Что такое фотореле?

Фотореле — это устройство, снабженное с выносным или встроенным сумеречным датчиком, которое встроено в электрическую цепь для осветительых приборов. Датчик, реагирующий на освещения, подает сигнал на схему реле, замыкая – включая освещение в сумерки и размыкая — выключая освещение в светлое время суток.

Как правильно выбрать фотореле?

Для правильного выбора фотореле, нужно знать какой вид датчика будет удобней использовать в конкретных условиях, выносной или встроенный и обязательно учесть токовые характеристики фотореле. Они, как и во всяком электрическом приборе, имеют ограничение по коммутации тока в амперах.

Принцип работы фотореле

Светочувствительное устройство, постоянно подключенное к электрическому питанию, замеряет уровень естественной освещенности контролируемого пространства. Датчик, реагирующий на освещение, подает сигнал на схему реле, замыкая – включая освещение в сумерки и размыкая — выключая освещение в светлое время суток.

Структурная схема фотореле

В состав сумеречного выключателя могут входить:

• светочувствительный элемент, реагирующий на колебания освещенности;
• датчик фотоэлемента, воспринимающий изменения тока;
• усилитель электрического тока;
• коммутирующий прибор в виде реле.

Схемы фотореле (сумеречный выключатель)

 Схема фотореле с выносным датчиком

Особенности конструкций сумеречных выключателей

Современные простые фотореле для небольших светильников выпускаются в едином пластмассовом корпусе с возможностью крепления на стену или непосредственно на фонарь тыльной стороны.

В случае превышаемой мощности подключаемых через фотореле осветительных приборов коммутировать его в цепь следует через магнитный пускатель или контактор соответствующей нагрузки.

Сложные приборы сумеречного освещения выпускаются двумя составляющими (внешнего датчика фотоэлемента и измерительно-коммутационного устройства), расположенных в щитовой и соединяемых проводами.

Монтаж фотодатчика,  реагирующего на движение, выполняется с учетом обеспечения обзора контролируемой территории.

Подключение нескольких осветительных приборов на одну выходную группу сумеречного выключателя проводится по параллельной схеме.

Большинство фотореле, защищены системой помехозащитой (выдержка времени) от ложных срабатываний. Но, все равно, датчики устройства нужно располагать в дали от возможных попаданий посторонних источников света, чтобы исключить эффект мигания ламп.

Фотодатчик замеряет естественную освещенность по одному из принципов:

• фоторезистора;
• фотодиода;
• фототранзистора;
• фототиристора;
• фотосимистора.

Чувствительным элементом, воспринимающим световой поток во всех этих конструкциях работает p-n переход, созданный на стыке двух различных полупроводниковых металлов с р- и n- проводимостью, который .способен вырабатывать электрический заряд при облучении светом.

Электрическое сопротивление фоторезистора зависит от интенсивности падающего светового потока.

Фотодиод формирует электрический заряд, соответствующий интенсивности света за счет фотовольтаического эффекта.

Фототранзистор устроен как оптоэлектронный полупроводник, является аналогом обычного биполярного транзистора, в котором область базы облучается светом для регулирования электрического сигнала.

Фототиристор предназначен для работы в цепях постоянного тока, сконструирован оптоэлектронным полупроводником со структурой обыкновенного тиристора, включаемого в работу током от потока света, направленного на светочувствительную матрицу,.

Фотосимистор сконструирован для работы с переменным током. Его можно представить упрощенной конструкцией из двух фототиристоров. Каждый из них реагирует на положительную или отрицательную составляющую полупериода гармоники. Синхронизацией тока для подачи на управляющий электрод занимается специальная схема.

Технические характеристики фотореле

К основным параметрам, влияющим на выбор сумеречного выключателя, относят:

• номинальное напряжение питания.

Внимание! Электронные приборы, выпускаемые за рубежом, предназначены для работы с напряжениями, стандартизированными в чужих странах. Они могут составлять величину 127 или 110 вольт, что не обеспечит их стабильную работу в электросети 220 вольт.

• мощность потребления электроэнергии и тепловую нагрузку светильников, которую должны надежно выдерживать выходные контакты сумеречного выключателя;
• условия эксплуатации прибора, влияющие на конструкцию и выбор степени защиты корпуса:
  • работа при атмосферных осадках;
  • возможность засорения пылью и посторонними предметами;
  • поддержание температурного режима;
  • светочувствительность датчика и настройки порога срабатывания по освещенности;
  • типы коммутируемых светильников. Простые сумеречные выключатели предназначены для работы с активными нагрузками, создаваемыми разогревом нити накаливания обычных ламп Ильича и галогенных конструкций. Все остальные виды, включая люминесцентные и энергосберегающие, создают реактивную составляющую нагрузки.

У метало-галогенных, натриевых и ртутных ламп при запуске создается бросок пускового тока, который может выжечь контакты.

Конструкция фотореле

Элементная база

Первые фотоэлементы создавались исключительно на аналоговых элементах с электромеханическими реле. Такие устройства успешно работают со 2-й половины 20-го века до настоящего времени.

По мере развития науки, послужившей бурному производству робототехники, стали массово выпускаться полупроводниковые устройства, на базе которых создавались конструкции статических фотореле.

Освоение микропроцессорной техники позволило управлять сложными осветительными установками посредством контроллеров, учитывающих специфические условия местности, включать датчики, реагирующие на движение или другие факторы.

