходят кабелем три провода от электрощитка:

1. фазы;
2. нуля;
3. заземляющего проводника.

На самом фотореле выполнен вывод тоже трех проводов. Обычно они имеют расцветку:

• коричневый, подключаемый на фазу питания сети;
• красный, подающий через встроенный контакт фазный потенциал на светильник при его включении с наступлением сумерек;
• синий, соединяемый с рабочим нулем схемы.

На фотографии сумеречного выключателя показаны эти провода и регулятор освещенности. При вращении его рукоятки устанавливается порог срабатывания датчика света.

Особенности монтажа

Обычная длина проводов, выступающих из корпуса фотореле, не превышает двадцати сантиметров. Поэтому его приято монтировать в непосредственной близости около распределительной коробки, а сам светильник:

1. выносят на некоторое расстояние;
2. или размещают рядом, как показано на фотографии.

При втором способе монтажа схемы необходимо учитывать, чтобы свет от включенной лампы источника не попадал на поле обзора датчика света. Иначе будет происходить ложное срабатывание. Для его исключения дополнительно применяют таймер и датчики движения.

Их контакты включают в последовательную цепочку между красным проводом, выходящим из фотореле и цоколем лампы светильника. Работа датчика движения и таймера подчиняется запрограммированным алгоритмам логической схемы сумеречного выключателя.

Подключение нескольких светильников к одному фотореле

Выходные контакты конечного датчика света обладают определенной коммутационной способностью. Их величина указывается в технической документации и на корпусе сумеречного выключателя в амперах. При необходимости управлять светом от нескольких источников необходимо внимательно посчитать нагрузку, создаваемую ими всеми в комплексе.

Если мощность контактов позволяет, то светильники подключает параллельной цепочкой, как показано на фотографии ниже.

Иногда может возникнуть ситуация, когда нагрузка схемы превышает допустимую мощность контактов сумеречного выключателя.

В этом случае допустимо использовать то же самое фотореле, но к его контактам подключить промежуточный элемент — обмотку магнитного пускателя, обладающей меньшей нагрузкой.

Мощные контакты этого коммутационного аппарата будут надежно переключать цепочку из многих светильников или один мощный прожектор, как показано на схеме ниже.

Подбирать магнитный пускатель придется по типу катушки управления и мощности контактной группы.

Важные технические характеристики датчика света

Фотореле выбирают по:

• чувствительности фотодатчика;
• типу и величине напряжения питания;
• мощности коммутируемых контактов;
• рабочей среде сумеречного выключателя.

Чувствительность фотодатчика

Под этим термином понимают отношение вырабатываемого внутри фотоэлемента тока в микроамперах к величине падающего на него потока света в люменах. Для более точного анализа приборов чувствительность классифицируют по:

1. частоте, связанной с определенным видом колебаний — спектральный метод;
2. диапазону падающих световых волн — интегральная чувствительность.

Напряжение питания сумеречного выключателя

На форму и величину сигнала обращают особое внимание при работе с моделями датчиков света, выпущенных за рубежом, где стандарты электроснабжения могут отличаться от тех, которые используются у нас.

Рабочая среда

Для управления светом уличных светильников создаются сумеречные выключатели с фотореле герметичной конструкции, способной противостоять действию атмосферных осадков и пыли. Их отличает повышенный класс защиты корпуса по IP.

Они же обладают увеличенным диапазоном рабочих температур. Когда наступает низкая морозная погода, то может возникнуть необходимость обогрева их контактов или временного отключения.

Для работы сумеречного выключателя внутри обогреваемых помещений этого делать не требуется.

Изложенный в статье материал позволяет лучше понять видеоролик владельца Инженерные сети «Подключение фотореле».

Как работает и подключается датчик света с фотореле для сумеречного выключателя

С наступлением осени начинает сокращаться световой день.

Людям приходиться раньше включать электрическое освещение, расходовать на него больше электроэнергии.

Сейчас любой домашний мастер может экономить денежные средства за оплату электричества, обеспечив его оптимальное потребление для осветительных приборов, расположенных в помещениях или на открытом воздухе.

Сделать это можно за счет их включения только с наступлением сумерек и отключения при рассвете. Причем работать они могут полностью в автоматическом режиме.

Для этих целей служит датчик света, который используется в фотореле, управляющим работой освещения.

Такую общую конструкцию, заключенную в единый корпус, принято называть сумеречным выключателем.

Принцип работы фотореле

Для автоматического управления светильниками по величине освещенности рабочего места и фактору «День-ночь» используется специальный светочувствительный датчик. Он меняет свои электрические характеристики в зависимости от интенсивности падающего на него света.

Для корректировки уровня срабатывания имеется регулятор. После него сигнал от чувствительного элемента усиливается до необходимой величины и подается на обмотку реле электромеханической или статической конструкции.

Таким способом, в зависимости от дневного или ночного освещения, датчик света управляет подачей напряжения на обмотку реле. А последнее — подключает или отключает через свой контакт фазу питания сети на светильник.

Как работает чувствительный элемент фотодатчика

Для контроля величины светового потока используются различные электронные компоненты, входящие в состав:

• фоторезисторов;
• фотодиодов;
• фототранзисторов;
• фототиристоов;
• фотосимисторов.

Как работает датчик света на фоторезисторе

Полупроводниковый слой, облучаемый электромагнитными волнами оптического спектра, изменяет свое электрическое сопротивление.

К нему прикладывается источник стабилизированного напряжения, под действием которого в замкнутой цепи начинает протекать ток, вычисляемый по закону Ома. Его величина зависит от характера изменения сопротивления полупроводникового слоя датчика света.

При увеличении светового потока электрический ток возрастает, а при уменьшении — снижается. Остается только определить граничные состояния, при которых необходимо включать источник освещения в рабочее состояние или отключать его.

Как работает датчик света на фотодиоде

Светочувствительный элемент этого типа преобразует энергию электромагнитных колебаний видимого спектра в электрический ток.

Его величина тоже зависит от силы облучения, что позволяет устанавливать границы срабатывания фотореле.

Датчики света на фотодиодах могут подключаться для работы в схемах с:

1. питанием от внешнего, дополнительного источника напряжения;
2. или обходиться без его использования.

Как работает датчик света на фототранзисторе

Принципы работы, используемые для двух предыдущих случаев, здесь тоже соблюдаются. Фототранзисторы, работают так же, как и их биполярные или полевые аналоги. На их характеристики влияет интенсивность облучения световым потоком.

Определив эту закономерность, выставляют границы рабочих уставок для конечной схемы фотореле. Таким же образом создаются датчики света на фототиристорах и фотосимисторах.

Как работает электрическая схема датчика света на фотореле

В качестве примера рассмотрим самое простейшее устройство со светочувствительным элементом на основе фоторезистора PR1, обладающего сопротивлением в несколько мегаом при полной темноте.

Под действием потока света оно снизится до нескольких килоом. Этой величины достаточно для открытия первого транзистора VT1, когда через него станет протекать коллекторный ток, открывающий второй каскад на транзисторе VT2.

В это плечо включена обмотка обыкновенного электромагнитного реле К1. Она перекинет собственный якорь во второе положение и переключит свой контакт К1.1, который управляет работой светильника.

При отключении реле от схемы его обмотка формирует ЭДС самоиндукции. Для его ограничения установлен диод VD1. Подстрочный резистор R1 используется в качестве регулятора уставки срабатывания датчика света. В некоторых случаях от него вообще можно отказаться.

За счет использования двух последовательно работающих транзисторов чувствительность такой схемы достигается очень большой величины, когда слабый сигнал света, падающий на поверхность фоторезистора, осуществляет переключение выходного реле и управление светильником в автоматическом режиме.

Такая схема является довольно универсальной. Она позволяет применять различные марки транзисторов, электромагнитных реле и устанавливать для них различное напряжение. Чем его величина будет больше, тем высшей чувствительностью обладает датчик света.

Заводские модули фотореле для сумеречных выключателей имеют более сложную структуру схемы, более мощный выходной контакт, но в основе своей работы они повторяют эти же принципы.

В самодельных конструкциях для автоматического управления светом хорошо зарекомендовала себя схема, описанная в статье здесь. Ее несложно повторить своими руками тем, кто умеет и любит работать с паяльником.

Как подключить датчик света с фотореле к светильнику и выполнить монтаж

Использование цветовой разметки проводов

Электрическая схема подключения сумеречного выключателя собирается на основе распределительной коробки, в которую приходят кабелем три провода от электрощитка:

1. фазы;
2. нуля;
3. заземляющего проводника.

На самом фотореле выполнен вывод тоже трех проводов. Обычно они имеют расцветку:

• коричневый, подключаемый на фазу питания сети;
• красный, подающий через встроенный контакт фазный потенциал на светильник при его включении с наступлением сумерек;
• синий, соединяемый с рабочим нулем схемы.

На фотографии сумеречного выключателя показаны эти провода и регулятор освещенности. При вращении его рукоятки устанавливается порог срабатывания датчика света.

