Простейшие фотореле

Простейшие фотореле

Предлагается две схемы простейших фотореле на микросхеме и транзисторе.

Первое фотореле можно применить для различных целей: им можно включать и выключать освещение, бытовую радиоаппаратуру, управлять игрушками и моделями на расстоянии, для мишени фототира. Фотореле срабатывает при воздействии видимых световых или невидимых инфракрасных сигналов. Датчиками для приема этих сигналов являются фоторезистор В3, фототранзистор В2 или фотодиод В1. В зависимости от источника освещения есть возможность в фотореле менять датчики на нужный.

Если фоторезистор В3 находится в затемненном месте его сопротивление будет составлять сотни килоом и на вход логического элемента И-НЕ микросхемы МС будет практически не поступать напряжение от источника питания GB, или оно будет мало для срабатывания инвертора МС1а. На выходе инвертора будет присутствовать около 4 вольт положительного напряжения и поэтому на выводах реле К1 будет разница потенциалов не более 1 вольта, которой не хватит для его срабатывания, т.к. в устройстве применяется герконовое реле РЭС-55 (паспорт РС4.591.605) на напряжение срабатывания 2,5 — 3 вольта.
Если теперь на фоторезистор направить свет от фонарика, находящегося на расстоянии не менее 1 см от датчика, его сопротивление уменьшится в сотни раз. При этом напряжение на выходе инвертора снизится до 0,3 вольт и величины разницы потенциалов (около 4 вольт) хватит для срабатывания К1.
Заменить герконовое реле можно цепочкой из транзистора V1 и реле К2 типа РЭС9 (паспорт РС4.524.03) или РЭС10 (паспорт РС4.524.317).
V1 — типа МП26А допускает замену на МП20-МП21 или МП25-МП26 с любым буквенным индексом.
Фотодиод В1 — ФД-7, а источник инфракрасного сигнала — светодиод АЛ107А.

Если не сможете найти или подобрать нужный фоторезистор или фотодиод их можно заменить p-n-p транзистором типа МП с любым цифровым обозначением, но имеющий коэффициент передачи по току не менее 40. Для этого нужно сточить с транзистора верхнюю крышку. Открытая для света пластинка полупроводника с p-n-p переходом и будет являться фотодатчиком.

В микросхеме К155ЛА3 используется один элемент И-НЕ (их в микросхеме четыре) в качестве инвертора МС1а.
Заменить эту микросхему можно на микросхемы серии 131, 132, 155 и другие в которых есть трех входовые и четырех входовые логические элементы. В этом случае входы каждого элемента надо соединить между собой.
Фоторезистор В3 типа ФСД-1 или ФС-К1
Подстроечный резистор R1 — типа СП3-1.

Собранное фотореле необходимо настроить. Для этого помещаем датчик в темное место и подключаем измерительный прибор к выводу инвертора. С помощью резистора R1 добиваемся показания прибора 4-4,2 В постоянного напряжения. Затем осветим датчик фонариком. Если напряжение на выходе инвертора будет меньше 0,3 В значит фотореле настроено правильно.

Второе фотореле, как говорят, «простое как грабли». Но это фотореле тоже выполняет такие же функции как и первое.
Датчиком здесь так же является переделанный транзистор МП42 в фототранзистор как и в первом фотореле. Разница лишь в том, что при освещении датчика VT2 запирается и реле не срабатывает (в первой схеме оно срабатывает). Надо подобрать такое реле у которого при обестачивании катушки реле контакты замкнуты, а при срабатывании К1 — разомкнуты.
К1 может быть любое на рабочее напряжение 6. 9 вольт и на ток срабатывания не более 100 мА.
Переменный резистор R1 нужен для подстройки чувствительности фототранзистора.
Транзистор VT2 — КТ601 -КТ603, или аналогичный им.

Фотореле ABB TW1: назначение и преимущества

Фотореле, реле освещения, фотоблоки, сумеречное реле, сумеречные контакторы — все эти названия определяют один прибор, который стал давно в жизни человека необходимым и действия которых мы уже и не замечаем, когда он работает в повседневной жизни. Потребление электричества стало уже давно большой проблемой и для ее решения проводятся научные исследования, этот вопрос поднимается симпозиумах и т.д. Как решить этот сложный вопрос: возросла техническая оснащенность человека в бытовой повседневной жизни, а следовательно нужно больше вырабатывать электроэнергии. Где ее взять? Один из ответов — это разумное, экономное использование электроэнергии.

