Фотореле 12 вольт своими руками

Обновлено: 05.07.2024

Одним из основных элементов автоматики в уличном освещении, наряду с таймерами и датчиками движения, является фотореле или сумеречное реле. Назначение данного аппарата — автоматическое подключение полезной нагрузки, при наступлении темного времени суток, без участия человека. Это устройство также получило огромную популярность благодаря своей дешевизне, доступности и простоте подключения. В данной статье мы подробно разберем принцип работы сумеречного выключателя и нюансы его подключения, а также расскажем, как сделать фотореле своими руками. Это не отнимет много времени и сил, зато вам будет приятно пользоваться самостоятельно собранным устройством.

Конструкция реле

Основным элементом реле является фотодатчик, в схемах могут применяться фоторезисторы, диоды, транзисторы, фотоэлектрические элементы. При изменении освещенности на фотоэлементе соответственно изменяются и его свойства, такие как сопротивление, состояния P-N перехода в диодах и транзисторах, а также напряжения на контактах фоточувствительного элемента. Далее сигнал усиливается и происходит переключение силового элемента, коммутирующего нагрузку. В качестве выходных управляющих элементов используют реле или симисторы.

Почти все покупные элементы собраны по схожему принципу и имеют два входа и два выхода. На вход подается сетевое напряжение 220 Вольт, которое, в зависимости от установленных параметров, появляется и на выходе. Иногда фотореле имеет всего 3 провода. Тогда ноль – общий, на один провод подается фаза, и при нужной освещенности она соединяется с оставшимся проводом.

При подключении фотореле необходимо ознакомится с инструкцией, обратить особое внимание на максимальную мощность подключаемой нагрузки, тип ламп освещения (накаливания, газоразрядные, светодиодные лампочки). Важно знать, что реле освещения с тиристорным выходом не смогут работать с энергосберегающими лампами, а также с некоторыми видами диммеров из-за конструктивных особенностей. Этот нюанс необходимо учитывать, чтобы не повредить оборудование.

Давайте рассмотрим несколько схем для самостоятельной сборки сумеречного выключателя в домашних условиях. Для примера разберем, как сделать симисторный ночник с фотоэлементом.

Инструкция по сборке

Это самая элементарная схема фотореле из нескольких деталей: симистора Quadrac Q60, опорного резистора R1, и фото элемента ФСК:

При отсутствии света симисторный ключ открывается полностью и лампа в ночнике светит в полный накал. При увеличении освещенности в помещении происходит смещение напряжения на управляющем контакте и меняется яркость светильника, вплоть до полного затухания лампочки.

Обратите внимание, что в схеме присутствует опасное для жизни напряжение. Подключать и тестировать ее необходимо с особой аккуратностью. А готовое устройство обязательно должно быть в диэлектрическом корпусе.

Следующая схема с релейным выходом:

Транзистор VT1 усиливает сигнал с делителя напряжения, который состоит из фоторезистора PR1 и резистора R1. VT2 управляет электромагнитным реле К1, которое может иметь как нормально разомкнутые, так и нормально замкнутые контакты, в зависимости от назначения. Диод VD1 шунтирует импульсы напряжения во время отключения катушки, защищая транзисторы от выхода из строя из-за бросков обратного напряжения. Рассмотрев данную схему, можно обнаружить, что ее часть (выделенная красным) по функционалу близка к готовым сборкам релейного модуля для ардуино.

Слегка переделав схему и дополнив ее одним транзистором и солнечным фотоэлементом от старого калькулятора, был собран прототип сумеречного выключателя — самодельное фотореле на транзисторе. При освещении солнечного элемента PR1, транзистор VT1 открывается и подает сигнал на выходной релейный модуль, который переключает свои контакты, управляя полезной нагрузкой.

Если у вас остались вопросы, то посмотрите видео, на которых также подробно рассказывается, как сделать фотореле своими руками:

Вот, собственно и вся информация о сборке фотореле своими руками. Надеемся, предоставленные схемы и видео уроки помогли вам сделать сумеречный выключатель из подручных средств!

С помощью фотодатчиков, встроенных в определенные электронные устройства, можно обеспечить эффективное управление световым потоком. В данной статье будет рассмотрено фотореле своими руками: схемы, устройство и применение.

