Да будет свет! Изучаем варианты самостоятельной установки фотореле для уличного освещения

Виды и возможности современных фотореле

Обычные простые устройства оснащены только фотодатчиком и будут включать и отключать освещение независимо от текущего времени суток, а только в соответствии с сезонной продолжительностью светового дня и установленной настройки порога срабатывания. Но есть и более сложные, комбинированные светореле:

• С фотоэлементом, совмещенным с датчиком движения – встречаются чаще всего. Обеспечивают автоматическое включение освещения только при обнаружении движения. В светлое время суток фотодатчик блокирует срабатывание светореле.
• С встроенным таймером – дает возможность устанавливать определенное время включения освещения. Его можно настроить так, что светильники будут работать только ночью либо исключительно в нужное время, либо в темное время суток, но в заданном промежутке времени.
• С датчиком движения, совмещенным с фотоэлементом, и встроенным таймером – встречаются реже всего. Оснащены электронным табло и обеспечивают настройку включения освещения в разнообразных вариантах: только ночью; в определенное время; при обнаружении движения; в различных комбинациях.
• С функцией программирования – в них можно задавать программу управления включения освещения. Например, для каждого времени года, чтобы зимой светильники зажигались раньше, но только до полуночи, а летом – позже, но светили дольше.

Фотореле может быть наружного исполнения (в герметичном корпусе) и внутреннего. В первом случае оно предназначено для монтажа на улице, а во втором – для установки в электрощите на DIN-рейку. Устройство может быть с встроенным в корпус или выносным датчиком. Первые размещают только на улице, а вторые, как правило, предназначены только для внутренней установки. Если светореле не для наружной эксплуатации, то оно будет оснащено выносным датчиком, который следует установить на улице и подсоединить к внутреннему модулю управления двумя проводами.

Выбор оптимального места расположения датчика уличного освещения

Перед тем как подключить датчик света, необходимо определиться с местом его установки, учитывая при этом ряд важных моментов:

• если фотодатчик выносного типа, то его месторасположение должно быть в прямой досягаемости дневного света;
• источники искусственного освещения должны располагаться как можно дальше от датчика, главное, чтобы реле не реагировало на их включение или отключение;
• желательно максимально исключить попадание света от автомобильных фар.

Оптимальная высота установки фотореле – от 180 до 200 см, что обеспечит возможность регулировки параметров, стоя на земле, не используя табуретов и стремянок.

Выполнить вышеперечисленные требования помогут некоторые хитрости. Например, можно оградить фотодатчик от засветки фонарей, используя отрезок трубы большого диаметра из пластика черного цвета длиной 15-20 сантиметров. С этой целью необходимо подпилить трубу внизу под углом 40-30° от вертикальной стены таким образом, чтобы она смотрела вверх.

Место установки фотореле выбирается с учётом ряда правил

Если работа реле рассчитана на один фонарь, но большой мощности, то идеальным местом станет его размещение непосредственно позади плафона. Именно там случайный свет будет попадать меньше всего. Настроить работу датчика намного легче, если он расположен на восточной либо западной стороне здания. Главное условие при этом – отсутствие вблизи объектов с ярким светом. Поэтому в данном случае нужно выбирать ту сторону, где «засветка» максимально исключена.

Принцип работы

Датчик работает через специальный фотоэлемент. Он может быть различного вида:

• фоторезистор;
• фототранзистор;
• фототиристор;
• фотосимистор;
• фотодиод.

Каждый из перечисленных выше фотоэлементов по-разному реагирует на свет:

• резисторный тип — изменяет величину своего сопротивления, в результате чего и происходит включение света или его выключение;
• транзисторный тип осуществляет регулирование при облучении электрического сигнала светом.
• тиристорный тип — при облучении светом начинает взаимодействовать с постоянным током;
• симисторный тип — включает/выключает свет взаимодействуя с положительной или отрицательной составляющей гармоники. Такой фотоэлемент подает сигнал на схему датчика;
• диодный тип — в ходе облучения световым потоком он выбрасывает специальный импульс, который будет прямо пропорционален интенсивности освещения.