Фотореле с выносным датчиком

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.

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.

Принцип работы самодельного сумеречного выключателя

По внутреннему устройству электрическая схема состоит из трех частей:

1. силовой схемы управления лампочкой светильника;
2. блока питания;
3. 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:

1. трансформаторную;
2. 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.

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.

с операционным усилителем и LDR

Эта схема сумеречного переключателя включает свет, лампу, двигатель и т. Д. Во время заката и выполняет обратный процесс на рассвете. Это идеальная схема для включения фонаря безопасности, который должен гореть всю ночь.

Как работает схема сумеречного переключателя?

В этой схеме используется операционный усилитель, сконфигурированный как инвертирующий усилитель. Схема использует LDR в качестве светового датчика. LDR имеет очень низкое сопротивление при воздействии света высокой интенсивности и очень высокое сопротивление в темноте.

Резисторы R1, R2 (LDR) и R3 образуют делитель напряжения. Когда LDR (R2) горит, напряжение на его выводах уменьшается, а уровень напряжения на инвертирующем выводе операционного усилителя уменьшается.

Схема сумеречного переключателя

Положительный вывод операционного усилителя подключен к потенциометру для регулировки уровня темноты, при которой на выходе операционного усилителя будет высокий уровень.

Когда естественное освещение уменьшается, значение резистора R2 увеличивается, как и напряжение на его выводах.Это вызывает падение напряжения на резисторе R3, в результате чего выходной сигнал операционного усилителя становится высоким. Это активирует реле и включает светодиод.

LDR (светозависимый резистор)

Когда мы находимся в темноте и возвращается дневной свет, начинается обратный процесс. Значение LDR уменьшается, напряжение на резисторе R3 увеличивается, превышая установленное напряжение на неинвертирующем выводе операционного усилителя. Это приводит к тому, что выходной сигнал операционного усилителя переходит на низкий уровень, что приводит к отключению реле и выключению светодиода.

Схема выводов операционного усилителя IC 741

Очень важно предотвратить засветку LDR другими источниками, кроме естественного света. Это был бы нежелательный эффект. Например: фонарик, освещающий LDR, выключит лампу, двигатель или что-то еще, когда еще темно.

Список компонентов для схемы сумеречного переключателя

• 2 резистора 1 кОм (R1, R7)
• 1 LDR (R2)
• 1 резистор 100 кОм (R3)
• 1 потенциометр 100 кОм (R4)
• 1 резистор 220 кОм ( R5)
• 1 резистор 10 кОм (R6)
• 1 транзистор BC337 NPN
• 1 электролитический конденсатор 100 мкФ.18 вольт или больше.
• 1 конденсатор 100 нФ.
• 2 полупроводниковых диода 1N4001 (D1, D2)
• 1 Красный светодиод (L1)
• 1 Операционный усилитель LM741 (U1)
• 1 Двойной выход реле 12 В (НР и НЗ) (RY1)

Сумеречный выключатель

Показанная здесь схема представляет собой сумеречный выключатель (светочувствительный выключатель). Он использует светозависимый резистор (фоторезистор), источник постоянного тока и триггер Шмитта (компаратор, который использует гистерезис) для активации реле при точном уровне окружающей темноты.Светозависимый резистор (LDR1) используется в качестве датчика освещенности, и схема может использоваться для автоматического включения и выключения любого устройства при любом уровне темноты. Поскольку мы используем реле SPDT (двойной переключатель), схему можно использовать и наоборот, то есть для активации нагрузки при окружающем свете (переключатель рассвета) вместо темноты. Примечательно, что многие использовали эту схему как новаторское устройство срабатывания будильника, которое активируется на рассвете.

Источник постоянного тока реализован на базе операционного усилителя IC1-A и TR1.Этот источник используется для смещения LDR11. Источник постоянного тока работает следующим образом:

Резисторы R1 и R2 образуют делитель напряжения, и они используются для подачи напряжения Vin, равного примерно 9,8 В, на вывод 5 IC1-A (неинвертирующий вход операционного усилителя).

Vin = [Vcc * R2 / (R1 + R2)] = 12 * 10000 / (10000 + 2200) = 9,836V

Поскольку операционный усилитель IC1-A работает в своей линейной области (как дифференциальный усилитель с очень высоким коэффициентом усиления), разность потенциалов между его входами (клеммы 5 и 6) приблизительно равна нулю.Таким образом, напряжение Vin, приложенное к клемме 5, примерно равно напряжению на клемме 6, которая в то же время подключена к нижнему концу R3. Таким образом, на R3 подается фиксированное напряжение, равное Vcc-Vin. Следовательно, согласно закону ОМ, ток, протекающий через R3, также постоянен и равен (Vcc-Vin) / R3 = (12 — 9,836) /1000=2,1 мА. Такой же постоянный ток протекает также через параллельную комбинацию R6 // LDR1, которая подключена последовательно к R3.Параллельная комбинация R6 // LDR1 дает общее сопротивление Rt = LDR1 * R4 / (LDR1 + R4).

• В абсолютной темноте LDR1 имеет очень высокое сопротивление (около 1 Мэг), а Rt становится около 4,6-4,7 К.
• При средней освещенности LDR1 имеет сопротивление приблизительно 50 К. Следовательно, Rt становится примерно равным 4,3К.
• При экстремальной яркости сопротивление LDR1 падает примерно до 100 Ом, а Rt становится примерно равным 100 Ом.