Назначение

Данное устройство предназначено для включения освещения при наступлении темного времени суток и отключении его при приходе рассвета. При сборке своими руками схема фотореле должна включать фототранзистор или фоторезистор, которые меняют свои параметры при динамике освещенности. Цепь питания является разомкнутой до тех пор, пока на эти устройства попадает необходимое количество света. Как только наступает темнота (ее параметры можно задать), цепь замыкается. С наступлением утра процесс идет в противоположном направлении.

Технические характеристики

Схема фотореле своими руками должна предусматривать, какой будет использоваться датчик света: встроенный или выносной. Последний характеризуется небольшими габаритами, может быть защищен от подсветки и расположиться в щитке. Фотореле, оснащенное встроенным датчиком, располагаются вблизи светильника. При этом свет на фотоэлемент не должен оказывать влияния. Такой вариант приемлем для светильников, работающих на солнечных батареях.

Эксплуатация

Схема фотореле своими руками 220 В или 12 В (напряжение) предусматривает, что зависит от последнего, от которого осуществляется питание уличного освещения. Создание данного устройства должно предусматривать его эксплуатацию в различных экстремальных условиях региона проживания.

Защита корпуса должна быть не ниже IP23 для дома и IP44 для улицы. Последний класс защиты показывает, что в корпус не будут попадать водные брызги, а также твердые частицы, имеющие размер, превышающий 1 мм.

Данные технические характеристики актуальны для промышленных образцов. Добиться того, чтобы собранное по схеме фотореле своими руками обладало теми же характеристиками, достаточно сложно. Мощность предельной нагрузки должна быть на 20 % больше суммарной нагрузки от тех приборов, которые подключены.

Модели ФР

Прежде чем рассмотреть схемы фотореле своими руками, остановимся на наиболее популярных промышленных моделях — ФР-601 и ФР-602.

Они максимально просты для подключения даже неподготовленным пользователем и различаются только максимально возможным сечением подключаемых проводников, что определяет и отличия в номинальном токе нагрузки (10 и 20 А соответственно). Фотоэлемент этих моделей - встроенный, и регулируется от 0 до 50 люкс.

Повторить подобные устройства можно в домашних условиях своими силами. Наибольшую актуальность это имеет в том случае, если необходимо подключение большого числа осветительных приборов. Схема фотореле своими руками приведена на рисунке.

Для изготовления понадобится:

реле SHA-24VDC-S-A (Rel1);

фотоэлемент (PH, до 100 кОм);

биполярные транзисторы BC857A (2 шт. Q1 и Q2 или отечественный КТ3107Б вместо последнего);

резисторы (R2, R4–R9: 1,5; 1 МОм, 560, 200, 100, 75 и 33 кОм; мощность 0,125 Вт) и R3, 220 Ом, 2 Вт;

подстроечный резистор (WL, 2,2 мОм);

выпрямительные диоды 1N4007 — 5 шт. и один 1N4148 стабилитрон 1N4749 или три подключенных последовательно Д814А или два Д814Д;

конденсатор (С2, 0,7 мкФ 400 В);

электролитические конденсаторы (С4–С5, 100 мкФ 50 В и 47 мкФ 25 В).

Недостатки самосборного ФР можно описать следующим образом. С технической точки зрения, данное фотореле не отличается от заводской сборки. Основными отличиями будет то, что для фотореле по схеме для уличного освещения своими руками очень сложно добиться стандарта защиты IP44, которому соответствует промышленный образец. Также у последнего диапазон рабочих температур больший. Самодельное фотореле может перестать работать при морозе в случае даже одного соединения, сделанного некачественно.

Устройства высокой мощности

К ним относится модель ФР-7. У нее нет защиты от влаги, потребляемая мощность достаточно высока, контактные зажимы являются открытыми, а подстроечный резистор, расположенный на лицевой панели, не имеет защиты. Однако это устройство может работать в сетях с напряжением 220 В. Установить регулировку в 10 люкс может специалист, поскольку самостоятельно этого добиться очень сложно.

Фотореле охранной сигнализации с самоблокировкой

Его можно использовать как детектор освещения. При непопадании света на фоторезистор PR1 загорается светодиод HL1 . Это помогает контролировать зоны безопасности какого-либо строения или дачного участка. До тех пор, пока PR1 освещен, он имеет небольшое сопротивление току, который является постоянным, и падение напряжения не ведет к отпиранию тиристора VS1. При прерывании потока света, идущего на фотодатчик, сопротивление фоторезистора возрастает до 1-5 МОм, в этом случае конденсатор С1 будет получать энергию от источника питания, что способствует отпиранию VS1 и, как следствие, включению светодиода.