Особенности монтажа

Обычная длина проводов, выступающих из корпуса фотореле, не превышает двадцати сантиметров. Поэтому его приято монтировать в непосредственной близости около распределительной коробки, а сам светильник:

1. выносят на некоторое расстояние;
2. или размещают рядом, как показано на фотографии.

При втором способе монтажа схемы необходимо учитывать, чтобы свет от включенной лампы источника не попадал на поле обзора датчика света. Иначе будет происходить ложное срабатывание. Для его исключения дополнительно применяют таймер и датчики движения.

Их контакты включают в последовательную цепочку между красным проводом, выходящим из фотореле и цоколем лампы светильника. Работа датчика движения и таймера подчиняется запрограммированным алгоритмам логической схемы сумеречного выключателя.

Подключение нескольких светильников к одному фотореле

Выходные контакты конечного датчика света обладают определенной коммутационной способностью. Их величина указывается в технической документации и на корпусе сумеречного выключателя в амперах. При необходимости управлять светом от нескольких источников необходимо внимательно посчитать нагрузку, создаваемую ими всеми в комплексе.

Если мощность контактов позволяет, то светильники подключает параллельной цепочкой, как показано на фотографии ниже.

Иногда может возникнуть ситуация, когда нагрузка схемы превышает допустимую мощность контактов сумеречного выключателя.

В этом случае допустимо использовать то же самое фотореле, но к его контактам подключить промежуточный элемент — обмотку магнитного пускателя, обладающей меньшей нагрузкой.

Мощные контакты этого коммутационного аппарата будут надежно переключать цепочку из многих светильников или один мощный прожектор, как показано на схеме ниже.

Подбирать магнитный пускатель придется по типу катушки управления и мощности контактной группы.

Важные технические характеристики датчика света

Фотореле выбирают по:

• чувствительности фотодатчика;
• типу и величине напряжения питания;
• мощности коммутируемых контактов;
• рабочей среде сумеречного выключателя.

Чувствительность фотодатчика

Под этим термином понимают отношение вырабатываемого внутри фотоэлемента тока в микроамперах к величине падающего на него потока света в люменах. Для более точного анализа приборов чувствительность классифицируют по:

1. частоте, связанной с определенным видом колебаний — спектральный метод;
2. диапазону падающих световых волн — интегральная чувствительность.

Напряжение питания сумеречного выключателя

На форму и величину сигнала обращают особое внимание при работе с моделями датчиков света, выпущенных за рубежом, где стандарты электроснабжения могут отличаться от тех, которые используются у нас.

Рабочая среда

Для управления светом уличных светильников создаются сумеречные выключатели с фотореле герметичной конструкции, способной противостоять действию атмосферных осадков и пыли. Их отличает повышенный класс защиты корпуса по IP.

Они же обладают увеличенным диапазоном рабочих температур. Когда наступает низкая морозная погода, то может возникнуть необходимость обогрева их контактов или временного отключения.

Для работы сумеречного выключателя внутри обогреваемых помещений этого делать не требуется.

Изложенный в статье материал позволяет лучше понять видеоролик владельца Инженерные сети «Подключение фотореле».

Если у вас остались вопросы, то можете задать их в комментариях. Сейчас наступил удобный момент для того, чтобы поделиться этим материалом с друзьями в соц сетях.

Полезные товары Полезные сервисы и программы

Что такое фотореле и схема его подключения

Содержание статьи:

Фотореле является таким устройством, которое имеет выносной или встроенный сумеречный датчик, который можно подключить в цепи любых осветительных приборов. Он реагирует на степень освещения и подает сигналы в релейную схему. Когда реле замыкается освещение будет включаться, а когда размыкается – освещение будет отключаться днем. В этой статье разберем, что такое фото реле и для чего оно необходимо, принцип действия фотореле, а также какова схема подключения фотореле.

Как выбрать?

Для того, чтобы правильно подобрать и подключить устройство своими руками, например, к прожектору, необходимо знать какой вам тип датчика необходим и какой будет наиболее удобным. Они бывают встроенные и выносные. При выборе обязательно нужно будет учитывать токовые характеристики устройства. Они обладают своими ограничениями в коммутации по току, выраженные в амперах.

Как оно работает?

Устройство обладает светочувствительным элементом, который является постоянно включен в схему осветительного прибора и имеет питание. Этот элемент постоянно проводит измерение уровня освещенности (день – ночь) там, где это необходимо. Установка фотореле предполагает, что реагирующий на уровень освещения прибор будет подавать сигналы на реле: при замыкании – будет включать осветительный прибор, а во время размыкания контактов – отключать.

Структурная схема

Чтобы понять принцип работы фотореле необходимо разобраться с его составными частями. Среди конструктивных элементов могут быть следующие элементы:

• Датчик (светочувствительный) – реагирует на изменения степени освещенности;
• Датчик (фотоэлемента) – реагирует на изменения силы тока;
• Усилитель для электрического тока;
• Реле – коммутирующий элемент в устройстве.

Особенности конструкции

Обычные устройства, предназначенные для малых светильников, чаще всего производятся одним блоком в пластиковом корпусе. Они имеют возможность закрепления на стенах или подключения к светодиодному светильнику с задней стороны.

Если подключить светильники, мощность которых превышает мощность фотореле своими силами установленного, то цепь должна коммутироваться через магнитный пускатель или современные контакторы на соответствующую нагрузку.

Более сложные варианты производятся из двух составляющих – измерительно-коммутационного устройства и выносного фотоэлемента. Измерительный блок располагается непосредственно в электрическом щите.

Установка фотореле, снабженного реакцией на движение, то необходимо учитывать требуемый обзор контролируемой территории. Несколько светильников на одну выходную группу прибора можно подключить по параллельной схеме.

Основная масса моделей снабжены помехозащитой от ложных срабатываний, т.е. выдержкой времени. Однако, не смотря на это, подключение фотореле для уличного освещения следует производить подальше от других искусственных источников света во избежание эффекта мигания ламп.

Принцип работы

Простая схема фотореле проводит замеры освещенности при помощи одного из элементов:

• Фототранзистора;
• Фоторезистора;
• Фотосимистора;
• Фотодиода;
• Фототиристора.

Схема фотореле для уличного освещения в качестве чувствительного элемента, воспринимающего силу света, предполагает наличие p-n переход, создаваемый на стыках разных полупроводниковых металлов, обладающих p- и n – проходимостями. Этот переход, в свою очередь, и вырабатывает электрический импульс во время попадания на него света.

Сопротивление фоторезисторов будет зависеть от силы светового потока.

Фотодиоды будут формировать электрические импульсы, которые станут соответствовать интенсивности светового потока за счет действия фотовольтаического эффекта.

Фототранзисторы являются аналогами обычных биполярных транзисторов и выполнен как оптоэлектронный полупроводник. В подобном устройстве часть базы подвергается воздействию света для осуществления регулирования выходного электрического сигнала.

Фототиристоры предназначаются для деятельности в цепях постоянного тока. Изготовлен оптоэлектронным полупроводником, который обладает структурой обычного тиристора. Включается в работу от появления тока от светового потока, направляемого на светочувствительную матрицу элемента.

Фотосимистор предназначен для работы в цепях переменного тока. Он упрощенно может быть представлен как конструкция из 2 фототиристоров, каждый из которых будет реагировать на отрицательную или положительную составляющую полупериода гармоники. У него специальная схема будет заниматься синхронизацией тока для передачи на управляющий электрод.

Технические данные, влияющие на выбор

Ниже приведены основные параметры, которые будут оказывать влияние на выбор и подключение фотореле для уличного освещения:

• Номинальное напряжение устройства.

Обращаем внимание! Импортные устройства могут быть предназначенными для работы с другими уровнями напряжения. Так они могут быть рассчитаны на 110 или 127 Вольт, а это может не позволить нормально работать в нашей сети 220 Вольт.

• Потребляемая мощность и тепловая нагрузка светильников. Эти нагрузки выходные контакты устройства должны с уверенностью выдерживать.
• Условия работы устройства, которые будут влиять на выбор конструкции и степени защиты:
• Атмосферные осадки;
• Попадание пыли и инородных предметов;
• Перепады температур;
• Уровень светочувствительности и степень настройки момента срабатывания;
• Типы подходящих светильников. Здесь стоит сказать, что обычные модели, смонтированные своими руками, предназначаются для подключения и работы с активной нагрузкой, которая создается галогенными лампами и лампами накаливания. А вот, например, энергосберегающие и люминесцентные, а также другие подобные типы ламп, вырабатывают реактивную часть нагрузки. У подобных видов ламп во время запуска происходит бросок пускового тока, а это может пожечь контакты устройства.

Схема подключения

Чтобы разобраться, как подключить фотореле к освещению необходимо внимательно изучить само изделие или упаковку. На них собственно и должна быть приведена схема подключения фотореле для уличного освещения. Выводы из устройства снабжены проводами с различным цветом изоляции. Это необходимо для исключения ошибок при подключениях. Сделать вывод о их назначении просто, если знать информацию о цветовой маркировке. Из прибора выведено 3 провода:

• Черный – обозначает фазу;
• Зеленый – нулевой провод;
• Красный – коммутируемая фаза, идущая к светильнику.