Согласно закону Ома, напряжение = ток x сопротивление, таким образом, установив постоянный ток 2 мА и сопротивление, равное Rt, заметим, что напряжение на выводе 2 IC1-B примерно равно:

• 9.8В в темноте
• 9В при средней освещенности
• 0,2 В при ярком окружающем освещении

Чтобы создать переключатель, который активируется от окружающего света или в темноте, мы используем это зависящее от света напряжение. Компаратор, построенный на IC1-B, используется для сравнения светозависимого напряжения с известным опорным напряжением. Чтобы избежать проблем с отскоком, мы используем триггер Шмитта вместо простого компаратора. Триггер Шмитта использует концепцию гистерезиса напряжения.

Светозависимое напряжение подается на инвертирующий вход (контакт 2) компаратора IC1-B. Это напряжение сравнивается с опорным напряжением, подаваемым на неинвертирующий вход (контакт 3). Значения R5 и R7 выбраны таким образом, чтобы, когда стеклоочиститель потенциометра R6 находился в крайнем положении по направлению к R5, опорное напряжение становилось равным примерно 10,2 В. В противоположном положении клеммы (по направлению к R7) опорное напряжение становится равным примерно 0.45В.

Чтобы создать некоторый гистерезис, мы используем R8 и R9, чтобы добавить к опорному напряжению небольшую отрицательную обратную связь с выхода операционного усилителя. Выход IC1-B принимает только два возможных значения (потому что IC1-B используется как компаратор). Эти два значения составляют приблизительно 0 и 11 В при отрицательном и положительном насыщении соответственно.

Гистерезис необходим, чтобы избежать проблем с отскоком. Скачки — это нежелательные колебания, которые могут возникать в простых компараторах, когда опорное напряжение и управляющее напряжение почти равны (слишком близко к переходной области).В триггере Шмитта (компаратор с гистерезисом) дребезжание эффективно предотвращается, потому что, как только компаратор меняет состояние из одного состояния в другое, соответствующая обратная связь немного сдвигает опорное напряжение в таком направлении, чтобы «усложнить» любой новый переход к противоположному. направление. По сути, это заставляет компаратор переключаться из одного состояния в другое на разных уровнях (в то время как один компаратор использует только один уровень сравнения). Разница между двумя порогами напряжения определяет так называемую область гистерезиса.

Очевидно, вы заметили, что чувствительность сумеречного переключателя можно регулировать с помощью R6. При определенном сумеречном уровне, который регулируется с R6, выход IC1-B переходит в свое отрицательное насыщенное состояние (около 0 В) и активирует реле через TR2 (транзистор типа PNP). Таким образом, реле срабатывает в темноте. Так, например, вы можете активировать освещение вашего сада на закате, если вы подключите свои садовые фонари к выходу LP1. В качестве альтернативы, если вы хотите активировать нагрузку на рассвете, вы должны подключить эту нагрузку к LP2.В заключение, устройства, подключенные к LP1, активируются на закате, а те, которые подключены к LP2, активируются на рассвете. Реле фактически активируется только на закате, но мы также можем управлять нагрузкой на рассвете, потому что мы используем реле SPDT, как показано на схеме.

Вы можете собрать устройство на тестовой плате (макетной плате) или на печатной плате, представленной выше. Вы можете легко собрать все компоненты на конкретной печатной плате, следуя сборочному чертежу, представленному здесь:

Сумеречный выключатель

Подробнее

And… Многие из вас подумают … Не проще ли создать сумеречный переключатель с классическим NE555, чем с микроконтроллером?

Цена немного выше, если мы сделаем это с микроконтроллером, но выгода больше.

Давайте посмотрим на электрическую схему:

У нас есть фоторезистор или LDR, подключенный между контактом 2 и отрицательным полюсом цепи питания, а с другой стороны, есть переменный резистор 100 K между положительным полюсом и pin 2.

LDR меняет свое сопротивление в зависимости от падающего на него света. И этот фоторезистор, подключенный к контакту 2, будет изменять напряжение на этом контакте в зависимости от света и регулируемого резистора R2.

Другими словами, изменяя R2, ​​мы можем активировать реле, когда свет, падающий на фоторезистор, минимален, например, в сумерках.

Считается, что эта электронная схема включает, например, освещение в доме или саду в сумерках и выключает их на рассвете, но … Разве вы не понимали, что когда свет включается LDR, этого еще достаточно внешний свет видеть?

Мы можем настроить порог срабатывания реле так, чтобы оно включалось, когда практически ничего не видно, а когда приближается рассвет, минимальный свет может заставить реле выключиться.

Решение кроется в задержке срабатывания реле.

Между выводом 7 и массой установлена ​​перемычка. Если перемычка разомкнута, реле активируется, когда мы запрограммировали его на включение с помощью R2, но когда оно замкнуто, подключено к земле, реле сработает, когда пройдет примерно полчаса от запрограммированного R2.

Светодиод D1 загорится, если мы запрограммировали его на это с помощью переменного резистора R2, а светодиод D2 загорится при срабатывании реле.Если убрать перемычку, одновременно загорятся светодиоды и сработает реле.

Если перемычка установлена, D1 включится в соответствии с программой (реле не сработает), а D2 включится через полчаса, тогда как реле также сработает.

Микроконтроллер этого проекта представляет собой 8-контактный рис. Модель 12F629. Мощность схемы составляет 5 вольт постоянного тока, а потребление будет равняться потреблению реле и активированных светодиодов, при мощности 5 В 100 мА вполне достаточно.