Этой информации будет вполне достаточно для того, чтобы приступить к подключению фотореле. С такой задачей может справиться своими руками каждый. Для этого потребуется всего лишь знать некоторые особенности процесса и алгоритм действий.

Схема фотоэлемента своими руками

Устройство фотореле — фотопроводящая клетка является компонентом, используемым в электронике с Arduino для создания светового датчика своими силами.

Принцип работы такой схемы. Фоторезистор обладает переменным сопротивлением, которое меняется в зависимости от окружающего света. Чем больше света, тем интенсивнее уменьшается удельное сопротивление, и, наоборот, при большом количестве света его удельное сопротивление увеличивается. Таким образом, этот полупроводник позволяет электрическому току проходить в большей или меньшей степени.

Этот небольшой компонент недорогой, поэтому многие радиолюбители используют его во многих приложениях в качестве детектора яркости для включения света с заранее установленным временным порогом. При использовании платы Arduino возможности реализации и программирования таких схем безграничны.

Таким образом, домашний мастер сможет установить такой программируемый выключатель у входа в дом или в гараже, который будет учитывать величину естественной освещенности, в зависимости от времени суток или погодных условий.

Алгоритм подключения фоторезистора:

1. Чтобы оптимизировать измерения уровня света, необходимо добавить резистор и создать мост делителя напряжения
2. Здесь подключают фотоэлемент и сопротивления 10 кОм для того, чтобы добиться работы мостового делителя напряжения.
3. Напряжение питания составляет 5 В — обозначение красный провод.
4. Вольтметр должен быть откалиброван для постоянного напряжения (обозначение VDC). Когда освещенность равна нулю, измеренное напряжение будет близко к 0 В, потому что сопротивление фоторезистора очень велико.
5. Принцип работы: при ярком свете напряжение будет приближаться к значению источника питания, то есть 5 В, потому что сопротивление фоторезистора незначительно ,близко к 0 Ом.
6. В темноте сопротивление увеличивается примерно до 0.59 МОм, а при ярком свете сопротивление уменьшается до 222 Ом.
7. Используя плату Arduino, фоторезистор и реле 5 В/230 В, создают датчик сумерек, позволяющий управлять внешним освещением дома, предварительно настроив его по порогу яркости на включение или выключения источников света.
8. Arduino будет способствовать созданию переключателя автоматического сумеречного времени задержки.

Чтобы сделать сумеречный переключатель с помощью Arduino, потребуются следующие материалы :

1. Плата Arduino или версии Uno и Arduino Mega.
2. Доска для сборки электросхемы.
3. Фоторезистор.
4. Сопротивление 10 кОм.
5. Одностороннее реле 5 В/230 В.

Чтобы спроектировать фотореле для уличного освещения своими руками с платой Arduino, нужно будет использовать реле для управления лампой 230 В. Перед лампой должен быть установлен термомагнитный прерыватель цепи для защиты сильноточной части, в случае перегрузки по току или короткого замыкания. Работа фотодатчика обеспечивается фотоэлементом, пороги включения и выключения лампы устанавливаются в программе Arduino.

Программа Arduino автоматизирует включение и выключение сумеречного реле, питающего лампу напряжением 230 В. Две секунды задержки времени, а также два пороговых значения, позволяют убрать резкие колебания в яркости. Таким образом, реле не будет постоянно включаться/выключаться при резких изменениях яркости.

Ссылка на скетч: https://cloud.mail.ru/public/6CCG/FEVHHS75q

Возможное улучшение схемы — добавить датчик движения, который будет включать лампу ночью только при обнаружении движения.

Таким образом, использования фотореле в линиях уличного освещения создают эффективную энергосберегающую систему, которая способна надежно включать приборы освещения без участия человека. На любом радио рынке можно приобрести все необходимые компоненты, и собрать такую недорогую схему работы осветительных приборов на придомовом участке своими силами.