Итак, как подключить фотореле к освещению? До начала выполнению работ по подключению необходимо изучить прилагаемую инструкцию. Для того, чтобы соединить провода следует использовать распределительную коробку, которую можно установить рядом на стенке.

Нагрузка коммутируется путем прерывания фазного провода. За счет этого происходит подача и исчезновение напряжения. Зеленый провод (ноль) подключается для обеспечения работоспособности.

Будем надеяться, что статья полностью помогла разобраться в том, что это фотореле и как подключить датчик света для уличного фонаря. Если еще останутся вопросы, то смело задавайте в комментариях.

---

---

 

 

 

Фотореле для уличного освещения | Заметки электрика

Доброго времени суток, уважаемые читатели сайта «Заметки электрика».

Помните, я уже Вам рассказывал, что при ремонтах электропроводки жилых многоквартирных домов согласно федеральной программы, мы устанавливали датчики движения для освещения подъездов и тамбуров. В данной статье я хочу рассказать Вам про фотореле для уличного освещения жилых дворов.

Наружное освещение у подъездов, или его еще называют козырьковым, осуществляется с помощью консольных светильников типа ЖКУ с защитным стеклом из поликарбоната. Так вот управлением этими светильниками производится с помощью фотореле.

В качестве фотореле для уличного освещения мы применяем светоконтролирующий выключатель типа LXP-02. Вот так он выглядит.

Также данное фотореле можно применить и для освещения дорог, парков, дачных участков и садов.

 

Технические характеристики фотореле для уличного освещения типа LXP-02

Фотореле типа LXP-02 в автоматическом режиме включает и отключает освещение в зависимости от условий освещенности. Т.е. как только на улице стало темно, фотореле включает уличное освещение. И наоборот, как только на улице стало светло, фотореле отключает светильник от сети.

Таким образом происходит значительная экономия электрической энергии, а также увеличивается срок службы самих ламп.

Ниже я приведу Вам его технические характеристики:

• источник питания 220 (В) переменного напряжения
• коммутируемая цепь до 10 (А)
• уровень рабочей освещенности < 5 — 5о (Люкс)

Уровень рабочей освещенности выставляется с помощью регулятора снизу фотореле. Если регулятор переместить в сторону «+», то фотореле будет включать светильник уже при небольшом затемнении или пасмурную погоду, если же регулятор переместить в сторону «-», то фотореле будет срабатывать только при наступлении темноты.

Обычно я регулятор оставляю в среднем положении.

Существует еще 2 разновидности фотореле типа LXP. Это LXP-01 и LXP-03. Они отличаются от LXP-02 только силой тока коммутируемой цепи и уровнем рабочей освещенности.

Установка фотореле типа LXP

Фотореле устанавливается на стене с помощью специального кронштейна, который входит в комплект поставки. Кронштейн крепится винтом к самому фотореле.

При установке необходимо убедиться в отсутствии помех, мешающих естественному дневному свету попадать на фотореле. А также перед фотореле не должны находиться качающиеся  предметы, например, деревья.

 

Схема фотореле

Схема подключения фотореле для уличного освещения типа LXP-02 изображена, как на упаковочной коробке, так и на самом изделии.

Всего из фотореле выходит 3 провода: коричневый, красный и синий.

Зная цветовую маркировку проводов, не трудно догадаться о их предназначении:

• коричневый провод — фаза
• синий провод — ноль
• красный провод — коммутирующая фаза (на светильник)

Подключение фотореле

Зная схему фотореле, приступаем к его подключению. Соединение проводов производится в распределительной коробке, установленной там же на стене.

В качестве нагрузки у нас используется консольный светильник ЖКУ с натриевой лампой ДНаТ мощностью 70 (Вт).

Подключение фотореле для уличного освещения осуществляется следующим образом.

Если расписать эту схему более подробно, то это будет выглядеть так:

Если у Вас в доме используется система заземления TN-S или TN-C-S, то питание схемы осуществляется трехжильным кабелем (фаза, ноль, земля). Если же Вы до сих пор эксплуатируете электропроводку с системой заземления TN-C, то схема будет отличаться только отсутствием проводника PE.

Видео-версия данной статьи, а также по многочисленным просьбам в конце видео я показал схему подключения фотореле через контактор:

Дополнение 1. По многочисленным просьбам разместил фотографию внешнего вида печатной платы фотореле ФР-602. Схему прикладывать не буду — ее Вы можете найти на специализированных сайтах по электронике.

Дополнение 2. Довольно часто меня спрашивают про схему подключения светильника, чтобы он управлялся, как через фотореле (в автоматическом режиме), так и с помощью выключателя (в ручном режиме в любое время суток). Вот прикладываю такой вариант схемы.

P.S. Вот в принципе и все, что я хотел рассказать Вам про фотореле для уличного освещения. В настоящее время именно таким образом мы осуществляем электромонтаж наружного (козырькового) освещения жилых дворов. Если возникли вопросы, то задавайте свои вопросы в комментариях. 

Если статья была Вам полезна, то поделитесь ей со своими друзьями:

Фотореле для уличного освещения

Содержание статьи

Чтобы разобраться, как работает фотореле, необходимо понять принцип работы этого регулятора освещения. Работа устройства основана на замыкании контактов при недостаточном количестве проходящих через датчик световых лучей.

Фотореле для уличного освещения

Что такое фотореле, принцип работы

Устройство оснащено специальным выносным или встроенным датчиком, который определяет уровень освещенности на улице и необходимость включения системы освещения.

Что такое фотореле, принцип работы

Для того, чтобы обеспечить эффективную работу устройства и защиту от ложного срабатывания, его комплектуют потенциометром (резистором). Каждое устройство также оснащается таймером, с помощью которого можно отрегулировать определенное время дня или ночи, в которое будет включаться свтеорегулятор. При необходимости, можно установить определенный диапазон чувствительности, оптимально подходящий к условиям размещения уличного фотореле.

Типы фотореле для уличного освещения

Производители предлагают разные типы датчиков освещенности, которые различаются между собой конструкций и комплектацией и могут быть применены для различных целей и разных условий окружающей среды. Например, для условий крайнего севера и некоторых промышленных отраслей используются датчики освещенности, которые комплектуются корпусом с повышенным уровнем прочности и стойкости к окружающей среде.

Основные виды фотореле:

• Фотореле с выносным датчиком.
• Устройство с внутренним фотоэлементом. Такой тип оборудования позволяет обеспечить автоматическое включение уличного освещения при наступлении темноты и выключение при восходе солнца — без вмешательства человека. Фотоэлемент расположен в прозрачном корпусе, защищающем устройство от влаги и ультрафиолета, перепадов температур.
• Реле освещенности с внутренним датчиком и таймером. Такой тип устройств дает возможность самостоятельно устанавливать время включения-выключения. Таймеры могут быть дневными, недельными, годовыми. В данном типе устройств можно устанавливать разное время включения в разные дни, например, на выходных недельный таймер может включаться на меньшее время или не включаться вообще.
• Датчики света для уличного освещения с установленным порогом срабатывания датчика. Такой тип реле позволяет регулировать порог, при котором фотоэлемент срабатывает. С помощью небольшого рычага можно установить фотореле на срабатывание при полной темноте или же, наоборот, даже при небольшом затемнении во время дождливой ил снежной погоды.

Применение фотореле для уличного освещения

Фотосенсор включения освещения применяется в бытовых и промышленных целях. Такой тип устройств позволяет обеспечить комфорт и экономичность использования системы освещения. Установить такое оборудование можно в частном или многоэтажном доме, в офисном или торговом здании, промышленном помещении.

Для каких целей будет выгодно применять уличное фотореле:

• Подсветка входа в жилой дом. Световой прожектор с датчиком включается сразу после наступления темноты или в четко определенное время (если устройство укомплектовано таймером).
• Автоматическое освещение промышленных объектов – подсветка входов, въездов, стоянок.
• Включение освещения для офисных и административных зданий.
• Автоматическое включение системы подсветки дорог, мостов, других конструкций и сооружений.

Показатели рабочей нагрузки реле управления уличным освещением зависят от номинальных напряжений системы освещения или других систем, которые подключены к фотореле. Максимальная нагрузка данного оборудования составляет 1-2,3кВт, рабочее напряжение – 220 В, порог срабатывания – до 2000 Лк. Выбор датчика освещенности зависит от параметров системы освещения, которая подключена к устройству.

Преимущества использования датчика освещенности

Отсутствие ручного управления является основным достоинством светильника с датчиком. Независимо от человеческого фактора, площадка перед входом или въездом всегда будет освещена в темное время суток. Фотореле – это один из обязательных компонентов системы «умный дом», выполняя ряд функций по включению системы освещения и других систем (например, орошения газонов).

