Схемы сумеречных выключателей схема
Сумеречный выключатель
Спасибо инвесторам из плей фортуна
Для дополнительной экономии электроэнергии сейчас все чаще применяются дополнительные устройства которые могут управлять освещением без дополнительного участия при этом человека. Существует такое устройство как фотореле (многие производители называют такие устройства по разному: сумеречный выключатель, фотореле, реле сумеречного освещения и т.д.). Оно позволяет включать нагрузку при снижении уровня освещенности до определенного регулируемого предела. Который выставляется в ручную при настройке(наладке) электриком на месте. У устройства имеется датчик освещенности. У разных моделей этот датчик может находиться как в одном корпусе вместе с реле так и быть выносным на специальном шнуре. Датчик следует располагать на не освещаемой по поверхности так как включаемый реле светильник может светить на датчик и он в свою очередь будет отключать свет потом опять включать. Получится что то типа мигалки. Желательно так же чтоб на датчик не попадал свет фар от проезжающих машин. Так как некоторые типы (особенно дешевых) сумеречных выключателей не имеют внутри регулируемой задержки срабатывания реле. В некоторых моделях фотореле такая регулировка имеется и позволяет изменять временной интервал задержки срабатывания от нескольких секунд до нескольких минут. Что бывает весьма полезно. Так же имеется параметр коммутируемой мощности от него зависит на какую нагрузку рассчитано реле внутри устройства. Есть некоторые виды сумеречных выключателей которые рассчитаны на управление всего одной лампой, а есть которые имеют внутри себя реле с достаточно мощными контактами и позволяют управлять уже небольшой линией ламп. Для получения возможности управления очень большой нагрузкой скажем целой улицей фонарей. Необходимо использовать сумеречный выключатель совместно с магнитным пускателем который выбирается исходя из коммутируемой мощности. То есть фотовыключатель включает обмотку магнитного пускателя который в свою очередь включает мощную нагрузку (уличное освещение). Схемы включения сумеречных выключателей как правило изображаются либо прямо на упаковках выключателей либо на инструкциях к ним. Некоторые из них будут представлены ниже.
Самое простейшее из фото реле
Это схема включения одного из самых дешевых вариантов устройств датчик которого находится в одном корпусе в месте с реле в таких устройствах в место реле чаше всего применяется его аналоги из дешевых радио элементов. Что не благотворно сказывается на его работе. Регулировка таких устройств достаточно грубая а чувствительность датчика оставляет желать лучшего.
Но стоимость такой безделушки обычно в пределах 250рублей на середину 2012 года.
Сумеречный выключатель с сигнальной линией
Существуют еще устройства с отдельной сигнальной линией они более предпочтительней предыдущих так как позволяют использовать не только лампы накаливания но и лампы люминесцентного или светодиодного типа.
Фотореле с выносным датчиком и сигнальной линией
Стоимость таких устройств колеблются в пределах 1000 рублей.
Так же выпускаются устройства у которых нет сигнальной линии, а в замен её выведены контактные площадки от внутреннего контакта фотореле это немного видоизменяет схему включения сумеречного фото выключателя на следующею
Фотореле в управлении пускателем
И позволяет подключить магнитный пускатель и управлять нагрузкой которая превышает максимально допустимую нагрузку самого фотовыключателя в десятки раз.
Несложный сумеречный фото выключатель можно собрать и самому. Ниже представлена схема такого сумеречного выключателя. 
В качестве фото датчика можно применить фото транзистор например SFH 309. Сама схема питается от источника постоянного тока в 12 вольт. А контакты реле могут коммутировать любое напряжение хоть постоянное хоть переменное. Зависит от использования датчика. Данное устройство можно применить даже в частных домах для включения подсветки на крыльце веранде или включения подсветки дорожек на своей территории. Тогда приехав ночью домой не придется идти в потемках к домику.
Схемы сумеречных выключателей схема
На рисунке показана схема сумеречного выключателя, объединяющего в себе достоинства первого и второго типов. Большей частью это фотореле, но в нем есть и простой таймер, выключающий свет поздно ночью, когда он никому не нужен, например, с 24-00 до 6-00. Схема фотореле построена на микросхеме D2 типа К561ТЛ1, содержащей четыре элемента «И-НЕ» со свойствами триггера Шмитта. Датчиком освещенности служит фотодиод VD5 от систем дистанционного управления старых отечественных телевизоров.
Что такое сумеречный выключатель и для чего он нужен?
