Инструкция по применению сумеречного выключателя

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.

Фото — датчик Steinel NightMatic

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

Фотоэлементы и фотосенсоры Uniel и Энергия

Фотоэлемент Энергия AS6 220V 3A и 6А

Фотоэлемент (фотореле) Энергия AS6 может непосредственно управлять светильниками или другими электроприборами мощностью до 650Вт (3А) или 1300Вт (6А).

В фотоэлементах Энергия AS6 отсутствует регулировка уровня освещенности и задержки по времени для исключения ложных включений/выключений нагрузки.

Максимальная коммутируемая нагрузка — 3А (650 Вт) или 6А (1300 Вт).

Уровень освещенности для включения — 31,5 люкс.

Уровень освещенности для выключения — 125 люкс.

Время задержки срабатывания — 50. 120 секунд.

Номинальное напряжение — 220В, 50 Гц.

Температура эксплуатации — от -50 до +60ºС.

Габаритные размеры (без крепления) — 44х42х35 мм.

Габаритные размеры (с креплением) — 90х54х35 мм.

Степень защиты — IP44.

Аналоги других производителей (близкие по характеристикам, способу монтажа и т.д.): Camelion LXP-01, Feron SEN25, Комтех (Comtech) ДО-ФР 301, EKF (ЭКФ) PS-1, TDM ФРЛ-01.

Фотоэлемент Uniel USN-011-2200W-02/100LUX-WH

Фотоэлемент (фотосенсор) Uniel USN-011-2200W-02/100LUX-WH может непосредственно коммутировать светильники или другие электроприборы мощностью до 10А (2200Вт).

Регулировка времени задержки включения/отключения отсутствует. Регулировка уровня естественного освещения для срабатывания фотоэлемента регулируется в пределах от 0,2 люкса (свет при полной луне) до 100 люкс (в светлой комнате вблизи окна).

Максимальная коммутируемая нагрузка — 10А (2200 Вт).

Уровень светочувствительности — 0,2-100 люкс.

Номинальное напряжение — 220В, 50 Гц.

Температура эксплуатации — от -20 до +40ºС.

Габаритные размеры (без крепления) — 78хØ63 мм.

Габаритные размеры (с креплением) — 150х63х78 мм.

Степень защиты — IP44.

Влажность — не более 93%.

Аналоги других производителей (близкие по характеристикам, способу монтажа и т.д.): Camelion LXP-02, Feron SEN26, Комтех (Comtech) ДО-ФР 201, IEK (ИЭК) ФР 601, EKF (ЭКФ) PS-2,TDM ФРЛ-02.

Фотоэлемент Энергия ASO-22015 220V 15A

Фотоэлемент (фотореле) Энергия ASO-22015 может непосредственно управлять лампами или другими электроприборами мощностью до 15А (3300Вт).

Отсутствует регулировка времени задержки срабатывания и светочувствительности.

Максимальная коммутируемая нагрузка — 15А (3300 Вт).

Уровень освещенности для включения — 30 люкс.

Уровень освещенности для выключения — 150 люкс.

Время задержки срабатывания — 50. 120 секунд.

Номинальное напряжение — 220В, 50 Гц.

Температура эксплуатации — от -50 до +60ºС.

Габаритные размеры (без крепления) — 69хØ57 мм.

Габаритные размеры (с креплением) — 122х57х63 мм.

Степень защиты — IP44.

Фотоэлемент Uniel USN-012-5500W-02/100LUX-WH

Фотоэлемент (фотосенсор) Uniel USN-012-5500W-02/100LUX-WH может непосредственно коммутировать светильники или другие электроприборы мощностью до 25А (5500Вт).

Регулировка времени задержки включения/отключения отсутствует. Регулировка уровня естественного освещения для срабатывания фотоэлемента регулируется в пределах от 0,2 люкса (свет при полной луне) до 100 люкс (в светлой комнате вблизи окна).

Максимальная коммутируемая нагрузка — 10А (2200 Вт).

Уровень светочувствительности — 0,2-100 люкс.