Достоинства и недостатки датчика освещения

Фотореле – это прибор для регулировки и включения уличного освещения

Датчик освещения называют фотореле или сумеречный выключатель. Он отслеживает яркость освещения на улице или в помещении, при необходимости включает и выключает лампы. Использование уличного датчика света имеет несколько преимуществ:

• автоматизация включения уличного освещения;
• точность срабатывания, позволяющая сократить время функционирования осветительных приборов и расходы на электричество;
• программируемые устройства выставляются по индивидуальным настройкам;
• отпугивание воров – система срабатывает, имитируя присутствие владельцев дома.

Недостатки:

• низкий класс защищенности устройства провоцирует быстрое окисление контактов и поломку;
• для корректной работы корпус периодически требует очищения.

Это интересно: Настольные лампы своими руками — дополнение дизайна комнаты

Что такое фотореле для уличного освещения и для чего оно нужно

Фотодатчики предназначены для автоматического освещения различных участков улицы при наступлении тёмного времени суток. Многие знают, что раньше фонари на столбах включались специальными службами. Теперь, благодаря датчикам света, этот процесс осуществляется без участия человека.

Наглядная схема подключения фотодатчика для уличного освещения

Обычный фотосенсор содержит в себе чувствительный датчик, который реагирует на дневной свет, и электрическая цепь устройства в этом случае изолирована. При наступлении темноты прибор, наоборот, работает в качестве проводника. По этой причине ночью он активен, обеспечивает включение лампы для освещения, а утром при попадании на него светового потока происходит выключение цепи.

Фотоэлемент с устройством крепления

Наружный уличный светильник с датчиком освещённости содержит в себе схему управления, которая помещена в корпусе прибора. Чтобы подключить устройство к электрической системе питания, от него выведены проводники. Обычно установка фотоэлемента осуществляется при помощи кронштейна в том месте, где на него будут попадать лучи солнца.

Установка и настройка своими руками: пошаговая инструкция

Чтобы подключить фотореле к фонарю, который уже стоит на столбе, отключается подача электроэнергии в щитке и проверяется коробку на наличие напряжения.

Последовательность действий при монтаже устройства:

• протягивание питающего провода к месту, на котором будет установлен подключаемый выключатель;
• зачистка жил на 10-12 мм;
• сверление отверстий в корпусе;
• крепление в отверстиях уплотнителей, защищающих от влаги и пыли;
• подключение проводов в соответствии со схемой;
• отрезка провода для подключения к светодиодному прожектору;
• зачистка изоляции на 10-12 мм;
• подключение проводов к светодиодному прожектору;
• присоединение заземления к патрону (если корпус осветительного оборудования из металла).

Провод для подключения фотодатчика лучше использовать трехжильный. На столбе или стене он размещается так, чтобы отверстия расположились снизу. Такое расположение защитит от пыли и влаги.

Можно перейти к настройке подключенного оборудования. Для имитации ночи в комплект включается черный пакетик. На корпусе размещен регулятор, позволяющий выбирать интенсивность света, при которой лампа должна загореться. Чем ближе регулятор к знаку минуса, тем позже будет включаться светодиодный светильник.

Последний шаг – подключение к сети в щитке.

При отсутствии знаний в электрике лучше доверить подключение специалисту.