Преимущества использования автомата включения уличного освещения:

• экономия электричества;
• комфорт эксплуатации;
• возможность применения в других системах;
• отсутствие человеческого вмешательства.

Если у вас есть загородный дом, в котором вы не живете постоянно, вы можете установить фотореле для уличного освещения, которое будет включаться в заданное время, имитируя присутствие хозяев. Такое же устройство можно подключить к системе орошения – чтобы полив включался автоматически в утреннее или вечернее время, поливая газон или огород даже без присутствия владельцев.

Управление уличным освещением

Одним из достоинств световых датчиков является возможность настройки фотореле для уличного освещения в соответствии с требованиями эксплуатации. Применяя современные системы управления освещением, можно обеспечить регулировку яркости и периодичности работы разных источников освещения (число контролируемых приборов может достигать до нескольких тысяч точек). Применение таких систем позволяет экономично потреблять электроэнергию, минимизировать человеческий фактор, снижать световое загрязнение.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Понравилась статья?

Поделиться с друзьями:

Подпишитесь на новые

Фотореле на плате 2 ампера. Работает прямо в светильнике. SmartRele

SmartRele «Функция Антисвет». Рассчитан только на непрерывный цикл работы с питанием от сети 220 вольт! Устанавливается в уличный светильник, в помещении работать не будет, спрашивайте модель для помещения!

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

 Предназначен для экономии электроэнергии в дневное время.
 Фотореле не «боится» засветки, не моргает, не производит никаких отключений ночью, освещение включает в 10 люкс, выключает в 2 люкса (обратный гистерезис).
 Сумеречный выключатель (фотореле – «автомат день-ночь») с световым сенсором. Используется с любыми лампами.

Включение нагрузки — при переходе фазы через ноль!

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

1. Номинальное напряжение сети: 220 В.
2. Номинальная частота: 50 Гц.
3. Максимальный потребляемый ток ламп: не более 2А (440 Вт).
4. Мощность, потребляемая от сети не более: 0.1 Вт.
5. Включение/выключение при освещенности: 10/2 Люкс.
6. Диаметр подключаемых проводов: 2.5 кв.мм.
7. Габаритные размеры, не более: 16 х 49 х 1.5 мм.
8. Масса: 0.011 кг.
9. Условия эксплуатации:
 — колебания электросети +/- 15%;
 — интервал рабочих температур от — 30 до + 40 С.

КОНСТРУКЦИЯ И ПОДКЛЮЧЕНИЕ

   На плате установленна клемма питания и выводные провода на лампу, фоторезистор. Включение освещения при падающем дневном свете через плафон светильника на фоторезистор, будет происходить ближе к окончанию сумеречного времени, если необходимо более раннее включение, поверните фоторезистор ближе к корпусу светильника, чем ближе сенсорная поверхность тем раньше включается освещение. Вставляется в светильники рядом с источником света, его включение не влияет на корректную работу платы. Включение освещения произойдет только на вторые сутки!
   Плата является полностью работоспособной и прошла проверку на производстве. При возникшей необходимости проверки перед установкой (возможно только на включение), погасите в комнате свет, или накройте датчик непрозрачным материалом, через 60 секунд включится освещение, при повторной проверке отключите — включите питание.
   Внимание! Регулятор рассчитан на непрерывный цикл работы, при отключение питания регулятор в первый цикл работает по другому алгоритму.

 

КОМПЛЕКТ ПОСТАВКИ

1. Регулятор освещения ФР — 36шт.
3. Паспорт один на 36 шт. 

УКАЗАНИЕ МЕР БЕЗОПАСНОСТИ

Монтаж платы регулятора ФР, его подключение и эксплуатация должны производиться в строгом соответствии с «Правилами устройства электроустановок» и с «Правилами эксплуатации электроустановок потребителей». Силовой щит должен быть оборудован устройством принудительного отключения напряжения с защитой от КЗ и перегрузок. При применении энергосберегающих, люминесцентных и других ламп с пусковыми устройствами, следует учитывать пусковой ток не превышающий 2 ампер. Лампу накаливания более 60 Вт не подключать!

Фотореле

: более эффективная по мощности и размеру альтернатива обычным реле?

Реле

— это фундаментальный электронный компонент, который разработчики используют в приложениях, где требуется переключение на большие токи. Существует много различных типов реле, но в последнее время популярность приобрела новая разновидность — фотореле.

Некоторые сведения о реле: электромеханические и полупроводниковые

Реле

— это электрические переключатели, которые используются для обеспечения высокого тока и выходной мощности в цепи с низким энергопотреблением.Как правило, доступны два типа реле: электромеханические реле и полупроводниковые реле.

Нормально разомкнутое электромеханическое реле использует ток, протекающий через входную цепь, активируя электромагнит. Это создает магнитное поле, которое заставляет якорь двигаться, замыкая переключатель во второй, более крупной цепи и позволяя току течь через него.

Когда источник питания удален, пружина отводит контакт от второй цепи, останавливая ток электричества и выключая оконечное устройство.

Реле электромеханическое. Изображение предоставлено Circuit Globe

Полупроводниковое или бесконтактное реле — это устройство, которое можно использовать вместо механического реле для переключения электричества на нагрузку. Твердотельные реле являются чисто электронными и не зависят от каких-либо физических движущихся частей или механических механизмов. Из этой классификации реле быстро набирает популярность фотореле.

Что такое фотореле?

Фотореле — это подгруппа бесконтактных реле, которые, как следует из их названия, используют свет в качестве импульсного сигнала.

Принцип работы фотореле. Изображение предоставлено Toshiba

Фотореле работает, испуская свет, когда ток проходит через светодиод. Излучаемый свет пересекает границу изоляции и падает на датчик освещенности микросхемы КПК, которая, в свою очередь, питает и управляет затвором общей пары полевых МОП-транзисторов, подключенных к источнику. Это включает полевой МОП-транзистор, позволяя протекать переменному / постоянному току через силовые клеммы полевого МОП-транзистора.

Преимущества фотореле

По сравнению с традиционным механическим реле, фотореле имеет множество преимуществ.

Поскольку фотореле работают от света, в них нет механических частей. Это означает меньший износ и ухудшение характеристик компонентов с течением времени, повышая надежность конструкции и увеличивая срок службы.

Кроме того, механическим реле требуется большой ток для перемещения якоря и управления выходом. С другой стороны, фотоэлементы управляются светодиодом на стороне входа, что означает, что необходимый входной ток для устройства будет составлять от 3 мА до 5 мА. Это огромное преимущество для экономии энергии.

Визуализируется дребезг переключателя. Изображение предоставлено Epec Engineered Technologies

Кроме того, механические реле могут страдать от дребезга контактов (т. Е. Нежелательного замыкания и размыкания контакта реле). Фотореле обеспечивает лучшую надежность, устраняя дребезжание контактов и предлагая более высокую скорость переключения.

Новые фотореле Toshiba

Компания Toshiba недавно объявила о выпуске трех новых фотоэлементов, дополняющих свою и без того впечатляющую линейку фотореле.

Эти новые продукты — TLP3407SRA, TLP3475SRHA и LP3412SRHA — считаются самыми маленькими в отрасли фотоэлементами, управляемыми напряжением, с расширенным диапазоном рабочих температур до 125 ° C.

Имея максимальную рабочую температуру 125 ° C по сравнению с традиционными 110 ° C, эти фотореле можно устанавливать в высокотемпературных областях, открывая для них новый мир приложений.

Новые фотореле поставляются в упаковке Toshiba S-VSON4T.Изображение предоставлено Toshiba

Кроме того, Toshiba утверждает, что ее корпус S-VSON4T имеет самую маленькую в отрасли монтажную площадь — 2,9 мм². Компания надеется, что этот размер корпуса позволит извлечь выгоду из занимаемой площади печатной платы и увеличит количество фотореле в существующей компоновке.

Благодаря тому, что фотореле набирает популярность, эта новость от Toshiba показывает значительный рост в этой области. Мы надеемся, что постоянная разработка более совершенных фотоэлементов приведет к появлению в будущем более энергоэффективных и компактных конструкций.

Замена механических реле? Почему фотореле Toshiba лучше всего подходят для замены

Реле необходимы в конструкциях, где для питания определенной части конструкции требуется большой ток, хотя при использовании реле может возникнуть дилемма; Какие типы реле я использую в своей конструкции? Скорее всего, вам придется выбирать между типом контактных реле или бесконтактных реле, но в большинстве случаев Photorelay (подгруппа бесконтактных реле) может легко заменить контактное реле с дополнительными преимуществами. Toshiba имеет одну из самых эффективных линеек фотореле, которую они продолжают улучшать. Компания Toshiba покажет вам, почему их фотоэлементы лучше всего подходят для замены механических реле.

Что такое фотореле?

Есть две основные группы реле: контактные реле (механические реле) и бесконтактные реле (полупроводниковые). В контактных реле есть механические переключатели, которые в большинстве случаев можно даже услышать.Бесконтактные реле используют другие средства (без механических переключателей) изменения состояния переключателя.