Номинальное напряжение — 220В, 50 Гц.

Температура эксплуатации — от -20 до +40ºС.

Габаритные размеры (без крепления) — 71хØ78 мм.

Габаритные размеры (с креплением) — 140х78х85 мм.

Степень защиты — IP44.

Влажность — не более 93%.

Аналоги других производителей (близкие по характеристикам, способу монтажа и т.д.): Camelion LXP-03, Feron SEN27, Комтех (Comtech) ДО-ФР 101, IEK (ИЭК) ФР 602, EKF (ЭКФ) PS-3, TDM ФРЛ-03.

Разновидности датчиков освещения

Основной функцией датчиков освещённости является включение освещения при наступлении темноты и отключении его при наступлении достаточной освещённости. Для расширения функциональных возможностей подобных приборов они комбинируются с прочими устройствами автоматики, вследствие чего становятся более востребованными. Наиболее распространёнными видами датчиков освещения, оснащёнными дополнительными функциями, являются:

• Фотореле с таймером – позволяет настроить работу прибора не только по отношению к освещённости, но и в заданном временном интервале;
• Фотореле сдатчиком движения – позволяет в большей степени экономить расходование электрической энергии, особенно в зоне пешеходных дорожек и придомовой территории, посредством включения света только в период нахождения в зоне действия датчика крупного объекта (человек, автомобиль и т.д.);
• Фотореле с программируемыми настройками – являются наиболее технически оснащёнными приборами, при помощи которых можно настроить режимы работы освещения, как в течение различных временных периодов (сутки, неделя, месяц, сезон и т.д.), так и работающих при срабатывании на движение в зоне их действия.

Фотореле марки Tdm модель «Sq0324-0019» для установки на ДИН-рейку с выносным фотодатчиком

Автоматический выключатель освещения

Данная схема объединяет в себе функции сумеречного выключателя или автоматического выключателя освещения. Он управляет лампой, освещающей вход лестничной площадки дома. Автомат оснащен двумя датчиками, — инфракрасным датчиком, работающим на отражение луча от препятствия и фотодатчиком, измеряющим интенсивность естественного освещения.

Если в темное время суток в зону контроля ИК-датчика войдет человек или подъедет автомобиль, светильник включается. Светильник будет гореть столько времени, сколько человек или автомобиль находится в зоне контроля, плюс еще несколько минут. То есть, когда вы выходите из зоны контроля (например, пройдя мимо или войдя в дом), свет продолжает гореть еще несколько минут, а затем выключается.

Но все это работает только ночью (в темное время суток). Днем, когда естественная освещенность достаточна автомат не реагирует на людей, машины и другие объекты, появляющиеся в его зоне контроля.

Схема обладает несколькими существенными достоинствами:

1. Обеспечена полная гальваническая развязка между блоком управления и электросетью.

2. ИК-датчик работает на модулированном ИК-излучении, поэтому, он не реагирует на ИК-составляющие дневного света, света автомобильных фар, излучение других приборов.

3. Фотодатчик освещенности автоматически блокируется, когда включен светильник, которым управляет этот автомат. Это позволяет легче выбрать место и способ размещения фотодатчика (нет необходимости фотодатчик как-то прятать от света лампы светильника).

ИК-датчик отражения состоит из генератора модулированного излучения и фотоприемника. Мультивибратор на элементах D1.1-D1.2 генерирует импульсы с частотой настройки фотоприемника FU1 (в данном случае, 36 кГц). Эти импульсы поступают на ИК-светодиод через транзисторный ключ на VT1 и VT2, который их усиливает по мощности.

Модулированное излучение ИК-светодиода направлено в сторону зоны контроля. Туда же направлен и фотоприемник FU1. Между HL1 и FU1 установлена непрозрачная перегородка, чтобы не допустить прямого попадания ИК света от HL1 на FU1.

Если в зоне контроля есть какой-то объект достаточно больших размеров, ИК-лучи от него отражаются и попадают на FU1. В этом случае, на выходе FU1 — логический ноль. Если же отражения нет, либо отраженный луч слишком слаб, — единица.