Шестнадцатеричный код сжат, для его извлечения необходимо ввести пароль:

Шестнадцатеричный код — это программа, которую вы должны выгравировать в микроконтроллере 12F629, что необходимо чтобы схема работала.

Если вы не умеете программировать микроконтроллеры, нажмите здесь.

Если вы не умеете делать печатные платы, нажмите здесь.

Объяснение 4 цепей автоматического переключения дня и ночи

Все 4 описанные здесь простые схемы переключателя дневного и ночного освещения, активируемые светом, могут использоваться для управления нагрузкой, обычно лампой 220 В, в ответ на меняющиеся уровни окружающего освещения.

Схема может использоваться в качестве коммерческой автоматической системы управления уличным освещением, в качестве домашнего светильника на крыльце или в качестве контроллера освещения коридора или просто может использоваться любым школьником для демонстрации объекта на его школьной выставке-ярмарке. В следующем содержании описаны четыре простых способа по изготовлению переключателя, активируемого светом, с использованием различных методов.

1) Световой переключатель дня и ночи с использованием транзисторов

На первой схеме показано, как схема может быть сконфигурирована с использованием транзисторов, вторая и третья схемы демонстрируют принцип с использованием КМОП-микросхем, а последняя схема объясняет ту же концепцию, которая реализуется с использованием широко распространенной микросхемы IC 555.

Давайте оценим цепи одну за другой со следующими баллами:

На первом рисунке показано использование пары транзисторов в сочетании с несколькими другими компонентами, например резисторами, для конструкции предлагаемой конструкции.

Транзисторы сконструированы как инверторы, то есть, когда T1 переключается, T2 отключается, и наоборот.

Транзисторы T1 подключены как компаратор и состоят из LDR через его базу и положительного источника питания через предустановку.

LDR используется для определения условий внешней освещенности и используется для запуска T1, когда уровень освещенности пересекает конкретный установленный порог. Этот порог устанавливается предустановкой P1.

Использование двух транзисторов особенно помогает уменьшить гистерезис схемы, который в противном случае повлиял бы на схему, если бы был включен только один транзистор.

Когда T1 проводит, T2 выключен, как и реле, и подключенная нагрузка, или свет.

Обратное происходит, когда падает свет на LDR или когда наступает темнота.

Список деталей:

• R1, R2, R3 = 4k7 1/4 Вт
• VR1 = предустановка 10k
• LDR = любая маленькая LDR с сопротивлением от 10 до 50 кОм при дневном свете (в тени)
• C1 = 470 мкФ / 25 В
• C2 = 10 мкФ / 25 В
• Все диоды = 1N4007
• T1, T2 = BC547
• Реле = 12 В, 400 Ом, 5 ампер
• Трансформатор = 0-12 В / 500 мА или 1 ампер. CMOS NAND ворота и НЕ ворота

  На втором и третьем рисунках показаны микросхемы CMOS для выполнения вышеуказанных функций, и концепция остается довольно схожей.Первая схема из двух использует микросхему IC 4093, которая представляет собой четырехканальную ИС логического элемента И-НЕ с двумя входами.

  Каждый из вентилей формируется в инверторы путем замыкания обоих входов вместе, так что теперь логический уровень входа вентилей эффективно реверсируется на этих выходах.

  Хотя для реализации действий было бы достаточно одного логического элемента NAND, три логических элемента были задействованы в качестве буферов для получения лучших результатов и с целью использования всех из них, так как в любом случае три из них останутся простаивающими.

  Затвор, отвечающий за считывание, можно увидеть вместе с светочувствительным устройством LDR, подключенным к его входу, и положительным полюсом через переменный резистор.

  Этот переменный резистор используется для установки точки срабатывания затвора, когда свет, падающий на LDR, достигает желаемой заданной интенсивности.

  Когда это происходит, вход затвора становится высоким, следовательно, выход становится низким, делая выходы буферных вентилей высокими. В результате срабатывает транзистор и релейный узел.Подключенная нагрузка через реле теперь переключается на предполагаемые действия.

  Вышеупомянутые действия в точности повторяются с использованием IC 4049, которая также имеет аналогичную конфигурацию и является довольно пояснительной.

  Список деталей

  • R1 = любой LDR с сопротивлением от 10 кОм до 50 кОм при дневном свете (в тени)
  • P1 = предустановка 1 м
  • C1 = керамический диск 0,1 мкФ
  • R2 = 10 кОм 1/4 Вт
  • T1 = BC547
  • D1 = 1N4007
  • Реле = 12 В, 400 Ом, 5 ампер
  • ICs = IC 4093, как в первом примере, или IC 4049, как во втором примере

  3) Релейный переключатель с активацией света с использованием IC 555

  Последний рисунок иллюстрирует, как IC 555 может быть сконфигурирован для выполнения вышеуказанных ответов.

  Видеоклип, демонстрирующий практическую работу схемы автоматического дневного и ночного освещения на базе микросхемы IC555

  Список деталей
  • R1 = 100k
  • R3 = 2m2
  • C1 = 0,1 мкФ
  • Rl1 = 12 В, SPDT,
  • D1 = 1N4007,
  • N1 —- N6 = IC 4049
  • N1 —- N4 = IC 4093 IC1 = 555

  4) Цепь светодиодной лампы с автоматическим ночным управлением

  Эта четвертая схема не только проста, но и очень интересна, и ее очень легко построить.Возможно, вы видели новые фонари, изготовленные из новых высокоэффективных светодиодов высокой яркости.