Таким образом, в схеме фотореле своими руками включение, когда темно, предусматривается. Возврат устройства в первоначальное состояние осуществляется кнопкой S1. Вместо приведенных выше светодиода и ограничивающего резистора R2 можно применять аналоги - маломощные ЭМ-реле, имеющие ток срабатывания 15-30 мА.

Заменителем рассматриваемой марки тиристора могут выступать подобные устройства серии КУ101. Фотореле PR1 включает в себя два параллельно соединенных фоторезистора СФЗ-1. Модели используемых конденсаторов: С1 типа МБМ или другие аналогичные. Светодиоды и кнопка S1 могут использоваться любые. Постоянные резисторы применяются типа МЛТ-0/25.

Фотореле с универсальным таймером

Данное устройство является автоматическим и может эксплуатироваться в любых населенных пунктах, а также на приусадебных участках. Попадание на фоторезистор или два подключенных параллельно устройства СФЗ-1 для лучшей чувствительности даже слабого естественного света закрывает транзистор VT1. По мере уменьшения освещенности их рабочей поверхности сопротивление между эмиттером транзистора и базой достигает величин, превышающих 100 кОм.

Транзистор открывается при низком сопротивлении между положительным выводом питающего источника и базой VT1 . Реле К1 срабатывает, что способствует подключению вывода анода тиристора к полюсу с положительным зарядом в питающем источнике. Далее подключается таймер DA1 КР1006ВИ1 с установкой на выходе напряжения 10,5 В. К выходу DA1 возможно подключать маломощные реле, не используя ключевой транзисторный каскад.

Реле К1 срабатывает, благодаря чему лампа освещения HL1 удерживается во включенном состоянии. Аналоги тиристора - КУ101А-КУ101Г, КУ221, независимо от буквы. Аналогами транзистора VT1 являются КТ312А, Б, В и другие по электрическим характеристикам. При этом его коэффициент усиления по току h21e не должен быть менее 40. Ток срабатывания реле 15-30 мА при напряжении 12 В, то есть оно должно быть маломощным.

Типы постоянных резисторов МЛТ-0.125. Типы конденсаторов С1 КМ, С2-К50-20. При этом рабочее напряжение должно превышать 16 В. С помощью диодов VD1, VD2 осуществляется защита перехода транзистора VT1 и выхода микросхемы DA1 от резких колебаний переменного тока, что предотвращает дребезг контактов реле К1 и К2 при их срабатывании. Первые могут быть заменены на другие, входящие в серию КД522.

Последние две схемы не требуют особого питающего напряжения, могут работать с маломощными реле, с бестрансформаторными и трансформаторными стабилизаторами, имеющими выходное напряжение 10-16 В.

В заключение

Как видно из данной статьи, существуют различные схемы фотореле своими руками. Они могут работать с напряжением 12 В, а также 220 В. Создать самостоятельно можно устройства, не уступающие по техническим характеристикам качеству промышленных образцов. Самое сложное — добиться такого же уровня защиты.

Чувствительное фотореле на симисторе ГОСТ 51324.2.1-99. представляет собой оптронный прибор, состоящий из светодиодов, оптически связанных с контактами электроприборов. Его еще часто называют сумеречный светодиодный датчик, приспособление день-ночь и т.д.

Фото — Фотореле фото

Фотореле предлагают различные преимущества по сравнению с механическими реле времени:

Малый размер. Размещенное в небольших блоках, таких как USOP, приспособление разрабатывается с уменьшенной платой;
Длительный срок службы. При отсутствии механического контакта, значительно продлевается срок годности за счет того, что полностью отсутствует износ;
Слаботочный привод. Данный прибор может работать с поступающим током даже в несколько миллиампер без усилителя. Таким образом, соседние устройства могут обходиться без драйверов;
Бесшумная работа. При отсутствии механического контакта, бесконтактное реле при работе не издает совершенно никаких звуков;
Высокая скорость. Фотореле примерно в 10 раз быстрее, чем механические аналоги (которые принимают несколько миллисекунд для переключения).
Отличная производительность, многие приборы поставляются с таймером.