Сумеречными выключателями называют автоматы, включающие свет с наступлением темноты и выключающие его утром. Существует два основных типа выключателей:
Первый представляет собой фотореле, включающее свет с наступлением темноты и выключающее его на рассвете, когда уровень солнечного света превысит некоторый заранее установленный порог.
Второй тип сумеречного выключателя представляет собой таймер, включающий и выключающий свет в строго заданное время.
Обоим типам свойственны существенные недостатки. Фотореле включает свет только когда темно, но поддерживает свет включенным всю ночь, даже если в этом нет необходимости, повышая таким образом расход электроэнергии.
Таймер далеко не всегда включает свет, когда это действительно нужно по соображениям уровня освещенности.
Фотодиод инфракрасный, но он очень хорошо реагирует и на видимый свет. Фотодиод включен фоторезистором и вместе с переменным резистором R7 он образует делитель напряжения, зависимый от уровня света.
Сопротивление R7 должно быть установлено таким образом, чтобы днем, даже пасмурным, когда уровень солнечного света достаточен, напряжение на входах элемента D2.1 было в пределах уровня логической единицы. Тогда на выводе 6 D2.2 будет ноль, и на его выходе единица. Единица будет так же на D2.4 и светодиод оптопары U1 гореть не будет. Симистор VS1 закрыт, осветительная лампа Н1 выключена.
Порог должен быть установлен резистором R7 так, что с наступлением темноты напряжение на входах D2.1 должно понижаться до уровня логического нуля. На вывод 6 D2.2 теперь поступает логическая единица. Если на втором входе D2.2 так же имеется логическая единица, то на его выходе будет ноль. Ноль будет и на выходе D2.4. Светодиод оптопары U1 зажигается и симистор VS1 открывается, включая лампу Н1.
Так работает фотореле. Но еще есть и таймер. Выполнен он на счетчике-мультивибраторе С D4 521 (D1). Частота мультивибратора D1 цепью R2-C2 установлена 97 Гц (при налаживании эту частоту нужно точно установить подбором R2, контролируя частоту на выводе 4 D1).
При такой частоте счетчик отрабатывает 24-часовой цикл. Здесь задача таймера в том, чтобы каждые сутки на 6 часов делать включение света от фотореле невозможным. Начинается отсчет этого времени с момента обнуления счетчика кнопкой S1.
Например, свет должен гореть только утром и вечером, а ночью, с 24-00 до 6-00 он должен быть выключен. Для этого в 24-00 обнуляете счетчик кнопкой S1 (кнопка без фиксации). На выводе 5 D2.2 устанавливается ноль. Теперь независимо от состояния фотореле на выходе D2.4 будет единица и свет не сможет включиться.
Спустя 6 часов откроется диод VD6, а затем и VD7. На резисторе R4 будет напряжение высокого логического уровня, и таймер не будет блокировать работу фотореле.
Резервный источник питания В1 нужен для того чтобы из-за перепада или пропадания напряжения в сети установка таймера не сбивалась.
Микросхема CD4521 отечественного аналога не имеет, но есть много зарубежных аналогов (типа «хх.4521»). Остальные детали можно заменить любыми подобными указанным на схеме. Монтаж удобнее всего выполнить на универсальной макетной печатной плате (решето через 2,5 мм с круглыми площадками).
Схема автомата управления освещением, сумеречный выключатель
Приведена схема автомата, который объединяет в себе функции сумеречного выключателя или автоматического выключателя освещения.
Он управляет светильником, освещающим вход на участок частного дома. Автомат оснащен двумя датчиками, -инфракрасным датчиком, работающим на отражение луча от препятствия и фотодатчиком, измеряющим интенсивность естественного освещения.
Если в темное время суток в зону контроля ИК-датчика войдет человек или подъедет автомобиль, светильник включается.
Светильник будет гореть столько времени, сколько человек или автомобиль находится в зоне контроля, плюс еще несколько минут. То есть, когда вы выходите из зоны контроля (например, пройдя мимо или войдя в дом), свет продолжает гореть еще несколько минут, а затем выключается.
Но все это работает только ночью (в темное время суток). Днем, когда естественная освещенность достаточна автомат не реагирует на людей, машины и другие объекты, появляющиеся в его зоне контроля.
Описания аналогичных автоматов довольно часто попадаются в литературе. Но эта схема обладает несколькими существенными достоинствами:
- Обеспечена полная гальваническая развязка между блоком управления и электросетью.