ПОДБИРАЕМ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Подбирая фотореле, нужно внимательно изучить его характеристики

Основные из них следующие:

1. Рабочее напряжение: обычно, 220 в (частота 50Гц), но встречаются модели, рассчитанные на напряжение 12 или 24 В; в импортных моделях также используется напряжение 127 и 110 В (при запитке от централизованной электросети потребуется установка блока питания); в конечном итоге, зависит от того, по какой схеме будет подключено ваше устройство.
2. Максимальный ток нагрузки: от 6 до 16 А; показатель позволяет судить, на какое освещение рассчитано фотореле; параметр важен при использовании на крупных объектах: чем мощнее используемые лампы, тем выше должен быть ток; при освещении отдельных подъездов или дачных участков можно выбрать устройство с небольшими значениями.
3. Порог срабатывания: как правило, от 5 до 50 лк (люкс); в моделях с регулируемой чувствительностью датчика диапазон значений шире.
4. Потребляемая мощность: обозначается двумя цифрами, которые показывают собственную потребляемую мощность при срабатывании устройства (от 2 до 5-10 Вт) и при его работе в дежурном режиме (у современных моделей эта величина в пределах 0,1 до 1 Вт).
5. Задержка от кратковременного затемнения: характеризует защиту фотореле от ложных срабатываний; может варьировать в пределе 15-30 секунд.
6. Степень защиты: показывает надёжность конструкции с точки зрения проникновения внутрь оболочки устройства посторонних предметов и воды; обозначается индексами международной классификации степеней защиты; фотореле, которые могут быть установлены на улице под открытым небом, обычно маркируются индексом IP65 ; другие часто встречающиеся индексы IP44 или IP40 говорят о том, что устройство должно размещаться в помещении; на улице их допустимо использовать исключительно в защитном кожухе; в фотореле с выносным фотоэлементом для модуля с датчиком зачастую указывается более высокая степень защиты, чем для блока с электронной начинкой.
7. Диапазон допустимых рабочих температур: с учётом больших перепадов между зимними и летними температурами в нашей стране, желательно, чтобы этот диапазон был как можно большим, например, -20 — +50°С.
8. Габариты и вес: современные фотореле компактны и невелики по размерам, тем не менее, они могут существенно различаться по этим параметрам, что может сказаться на их последующем монтаже.

Подключение устройства

Во многих случаях схема подключения для конкретного реле с указанием клемм наносится прямо на корпус прибора.

Схема внешних клеммников фотореле ФР-М01-1-15.

На примере реле ФР-М01 видно, что к реле подключаются:

• фотодатчик к клеммам T1, T2:
• постоянное напряжение питания 24 вольта на клеммы А2, +A3$;
• при питании от сети переменное напряжение 220 В подается на A1, A2 (прибор имеет дуальную схему питания);
• для управления нагрузкой используются клеммы 11,12,14.

Другие фотореле для уличного освещения имеют сходную схему подключения. Надо лишь следить, чтобы мощность нагрузки не превышала нагрузочную способность выходных контактов. В данном случае она равно 16 амперам при коммутируемом напряжении 220 вольт (не напряжении питания фотореле!) или 30 вольт постоянного тока. Это достаточно высокая нагрузочная способность, но если ее недостаточно или используется маломощное реле другого типа, можно управлять мощной нагрузкой через промежуточное реле или магнитный пускатель.

Подключение через магнитный пускатель.

Независимое включение освещения.

Принцип прост – фотореле управляет пускателем, а мощные контакты пускателя коммутируют лампу, электродвигатель насоса для полива и т.д.

Независимое отключение освещения.

Можно подсоединить дополнительный выключатель и включать свет независимо от фотореле. Другая схема позволяет выключать освещение, даже если устройство контроля освещенности дает команду на включение.

Независимое управление освещением.

Также существует схема соединения для полностью независимого управления, позволяющая по желанию включать и выключать свет, невзирая на состояние реле. Проблема состоит в приобретении бытового выключателя с перекидным контактом. Можно использовать промышленный коммутационный элемент, но возникает вопрос эстетики. У фотореле также должен быть выходной контакт перекидного типа.

Схемы подключения фотореле для уличного освещения

Главная функция фотореле – это подача электропитания с наступлением темноты и его отключение с рассветом. Таким образом, это автоматический выключатель, который действует без вмешательства человека. Роль кнопки отключения играет светочувствительный элемент. Схема подключения фотореле аналогична: на прибор идет подача фазы, прерывается на выходах, а при необходимости цепь замыкается, вследствие чего напряжение подается на лампы или прожекторы.