Максимальная дальность чувствительности ИК-датчика определяется яркостью светодиода и чувствительностью фотоприемника. Практически можно регулировать только яркость светодиода изменяя максимальный ток через него. Поэтому при налаживании чувствительность датчика устанавливают подбором сопротивления R1.

Фотодатчик освещенности выполнен на фотодиоде VD4. Он включен в обратном направлении и работает как фоторезистор (с увеличением освещенности его сопротивление уменьшается). VD4 и R11 образуют делитель напряжения. Светочувствительность датчика регулируют резистором R11, так чтобы днем напряжение на нем было выше порога переключения логического элемента, а ночью — ниже. Поэтому ночью на выводы 6 D1.2 и 9 D1.3 подано напряжение, соответствующее логическому нулю, и ИК-датчик работает. Конденсатор С4 тормозит реакцию фотодатчика на быстрое изменение освещенности.

Пока отражения ИК-луча нет, на выходе элемента D1.3 присутствует логический ноль. Конденсатор С3 разряжен. На выходе D1.4 -единица, и транзисторный ключ VT3-VT4 закрыт. Реле К1 выключено и питание на светильник Н1 не поступает.

При отражении ИК-луча на выходе D1.3 появляется единица. Конденсатор С3 относительно быстро заряжается через прямое сопротивление VD1 и через R8. На выходе D1.4 устанавливается логический ноль. Ключ VT3-VT4 открывается и реле К1 включает светильник.

После того как объект выходит из зоны контроля на выходе D1.3 устанавливается ноль. Но диод VD1 закрывается, поэтому конденсатор С3 разряжается медленно, через большое сопротивление R7. На его разрядку до порога логического нуля уходит несколько минут. Пока на С3 напряжение еще находится в зоне логической единицы, ключ VT3-VT4 открыт и светильник горит. Затем, он выключается.

Днем яркость естественного света высока, поэтому сопротивление VD4 в несколько раз ниже чем ночью. Напряжение на R11 на уровне логической единицы. Поэтому, мультивибратор D1.1-D1.2 заблокирован, а элемент D1.3 закрыт, — ИК-датчик выключен. Чтобы свет от светильника не влиял на VD4 в схеме есть цепь R10-VD3.

Когда на выходе D1.4 появляется логический ноль и светильник включается, эта цепь включается параллельно R11 и снижает чувствительность VD4 так, что он не реагирует, даже если находится в непосредственной близости от лампы светильника. Благодаря конденсатору С4 чувствительность фотодатчика восстанавливается не сразу после выключения светильника, а через несколько секунд. Это не дает схеме перейти в автоколебательный режим.

Трансформатором питания (Т1) служит кадровый трансформатор TBK-100J1 от старого лампового черно-белого телевизора. Вместо него можно применить любой маломощный силовой трансформатор с переменным напряжением на вторичной обмотке 7-12V. Микросхема, фотоприемник и фотодиод питаются стабилизированным напряжением 5V от стабилизатора А1.

Детали. Инфракрасный светодиод HL1 -любой ИК-светодиод для пультов дистанционного управления бытовой аппаратурой. Интегральный фотоприемник TSOP1736 можно заменить любым аналогичным фотоприемником от систем ДУ телевизоров, например, SFH506-36. Если фотоприемник будет рассчитан на другую модулирующую частоту (не 36 кГц), нужно будет перестроить мультивибратор D1.1-D1.2 на частоту фотоприемника.

Фотодиод ФД611 — от систем ДУ старых отечественных телевизоров. Его можно заменить практически любым другим фотодиодом или фоторезистором, фототранзистором, чувствительным к солнечному свету. При этом может потребоваться резистор R11 с другим номинальным сопротивлением.

Реле К1 — автомобильное реле. К остальным деталям особых требований нет, важно только чтобы конденсаторы С3 и С4 были с малым током утечки.