- ИК-датчик работает на модулированном ИК-излучении, поэтому, он не реагирует на ИК-составляющие дневного света, света автомобильных фар, излучение других приборов.
- Фотодатчик освещенности автоматически блокируется, когда включен светильник,которым управляет этот автомат. Это позволяет легче выбрать место и способ размещения фотодатчика (нет необходимости фотодатчик как-то прятать от света лампы светильника).
Принципиальная схема
Принципиальная схема автомата изображена на рисунке. ИК-датчик отражения состоит из генератора модулированного излучения и фотоприемника. Мультивибратор на элементах D1.1-D1.2 генерирует импульсы с частотой настройки фотоприемника FU1 (в данном случае, 36 кГц).
Эти импульсы поступают на ИК-светодиод через транзисторный ключ на VТ1 и VТ2, который их усиливает по мощности. Модулированное излучение ИК-свето-диода направлено в сторону зоны контроля.
Туда же направлен и фотоприемник FU1. Между HL1 и FU1 установлена непрозрачная перегородка, чтобы не допустить прямого попадания ИК света от HL1 на FU1.
Рис. 1. Принципиальная схема автомата управления освещением для лампы на 220В.
Если в зоне контроля есть какой-то объект достаточно больших размеров, ИК-лучи от него отражаются и попадают на FU1. В этом случае, на выходе FU1 — логический ноль. Если же отражения нет, либо отраженный луч слишком слаб, — единица.
Максимальная дальность чувствительности ИК-датчика определяется яркостью светодиода и чувствительностью фотоприемника. Практически можно регулировать только яркость светодиода изменяя максимальный ток через него. Поэтому при налаживании чувствительность датчика устанавливают подбором сопротивления R1.
Фотодатчик освещенности выполнен на фотодиоде VD4. Он включен в обратном направлении и работает как фоторезистор (с увеличением освещенности его сопротивление уменьшается).
VD4 и R11 образуют делитель напряжения. Светочувствительность датчика регулируют резистором R11, так чтобы днем напряжение на нем было выше порога переключения логического элемента, а ночью — ниже.
Поэтому ночью на выводы 6 D1.2 и 9 D1.3 подано напряжение, соответствующее логическому нулю, и ИК-датчик работает. Конденсатор С4 тормозит реакцию фотодатчика на быстрое изменение освещенности.
Пока отражения ИК-луча нет, на выходе элемента D1.3 присутствует логический ноль. Конденсатор С3 разряжен. На выходе D1.4 -единица, и транзисторный ключ VT3-VТ4 закрыт. Реле К1 выключено и питание на светильник Н1 не поступает.
При отражении ИК-луча на выходе D1.3 появляется единица. Конденсатор С3 относительно быстро заряжается через прямое сопротивление VD1 и через R8. На выходе D1.4 устанавливается логический ноль. Ключ VT3-VТ4 открывается и реле К1 включает светильник.
После того как объект выходит из зоны контроля на выходе D1.3 устанавливается ноль. Но, диод VD1 закрывается, поэтому конденсатор С3 разряжается медленно, через большое сопротивление R7. На его разрядку до порога логического нуля уходит несколько минут.
Пока на С3 напряжение еще находится в зоне логической единицы, ключ VT3-VТ4 открыт и светильник горит. Затем, он выключается.
Днем яркость естественного света высока, поэтому сопротивление VD4 в несколько раз ниже чем ночью. Напряжение на R11 на уровне логической единицы.
Поэтому, мультивибратор D1.1-D1.2 заблокирован, а элемент D1.3 закрыт, — ИК-датчик выключен. Чтобы свет от светильника не влиял на VD4 в схеме есть цепь R10-VD3.
Когда на выходе D1.4 появляется логический ноль и светильник включается, эта цепь включается параллельно R11 и снижает чувствительность VD4 так, что он не реагирует, даже если находится в непосредственной близости от лампы светильника.
Благодаря конденсатору С4 чувствительность фотодатчика восстанавливается не сразу после выключения светильника, а через несколько секунд. Это не дает схеме перейти в автоколебательный режим.
Детали и конструкция
Трансформатором питания (Т1) служит кадровый трансформатор ТВК-100Л от старого лампового черно-белого телевизора. Вместо него можно применить любой маломощный силовой трансформатор с переменным напряжением на вторичной обмотке 7-12V.