Составляющими прибора являются: три контактных провода для подключения к общей сети, магнитный пускатель, якорь.

Фото — Фотореле в разобранном виде

Видео: простое фотореле

Оборудование высокой мощности

Среди конкурентов также можно рассмотреть фотореле ФР-7Е, но не в его пользу говорят отсутствие защиты от влаги (IP40) и довольно высокая потребляемая мощность.

Также к недостаткам можно отнести открытые контактные зажимы и отсутствие защиты подстроечного резистора на лицевой панели. Положительный момент — работать ФР-7 может в сетях переменного тока напряжением 220 вольт с напряжением до 5 ампер, что почти на порядок больше, нежели у рассмотренных выше конкурентов. Диапазон регулировки в 10 лк также устанавливается лишь специалистом — отрегулировать его самостоятельно не получится.

По габаритам ФР-7 также превосходит рассмотренные в статье фотореле (см. чертеж).

Принцип действия

На схеме показан принцип действия устройства. Фоторезистор PR1 уменьшает при повышении освещенности свое сопротивление до нескольких Ком, благодаря чему открывается фототранзистор VT2, который включает фотореле K1, и уже это устройство, в свою очередь, начнет передавать сигналы. Защищает схему от самоиндукции диод VD1. Благодаря такому принципу, даже очень слабые сигналы позволяют включать или выключать свет.

Фото — Схема фотореле

Главная рабочая часть — фотоэлемент, представляет собой газовую трубку, в которой производится ионизация газа. Она имеет катод, который способен вырабатывать электроны пропорционально интенсивности направленного к ней света, также трубка оснащена анодом для сбора электронов.

Фото — Фотореле

Всякий раз, когда отрицательно заряженная поверхность помещается в атмосферу ионизируемого газа, такого как пары ртути или какой-либо инертный газ, на неё переходят электроны. Там посредством использования теории скоростей Ферми-Дирака, электроны ускоряются в зависимости от силы приложенного электрического поля.

Фото — Фотореле TDM

Эти электроны перемещаются на относительно короткое расстояние до столкновения с атомом ионизирующего газа. Когда электрон, имеющий постоянную кинетическую энергию, проходит через ионизирущее вещество, он нарушает атомы, с которыми сталкивается. Также его траектория действия может периодически меняться. Если материал является газообразным, то полученные фрагменты или ионы могут перемещаться в противоположную сторону друг от друга. Но если электроны выбиты из атомов, то они двигаются в одном направлении, а остаточные положительные ионы — в противоположном. Выход типа ионизации или фотоэлемента зависит от числа электронов на аноде.

Именно перемещения электрических частиц в определенной последовательности и становится причиной переключения приспособления. Нужно сказать, что это особенно удобно для устройств с датчиком движения Finder, Legrand.

Изготовление в домашних условиях

Принципиальная схема емкостного фотореле ФР-602 (как и его собрата) легко повторяется даже при незначительных познаниях в электронике. Особую актуальность создания самоделки приобретает при потребности в большом количестве устройств (например, для организации автоматического включения и отключения освещения в зависимости от времени суток).

Для изготовления понадобятся такие детали, в скобках будут указаны обозначение на приведенной схеме и мощность:

Учитывая набор и суммарную стоимость деталей, а также наличие схемы, 602 модель — довольно простое в исполнении решение.

К слову, многие детали из списка можно заменить на отечественные. По отзывам уже собиравших биполярный транзистор Q2 можно заменить встречающимся повсеместно КТ3107Б, а стабилитрон 1N4749 — тремя последовательно подключенными Д814А или двумя Д814Д. Схема подключения также не отличается особой сложностью.

Применение и подключение

Электронные приборы со встроенным фотодатчиком света используются для организации и контроля автоматического уличного освещения, наружного фасадного, подъездного или бытового. Часто с ним в комплекте используются консольные светильники по типу ЖКХ, которые оснащены защитным стеклом и специальной решеткой.

Устройство работает на очень маленькой микросхеме и транзисторах, также на корпусе чаще всего дана инструкция, как правильно присоединить прибор. Мы используем светоконтролирующий выключатель, для того, чтобы продемонстрировать пошагово, как производится монтаж приспособления. Несмотря на внешне небольшой размер, этот прибор отлично справляется с функцией освещения дворов, парков и садов.