Конструктивно автомат выполнен в двух корпусах. В одном — трансформатор, мост, реле, в другом (низковольтном блоке) — остальная часть схемы. Соединяются блоки между собой трехпроводным кабелем (питание, общий, реле). Блок с трансформатором и реле устанавливается в безопасном, с точки зрения электробезопасности, месте. Низковольтный блок установлен в прорези в деревянном заборе возле входной калитки и ворот для въезда машины. Светильник расположен на столбе.

Монтаж низковольтного блока сделан на макетной печатной плате. Корпус пластмассовый черный с двумя окнами, закрытыми кусочками прозрачной пластмассы. ИК-датчик направлен вперед (между HL1 и FU1 на плате установлена жестяная перегородка), фотодиод VD4 смотрит вверх.

Технические параметры и настройка

Большинство моделей выключателей света с датчиком движения рассчитаны на прямое подключение осветительных приборов к сети 220 Вольт. Фактически это стандартное клавишное устройство включения света, но дополненное детектором и платой автоматики.

У каждой модели рассматриваемого выключателя в паспорте указан параметр – максимальная подключаемая мощность. Он отражает суммарную мощность подключаемых ламп. Если прибор берется на группу фонарей в ограде у коттеджа, то эта величина должна быть в районе 1000 Вт.

В противном случае он перегорит при первом же включении. Для установки в комнатах частого дома или квартиры с избытком хватит и девайса на 300–500 Вт.

С правилами подключения датчика движения к обслуживаемому им прибору освещения ознакомит статья, содержание которой посвящено разбору этого непростого вопроса.

Степень защиты по минимум должна быть IP44. Для отапливаемых помещений в коттедже этого вполне хватит. Но для установки на улице или в санузле лучше взять с IP «55», «56» или выше.

Как правило, оснащенный датчиком движения выключатель на корпусе имеет три регулятора настройки:

1. «TIME» – время срабатывания на выключение света после ухода человека из помещения.
2. «LUX» («DAY_LIGHT») – чувствительность на освещенность (при наличии фотореле).
3. «SENSE» – чувствительность на движение (температуру в случае с инфракрасным сенсором).

Первый параметр может варьироваться от 0 до 10 минут. Если узкий датчик нацелен только на дверь в кладовке, то эту регулировку лучше выставить на максимум. Тогда при заходе в «мертвую зону» можно будет не опасаться, что свет выключится в самое неподходящее время. При этом 5–10-ти минут для взятия чего-либо с полки в чулане вполне достаточно.

Чувствительность на срабатывания от движения и степень освещенности выставляются методом проб. Здесь сказывается уровень инсоляции, наличие животных в доме и радиаторов отопления рядом, и даже качающихся деревьев поблизости. Если ложных срабатываний происходит слишком много, то постепенно этот параметр нужно снизить и довести до оптимальных значений.

Недостатки сумеречных переключателей

Наряду с неоспоримыми преимуществами фотореле имеют и ряд значительных недостатков, о которых тоже стоит упомянуть в данной статье.

В отличие от датчика движения световые датчики не способны освещать определённое место в нужный момент. Свет загорается сразу на всех осветительных приборах, и освещение происходит не совсем рациональным способом. Может работать только одна лампа либо все сразу одновременно.

Данные приборы очень чувствительны к воздействиям извне и погодным условиям. Особенно часто они негативно реагируют на обычную пыль. Также девайс может не совсем адекватно срабатывать при внезапной перемене погоды, например, при наплыве тёмных туч он может «подумать», что наступила ночь и включить освещение.

Фотореле с регулировкой уровня освещения отличаются своим высоким ценником относительно своих аналогов.

Принцип работы фотореле

Для автоматического управления светильниками по величине освещенности рабочего места и фактору «День-ночь» используется специальный светочувствительный датчик. Он меняет свои электрические характеристики в зависимости от интенсивности падающего на него света.

Для корректировки уровня срабатывания имеется регулятор. После него сигнал от чувствительного элемента усиливается до необходимой величины и подается на обмотку реле электромеханической или статической конструкции.

Таким способом, в зависимости от дневного или ночного освещения, датчик света управляет подачей напряжения на обмотку реле. А последнее — подключает или отключает через свой контакт фазу питания сети на светильник.