Статья по теме:

Для обеспечения работы фотореле тоже требуется электропитание, поэтому на определенные контакты подсоединяют ноль. Так как освещение предполагается в открытой местности, есть необходимость подключения заземления.

Важно правильно соединить проводники, выходящие из корпуса самого регулятора с лампой и сетью

К сожалению, нет универсальной схемы подключения, которая подошла бы ко всем типам фотореле, но определенные моменты характерны для всех операций. Их необходимо учитывать, особенно в случае установки фотореле своими руками.

Практически во всех моделях реле на выходе имеет три разноцветных провода, которые соответствуют таким обозначениям:

• черный – фаза;
• зеленый – ноль;
• красный – фаза, коммутирующая на источник света.

Для обеспечения дополнительных функций можно приобрести фотореле с датчиками движения или таймерами

Пошаговая инструкция подключения фотореле для уличного освещения

Приведенная ниже инструкция подскажет, как поэтапно, быстро и правильно подключить фотореле:

1. Предварительная установка распределительного щитка. Обычно его монтируют на стене, в нем осуществляют соединение проводников.
2. Подключение фотореле согласно схеме, которая находится в техдокументации, прилагаемой к самому устройству. Обычно в качестве крепежа используют кронштейн. Его устанавливают в месте, где на реле будут попадать прямые лучи солнца, но при этом изолированы другие источники света.
3. Корректировка системы с использованием регулятора, то есть выбор параметров реагирования прибора на конкретные условия изменения освещенности.
4. Установка регулятора производится на внешней части устройства с соответствующими техническими характеристиками: диапазон чувствительности – 5-10 лм; мощность – 1-3 кВт, порог допустимого тока – 10А.

Если прибор монтируют в середине электрощитка со сложной конструкцией, куда не проникают солнечные лучи, то реле и выключатель устанавливают отдельно друг от друга. Соединяют части устройства между собой специальными кабелями.

Подключается фотореле согласно схеме, которая находится в техдокументации, прилагаемой к самому устройству

При установке уличного освещения рекомендуется соблюдать такие правила:

1. Прибор с внешним фотоэлементом лучше размещать таким образом, чтобы исключить прямое попадание света от устанавливаемого светильника. В ином случае устройство будет работать с ошибками.
2. Чтобы проверить, правильно подключена схема или нет, необходимо подсоединить пускатель к электросети. Результат будет ясен при срабатывании светильника.

Нюансы в схемах подключения датчика света

Тот факт, что фотореле подбирается с учетом предполагаемой нагрузки, может отразиться на стоимости изделия: в зависимости от мощности возрастает цена. Поэтому с целью экономии средств можно обеспечить подачу питания не через фотодатчик, а посредством магнитного пускателя. Это специальный прибор, предназначенный для частого срабатывания режимов вкл./выкл. Использование пускового механизма позволяет подключить питание, применив фоточувствительный элемент с минимальной нагрузкой.

Таким образом, фактически происходит включение исключительно магнитного пускателя, поэтому во внимание берется только мощность, потребляемая им. А вот уже на выводах магнитного пускателя допускается использование более мощной нагрузки. С целью экономии средств можно обеспечить подачу питания не через фотодатчик, а посредством магнитного пускателя

С целью экономии средств можно обеспечить подачу питания не через фотодатчик, а посредством магнитного пускателя

В том случае, когда, помимо датчика день/ночь, необходимо подсоединить устройства с дополнительными функциями, например, таймер либо датчик движения, то их устанавливают после монтажа фотореле. При этом порядок очередности дополнительных приборов неважен.

Если функция таймера или датчика движения предусмотрена в строении устройства, но она не нужна в конкретном случае, то эти приборы просто исключают из общей схемы, то есть к ним не подводят провода. При этом в случае надобности эти элементы устройства можно будет подключить.