Фотореле — это подгруппа бесконтактных реле, которые управляются светодиодами и используют полевой МОП-транзистор в качестве устройства вывода. Они способны выдерживать нагрузки как переменного, так и постоянного тока и отлично подходят для замены сигнального реле (подгруппы контактных реле). На рисунке 1 показано, как работает фотореле. Сначала ток проходит через светодиод, чтобы заставить его излучать свет, затем КПК включается, воспринимая свет светодиода, и управляет затвором полевого МОП-транзистора.Это приводит к включению полевого МОП-транзистора и изменению состояния переключателя.

Рисунок 1: Функция фотоэлемента. (Источник: электронная книга Toshiba’s Photorelay Specification)

Зачем заменять механические реле фотореле Toshiba?

Теперь, зная, как работают фотореле, может возникнуть следующий вопрос; Зачем мне заменять механическое реле на фотореле Toshiba? Есть 5 основных моментов, в которых вы увидите преимущество перехода на фотореле.

Снижение общих затрат

Перейдя с механических реле на фотореле, вы сэкономите на стоимости своей конструкции в долгосрочной перспективе. Поскольку фотоэлементы работают, получая свет от светодиодов, механический контакт отсутствует, что означает меньшую деградацию, вызываемую износом, в отличие от механических реле. При минимальном техническом обслуживании фотореле Toshiba обладают более высокой надежностью, что означает более длительный срок службы и снижение стоимости.

Посмотреть связанный продукт

Экономия места

Technology постоянно расширяет границы возможного, предлагая более компактные и компактные конструкции.Инженеры постоянно пытаются выяснить, как уменьшить размер своей конструкции. Замена фотоэлементов Toshiba на фотоэлементы может в значительной степени способствовать миниатюризации устройства. Реле обычно следуют тенденции упаковки около 60 мм ² , в то время как у Toshiba есть линейка продуктов в небольшой упаковке, таких как VSON (1,45 x 2,45 мм) и S-VSON (1,45 x 2,0 мм).

Посмотреть связанный продукт

Низкое энергопотребление

Механические реле имеют большое количество деталей, для управления которыми требуется больший ток.В случае фотореле схема управления проще, и поскольку на входе используется светодиод, необходимый входной ток для включения выхода составляет всего от 3 до 5 мА (макс.), При этом он может работать даже от небольшой батареи или прямо с микрокомпьютера. Обычно потребляемая мощность механических реле составляет около 100 мВт, в то время как фотоэлементы потребляют около 0,5 мВт.

Посмотреть связанный продукт

Быстрая скорость переключения и снижение шума

Фотореле Toshiba имеет превосходные коммутационные характеристики по сравнению с механическими реле.Поскольку для управления полевым МОП-транзистором в фотоэлементах используются светодиоды, скорость переключения практически мгновенная, обычно в 10 раз быстрее, чем у механических реле.

Также есть снижение шума. Механические реле имеют тенденцию иметь шум, вызванный либо электродвижущей силой, либо отскоком от катушки. Отсутствие катушек на фотоэлементах значительно снижает уровень шума. На рисунке 2 показан отличный пример того, как механические реле вызывают шум.

Рисунок 2: Механическое реле вызывает шум.(Источник: электронная книга Toshiba’s Photorelay Specification)

Посмотреть связанный продукт

Поддержка горячего переключения

«Hot Switch» — это средство, с помощью которого переключатель работает под напряжением; ток течет к нагрузке в момент включения переключателя. Противоположность горячему выключателю — холодный выключатель. Холодный выключатель означает, что выключатель работает без напряжения.Следовательно, при замкнутом переключателе ток не течет.

Контакты механического реле могут быть изношены, так как напряжение подается горячим выключателем. Кроме того, дуга возникает, когда ток прерывается размыканием переключателя, что сокращает срок службы реле.

У фотореле

есть поддержка горячего переключателя, так как его можно использовать как с горячим, так и с холодным переключателем, пока сохраняется максимальный номинал.

Посмотреть связанный продукт

Теперь, когда вы понимаете, почему Photorelays Toshiba являются отличной заменой механическим реле, вы можете спросить; Какие фотореле подходят моей конструкции для замены механических реле? Toshiba имеет длинную линейку сильноточных фотореле, показанных на рис. 3, каждое со своими электрическими характеристиками и упаковкой.Вы сами выбираете тот, который соответствует вашему дизайну!

Рис. 3: Таблица расстановки фотоэлементов Toshiba.

Как работают реле? — Объясни это!

Как работают реле? — Объясни это! Рекламное объявление

Криса Вудфорда. Последнее обновление: 19 августа 2020 г.

Вы можете этого не осознавать, но вы постоянно настороже, остерегаетесь угроз, готовы действовать в любой момент. Миллионы лет эволюции заставили ваш мозг спасти вашу кожу, когда малейшая опасность угрожает вашему существованию. Если вы используете силу инструмент, например, и крошечная щепа летит к вашему глазу, один из ваши ресницы отправят сигнал в ваш мозг, который заставит вас веки закрываются в мгновение ока — достаточно быстро, чтобы защитите свое зрение. Здесь происходит то, что крошечный стимул вызывает гораздо больший и полезный отклик.Вы можете найти тот же трюк работает во всех видах машин и электрических приборы, где датчики готовы включить или за доли секунды с помощью умных магнитных переключателей, называемых реле. Давайте подробнее рассмотрим, как они работают!

На фото: типичное реле со снятым пластиковым корпусом. Вы можете увидеть два пружинных контакта слева и катушку электромагнита (красно-коричневый цилиндр медного цвета) справа. В этом реле, когда через катушку протекает ток, он превращает ее в электромагнит.Магнит толкает переключатель влево, сжимая пружинные контакты вместе и замыкая цепь, к которой они прикреплены. Это реле электронного программатора погружного нагревателя горячей воды. Электронная схема в программаторе включает или выключает магнит в заранее запрограммированное время дня, используя относительно небольшой ток. Это позволяет намного большему току проходить через пружинные контакты для питания элемента, который нагревает горячую воду.

Что такое реле?

Изображение: Если бы реле были собаками: Предположим, у вас есть огромная свирепая собака, которая так крепко спит, что никогда не просыпается, когда он услышал шум.В качестве сторожевой собаки это было бы бесполезно! Но что, если вы купите еще и маленькую, очень бдительную собаку? Если маленькая собака слышал шум, он начинал лаять и будил большую собаку, которая могла атаковать злоумышленника. Так работают реле: они используйте небольшой электрический ток, чтобы вызвать гораздо больший.

Реле — это электромагнитный переключатель, управляемый относительно небольшой электрический ток, который может включать или выключать гораздо более мощный электрический Текущий. Сердце реле — электромагнит (катушка с проводом, которая становится временный магнит, когда через него проходит электричество).Вы можете думать о реле как своего рода электрический рычаг: включите его слабым током, и он включает («усиливает») другой прибор используя гораздо больший ток. Почему это полезно? Как имя предполагает, что многие датчики являются невероятно чувствительными частями электронное оборудование и производят только небольшие электрические токи. Но часто они нужны нам для управления более крупными устройствами, которые используют большие токи. Реле перекрывают разрыв, позволяя токи, чтобы активировать более крупные. Это означает, что реле могут работать как переключатели. (включение и выключение) или как усилители (преобразование малых токи в более крупные).

Как работают реле

Вот две простые анимации, иллюстрирующие, как реле используют одну цепь для включения второй цепи.

Когда мощность протекает через первую цепь (1), она активирует электромагнит (коричневый), генерируя магнитное поле (синее), которое притягивает контакт (красный) и активирует вторую цепь (2). При отключении питания пружина возвращает контакт в исходное положение, снова отключая вторую цепь.

Это пример «нормально разомкнутого» (NO) реле: контакты во второй цепи по умолчанию не подключены и включаются только тогда, когда через магнит протекает ток. Другие реле являются «нормально замкнутыми» (NC; контакты соединены так, что по умолчанию через них протекает ток) и отключаются только тогда, когда срабатывает магнит, растягивая или раздвигая контакты. Наиболее распространены нормально разомкнутые реле.

Вот еще одна анимация, показывающая, как реле связывает две цепи. вместе.По сути, это то же самое, но немного по-другому. Слева — входная цепь, питаемая от переключателя. или какой-то датчик. Когда этот контур активирован, он питает ток к электромагниту, который замыкает металлический выключатель и активирует вторую, выходную цепь (с правой стороны). Относительно небольшой ток во входной цепи, таким образом, активирует больший ток в выходная цепь:

1. Входная цепь (синяя петля) отключена, и ток не течет через нее, пока что-то (датчик или замыкание переключателя) не включит ее.Выходная цепь (красная петля) также отключена.
2. Когда во входной цепи течет небольшой ток, он активирует электромагнит (показанный здесь темно-синей катушкой), который создает вокруг него магнитное поле.
3. Электромагнит, находящийся под напряжением, тянет к себе металлический стержень в выходной цепи, замыкая переключатель и позволяя гораздо большему току проходить через выходную цепь.
4. Выходная цепь управляет сильноточным прибором, таким как лампа или электродвигатель.