Фото — фотореле ФР-3

В основном фотореле для уличного освещения рекомендуется устанавливать в среднем положении. Чтобы своими руками установить включатель, нужно воспользоваться специальным кронштейном, который крепится в стену. Навес при помощи винта устанавливается непосредственно в фотореле. Место установки зависит от освещенности, постарайтесь подобрать такой участок, где ничто не мешает солнечным лучам попадать на рабочую поверхность приспособления, иначе на фотодиоде начнутся помехи, и прибор будет работать неверно. В зависимости от того, какие у устройства характеристики, не допускается наличие перед фотореле деревьев, мебели, занавесок и т.д.

Схема фотореле и его принцип подключения в сеть чаще всего изображено на коробочке от устройства, это очень удобно, не нужно искать подходящее именно под Ваш прибор. Подробная инструкция, как производится подключение фотореле своими руками:

Из реле выходит три провода: коричневый, синий и красный. Исходя из стандартных параметров и показателей, коричневый – это фазовый кабель, красный – выносным провод, уходит как коммутация на лампу, синий – нулевой (если Вы разрабатываете самодельное реле, то нужно учитывать эти разветвления);
Чтобы все правильно соединилось, необходимо как нагрузку подключить провода к консольной лампе, это демонстрирует обозначение схемы.

Чтобы проверить правильность подключения нужно включить пускатель в сеть, и посмотреть, работает ли прожектор или фонарь.

Фото — Подключение фотореле

Аналоги

Среди аналогов данному устройству значатся ФР-75А — фотореле, схема которого более сложна для изготовления в домашних условиях, а также менее стабильна и долговечна при практическом использовании.

Среди его преимуществ — больший диапазон рабочей яркости, составляющий от 1 до 200 лк, что вчетверо превосходит конкурента. Еще один большой плюс устройства ФР-75 — возможность работы в цепях постоянного тока напряжением 12 В.

Также фотодатчик является выносным, что позволяет установить сам регулятор внутри помещения и не беспокоиться о факторах окружающей среды. В целом, в своем классе модель не имеет равных и является лучшим фотореле — 12 вольт постоянного тока часто используются в качестве питания для подобных устройств. Схема подключения устройства изображена на рисунке.

Установка реле и заземление

В случае, если в квартире, доме или на улице применяется система заземления типа TN-S либо TN-C-S, электрическая схема питается от сети трехжильным кабелем (фазовый провод, нулевой, заземление). Но для подключения ламп при электропроводке типа TN-C, соединение будет отличаться только тем, что отсутствует проводник PE.

Регулировка производится согласно установкам производителя. Перед тем, как подключить светильник обязательно проверяйте паспорт, сертификат и патент продавца, чтобы потом не пришлось делать капитальный ремонт проводки в квартире. Желательно установить в распределительный щит (шкаф) отдельный автомат на этот контроллер.

Купить фотореле можно в любом электротехническом магазине, цена напрямую зависит от марки и области действия (улица — ФР-601 ИЭК, ФР-602, фасады — ФРСУ-1-0 ухл 4.2, ФРСУ-2-0 и прочие типы). Наиболее популярны следующие модели ФР-1 12 вольт, УТФР-1М, CSM, LUNA 110 AL, TWS-1, TWS-1M, AWZ-30, ABB (АВВ), LXP-01, DLS-1/50, AZH-S, АС-7, РФС-11, ФБ-2-16А (диап. 2-4 кВт), ЛЮКС 2.

Фото — Подключение фотореле ФР-601

Как подключить устройство к уличному фонарю: схемы и принципы

При подключении простого устройства нужно ознакомиться с его конструкцией. Главным элементом является фотодиод, который может находиться снаружи или внутри корпуса. В первом случае датчик монтируют на улице, а электронный блок подключают на электрическом щите в помещении. При внутреннем расположении чувствительной детали прибор монтируют на улице.

Знание конструктивных особенностей устройства позволяет подключить его к фонарю максимально эффективно. Поэтому важно определить тип фотореле, приобрести качественный прибор, подобрать схему, а затем приступать к подключению датчика.

Фотореле на схеме

Подключение

Кронштейн с прибором монтируют в затенённом месте. Листва деревьев, навесы, осадки не должны влиять на работу устройства. После определения места расположения нужно узнать количество светильников, для которых необходимо управление. На один источник света монтируется одно фотореле. Если же используется большое количество фонарей, то лучше всего применить контроллер. Он получает сигнал от фотодатчика и позволяет управлять несколькими светильниками одновременно.