Мы работаем в помещении, часто там горит свет и никого нет, вопрос возникает: а для кого он горит если там нет человека? Значит надо выключать и для этого существую специальные датчики движения. С наступлением рассвета на улице стало светло — значит надо выключить свет, а для этого человеком придумано фотореле. В каждом доме, в каждом подъезде имеется лестничное освещение и оно «горит» всю ночь, а зачем, если все спят и никто не ходит в подъезде? Ведь в квартире мы выключаем свет когда ложимся спать, а значит и в подъезде можно выключить свет. оставив только дежурное освещение, а при выходе человека из квартиры свет должен автоматически включиться и когда он вышел на улицу из подъезда выключить снова его — для этого существую специальные приборы совмещающие в себе функцию датчика движения и фотореле.

Фотореле ABB TW1 используется для автоматического управления осветительными приборами при малом количестве дневного света. Сумеречное реле TW1 срабатывает в соответствии с установленным порогом освещенности, включая и отключая освещение. Поставляется в комплекте с датчиком освещения LS-SP, который выполнен из термопласта, устойчивого к ультрафиолетовому излучению. Порог чувствительности реле освещения ABB TW1 составляет 2:100 lx.

Монтируется фотореле ABB TW1 на стандартную DIN-рейку. Благодаря степени защиты IP65, фотореле может быть установлено на улице. Подключение кабеля к реле ABB TW1 производится винтовыми зажимами, обладающими защитой от выпадения винтов.

Сумеречный светочувствительный выключатель или фотореле – это устройство, которое выключает или включает свет в зависимости от уровня освещенности.

Прибор является очень удобным в использовании и имеет целый ряд преимуществ перед классическим выключением света:

1. Полная автоматизация процесса. Как только уровень солнечной активности снижается до определенного предела, датчик это распознает и включает свет;
2. Экономия электроэнергии. Светильник будет гореть только до того момента, пока уровень солнечных лучей снова не повысится. Это позволяет сразу после рассвета отключать свет в различных общественных местах – подъездах, арках, площадях и т. д.;
3. Возможность установки индивидуальных параметров включения – выключения. С такими целями используется программируемый сумеречный выключатель со встроенным таймером. Он позволяет изменять настройки, установив определенное время включения лампы и т. д.;
4. Любой фотовыключатель можно выключить вручную. Иногда случаются непредвиденные ситуации, во время которых устройство прекращает контролировать систему освещения. В таком случае, реле света требуется выключить при помощи стандартного переключателя. Не во всех датчиках есть подобная функция.

Его аналогом является автомобильный световой датчик, который встраивается в лобовое стекло. Он необходим для автоматического включения фар при заезде в тоннель, подземку или лес.

Что такое фотореле и где его применяют

Фотореле применяемое для уличного освещения, изобрели сравнительно недавно, но оно уже прочно вошло в практику городских коммунальных служб. Популярность этот прибор завоевал благодаря своим отличным эксплуатационным свойствам: надежность в работе и значительная экономия электроэнергии.

Если говорить конкретнее, то выгода от использования фотореле для уличного освещения заключается в том, что при наступлении темного времени суток та или иная зона освещается в автоматическом режиме. Фотореле с большой точностью может определить начало включения и отключения световых приборов, при этом за счет работы потенциометра автоматически контролирует уровень освещения.

Применяют фотореле также и в осветительных системах фасадов зданий, дворов, загородных домов, автостоянок, зоны видимости видеокамер при наступлении темноты, чтобы автоматизировать освещение витрин магазинов, вывесок и рекламных щитов.

Как устроено фотореле для уличного освещения

Зачастую фотореле уличного освещения называют – автомат уличного освещения. Основным его компонентом является фотодатчик, в качестве которого используется фотодиод. Фотодатчик может находиться в корпусе или снаружи. При первом варианте все устройство монтируют на улице. Во втором случае фотодатчик – на улице, а электронный блок устанавливают в электрическом щитке в помещении.

Большинство таких приборов на корпусе имеют механический выключатель и регулятор порога срабатывания для задания величины освещенности, при которой включается свет. В схеме также предусмотрены элементы, предназначенные для предотвращения ложных срабатываний провоцируемых помехами. Конструкция некоторых моделей имеет таймер, который отключает устройство в запрограммированное время. При этом, таймер можно запрограммировать так, чтобы его включение происходило в назначенный день недели.