Как работает чувствительный элемент фотодатчика

Для контроля величины светового потока используются различные электронные компоненты, входящие в состав:

• фоторезисторов;
• фотодиодов;
• фототранзисторов;
• фототиристоов;
• фотосимисторов.

Как работает датчик света на фоторезисторе

Полупроводниковый слой, облучаемый электромагнитными волнами оптического спектра, изменяет свое электрическое сопротивление.

К нему прикладывается источник стабилизированного напряжения, под действием которого в замкнутой цепи начинает протекать ток, вычисляемый по закону Ома. Его величина зависит от характера изменения сопротивления полупроводникового слоя датчика света.

При увеличении светового потока электрический ток возрастает, а при уменьшении — снижается. Остается только определить граничные состояния, при которых необходимо включать источник освещения в рабочее состояние или отключать его.

Как работает датчик света на фотодиоде

Светочувствительный элемент этого типа преобразует энергию электромагнитных колебаний видимого спектра в электрический ток.

Его величина тоже зависит от силы облучения, что позволяет устанавливать границы срабатывания фотореле.

Датчики света на фотодиодах могут подключаться для работы в схемах с:

1. питанием от внешнего, дополнительного источника напряжения;
2. или обходиться без его использования.

Как работает датчик света на фототранзисторе

Принципы работы, используемые для двух предыдущих случаев, здесь тоже соблюдаются. Фототранзисторы, работают так же, как и их биполярные или полевые аналоги. На их характеристики влияет интенсивность облучения световым потоком.

Определив эту закономерность, выставляют границы рабочих уставок для конечной схемы фотореле. Таким же образом создаются датчики света на фототиристорах и фотосимисторах.

Как работает электрическая схема датчика света на фотореле

В качестве примера рассмотрим самое простейшее устройство со светочувствительным элементом на основе фоторезистора PR1, обладающего сопротивлением в несколько мегаом при полной темноте.

Под действием потока света оно снизится до нескольких килоом. Этой величины достаточно для открытия первого транзистора VT1, когда через него станет протекать коллекторный ток, открывающий второй каскад на транзисторе VT2.

В это плечо включена обмотка обыкновенного электромагнитного реле К1. Она перекинет собственный якорь во второе положение и переключит свой контакт К1.1, который управляет работой светильника.

При отключении реле от схемы его обмотка формирует ЭДС самоиндукции. Для его ограничения установлен диод VD1. Подстрочный резистор R1 используется в качестве регулятора уставки срабатывания датчика света. В некоторых случаях от него вообще можно отказаться.

За счет использования двух последовательно работающих транзисторов чувствительность такой схемы достигается очень большой величины, когда слабый сигнал света, падающий на поверхность фоторезистора, осуществляет переключение выходного реле и управление светильником в автоматическом режиме.

Такая схема является довольно универсальной. Она позволяет применять различные марки транзисторов, электромагнитных реле и устанавливать для них различное напряжение. Чем его величина будет больше, тем высшей чувствительностью обладает датчик света.

Заводские модули фотореле для сумеречных выключателей имеют более сложную структуру схемы, более мощный выходной контакт, но в основе своей работы они повторяют эти же принципы.

В самодельных конструкциях для автоматического управления светом хорошо зарекомендовала себя схема, описанная в статье здесь. Ее несложно повторить своими руками тем, кто умеет и любит работать с паяльником.

Назначение и область применения автоматических выключателей

Автоматические выключатели являются элементами управления коммутационной системы, выполняют три основные функции:

• Обычного переключателя, включение и выключения;
• Отключение нагрузки от сети при резком превышении установленного токового порога, это бывает при коротком замыкании в цепи или неисправности оборудования нагрузки;
• Некоторые автоматические выключатели отключаются при резком снижении тока, когда включаются приборы, потребляющие большое количество электроэнергии. Для исключения неисправностей на дорогостоящем оборудовании при больших скачках напряжения и тока в сети, автоматы отключают нагрузку.

Все эти автоматы имеют разные технические характеристики, конструктивные особенности.