Конструкция прибора может включать в себя клеммы, что упрощает подключение. Они необходимы для зажима проводов. Кабель каждого цвета соединяют с соответствующим проводом лампы и цепи питания. Если клеммы отсутствуют, то следует установить распределительную коробку. Корпус устройства должен быть защищён от влаги и осадков. Известные производители указывают на упаковке или в инструкции схему подключения элемента.

Емкостное фотореле для уличного освещения — устройство, позволяющее включать или выключать лампы, используемые на дорогах, у подъездов и в парках. Их использование экономит электроэнергию и минимизирует неудобства для водителей, жильцов дома и простых прохожих.

Работа основана на фоторезисторе или фотодиоде — полупроводниковых элементах, которые меняют свои параметры в зависимости от интенсивности освещения среды. Днем при достаточном количестве света датчик освещенности размыкает цепь, и лампа выключается, а ночью происходит обратная последовательность действий: емкостное реле для управления освещением снижает сопротивление, и свет включается.

Установка фотореле

Установить фотореле своими руками несложно, важно лишь исключить прямое влияние регулируемого источника освещения и защитить устройство от неблагоприятного воздействия извне: влаги, прямых солнечных лучей, перепадов температуры.

Для устройств промышленного производства существует ряд стандартов, которым такие решения должны соответствовать: ГОСТ (отечественные) и IP (международные). Добиться же того, чтобы самодельное фотореле было защищено от факторов внешней среды сложнее, хотя и теоретически возможно. Но для желающих установить подобное устройство у себя во дворе, около своего подъезда или гаража, лучше для начала рассмотреть предлагаемые на рынке решения — без владения нужными знаниями и опытом фотодатчик своими руками довести до рабочего состояния будет крайне сложно.

Сумеречный выключатель своими руками — Все об электричестве

Однако, настоящий домашний мастер непременно попробует досконально разобраться в принципах работы такой конструкции.

В этой статье мы знакомимся с довольно простой, но надежной схемой, которую несложно собрать, настроить и эксплуатировать своими руками. Она по силам любому человеку, который умеет держать в руках паяльник, может выполнять несложные электротехнические работы.

Автоматический выключатель для сумеречного освещения собирается из дешевых и доступных материалов. Их можно приобрести через интернет. Но, у большинства умельцев они, скорее всего, имеются в арсенале радиодеталей.

Благодаря этой самоделке вы можете доверить управление освещением автоматике, которая будет напоминать о качественно выполненной работе, поднимет ваш авторитет в глазах окружающих как способного мастера.

ФР-601 (602)

Если речь заходит об использовании стандартных однофазных фотореле для освещения, то самой популярной моделью являются устройства ФР-601 и ФР-602 производства компании ІЕК.

Они достаточно надежные, и даже у непосвященных в электронику пользователей не возникает вопросов, как подключить автоматический регулятор подсветки. Эти две модификации имеют несущественные различия: они обе работают с током одних и тех же напряжения и частоты, имеют аналогичную потребляемую мощность (0,5 Вт) и абсолютно одинаковые комплекты поставки.

Различия касаются лишь максимального сечения подключаемых проводников: для 601 модели она составляет 1,5 кв. мм., а для 602 — 2,5. Следовательно, отличается у них и номинальный ток нагрузки: 10 и 20 А, соответственно. Фотоэлемент у обеих моделей встроенный, его регулировка возможна в пределах от 0 до 50 лк с шагом в 5 лк.

Принцип работы фотодиодов

Основа действия фотодиодных элементов – внутренний фотоэффект. Он заключается в возникновении в полупроводнике под воздействием светового потока неравновесных электронов и дырок (т.е. атомов с пространством для электронов), которые формируют фотоэлектродвижущую силу.

При попадании света на p-n переход происходит поглощение световых квантов с образованием фотоносителей
Фотоносители, находящиеся в области n, подходят к границе, на которой они разделяются под влиянием электрополя
Дырки перемещаются в зону p, а электроны собираются в зоне n или около границы
Дырки заряжают p-область положительно, а электроны – n-зону отрицательно. Образуется разность потенциалов
Чем выше освещенность, тем больше обратный ток

Если полупроводник находится в темноте, то его свойства аналогичны обычному диоду. При прозванивании тестером в отсутствии освещения результаты будут аналогичны тестированию обычного диода. В прямом направлении будет присутствовать маленькое сопротивление, в обратном – стрелка останется на нуле.