  Идея состоит в том, чтобы добиться чего-то похожего, но с дополнительной функцией.

  Функциональные особенности

  Чтобы наша схема работала после наступления темноты, используется фототранзистор, так что при отсутствии дневного света светодиод включается.

  Для того, чтобы схема была очень компактной, здесь предпочтение отдается батарейкам с одной кнопкой, которые очень похожи на те, которые используются в калькуляторах, часах и т. Д.

  Понимание схемы:

  Пока окружающий свет освещает фототранзистор, напряжение на его эмиттерном выводе достаточно велико, чтобы база PNP-транзистора Q1 могла держать его в выключенном состоянии.

  Однако, когда наступает темнота, фототранзистор начинает терять проводимость, и напряжение на его эмиттере падает, что приводит к медленному отключению фототранзистора.

  Это побуждает Q1 начать смещение через резистор базы / заземления R, и он начинает ярко светиться по мере того, как темнота становится глубже.

  Для управления уровнем окружающего света, для которого может потребоваться включение светодиода, значения резистора R могут изменяться до тех пор, пока не будет достигнут желаемый уровень. Установка потенциометра не рекомендуется, просто для обеспечения компактности и гладкости устройства.

  Схема может потреблять приблизительно 13 мА, когда светодиод горит, и всего несколько сотен мкА, когда он выключен.

  Работа схемы

  Спецификация материалов для обсуждаемой автоматической светодиодной лампы с ночным управлением.

  — 1 PNP BC557A
  — Один совместимый фототранзистор
  — 1 сверхяркий белый светодиод
  — 1 батарейка 3 В, монета
  — Один резистор 1 кОм

  ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ РЕЛЕ

  Вы можете найти множество приложений, в которых фотоэлектрическое обнаружение используется для включения / выключения цепи. Эта простая схема, показанная ниже, сконфигурирована как бистабильный мультивибратор.

  Базовый резистор Q1 на самом деле является фоторезистором с номером ORP12. В отсутствие света сопротивление фоторезистора высокое, это приводит к тому, что Q1 проводит ток, а Q2 остается отключенным.По мере того, как падающий свет на фоторезистор OPR12 увеличивается, его сопротивление падает до точки, пока Q1 не выключится, а Q2 не включится жестко, активируя катушку реле. Чтобы сбросить схему, мы можем использовать данную кнопку.

  Диод свободного хода, подключенный к катушке реле, предназначен для защиты транзистора от всплесков обратной ЭДС катушки реле, и этим диодом может быть любой кремниевый диод, такой как 1N4148 или 1N41007.

  A Миниатюрный фотоэлектрический сумеречный переключатель — Open Electronics

  Управляет зажиганием ламп или других электрических нагрузок, когда яркость окружающей среды падает ниже регулируемого порога.

  Существуют схемы, которые никогда не устаревают и выдерживают время, прогресс, появление и распространение разнообразных микроконтроллеров и плат, возможно потому, что всегда есть потребность в чем-то простом, дешевом и выполняющем работу.

  Среди них есть сумеречный выключатель, который никогда не устареет, по крайней мере, до тех пор, пока не возникнет потребность в чем-то, чтобы включать и выключать свет в зависимости от окружающего освещения.

  Сумеречных выключателей на рынке много, что же тогда изобретать? На этот раз мы постарались ориентироваться на размер и предлагаем проект, который, несмотря на то, что он классический, адаптируется к одной из потребностей современности: миниатюризации.Фактически, то, что мы представляем, представляет собой великолепный сумеречный переключатель с релейным выходом для управления низковольтными нагрузками (для работы с нагрузками, работающими от 220 В переменного тока, просто используйте реле соответствующей мощности для управления обменом), печатная плата которого в комплекте со всеми компонентами, размеры всего 29x29x15 мм!

  Схема

  Схема очень проста: операционный усилитель, установленный в качестве компаратора, и фоторезистор, который мы используем для определения уровня освещения в окружающей среде.Чтобы завершить схему, вы также найдете исполнительный механизм, который в нашем случае представляет собой небольшое реле. Как уже говорилось, для обнаружения окружающего освещения мы используем фоторезистор FR1, который имеет максимальное сопротивление в темноте (около 1 МОм) и минимальное (несколько сотен Ом) при воздействии сильного света: это позволяет обнаруживать уровень освещенности окружающей среды на основе значения резистивной составляющей. Для этого мы вставляем фоторезистор в делитель напряжения, ориентируясь на напряжение, полученное на выходе последнего.

  Используя делитель, мы можем использовать компаратор с определенным порогом напряжения, соответствующим определенному значению яркости: в соответствии с порогом будет подано напряжение. Включение триммера в сеть компаратора позволяет нам определять уровень яркости, при котором реле должно срабатывать.

  Давайте посмотрим на операцию подробно, предполагая, что мы начинаем с состояния полной темноты, с сопротивлением FR1 намного выше, чем сопротивление R3 и R5, а затем напряжение, присутствующее между узлом, образованным им, с R3 и R6, приблизительно равным сопротивлению который обнаруживается после диода D1 и, следовательно, тот же, что питает U1.