В зависимости от условий эксплуатации бывают:

• Фотореле с выносным фотоэлементом (рис. 1)

Рис. 1

• Фотореле, имеющее регулировку порога срабатывания (рис. 2)

Рис. 2

• Фотоэлемент внутри корпуса, снабженный таймером (рис. 3)

Рис. 3

• Фотоэлемент внутри корпуса (рис. 4)

Рис. 4

К основным техническим характеристикам относятся:

• номинальное напряжение сети
• номинальная частота сети
• коммутируемый ток
• диапазон срабатывания
• мощность потребления от сети
• максимальный диаметр подключаемых проводов
• габариты
• масса
• допустимые колебания сети
• диапазон температуры окружающей среды

Принцип действия

Работа фотореле для уличного освещения основана на свойствах фотодатчика, который контролирует величину освещенности. Принцип действия заключается в том, что при недостаточном уровне света (при наступлении сумерек) контакты замыкаются, вследствие этого происходит включение системы освещения. А на рассвете природная освещенность возрастает, что приводит к размыканию контактов и отключению источников искусственного света. Конструкция прибора для уличного освещения предусматривает возможность установки того диапазона чувствительности к свету, который будет наиболее рациональным к условиям его использования. То есть, устройство действует в зависимости от интенсивности освещения.

Схема подключения

Схема подключения фотореле в едином пластмассовом корпусе для уличного освещения достаточно проста, что можно увидеть на (рис. 5). Внутри корпуса прибора есть две пары клемм. Одна из них подсоединяется к сети, а к другой подключают светильник. Из корпуса приборов, в которых клемм нет, выводятся три провода различного цвета. Для их подсоединения вблизи фотореле устанавливают распределительную коробку. «Нулевой» провод подключаются к светильнику и к самому реле на прямую через скрутку или клемник, «земля» так-же через скрутку или клемник на прямую к светильнику, «фазный» провод через реле в разрыв. Проще говоря перед нами схема подключения одноклавишного выключателя, только в роли выключателя у нас реле.

Рис. 5. Схема подключения

Схеме подключения фотореле с выносным датчиком

Видео, больше об устройстве и подключение

Фотореле фр 601 подключение видео

Фотореле типа ФР-2 (ФР-2М)

Фотореле ФР-2 (ФР-2М) предназначены для автоматического включения и отключения освещения, а также в качестве элемента контроля управления иными объектами.

Разработчик: Специальное проектно-конструкторское и технологическое бюро по комплектным низковольтным устройствам защиты и системной автоматики для энергетики (СПКТБЭ), входившее в состав производственного объединения «Средазэлектроаппарат».
Производители: Ташкентский электротехнический завод, который был головным предприятием производственного объединения «Средазэлектроаппарат».
Реле ФР-2 предположительно было разработано и освоено в производстве в 1975 году. В 1990 году было разработана модернизированная версия реле, которая получила названием ФР-2М, модернизированное реле отличалось от ФР-2 элементной базой. Необходимость модернизировать реле возникла, потому что германиевые транзисторы МП-26А (основа реле ФР-2) были сняты с производства. Основой модернизированного реле стала микросхема К554САЗ.
В каком году реле ФР-2 (ФР-2М) сняты с производства, неизвестно. Реле выпускались в соответствии с техническими условиями ТУ16-523.283-75.

Аппаратура (техника), в которой применялось реле

Конструкция и принцип действия

Все элементы фотореле ФР-2 (ФР-2М) смонтированы на печатной плате, установленной на пластмассовом основании, и закрыты съемным кожухом, предохраняющим монтаж от механических повреждений и защищающим от случайного прикосновения к токоведущим частям.
Кожух реле выполнен из прозрачной пластмассы, на нем при помощи краски нанесены товарный знак (логотип) предприятия изготовителя, тип и климатическое исполнение фотореле, номер технического условия, которому соответствует фотореле и схема расположения выводов.
В основании расположены зажимы для бескольцевого крепления внешних проводов и пружинные защелки для крепления кожуха.
Датчик освещенности (фоторезистор) может располагаться под кожухом на печатной плате или выноситься наружу и подключаться к входному зажиму.

Рисунок 1. Общий вид фотореле ФР-2 (ФР-2М)

Как уже было написано выше, Ташкентский электротехнический завод выпускал реле ФР-2 и ФР-2М, которые отличались между собой схемой. Ниже дано описание схем фотореле и принцип их работы.

Фотореле ФР-2.

Схема фотореле ФР-2 состоит из чувствительного органа (датчика освещенности), усилительного элемента, собранного на транзисторах и исполнительного реле.
В качестве датчика освещенности применяется герметизированный фоторезистор, величина сопротивления которого меняется в зависимости от наружной освещенности.
Исполнительным реле является реле постоянного тока РПУ-2, в котором имеется 2 нормально разомкнутых (2р) контакта для управления внешними цепями.
Реле ФР-2 работает следующим образом.
При увеличении освещенности (рассвет) сопротивление датчика ФС в цепи базы транзистора Т1 уменьшается, соответственно увеличиваются токи в цепи эмиттер — коллектор транзисторов Т1, Т2. Транзисторы открываются, транзистор Т2 шунтирует обмотку исполнительного реле Р. Якорь реле отпадает, его контакты размыкают цепь питания катушки аппарата, управляющего фидером освещения.
Уменьшение освещенности в вечернее время приводит к увеличению сопротивления датчика освещенности, при этом уменьшаются токи базы в цепи эмиттер — коллектор транзисторов Т1, Т2, и они закрываются. Реле Р срабатывает и замыкает цепь включения освещения. Порог срабатывания схемы регулируется с помощью переменного резистора R4.

Рисунок 2. Принципиальная электрическая схема фотореле ФР-2:
Т1, Т2 – транзистор МП-26А; R1 – резистор МЛТ-0,5 — 10 кОм; R2 – резистор МЛТ-0,5 — 1 кОм; ФС – фотосопротивление ФСК-Г1; R4 – подстроечный резистор СП3-9а 100 кОм; R5 – резистор МЛТ-0,5 — 33 кОм; R6 – резистор МЛТ-2 — 9,1 кОм; R7 – резистор МЛТ-2 — 6,8 кОм; С – конденсатор 1 мкФ х 160 В; V – диод Д226Б; Р – промежуточное реле РПУ-2-01200УЗБ.

Фотореле ФР-2М.

Схема фотореле ФР-2М состоит из измерительной части, которая представляет неуравновешенный мост на резисторах R1 — R4, и датчика освещенности BL, в качестве которого использован фоторезистор.
Подстроечным резистором R4 обеспечивается изменение уставки срабатывания, а делитель плеча R1 — BL является сигнальной цепью, подключенной на прямой вход компаратора. Резистор R5 осуществляет положительную обратную связь, переводя компаратор в режим триггера Шмитта. Выход компаратора через делители R7, R6 осуществляет управление транзистором VT, который включен параллельно выходному реле Р.
Вся схема устройства питается через двухполупериодный выпрямитель VD2 — VD5 и балластные резисторы R8, R9.
В качестве исполнительного реле применяется реле постоянного тока РПУ-2М с двумя нормально разомкнутыми контактами.
Реле ФР-2М работает следующим образом.
При снижении освещенности сопротивление фоторезистора BL увеличивается, а напряжение на прямом входе 3 компаратора DA снижается. При достижении этого напряжения до напряжения на инверсном входе 4, снимаемого с подстроечного резистора R4, триггер переключает выход в нулевое состояние, который через резистор R6 закрывает транзистор VT, при этом срабатывает реле Р, контакты замыкаются.
При увеличении освещенности сопротивление BL уменьшается, потенциал входа 3 повышается. При достижении потенциала на входе 4 компаратор переключает свой выход в единичное состояние, транзистор VT при этом открывается и шунтирует обмотку реле Р, контакты размыкаются.

Рисунок 3. Принципиальная электрическая схема фотореле ФР-2М:
DA – микросхема К554САЗ; BL – фотосопротивление ФСК-Г1; VD1 – стабилитрон КС515А; VD2-5 – диоды КД209А; VT – транзистор КТ940А; P – промежуточное реле РПУ-2-М1 1200УЗБ; C1 – конденсатор ?; C2 – конденсатор ?; R1, R2, R3 – резисторы МЛТ-0,125; R4 – подстроечный резистор ?; R5, R6, R7 – резисторы МЛТ-0,125; R8, R9 – резисторы МЛТ-2.

Условное обозначение фотореле ФР-2 (ФР-2М) расшифровывается следующим образом.
ФР-2МХЗ:
ФР — ФотоРеле;
2 — модификация;
М — модернизированное;
Х3 — климатическое исполнение (У, Т) и категория размещения (3) по ГОСТ 15150-69.
Рабочее положение фотореле ФР-2 (ФР-2М) в пространстве вертикальное, допускается отклонение до 5° в любую сторону.

Краткие технические характеристики

Входные параметры:
Номинальное напряжение питания: 220 В постоянного тока или 220 В 50 Гц
Выходные параметры:
Ток коммутируемый контактами: 2 А
Напряжение на разомкнутых контактах: 220 В постоянного или переменного тока
Габариты: 113 х 55 х 114 (В х Ш х Д)
Вес: не более 420 г.

Дополнительная информация (источники информации)

1. Отраслевой каталог 07.26.01-81. Фотореле типа ФР-2. М.: Информэлектро, 1981 >>скачать
2. Отраслевой каталог 07.26.01-87. Фотореле типа ФР-2. М.: Информэлектро, 1987 >>скачать
3. Отраслевой каталог 07.26.01-90. Фотореле типа ФР-2М. М.: Информэлектро, 1990 >>скачать