Изготовление в домашних условиях

2 биполярных транзистора BC857A (Q1 и Q2);
5 выпрямительных диодов 1N4007;
выпрямительный диод 1N4148;
стабилитрон 1N4749 ;
резисторы (R2, R4–R9: 1,5 МОм, 1 МОм, 560 кОм, 200 кОм, 100 кОм, 75 кОм и 33 кОм; все мощностью 0,125 Вт);
резистор (R3, 220 Ом, 2 Вт);
фотоэлемент (PH, до 100 кОм);
подстроечный резистор (WL, 2,2 мОм);
конденсатор (С2, 0,7 мкФ 400 В);
электролитические конденсаторы (С4–С5, 100 мкФ 50 В и 47 мкФ 25 В, соответственно);
реле SHA-24VDC-S-A (Rel1).

Как своими руками изготовить сумеречный выключатель для автоматического управления освещением

Сейчас несложно купить сумеречный выключатель и подключить к нему искусственный источник света, например, уличный светодиодный прожектор для освещения входа в частный дом или техническое здание.
Однако, настоящий домашний мастер непременно попробует досконально разобраться в принципах работы такой конструкции.

Автоматический выключатель для сумеречного освещения собирается из дешевых и доступных материалов. Их можно приобрести через интернет. Но, у большинства умельцев они, скорее всего, имеются в арсенале радиодеталей.

Принцип работы самодельного сумеречного выключателя

По внутреннему устройству электрическая схема состоит из трех частей:

силовой схемы управления лампочкой светильника;
блока питания;
блока управления.

Они соединены проводами, запитаны от однофазной переменной сети 220 вольт.

Силовая схема

Лампочка светильника управляется выходным контактом реле точно так же, как работает обычный выключатель в квартире: фазный потенциал от защит квартирного щитка через силовой контакт реле P1. 2 поступает на удаленную контактную площадку патрона светильника и проходит через нить накала.

Рабочий ноль постоянно подключен к боковому контакту патрона. При срабатывании реле на включение лампочка загорается, а при отпадании — тухнет.

Блок питания

На его вход поступает напряжение однофазной сети, а с выхода уходит 24 вольта выпрямленного тока. Для питания схемы управления вполне достаточно всего 15 миллиампер. Поэтому конструкция обладает малой мощностью.

В схеме можно использовать готовые блоки от любой радиоаппаратуры с подходящими электрическими параметрами или изготовить самостоятельно.

Вашему вниманию предлагается использовать самостоятельно одну из двух доступных схем:

трансформаторную;
бестрансформаторную.

Второй вариант более компактен, быстрее собирается. Но, при его использовании отсутствует трансформаторное разделение цепей на первичную и вторичную схему. А это значит, что при пробое какой-либо токоограничивающей детали потенциал фазы может пройти в цепи управления, выжечь ее детали.

Номиналы всех обозначенных на схеме элементов приведены таблицей, расположенной в конце статьи.

Блок управления

За основу работы блока управления принята схема, использующая изменение фоторезистором своего электрического сопротивления под воздействием излучаемого на него светового потока.

Фоторезистор подключен последовательно к источнику стабилизированной ЭДС через дополнительный резистор R, в котором проходят токи, зависящие по величине от силы падающего света. На этом резисторе создается напряжение, которое называют опорным.

Величина опорного напряжения тоже зависит от светового потока и выражается линий 3 на графике работы компаратора — специального электронного устройства, реагирующего на величину входного напряжения.

Прямая линия 3 этого графика представляет опорное напряжение. Оно может изменяться, быть выше или ниже контрольного значения, представленной коричневой горизонталью 4.

Когда опорное напряжение не достигло контрольного уровня 4, то на выходе компаратора сигнала нет: он закрыт. При возрастании линии 3 компаратор откроется и пропустит в выходные цепи поступившее напряжение. Его величина будет транслироваться на обмотку реле, которое своими контактами Р1.2 включит лампочку освещения.

Таким способом обеспечивается включение света при наступлении сумерек и снятие с лампочки напряжение после рассвета.