Рекламные ссылки

Реле на практике

Фото: Еще один взгляд на реле. Вверху: Если смотреть прямо вниз, вы можете увидеть пружинные контакты слева, механизм переключения посередине и катушку электромагнита справа. Внизу: то же реле, снятое спереди.

Предположим, вы хотите построить систему охлаждения с электронным управлением. система, которая включает или выключает вентилятор в зависимости от комнатной температуры изменения. Вы можете использовать какую-то схему электронного термометра, чтобы почувствовать температуру, но он будет производить только небольшие электрические токи — слишком малы, чтобы приводить в действие электродвигатель в большой большой поклонник.Вместо этого вы можете подключить цепь термометра к входная цепь реле. Когда в этом цепь, реле активирует свою выходную цепь, пропустить гораздо больший ток и включить вентилятор.

Реле не всегда включаются; иногда вместо этого они очень услужливо выключают. В Например, для оборудования электростанций и линий электропередачи вы найдете защитных реле , которые срабатывают при возникновении неисправностей, чтобы предотвратить повреждение от таких вещей, как скачки тока.Когда-то для этой цели широко применялись электромагнитные реле, подобные описанным выше. В наши дни электронные реле на основе интегральных схем вместо этого выполняют ту же работу; они измеряют напряжение или ток в цепи и автоматически принимают меры, если они превышают заданное значение. предел.

Реле прочие

На фото: четыре старомодных реле максимальной токовой защиты на устаревшей силовой подстанции в 1986 году, незадолго до ее сноса. Фото любезно предоставлено Библиотекой Конгресса США.

До сих пор мы рассматривали переключающие реле очень общего назначения, но существует довольно много вариантов эта основная тема, включая (и это далеко не исчерпывающий список):

• Реле высокого напряжения: они специально разработаны для коммутации высоких напряжений и токов. значительно превышает возможности обычных реле (обычно до 10 000 вольт и 30 ампер).
• Электронные и полупроводниковые реле (также называемые твердотельными реле или SSR): переключают токи полностью электронными, без движущихся частей, поэтому они быстрее, тише, меньше, надежнее, и служат дольше, чем электромагнитные реле.К сожалению, они обычно дороже, меньше эффективны и не всегда работают так чисто и предсказуемо (из-за таких проблем, как токи утечки).
• Реле таймера и задержки: они запускают выходные токи на ограниченный период времени (обычно от доли секунды до примерно 100 часов или четырех дней).
• Тепловые реле: они включаются и выключаются, чтобы останавливать такие вещи, как электродвигатели, от перегрева, что-то вроде биметаллических ленточных термостатов.
• Реле максимального тока и направленные реле: сконфигурированные различными способами, они предотвращают протекание чрезмерных токов в неправильном направлении по цепи (обычно в оборудовании для выработки электроэнергии, распределения или снабжения).
• Реле дифференциальной защиты: срабатывают при несимметрии тока или напряжения в двух разных частях цепи.
• Реле защиты по частоте (иногда называемые реле понижения и повышения частоты): Эти твердотельные устройства срабатывают, когда частота переменного тока слишком высока, слишком мала или и того, и другого.

Кто изобрел реле?

Фото: Реле широко использовались для коммутации и маршрутизации вызовов на телефонных станциях. например, этот, сделанный в 1952 году.Фото любезно предоставлено Исследовательским центром NASA Glenn Research Center (NASA-GRC).

Реле были изобретены в 1835 году пионером американского электромагнетизма. Джозеф Генри; на демонстрации в колледже Нью-Джерси, Генри использовал небольшой электромагнит, чтобы включать и выключать больший, и предположил, что реле можно использовать для управления электрическими машинами на очень больших расстояниях. Генри применил эту идею к другому изобретению, над которым он работал в то время, электрическому телеграфу (предшественнику телефона), который был успешно разработан Уильямом Куком и Чарльзом Уитстоном в Англии и (гораздо более известен) Сэмюэлем Ф.Б. Морс в США. Позднее реле использовались в телефонной коммутации и первых электронных компьютерах и оставались чрезвычайно популярными до появления транзисторов в конце 1940-х годов; по словам Бэнкрофта Герарди, в ознаменование 100-летия работы Генри по электромагнетизму, к тому времени только в Соединенных Штатах работало около 70 миллионов реле. Транзисторы — это крошечные электронные компоненты, которые могут выполнять ту же работу, что и реле, работая как усилители или переключатели.Несмотря на то, что они переключаются быстрее, потребляют гораздо меньше электроэнергии, занимают небольшую часть места и стоят намного меньше, чем реле, они обычно работают только с небольшими токами, поэтому реле все еще используются во многих приложениях. Именно разработка транзисторов стимулировала компьютерную революцию с середины 20 века. Но без реле не было бы транзисторов, поэтому реле — и такие пионеры, как Джозеф Генри — тоже заслуживают похвалы!

Рекламные ссылки

Узнать больше

На сайте

Другие сайты

• Электромеханическое реле Джозефа Генри: краткое описание того, как Джозеф Генри изобрел реле в 1835 году.
• Генри как первопроходец электротехники Бэнкрофт Герарди, Bell Systems Technical Journal, июль 1932 г. Эта интересная историческая статья из архивов Bell была опубликована в ознаменование столетия электрических открытий Джозефа Генри. Он дает прекрасное представление о важности Генри и о том, как он при своей жизни помог «подключить» мир к электричеству.

Видео

• Как сделать реле: довольно простое 2,5-минутное видео-руководство покажет вам, как намотать собственные электромагниты и установить их на плату, чтобы создать собственное самодельное реле.
• Как работает автомобильное реле: это короткое и простое видеообъяснение расскажет вам о том, что я объяснил выше. То же объяснение, немного другие слова.

Книги

Простые и практичные руководства

• СДЕЛАТЬ: Электроника Чарльза Платта. Maker Media, 2015. Эксперимент 7 по исследованию реле — отличное практическое введение. Вы можете открыть реле и поэкспериментировать с его внутренними механизмами!
• Свидетель: Электроника Роджера Бриджмена.New York: DK, 2007. (Для младших читателей в возрасте 9–12 лет. Включает историю, науку и технологии.)
• «Телефонные проекты для злого гения» Томаса Петруцеллиса. McGraw-Hill Professional, 2008. (Включает некоторые цепи, в которых используются реле.)

Подробные технические книги

• Электрические реле: принципы и применение Владимира Гуревича. CRC Press, 2018. После начала краткой истории реле эта книга проведет нас через магнитные принципы, работа релейных контактов, внешний вид и упаковка, а также сопутствующие устройства, такие как герконы.В последующих главах рассматриваются варианты основных реле, включая реле высокого напряжения, тепловые реле и реле времени.
• Свидетель: Электроника Роджера Бриджмена. New York: DK, 2007. (Для младших читателей в возрасте 9–12 лет. Включает историю, науку и технологии.)
• «Телефонные проекты для злого гения» Томаса Петруцеллиса. McGraw-Hill Professional, 2008. (Включает некоторые цепи, в которых используются реле.)

История науки

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие сайты

статей с этого сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США.Копирование или иное использование зарегистрированных работ без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и / или нарушение смежных прав может привести к серьезным гражданским или уголовным санкциям.

Авторские права на текст © Chris Woodford 2009, 2020. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условиях использования.

Подписывайтесь на нас

Сохранить или поделиться этой страницей

Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее, или расскажите об этом своим друзьям с помощью:

Цитировать эту страницу

Вудфорд, Крис.(2009/2020) Реле. Получено с https://www.explainthatstuff.com/howrelayswork.html. [Доступ (укажите дату здесь)]

Больше на нашем сайте …

Что такое фотоэлементы? — Компоненты Западной Флориды

Автор: Andi

Классификация реле включает две основные группы — реле контактного или электромеханического типа и реле бесконтактного типа или полупроводниковые реле. В то время как подгруппы механического типа включают сигнальные реле и силовые реле, подгруппы бесконтактного типа включают твердотельные реле и фотореле.

В твердотельных реле в качестве выходного устройства обычно используются полупроводниковые фототиристоры, фототранзисторы или фототиристоры, и такие реле предназначены только для нагрузок переменного тока. С другой стороны, в фотоэлементах предпочтительно использовать полевые МОП-транзисторы в качестве выходного устройства, способного обрабатывать нагрузки как переменного, так и постоянного тока. Фотореле в основном используются в качестве замены сигнальных реле.

Фотоэлементы

доступны в основном в двух корпусах: корпусного типа в корпусе SO6 и субстратного типа в корпусе S-VSON.В обоих корпусах используется микросхема КПК и микросхема MOSFET, покрытая эпоксидной смолой для герметичного уплотнения.