  Если курсор подстроечного резистора RV1 находится далеко от положительной линии (т. Е. От катода D1), напряжение на инвертирующем входе операционного усилителя ниже, чем локализованное на неинвертирующем входе. Таким образом, выход U1 переходит в высокий логический уровень и поляризуется в зависимости от T1. Токосъемник T1 проводит ток и одновременно питает катушку реле и биполь R2 / LD1, загорая светодиод (тем самым сигнализируя срабатывание сумеречного переключателя) и запитывая RL1.Переключатель RL1 замыкается между C и NO, замыкая цепь подключенной к ним нагрузки.

  Когда свет в окружающей среде увеличивается, напряжение, подаваемое с R6 и D3 на вывод 5 U1, начинает падать из-за того, что сопротивление фоторезистора начинает постепенно падать в зависимости от интенсивности света, который попадает на чувствительную поверхность. В какой-то момент этого процесса неинвертирующий вход имеет более низкий потенциал, чем тот, который подается на инвертирующий от триммера RV1, и компаратор инвертирует состояние своего выхода, который переключается на низкий уровень и оставляет транзистор T1 заблокированным.

  Теперь светодиод гаснет и подвижная нагрузка реле падает. Если яркость окружающей среды снова падает, контакт 7 U1 снова становится высоким, и реле снова включается (также снова включается светодиод).

  Момент включения реле и включения светодиода регулируется подстроечным резистором RV1. Помещая курсор этого компонента на землю, вы уменьшаете напряжение, при котором компаратор возвращается в состояние покоя: для отключения реле требуется много света.Напротив, при движении к катоду диода D1 напряжение, которого должен достичь контакт 5, растет, и для срабатывания реле вы должны подавать на фоторезистор более высокие значения сопротивления (и, следовательно, более темную атмосферу).

  Посмотрев на схему компаратора, вы можете заметить, что D3 служит для доведения потенциала R6 до рабочего, предотвращая разряд C3 через него. D3 вставляется вместе с конденсатором C3, чтобы создать своего рода сеть защиты от коммутации, необходимую для предотвращения переключения компаратора в случае очень короткого изменения освещенности (например, из-за пролета птицы или движения человека. или машина).Как при переходе от темноты к свету, так и наоборот, реле начнет звонить, потому что компаратор переключается многократно, поскольку значение сопротивления, снятое с фоторезистора, колеблется в районе того, которое определяет переключение. Последней ситуации также можно избежать, установив положительный полюс U1, тем самым реализовав гистерезис схемы (с двумя разными порогами переключения): в этом случае мы выбрали обычный компаратор, фильтрующий напряжение, подаваемое делителем, который включает фоторезистор, с помощью сеть RC.

  Сказав, что мы должны смотреть только на схему источника питания, состоящую из диода D1 (который защищает входные клеммы от обратной полярности), расположенного после источника питания, и конденсаторов C1 и C2 (предназначенных для фильтрации блок питания, особенно от сети.

  Для работы схемы требуется постоянное напряжение, лучше стабилизированное (в противном случае компаратор может колебаться вблизи порогового напряжения, несмотря на сетевой RC-фильтр) при значениях от 9 до 12 вольт.Требуемый ток составляет порядка 40 мА, также благодаря использованию субминиатюрного реле, катушка которого потребляет очень мало (около 15 мА).

  Последняя деталь касается диода D2, расположенного антипараллельно относительно катушки RL1 и, следовательно, запрещенного в нормальных условиях; этот компонент используется, когда транзистор, блокируя, прерывает ток в катушке реле, в то время как из-за индуктивного характера индуктивностей тот же самый реагирует, генерируя обратное дополнительное напряжение.Это напряжение, если оно не подавляется тем фактом, что диод с обратной поляризацией замыкает его накоротко, может повредить коллекторный переход T1.

  Спецификация
  R1: 15 кОм
  R2: 1 кОм
  R3: 15 кОм
  R4: 3,3 кОм
  R5: 150 Ом
  : 3387 R5: 150 Ом
  : 3387 кОм

  RV1: Триммер 1 кОм MV

  FR1: фоторезистор 2-20к

  C1: 100 мкФ 25VL
  C2: 100 нФ
  C3: 100 мкФ 25VL

  D1: 1N4148
  D2: 1N4148
  D3: 1N4148

  LD1: светодиод 3 мм красный

  T1: BC547

  U1: LM358

  RL1: Relé 12V

  Датчик освещенности

  — принципиальная схема, работа и его применение

  Управление уличным освещением, создание схемы датчика освещенности, наружное освещение, некоторые домашние бытовые приборы и т. Д. Обычно обслуживаются и управляются вручную несколько раз.Это не только рискованно, но и приводит к потерям электроэнергии из-за халатности персонала или необычных обстоятельств при включении и выключении этих электроприборов. Следовательно, (в зависимости от требований) мы можем использовать схему светового датчика для автоматического переключения нагрузок в зависимости от интенсивности дневного света с помощью светового датчика. В этой статье мы вкратце расскажем о том, как сделать схему светового датчика и его работу.

  Что такое датчик?

  Прежде чем изучать датчик освещенности, мы должны знать, что такое датчик.Датчик — это устройство, которое используется для обнаружения изменений количества или событий и соответствующего вывода результатов.

  Различные типы датчиков

  Существуют различные типы датчиков, такие как датчики освещенности, датчик температуры, датчик влажности, датчик давления, датчик пожара, ультразвуковые датчики, ИК-датчик, датчик касания и т. Д.