Микросхема, фотоприемник и фотодиод питаются стабилизированным напряжением 5V от стабилизатора А1.
Детали. Инфракрасный светодиод HL1 -любой ИК-светодиод для пультов дистанционного управления бытовой аппаратурой. Интегральный фотоприемник TSOP1736 можно заменить любым аналогичным фотоприемником от систем ДУ телевизоров, например, SFH506-36.
Если фотоприемник будет рассчитан на другую модулирующую частоту (не 36 кГц), нужно будет перестроить мультивибратор D1.1-D1.2 на частоту фотоприемника.
Фотодиод ФД6І1 — от систем ДУ старых отечественных телевизоров. Его можно заменить практически любым другим фотодиодом или фоторезистором, фототранзистором, чувствительным к солнечному свету. При этом может потребоваться резистор R11 с другим номинальным сопротивлением.
Реле К1 — автомобильное реле звукового сигнала автомобиля типа «ВАЗ-2108». Реле в пластмассовом корпусе. Такие реле продаются в магазинах автозапчастей.
К остальным деталям особых требований нет, важно только чтобы конденсаторы С3 и С4 были с малым током утечки.
Конструктивно автомат выполнен в двух корпусах. В одном — трансформатор, мост, реле, в другом (низковольтном блоке) -остальная часть схемы. Соединяются блоки между собой трехпроводным кабелем (питание, общий, реле).
Блок с трансформатором и реле устанавливается в безопасном, с точки зрения электробезопасности, месте. Низковольтный блок установлен в прорези в деревянном заборе возле входной калитки и ворот для въезда машины. Светильник расположен на столбе.
Монтаж низковольтного блока сделан на макетной печатной плате (решето). Корпус пластмассовый черный с двумя окнами, закрытыми кусочками прозрачной пластмассы.
ИК-датчик направлен вперед (между HL1 и FU1 на плате установлена жестяная перегородка), фотодиод VD4 смотрит вверх.
Простой сумеречный выключатель
Для чего предназначено это устройство?
Управление в автоматическом режиме включением и выключением света на территории, в подъезде, когда освещенность на улице становиться ниже установленного значения.
Имеются много подобных самоделок, к которым до сих пор не потерян интерес к паянию, неумолимый прогресс и новые технические решения приходят к нам, в основе конструкции которых микроконтроллеры, но всегда остается потребность и желание собрать самому простую и недорогую схему.
Практическая полезность этой конструкции остается всегда нужной, тем более во время, когда экономия электричества стала одной из серьезных и актуальных хозяйственных проблем.
На рынке существует самые разнообразные сумеречные выключатели, которые легко доступны, зачем что-то еще изобретать? Для желающих «помастерить» и «попаять» предлагается эта миниатюрная «конструкция выходного дня», она хорошо подойдет для применения в домашней электронике. Фотореле представляет собой схему с релейным выходом, размер печатной платы 29x29x15 мм, питание от внешнего источника питания постоянного тока.
Схема фотореле.
Схема электрическая
Простое фотореле день — ночь схема. Принцип работы достаточно прост: операционный усилитель используется в качестве компаратора (сравнивающего устройства), фоторезистор определяет уровня освещения окружающей среды. Нагрузкой сумеречного выключателя является малогабаритное электромагнитное реле. Как уже указывалось выше, для определения уровня падающего света предназначен фоторезистор FR1, он имеет максимальное сопротивление в темноте около 1 МОм и минимальное в несколько сотен Ом при воздействии на него сильного света: это позволяет определить уровень освещенности на основе разницы значений сопротивления FR1. По схеме видно, что сопротивление фоторезистора входит в состав делителя напряжения, состоящий из R3, FR1 и R5 для получения необходимой величины напряжения с выхода делителя.
Подавая напряжения с делителя на вход 5 U1 (неинвертирующий вход) можно получить на выходе 7 компаратора устойчивое срабатывание, которое будет соответствовать выбранному значению яркости к величине напряжения с делителя. Включение переменного резистора (триммера) в схему с компаратором дает возможность отрегулировать порог (необходимую величину напряжения ) срабатывания компаратора, в соответствии с уровнем освещенности, при котором выходное реле должны включиться (активировано).
Работа устройства
Рассмотрим работу схемы подробнее, предполагая, что фотодатчик FR1 не освещен, находится в темноте, в результате этого сопротивление FR1 гораздо выше, чем сопротивление R3 и R5. В результате этого напряжение с делителя поступающее через R3 и R6 на вход компаратора будет примерно равно напряжению питания U1, поступающего через диод D1.