Как видно из названия, фотореле содержит светодиод, излучающий свет при прохождении тока через диод. Излучаемый свет пересекает границу изоляции и попадает на световой датчик микросхемы КПК, который, в свою очередь, питает и управляет затвором полевого МОП-транзистора. Это включает полевой МОП-транзистор и пропускает постоянный и переменный ток через силовые клеммы полевого МОП-транзистора.

По сравнению с электромеханическими сигнальными реле, которые заменяют фотореле, миниатюризация монтажной области дает огромное преимущество при восстановлении недвижимости.Например, Toshiba заменяет пакеты большого размера, такие как SOP, SSOP и USOP, на миниатюрные пакеты, такие как типы VSON и S-VSON. Замена на фотореле в значительной степени способствует миниатюризации устройства.

Поскольку у фотореле нет движущихся частей, которые могли бы выйти из строя, они более надежны, чем механические реле, которые они заменяют. Основная работа фотореле заключается в том, что светодиодный свет запускает матрицу фотодиодов, которая затем управляет полевым МОП-транзистором. С другой стороны, механические реле страдают от износа, вызванного износом.Фотореле не требуют обслуживания, так как не имеют контактов.

Поскольку светодиод управляет фотореле, схема возбуждения может быть относительно простой по сравнению со схемой возбуждения, которая требуется для механического реле — буферным транзистором для повышения выходной мощности микрокомпьютера. Выходной штырь микрокомпьютера может легко управлять фотореле, поскольку это эквивалентно возбуждению светодиода микрокомпьютером, требующим очень малых токов от 3 до 5 мА максимум. Дизайнерам нужно учитывать только срок службы светодиода.

Механические реле страдают от дребезга или дребезга — контакты быстро соединяются и отключаются, прежде чем окончательно успокоятся. В высокоскоростных электронных устройствах это дребезжание может привести к неправильному считыванию состояния реле. Более того, каждому механическому реле требуется дополнительный диод для обеспечения генерации высокого напряжения за счет противодействующих электродвижущих сил. Фотоэлементы не страдают от дребезга или противо-ЭДС.

Если механические реле не подключены к холодной стороне цепи, они имеют более короткий срок службы, так как они срабатывают, когда их контакты размыкаются при подключении к высокому напряжению.С другой стороны, для фотореле не имеет значения, подключено ли оно к горячей или холодной стороне.

Однако, в отличие от механического реле, фотореле не может иметь нормально замкнутые контакты без подачи питания на светодиод.

Photo Voltaic Tutorial Выходные твердотельные реле MOSFET

Рис. 1

Льюис Лофлин

Здесь мы рассмотрим использование оптопары с фотодиодно-гальваническим выходом для включения-выключения силовых полевых МОП-транзисторов.МОП-транзисторы — это устройства с напряжением , управляемые напряжением , поэтому требования к приводам очень малы.

Посмотрим на обе коммерческие единицы.

На рис. 1 показано типичное твердотельное реле переменного тока, использующее фотомистор и светодиодный эмиттер. Проблема в том, что они не работают на постоянном токе, потому что после включения остаются включенными до тех пор, пока не отключится питание.

Рис. 2

Рис. 2 иллюстрирует, как фотодиод генерирует небольшое напряжение при воздействии света. Дополнительные сведения об основных операциях см. В разделе «Работа и использование фотодиодных схем

».
Фиг.3

На рис. 3 представлена ​​оптопара с фотоэлектрическим выходом VOM1271. В нем используется группа фотодиодов, включенных последовательно, для генерации полезного выходного напряжения. Когда светодиод включен, генерируется 7-10 вольт — VOM1271 также включает в себя схему выключения (резистор сброса затвора) для включения полевого МОП-транзистора при выключении светодиода.

Доступно несколько таких устройств. См. Раздел «Реле постоянного тока на полевых МОП-транзисторах с использованием фотоэлектрических драйверов».

Причина, по которой мы обычно используем оптопары, состоит в том, чтобы обеспечить интерфейс с разными уровнями напряжения, изоляцию по напряжению между датчиками высокого напряжения и микроконтроллерами низкого напряжения, а также помехозащищенность.В этих примерах мы изолируем высокое напряжение от микроконтроллера, такого как Arduino.

Рис. 4

На Рис. 4 показаны соединения между фотоэлектрическим оптопарой и N-канальным силовым МОП-транзистором IRF630. Микроконтроллер, такой как Arduino, будет обращаться со светодиодом так же, как и с любым другим светодиодом. Когда светодиод включен, матрица фотодиодов вырабатывает около 7 вольт, включая затвор IRF630.

Только для постоянного тока — соблюдайте полярность! Номинальное напряжение и ток определяются полевым МОП-транзистором — диод является внутренним по отношению к полевому МОП-транзистору.Можно использовать любое количество полевых МОП-транзисторов.

См. Также раздел «Подключение выходных твердотельных реле Crydom MOSFET».

Рис. 5

На Рис. 5 показано твердотельное реле TIP3123, коммерческое устройство. Здесь отличается использование двух полевых МОП-транзисторов в дополнение к схеме фотоэлектрического оптопара. Два выходных контакта подключены к стокам полевого МОП-транзистора.

Подробнее о полевых МОП-транзисторах см .:

Рис. 6

Внутренние подключения к TIP3123 показаны на Рис.6. У нас есть светодиод эмиттера и матрица напряжения фотодиода, затворы на полевых МОП-транзисторах связаны вместе, как и соединения источников. Два открытых дренажных соединения образуют выходные соединения. Матрица фотодиодов подключается между соединениями затвор-исток — оба полевых МОП-транзистора включаются одновременно светодиодом.

Рис.7

LBA110 представляет собой двойной SSR с поворотом: соединения на выводах 5 и 6 такие же, как и выше, с N-канальными MOSFET, являются Н.О., а выводы 7 и 8 образуют нормально закрытый (N.C.) реле. То есть реле работает, когда светодиоды на контактах 1 и 2 выключены.

Рис. 8

На рис. 8 показан SSR LCA715, рассчитанный на 60 В при 2 А. Как и две мои схемы SSR выше, соединение с общим источником выведено на контакт 5, что позволяет использовать два разных способа подключения устройства.

В верхней половине рис. 8 показаны соединения переменного или постоянного тока — оставьте контакт 5 отключенным .

Нижняя половина иллюстрирует конфигурацию только постоянного тока с открытыми стоками (контакты 4 и 6), соединенными вместе, и нагрузкой, подключенной между ними и контактом 5. Соблюдайте полярность! Это Н.О. только режим.

Рис. 9

На Рис. 9 показан G3VM-81PR, рассчитанный на 80 В переменного / постоянного тока при 120 мА. Это Н.О. только и является устройством для монтажа на печатной плате.

Рис. 10

На Рис. 10 показан Lh2540, который выводит общий источник на контакт 5. Он рассчитан на 360 В переменного / постоянного тока при 120 мА. Он может быть подключен только для переменного / постоянного тока или только постоянного тока, как показано на рис. 10. Это монтаж на печатной плате либо на поверхность, либо через отверстие.

Фиг.11

На рис. 11 показан TLP172, рассчитанный на 60 В переменного / постоянного тока при 400 мА. Это только поверхностный монтаж.

Существует множество твердотельных реле. Их более низкая стоимость и более высокая надежность будут по-прежнему заменять старые магнитные реле.

Ардуино

Другие схемы

Как использовать схему на фототранзисторе | Переключатель светового контроллера

Я собираюсь показать вам, как использовать схему на фототранзисторе очень просто. Чтобы сделать его переключателем или реле контроллера света с основными компонентами, такими как транзистор, ИС и т. Д.Представьте себе, когда солнечный свет, а затем релейный переключатель включается для нагрузки, когда работает вентилятор. мы счастливы.

Потом закат. релейный выключатель выключается и нет ветра нам. Это просто? Его также можно использовать для обнаружения светового луча, фар и т. Д.

Релейная цепь, управляемая светом, с использованием фототранзистора

См. Ниже, это схема реле, управляемая светом, для управления электрическими приборами с помощью света. Выдающаяся точка этой схемы будет встречать свет быстрее, чем при использовании схемы управления LDR.Когда свет уходит, работа внезапно. Когда свет встречает свет, заставляет работать фототранзистор, изменение тока смещения заставляет транзистор работать, заставляя работать реле.

VR1 отлично украсит быстроту схемы. Схема эта простая. Оборудование, которое используется для замены, например, Q1 = 2N2222 , использовать другие номера, может заменить почти готовый запрос типа NPN достаточно, например, BC549 или BC337 или C1815 или C945 и т. Д.

Для овала следует использовать размеры 6–9 В, которые имеют ценное сопротивление в катушке реле около 500 Ом. Остальные детали имеют немного и легко собираются. Что еще? выучите вторую схему.

Схема простого фототранзисторного регулятора света

Это простая схема регулятора света, которая управляется световой активацией. Которые используют затвор инвертора IC-40106 в качестве основных компонентов в переключателях сравнения и управления, а обычные фототранзисторы в качестве датчиков.