  Что такое цепь датчика освещенности?

  Схема светового датчика представляет собой простую электрическую схему, которая может использоваться для управления (включения и выключения) электрических нагрузочных устройств, таких как освещение, вентиляторы, охладители, кондиционеры, уличные фонари и т. Д., автоматически. Используя эту схему светового датчика, мы можем исключить ручное переключение, поскольку нагрузка может регулироваться автоматически в зависимости от интенсивности дневного света. Следовательно, мы можем описать его как автоматический датчик освещенности.

  Схема светового датчика помогает избежать ручного управления уличными фонарями, установленными на автомагистралях, что сопряжено с риском, а также приводит к потере мощности. Схема датчика освещенности состоит из основных электрических и электронных компонентов, таких как датчик освещенности, пара Дарлингтона и реле.Чтобы понять, как работает схема светового датчика, мы должны знать кратко о компонентах, используемых при проектировании схемы светового датчика.

  Датчик освещенности

  Доступны различные типы световых датчиков, такие как фоторезисторы, фотодиоды, фотоэлектрические элементы, фототрубки, фотоэлектронные умножители, фототранзисторы, устройства с зарядовой связью и т. Д. Но LDR (светозависимый резистор или фоторезистор) используется в качестве светового датчика в этой схеме светового датчика. Эти датчики LDR пассивны и не производят никакой электроэнергии.

  Датчик освещенности LDR

  Но сопротивление LDR изменяется с изменением интенсивности дневного света (свет горит на LDR). Датчик LDR прочен по своей природе, поэтому может использоваться даже в грязных и суровых внешних условиях. Следовательно, LDR предпочтительнее по сравнению с другими датчиками света, поскольку его можно использовать даже в наружном освещении домов, а также в автоматических уличных фонарях.

  Изменение сопротивления LDR с изменением интенсивности света

  Светозависимый резистор — это переменный резистор, который регулируется силой света.LDR изготовлены из полупроводникового материала с высоким сопротивлением, сульфида кадмия, который обладает фотопроводимостью.

  Интенсивность света и сопротивление LDR

  В ночное время (когда свет на LDR уменьшается) LDR демонстрирует очень высокое сопротивление около нескольких МОм (мегаомов). В дневное время (когда на LDR горит свет) сопротивление LDR уменьшается примерно до нескольких 100 Ом (сотен Ом). Следовательно, сопротивление LDR обратно пропорционально свету, падающему на LDR.

  Как показано на рисунке выше, LDR состоит из двух выводов, похожих на обычный резистор, и волнообразной конструкции на его верхней поверхности. График, показанный выше, показывает обратную пропорциональность LDR интенсивности света.

  Основным недостатком LDR является то, что он чувствителен к освещенному на нем свету, независимо от его природы (естественный дневной свет или даже искусственный свет).

  Пара Дарлингтона

  Поперечное соединение двух транзисторов называется парой Дарлингтона, это транзисторное соединение пары Дарлингтона используется в этой схеме датчика освещенности.

  Пара Дарлингтона

  Этот транзистор с парой Дарлингтона также считается одиночным транзистором, который имеет очень высокое усиление по току по сравнению с общим усилением транзистора. Произведение входного тока и усиления транзистора дает входной сигнал, подаваемый на нагрузку через пару Дарлингтона. Мы знаем, что если базовое напряжение должно быть больше 0,7 В, тогда транзистор включается, но в случае пары Дарлингтона базовое напряжение должно быть 1,4 В, так как два транзистора должны быть включены.

  Реле

  Реле играет жизненно важную роль в цепи светового датчика для включения нагрузки или для подключения нагрузки к цепи светового датчика, а также к сети переменного тока.

  Реле

  Обычно реле состоит из катушки, эта катушка возбуждается всякий раз, когда на нее поступает достаточное питание (требуемое количество питания зависит от номинала реле).

  Схема работы датчика освещенности

  Схема датчика освещенности представляет собой электронную схему, разработанную с использованием (датчика освещенности) LDR, пары Дарлингтона, реле, диода и резисторов, которые подключены, как показано на принципиальной схеме датчика освещенности.На нагрузку подается напряжение 230 В переменного тока (в данном случае нагрузка представлена ​​лампой).

  Постоянное напряжение, необходимое для цепи светового датчика, подается от батареи или с помощью схемы мостового выпрямителя. Эта схема мостового выпрямителя преобразует 230 В переменного тока в 6 В постоянного тока. Схема мостового выпрямителя использует понижающий трансформатор для понижения напряжения 230 В до 12 В. Диоды, соединенные в виде моста, используются для преобразования 12 В переменного тока в 12 В постоянного тока. Стабилизатор постоянного напряжения IC7806 используется для преобразования 12 В постоянного тока в 6 В постоянного тока, а затем эти 6 В постоянного тока поступают в схему.Электропитание 230 В переменного тока для нагрузки и мостового выпрямителя должно поддерживаться непрерывно для бесперебойной работы цепи светового датчика.

  Принципиальная схема датчика освещенности

  В дневное время датчик освещенности LDR имеет очень низкое сопротивление около нескольких 100 Ом. Таким образом, питание проходит через LDR и заземляется через резистор и переменный резистор, как показано в схеме светового датчика. Это связано с тем, что сопротивление, предлагаемое LDR в дневное время или когда на LDR горит свет, меньше по сравнению с сопротивлением оставшейся части цепи (то есть через реле и пару Дарлингтона).Мы осознаем принцип тока, согласно которому ток всегда течет по пути с низким сопротивлением.