Возможные схемы подключения фотореле для уличного освещения

Простейшая схема подключения датчика света

Подключить фотореле для системы освещения улицы достаточно просто. Элемент необходимо запитать и вывести фазный провод (прерывается внутри устройства) к потребителю – на лампу. Нулевой кабель должен быть подключён к входному контакту фотоэлемента и самой нагрузке.

Монтажная схема подключения системы освещения с датчиком

Для безопасного использования фотореле и системы освещения необходимо подключать при помощи распределительной коробки с герметичным корпусом. Следует избегать простейших схем подключения датчиков света, поскольку они ненадёжны. При помощи реле возможно управление любым осветительным оборудованием, включая мощные прожекторы. Большинство из них в своей конструкции имеют дроссель, поэтому необходимо включить контактор в электрическую цепь.Таким образом, мощности датчика будет хватать для управления устройством пускателя, который, в свою очередь, осуществляет подачу напряжения на лампы.

Определение с местом размещения

Для правильной работы источника уличного освещения важно грамотно определиться с местом размещения будущего датчика. Специалисты рекомендуют учитывать следующие нюансы при выборе местоположения:

Не стоит помещать прибор чересчур высоко – в противном случае обслуживание устройства не будет самым легким! Все-таки периодически вам нужно будет смахивать снег с поверхности или просто вытирать пыль с поверхности;
Важно, чтобы солнечный свет спокойно попадал на приспособление. Таким образом фотореле непременно должно размещаться под открытым небом;

• Не нужно располагать модель возле дороги, иначе не исключены ложные срабатывания от фар машин;
• Это же касается и источников искусственного освещения, будь то фонари, лампочки либо окна, которые должны размещаться как можно дальше.

Учитывая все вышесказанное, можно сказать, что определиться с местоположением будущего источника автоматического освещения на дачном участке не всегда бывает просто, в особенности, если загородная территория не может похвастаться большой площадью.

Порою покупатели вынуждены переносить датчик по множеству раз, пока не найдут удачное место. Если вы используете фотореле для отключения уличного фонаря на столбе, то сенсор рекомендуется размещать на нем же. Однако это не обязательно, ведь убирать снег и пыль с его поверхности все равно будет периодически нужно, а это делать совсем неудобно, если сенсор расположен на столбе. В этом случае грамотнее будет разместить фотореле, к примеру, на поверхности стены, подключив его к светильнику при помощи кабеля.

Настройка уличного освещения для загородного дома

После того как подключили фотореле, необходимо произвести его настройку, учитывая при этом ряд нюансов. Как уже упоминалось ранее, у фотореле со встроенным фотодатчиком на выходе из корпуса расположены три провода. Их подключение происходит таким образом:

красный, отвечающий за электронагрузку, идет непосредственно к фонарю, лампе или прожектору;

После подключения фотореле, необходимо произвести его настройку, учитывая при этом ряд нюансов

• провод коричневого либо черного цвета подключают к фазе, идущей от щитка;
• синий проводок соединяют с нолем на корпусе щитка.

Необязательным, но важным моментом в обеспечении безопасности является подключение заземления. С этой целью отдельный провод присоединяют к клемме на корпусе. При этом сечение провода должно быть подобрано в соответствии с мощностью предполагаемой нагрузки фотореле. Схема подключения проводов подскажет, как правильно это сделать.

Настройку устройства производят после его монтажа. Для этого нужно дождаться момента естественной освещенности, когда желательно включение светильников. Регулируют прибор с помощью настройки путем закручивания подстроечного колесика. Крутить нужно до тех пор, пока светильник не включится.

Необходимо отметить, что порядок подключения реле с выносным датчиком немного отличается от подсоединения прибора со встроенным фотоэлементом. Здесь фаза подключается к клемме A1 (L), которая расположена вверху устройства, далее ноль заводится на клемму A2 (N). С выхода, в зависимости от расположения провода, фазу подают на фонари.

На фотореле со встроенным фотодатчиком на выходе из корпуса расположены три провода