Работа переключателя имеет несколько форм.Самый простой способ — нажать переключатель напрямую. Если современные должны управляться инфракрасным светом или дистанционным управлением.

А также использует радиочастоту для управления переключателем включения / выключения. Даже обычный свет, так что можно контролировать включение / выключение.

Мини-переключатель, управляемый светом с использованием CD40106

Принцип работы

Схема на рисунке 1 представляет собой мини-переключатель, управляемый светом, который использует фототранзистор в качестве светоприемника, есть триггер Шмитта IC (CD40106) в качестве привода и выходной ток к нагрузке или внешней цепи.

Он может обеспечивать выходной ток до 25 миллиампер. Схема, в которой используются несколько компонентов вместе. Может быть напрямую подключена к небольшим нагрузкам. или управлять реле или оптопарой типа. для управления нагрузкой, использующей переменное напряжение или высокое постоянное напряжение.

Работа схемы при наличии света на фототранзисторе-Q1 приводит к протеканию тока между переходом коллектор-эмиттер и падению напряжения на потенциометре-VR1 в виде «высокого» напряжения для срабатывания первого триггера Шмитта-IC1 / 6 до тех пор, пока выход «низкий».А у других есть пять триггеров Шмитта, которые параллельно затвору инвертора обеспечивают «высокое» выходное напряжение. Подключение параллельно с максимальным током привода или около 25 мА.

Резистор-R1 и конденсатор-C1 подключены к RC-цепям для предотвращения помех, которые могут быть вставлены. Если проблема в шумах. может немного прибавить ёмкость-С1. Потенциометр VR1 для регулировки чувствительности в качестве переключателя Q1. Когда много света. Схема может использоваться с блоком питания до 16 В

Как собрать

В этом проекте не используются несколько компонентов, поэтому их можно собрать на универсальной печатной плате как Рисунок 2.
В монтажной схеме, начиная с нижнего уровня пускового оборудования до Красивого и простого в сборке. Начните с диода, а затем с резисторов и постоянно повышайте уровень.

Компоновка компонентов данного проекта

Для устройств различной полярности следует соблюдать осторожность при сборке схемы. Перед размещением этих компонентов необходимо установить полярность на печатной плате, и детали должны соответствовать друг другу, потому что если вы поместите их назад, это может привести к повреждению оборудования или цепи.

Список компонентов
Размер резисторов ¼ Вт + 5%
R1: 10M
VR1: 1M Потенциометр
Конденсаторы
C1, C2: 0,1 мкФ 50 В, полиэфирные конденсаторы
Полупроводник
Q1: SFh409-6 Фото транзисторы
IC1: CD40106__CMOS Hex Schmitt Triggers
Другое
Универсальная печатная плата

ПОЛУЧИТЬ ОБНОВЛЕНИЕ ЧЕРЕЗ ЭЛЕКТРОННУЮ ПОЧТУ

Я всегда стараюсь сделать Electronics Learning Easy .

Как работает оптопара | ОРЕЛ

Необходимо защитить чувствительные низковольтные компоненты и изолировать цепи на вашей печатной плате? Оптопара может сделать эту работу.Да будет свет! Это устройство позволяет передавать электрический сигнал между двумя изолированными цепями, состоящими из двух частей: светодиода, излучающего инфракрасный свет, и светочувствительного устройства, которое обнаруживает свет от светодиода. Обе эти части содержатся в традиционном черном ящике с парой контактов для подключения. С первого взгляда легко перепутать оптопару с интегральной схемой (ИС).

Эта симисторная оптопара выглядит как ИС. (Источник изображения)

Как это работает

Сначала на оптопару подается ток

А, который заставляет инфракрасный светодиод излучать свет, пропорциональный току.Когда свет попадает на светочувствительное устройство, он включается и начинает проводить ток, как любой обычный транзистор.

Как работает оптрон. (Источник изображения)

Светочувствительное устройство по умолчанию обычно не подсоединяется, чтобы обеспечить максимальную чувствительность к инфракрасному свету. Его также можно подключить к земле с помощью внешнего резистора для большей степени контроля чувствительности переключения.

Оптопара эффективно изолирует выходную и входную цепи.(Источник изображения)

Это устройство в основном работает как переключатель, соединяющий две изолированные цепи на вашей печатной плате. Когда ток перестает течь через светодиод, светочувствительное устройство также перестает проводить и отключается. Все это переключение происходит через пустоту из стекла, пластика или воздуха без каких-либо электрических частей между светодиодом или светочувствительным устройством. Все дело в свете.

Преимущества и типы

Если вы разрабатываете электронное устройство, которое будет восприимчиво к скачкам напряжения, ударам молнии, скачкам напряжения питания и т. Д.тогда вам понадобится способ защиты низковольтных устройств. При правильном использовании оптопара может эффективно:

• Устранение электрических помех из сигналов
• Изолируйте низковольтные устройства от высоковольтных цепей
• Позволяет использовать небольшие цифровые сигналы для управления более высокими напряжениями переменного тока

Оптопары бывают четырех конфигураций. Каждая конфигурация использует один и тот же инфракрасный светодиод с другим светочувствительным устройством. К ним относятся:

Фототранзистор и Photo-Darlington , которые обычно используются в цепях постоянного тока, и Photo-SCR и Photo-TRIAC , которые используются для управления цепями переменного тока.

Четыре типа оптопар. (Источник изображения)

Если вы любите приключения, вы даже можете сделать самодельную оптопару с некоторыми запасными частями. Просто совместите светодиод и фототранзистор внутри светоотражающей пластиковой трубки.

Самодельная оптопара, состоящая всего из трех простых частей. (Источник изображения)

Типичные области применения

Оптопары

могут использоваться отдельно в качестве переключающего устройства или использоваться с другими электронными устройствами для обеспечения изоляции между цепями низкого и высокого напряжения.Обычно эти устройства используются для:

• Переключение входов / выходов микропроцессора
• Регулятор мощности постоянного и переменного тока
• Защита коммуникационного оборудования
• Регламент электропитания

В этих приложениях вы встретите различные конфигурации. Некоторые примеры включают:

Оптранзисторный переключатель постоянного тока

Эта конфигурация обнаруживает сигналы постоянного тока, а также позволяет управлять оборудованием с питанием от переменного тока. MOC3020 идеально подходит для управления подключением к сети или подачи импульса затвора на другой фото-симистор с токоограничивающим резистором.

(Источник изображения)

Симисторный оптрон

Эта конфигурация позволит вам управлять нагрузками с питанием от переменного тока, такими как двигатели и лампы. Он также способен проводить обе половины цикла переменного тока с обнаружением перехода через ноль. Это позволяет нагрузке получать полную мощность без значительных скачков тока при переключении индуктивных нагрузок.

(Источник изображения)

Руководство по компоновке печатной платы

Перед добавлением оптопары в компоновку печатной платы примите во внимание следующие три правила:

• Держите заземляющие соединения оптопары отдельно

Стандартная оптопара включает в себя два контакта заземления, один для светодиода, а другой — для светочувствительного устройства.Соединение обоих этих заземлений вместе откроет вашу чувствительную схему для любого шума от внешнего заземления. Чтобы избежать этого, всегда создавайте две точки подключения: одну для контактов внешнего заземления, а другую — для входных заземляющих проводов.

• Выберите правильное значение резистора ограничения тока

Выбор резистора ограничения тока, который работает при минимальном значении оптопары, приведет к нестабильному поведению. Также можно выбрать резистор, обеспечивающий слишком большой ток, при котором светодиод лопнет.При выборе значения для резистора обязательно найдите значение минимального прямого тока из таблицы коэффициента передачи тока в таблице данных оптопары. У Vishay есть отличное руководство по чтению таблицы данных оптопары здесь.

• Знайте, какой тип оптопары вам нужен

Не все оптопары созданы равными, и вам нужно будет выбрать правильный тип для вашего приложения. Например, опто-симистор используется, если вам нужно управлять нагрузкой переменного тока.Opto-Darlington предназначены только для малых входных токов. Если все, что вам нужно, это стандартная изоляция входа, то обычная оптопара PC817 справится с этой задачей. Эту статью от Nuts and Volts определенно стоит прочитать, чтобы понять типы и различия оптопар.

Библиотеки оптопар в EAGLE

Управляемые онлайн-библиотеки Autodesk EAGLE включают целую категорию оптопар для использования в вашем следующем проекте. Это лучше, чем создавать свои собственные пакеты и символы с нуля! Чтобы использовать эту библиотеку, убедитесь, что optocoupler.lbr активируется в панели управления Autodesk EAGLE, как показано ниже. Если это так, то в следующий раз, когда вам понадобится добавить компонент, у вас будет доступ ко всем этим устройствам.

Готовы начать изоляцию цепей и защиту низковольтных устройств? Загрузите Autodesk EAGLE бесплатно сегодня, чтобы начать использовать прилагаемые библиотеки оптопары!

.