Если подстроечный резистор RV1 находится в положении ближе к минусу источника питания и дальше от положительного потенциала (катода D1), величина напряжение поступающее на инвертирующий вход 5 операционного усилителя меньше, чем напряжение на неинвертирующем входе 6. Таким образом, на выходе U1 образуется сигнал высокого потенциала прикладываемый к базе Т1, транзистор открывается, величина коллекторного тока становится достаточной для срабатывания реле RL1 и зажигания LD1 (включенный светодиод сигнализирует срабатывание фотореле), замыкается контакт С и NO, включая цепь нагрузки.
Когда освещенность начинает повышаться, напряжение поступающее с делителя через R6 и D3 на контакт 5 U1 уменьшается, в следствии постепенного понижения сопротивление фоторезистора от попадания света на его чувствительный слой. В какой-то момент неинвертирующий вход станет находиться под более низким потенциалом, чем напряжение на инвертирующем вводе, определяемое триммер RV1 и компаратор переключается, изменяя состояние выхода, потенциал на выходе становится низким, транзистор Т1 закрывается. В результате гаснет светодиодный индикатор, а выходное реле переключается в исходное состояние, нагрузка выключается. Если уровень освещенности уменьшается, то на выход 7 U1 потенциал опять становится высоким и выходное реле замыкает снова (индикатор загорается).
Регулировка момента включения сумеречного выключателя в сумеречное время выставляется триммером RV1, когда необходимо зажечь уличное освещение. Плавным перемещение подстроечного резистора устанавливается уровень напряжения срабатывания устройства, перемещая движок в сторону земли (минуса) напряжение уменьшается, а в противоположную, наоборот увеличивается. Для срабатывания реле в более темное время суток необходимо резистор перемещать в направлении минуса.
Назначение элементов фотореле
Рассматривая предложенную схему можно увидеть, что в ней установлен диод D3 подключенный к выводу 5 компаратора, его назначение пропустить напряжение с делителя через резистор R6 ко входу 5 и на цепочку R4, С3, не давать быстро разряряжаться конденсатору С3, когда потенциал с делителя станет меньше чем потенциал на С3. Эта задержка по времени необходима для того чтобы не дать выключиться освещению в случае кратковременных помех по питанию, или при резком кратковременном изменении освещенности датчика (фары автомобиля и т.д.). Еще это необходимо и для того, что при переходе от темного к светлому и наоборот, реле может кратковременно срабатывать, находясь а неустойчивом состоянии, поскольку сопротивление фоторезистора на этот момент может колебаться в районе значений (гистерезиса) определяющее напряжение срабатывания.
Напряжение источника питания поступает через диод D1, защищающий от подключения напряжения обратной полярности, для фильтрации напряжения и подавления импульсных помех предусмотрены конденсаторы С1 и С2.
Схема работает от источника постоянного напряжения от 9 до 12 вольт, для нормальной работы предпочтительнее питать от стабилизированного источника (в противном случае при нестабильном источнике колебания напряжения в районе порогового значения ухудшит стабильность параметров устройства, несмотря на RC фильтр). Требуемый ток порядка 40 мА, благодаря субминиатюрному реле, потребление которого составляет около15 мА.
Дополнительно поясним работу диода D2, подключенный параллельно обмотке электромагнитного реле RL1. Так как диод подключен параллельно обмотке RL1, то во включенном состоянии реле он не функционирует, но при выключении реле, когда транзистор переключается и благодаря индуктивному характеру свойства обмотки реле на ней возникает эдс, полярностью направленной против источника питания, поэтому на коллекторе транзистора появляется в момент переключения удвоенное напряжение источника. Для исключения выхода из строя транзистора Т1 и служит диод D2, гасящий обратную полуволну возникающей ЭДС.
Перечень элементов
R1: 15 кОм
R2: 1 кОм
R3: 15 кОм
R4: 3,3 кОм
R5: 150 Ом
R6: 3,3 кОм
RV1: триммер 1 кОм М.В.
FR1: фоторезистор 2-20k
С1: 100 мкФ 25VL
С2: 100 нФ
С3: 100 мкФ 25VL
D1: 1N4148
D2: 1N4148
D3: 1N4148
LD1: LED 3 мм красный
T1: BC547
U1: LM358 аналог КР1040УД1 / КФ1040УД1
RL1: Реле 12V