  Таким образом, катушка реле не получает достаточного питания для включения. Следовательно, при дневном свете нагрузка отключается.

  Точно так же в ночное время (когда свет на LDR очень слабый), сопротивление LDR увеличивается до очень высокого значения около нескольких мегамом (примерно 20 МОм). Таким образом, из-за очень высокого сопротивления LDR протекание тока очень мало или почти равно нулю, как при разомкнутой цепи.Теперь ток течет по пути с низким сопротивлением, так что он увеличивает базовое напряжение пары Дарлингтона до уровня более 1,4 В. Когда пара Дарлингтона активирована, катушка реле получает достаточно питания, чтобы запитаться, и, следовательно, нагрузка включается в ночное время или когда на LDR не горит свет.

  Практическое применение схемы датчика освещенности

  Схема датчика освещенности может использоваться для разработки различных практических проектов на основе встроенных систем, основанных на датчиках, таких как система охранной сигнализации с фотоэлектрическим датчиком, управляемая Arduino высокочувствительная система энергосбережения на основе LDR для системы управления уличным освещением , солнечная система освещения шоссе с автоматическим выключением в дневное время, переключение освещения от заката до восхода солнца и т. д.

  Переключатель освещения от заката до восхода солнца

  Переключатель освещения от заката до восхода солнца представляет собой приложение схемы светового датчика, которое предназначено для автоматического управления на основе света, освещаемого датчиком света LDR.

  Применение схемы датчика освещенности — проект переключения освещения от заката до восхода солнца

  Сопротивление LDR изменяется с изменением интенсивности света, освещаемого на LDR. Выход LDR подается на таймер 555, подключенный в бистабильном режиме. Выход таймера 555 используется для управления запуском нагрузки через TRIAC.Таким образом, эта схема светового датчика включает нагрузку вечером или на закате и автоматически отключает нагрузку утром или на восходе солнца.

  Надеюсь, в этой статье содержится адекватная информация о том, как сделать схему светового датчика и как она работает. Для самостоятельной разработки инновационных проектов в области электротехники и электроники вы можете обратиться к нам, разместив свои идеи и комментарии в разделе комментариев ниже.

  Компонент сумеречного переключателя и справка по схеме

  Привет ashispostbox,

  вместо транзистора PNP на вашем рисунке я использовал транзистор NPN.Обратите внимание, что это транзистор npn общего назначения. BC547.

  Посмотрите на принципиальную схему. См. Приложение 61927

  Когда вы включаете главный выключатель, которым является выключатель питания лампы, трансформатор преобразует 230 В переменного тока в 12 В переменного тока, которые выпрямляются мостовой выпрямительной схемой. Выпрямленное напряжение, отфильтрованное конденсатором ……. и переданное как напряжение постоянного тока 12 В … (с небольшими колебаниями). Комбинация светодиодов резистора сразу после этого укажет, что питание включено.

  Следующий раздел — это контролирующая или считывающая часть.

  Здесь я использовал LDR (светозависимый резистор) отрицательного типа. то есть когда на него падает свет, сопротивление невелико. когда на него не падает свет, сопротивление велико. Также компаратор (741) в качестве лица, принимающего решения. Некоторые резисторы, чтобы помочь лицу, принимающему решение (741), принять решение, которое я хочу. также горшок для регулировки чувствительности.

  Теперь давайте изучим его работу.

  Обратите внимание: замкните переключатель 2 (автоматический / ручной) для автоматического режима

  , когда свет падает на LDR, его сопротивление низкое, поэтому на LDR не будет большого падения напряжения.поэтому остальное напряжение упадет на резисторе 2,2 кОм. следовательно, это напряжение будет доступно на инвертирующем выводе операционного усилителя (741). напряжение на неинвертирующем выводе создается таким образом, что во время состояния доступности света напряжение на неинвертирующем выводе меньше напряжения на инвертирующем выводе. (это делается путем регулировки значения горшка, определяющего интенсивность). поскольку в этом состоянии напряжение на инвертирующем выводе выше. поэтому операционный усилитель даст выход 0 В.это не включит транзистор NPN. так что реле не будет активным. Поскольку к лампочке подключен нормально открытый контакт, она не загорится. , таким образом, лампочка не будет гореть в дневное время.
  
  Теперь, когда света нет, сопротивление LDR будет намного выше. таким образом, большая часть напряжения будет падать на LDR. очень меньше напряжения будет падать на 2.2k. Это приведет к тому, что низкое напряжение достигнет базы инвертирующего терминала. Напряжение на неинвертирующей клемме будет выше.(в противном случае придется выполнить — только одноразовую задачу) Поскольку напряжение на клемме + ve больше, компаратор выдаст высокий уровень (+12 В). это активирует транзистор (драйвер реле), и реле будет включено. это приведет к включению лампы. Таким образом, лампа будет гореть при низкой / полной интенсивности света.

  Я сказал, вы должны замкнуть переключатель 2 для автоматического режима. Проверим, что будет, если он не закрыт или выбран ручной режим.

  В этом случае ноль (0) В будет достигать инвертирующей клеммы, что соответствует второму случаю (без светового случая).таким образом, свет будет гореть, когда главный выключатель (s1) включен, и будет выключен, когда главный выключатель выключен.

  Надеюсь, что этой схемы и объяснения будет достаточно.