Конструкция самодельного сумеречного выключателя

Фоторезистором в схеме блока управления используется прибор ФСК-Г7Б, представленный на принципиальной схеме элементом R9.

В качестве компаратора выбрана микросхема К554СА3 —элемент DD1. Размеры ее корпуса в миллиметрах представлены нижерасположенной картинкой.

Исполнительным органом схемы управления работает электромагнитное реле Р1 малогабаритной конструкции серии РП-21 с номинальным напряжением обмотки на 24 вольта.

При выборе мощности светильника следует учитывать, что номинальный ток контактов рассчитан на 5 ампер. Бо́льшие нагрузки следует подключать через повторители мощности.

Возможное расположение электронных компонентов схемы управления, совмещенной с блоком питания бестрансформаторной конструкции представлено на картинках двухсторонней печатной платы.

Номиналы деталей платы

Все основные электрические характеристики конденсаторов, резисторов и диодов предлагаемой схемы сумеречного выключателя сведены в таблицу.

№ п/п	Обозначение	Характеристики	Примечание
Конденсаторы
1.	C1	250В — 1 мкФ
2.	C2	50В — 1000 мкФ
Резисторы
3.	R1	0.39 кОм
4.	R2	0,27 кОм
5.	R3	1мОм
6.	R4	5,1 Oм
7.	R5	5,1 Oм
8.	R6	0,27 кОм
9.	R7	1 кОм
10.	R8	1,5 кOм	Для опорного напряжения
11.	R9	Фоторезистор ФСК-Г7Б
12.	R10	47 кОм
13.	R11	47 кОм
Диоды
14.	VD1—VD4	КЦ405И
15.	VD5	Д226Б
16.	VD6	АЛ307 МБ	Зеленый светодиод
17.	VD7	АЛ307 ВМ	Красный светодиод

На основе предложенного материала вы можете собрать автоматику сумеречного выключателя своими руками, успешно эксплуатировать его в домашней проводке.

А в заключение статьи рекомендуем посмотреть видеоролик по уроку пайки. Даже если вы давно занимаетесь подобной работой, то все равно сможете пополнить свои знания по этому вопросу.

Возможно, что у вас остались неясные вопросы: спрашивайте. Для этого создан раздел комментарии.

(16 , в среднем: 5 из 5)

Аналоги

Недостатки классических подходов

Для начала вспомним как работает фотодиод: при внешнем освещении он начинает вырабатывать небольшой фототок, порядка сотни наноампер. Затем этот ток либо усиливается и передается, либо наоборот, передается и в приемнике усиливается. Первый подход требует отдельного источника питания, а это, в свою очередь, вынуждает применять трехпроводные кабели и разъемы.

Да и сам усилитель, даже будучи собранным на SMD, занимает ценное пространство пробника и, скорее всего, потребует применение печатной платы, что неудобно. Второй подход порождает иные проблемы. Подключив фотодиод к длинному кабелю, можно столкнуться при передаче с наводками и утечками, а если вход у прибора высокоомный, то и с емкостью самого кабеля, которая ограничит частотный диапазон работы. Данный способ имеет право на жизнь, если соединительная линия имеет небольшую длину и в приемном устройстве применяется приличный усилитель. В нашем же случае на такой усилитель рассчитывать не стоит. А учитывая и то, что тахометр эксплуатируется в условиях сильных электромагнитных помех, такой подход просто неприменим. Тут требуется иное решение.

Оборудование высокой мощности

По габаритам ФР-7 также превосходит рассмотренные в статье фотореле (см. чертеж).

Эксплуатация

Инструкция по применению сумеречных выключателей типа Legrand (Ленгранд):

Обязательно внимательно изучите сертификат в частности, параграфы, где указаны параметры стойкости к влаге и пыли – если уровень защиты недостаточный, то устройство нельзя устанавливать на улице;
Периодически требуется протирать сенсор от пыли;
Два раза в год нужно устраивать контрольные проверки датчика.

Цена сумеречного выключателя варьируется от 300 рублей до нескольких тысяч. Купить устройство можно в любом городе России и стран СНГ (Екатеринбурге, Москве и прочих).

Режимы работы

Фотодиоды разделяют по режиму функционирования.

Режим фотогенератора

Режим фотопреобразования

Источник электропитания в схему подключается с обратной полярностью, фотодиод в данном случае служит датчиком освещенности.

Читайте также: