Фотодатчик (фотореле) для уличного освещения: конструкция, принцип работы и советы по монтажу

Виды устройств

Фотореле широко используют в разных областях и в зависимости от этого приборы разделяют на несколько видов. Для частного применения удобно фотореле, имеющее встроенный фотоэлемент. Они представляют собой единый блок, который закрепляется на улице. А также надёжны и более функциональны модели, в которых присутствуют встроенный фотоэлемент и таймер. В таком случае есть возможность управления освещением по заданному режиму времени.

Прибор с выносным элементом прост в эксплуатации

Практичные устройства могут иметь возможность управления порогом срабатывания. Модели с выносным элементом для контроля освещения отличаются удобным управление. Эти виды являются основными, но существуют и варианты, предназначенные для работы в суровых и сложных условиях, например, на севере.

Приборы, в конструкцию которых входит датчик движения/присутствия, позволяют экономить энергию. Фотореле включает свет при приближении объекта, а при длительном отсутствии движения, освещение выключается.

Производители

Качественные датчики освещённости выпускают производители во многих странах мира. При выборе стоит учесть, что в устройства отличаются по номинальному напряжению питания. Оптимальны приборы, которые подключаются в сети в 220 в.

Основными являются такие бренды, как:

• «Рубеж»;
• EKF;
• TDM;
• IEK;
• HOROZ;
• Theben.

Стоимость устройств определяется типом чувствительного элемента, который входит в конструкцию. Именно эта деталь наиболее ценная и обеспечивает качественную работу прибора. На стоимость изделий также влияют габариты, характеристики и марка производителя.

Фотореле IEK ФР-601, 602, 606, 603: сравнение и особенности

Производитель IEK выпускает обширный ассортимент датчиков освещённости, которые отличаются внешним видом, характеристиками и другими параметрами. Сравнить востребованные модели легко с помощью данных, приведённых в таблице.

Модели фотореле отличаются формой и внешним видом. Эти четыре варианты оптимальны для управления освещением на улице и отличаются простой схемой подключения. Приборы устанавливают снаружи, но есть и модели для крепления внутри. При этом на улице располагается лишь датчик.

Преимущества и недостатки

Фотореле практично для различных объектов, требующих контроля освещения. Прибор позволяет экономить энергозатраты, в нужное время отключая лампы. Это является главным преимуществом элемента. А также стоит учесть и лёгкий монтаж, возможность подключения к одному датчику нескольких фонарей и простую эксплуатацию. Наличие таймера и датчика движения делает устройство более функциональным. В процессе использования датчик не требует постоянного внимания

Для получения всех преимуществ важно правильно установить фотореле и выбрать качественный элемент

Прибор с таймером очень удобен

Фотореле является элементов электрической цепи освещения на улице. Поэтому правильный монтаж обязателен при подключении. В противном случае возникнут сбои в работе, поломки и неисправности, которые приведут к дополнительным расходам

И также важно подобрать фотодатчик, соответствующий характеристикам ламп и необходимому уровню функциональности

Видеорекомендации позволяют более эффективно освоить особенности выбора и работы фотореле. В следующем видео представлен простой прибор, который эффективен для частного применения.

Видео: принцип выбора и работа фотореле

Управление освещением с помощью фотореле — эффективный способ снизить энергозатраты на подсветку улицы или других объектов. Датчик, параметры которого соответствуют потребностям, прост в монтаже и отличается рядом преимуществ. А знание принципа работы устройства позволит совершить правильный выбор.

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.

Датчик движения и сенсор света

Закончив разбирать подключение и присоединение фотореле для уличного освещения, перейдем в помещения под крышей. Здесь также найдется работа аналогичной системе. В сущности, кроме обширности пространства по сравнению с внешними пределами, различий нет. Ночью, как и на улице в помещении ничего не видно. И здесь также нужна система иллюминации, разгоняющая тьму в периоды мрака. Вот только не каждый рачительный хозяин готов платить лишние деньги за расходуемую бессмысленно большую часть времени электроэнергию. Ведь надобность в свете хоть и возникает изредка ночью, но не длится весь ее период. Вот здесь, как раз придет на помощь соединение нескольких компонентов: датчика освещенности и движения. То есть, сама система будет работать только ночью и именно в то время, когда кто-то движется в пределах действия сенсоров. В момент определения обоих факторов и будет отдаваться команда светильнику для включения. Главное не забыть настроить фотореле на текущую норму освещенности пространства и детектор движения на желаемую чувствительность.

Схема подключения детектора движения и датчика освещенности к лампам:

Сразу небольшое замечание, касающееся детектора движения. Он должен быть или инфракрасным, или ультразвуковым. Причина проста — оптический, пока выключен свет, не «увидит» движение объекта в сенсорном поле, а значит и не даст команду на активацию ламп.

Разновидности

фотореле с таймером

Простые устройства имеют только светодиодный датчик. Работают в соответствии с настройкой, в определенное время суток, в зависимости от сезона. Свет включается и гаснет в назначенное время.

Большим функционалом обладают комбинированные приборы, они отвечают требованиям к применению с дополнительными возможностями:

1. Совмещенный с датчиком движения. Эта комбинация срабатывает только на движение. Свет включается в нужный момент. При ненадобности он гаснет. Что весьма экономно расходует электроэнергию. В дневное время, он находится в заблокированном состоянии. Очень широко применяется.
2. В комбинации с таймером, прибор настраивается на определенный промежуток времени. Свет горит только в самый нужный период. Нет необходимости освещать площадки в безлюдье. Экономия налицо.
3. Фотоэлемент, совмещенный с датчиком передвижения и таймером (3 в одном). Имеет табло и настраивается в зависимости от потребностей. Применяется реже, т. к. дублирующие действия датчиков особо не нужны.
4. Существуют устройства с программным обеспечением. Они немного сложнее предыдущих. Настраиваются различные комбинации освещения. Учитывается сезонная продолжительность дня; длительность периода освещения; реагирование на движение.

Тип фотореле может быть выносным. Используется для наружного освещения. Датчик расположен в герметическом корпусе.

Внутренний тип монтируется в электрощите. Датчик выносится наружу и с помощью двух проводов присоединяется к модулю устройства.

Схемы подключения фотореле для уличного освещения

Главная функция фотореле – это подача электропитания с наступлением темноты и его отключение с рассветом. Таким образом, это автоматический выключатель, который действует без вмешательства человека. Роль кнопки отключения играет светочувствительный элемент. Схема подключения фотореле аналогична: на прибор идет подача фазы, прерывается на выходах, а при необходимости цепь замыкается, вследствие чего напряжение подается на лампы или прожекторы.

Для обеспечения работы фотореле тоже требуется электропитание, поэтому на определенные контакты подсоединяют ноль. Так как освещение предполагается в открытой местности, есть необходимость подключения заземления.

Важно правильно соединить проводники, выходящие из корпуса самого регулятора с лампой и сетью

К сожалению, нет универсальной схемы подключения, которая подошла бы ко всем типам фотореле, но определенные моменты характерны для всех операций. Их необходимо учитывать, особенно в случае установки фотореле своими руками.

Практически во всех моделях реле на выходе имеет три разноцветных провода, которые соответствуют таким обозначениям:

• черный – фаза;
• зеленый – ноль;
• красный – фаза, коммутирующая на источник света.

Для обеспечения дополнительных функций можно приобрести фотореле с датчиками движения или таймерами

Пошаговая инструкция подключения фотореле для уличного освещения

Приведенная ниже инструкция подскажет, как поэтапно, быстро и правильно подключить фотореле:

1. Предварительная установка распределительного щитка. Обычно его монтируют на стене, в нем осуществляют соединение проводников.
2. Подключение фотореле согласно схеме, которая находится в техдокументации, прилагаемой к самому устройству. Обычно в качестве крепежа используют кронштейн. Его устанавливают в месте, где на реле будут попадать прямые лучи солнца, но при этом изолированы другие источники света.
3. Корректировка системы с использованием регулятора, то есть выбор параметров реагирования прибора на конкретные условия изменения освещенности.
4. Установка регулятора производится на внешней части устройства с соответствующими техническими характеристиками: диапазон чувствительности – 5-10 лм; мощность – 1-3 кВт, порог допустимого тока – 10А.

Если прибор монтируют в середине электрощитка со сложной конструкцией, куда не проникают солнечные лучи, то реле и выключатель устанавливают отдельно друг от друга. Соединяют части устройства между собой специальными кабелями.

Подключается фотореле согласно схеме, которая находится в техдокументации, прилагаемой к самому устройству

При установке уличного освещения рекомендуется соблюдать такие правила:

1. Прибор с внешним фотоэлементом лучше размещать таким образом, чтобы исключить прямое попадание света от устанавливаемого светильника. В ином случае устройство будет работать с ошибками.
2. Чтобы проверить, правильно подключена схема или нет, необходимо подсоединить пускатель к электросети. Результат будет ясен при срабатывании светильника.

Нюансы в схемах подключения датчика света

Тот факт, что фотореле подбирается с учетом предполагаемой нагрузки, может отразиться на стоимости изделия: в зависимости от мощности возрастает цена. Поэтому с целью экономии средств можно обеспечить подачу питания не через фотодатчик, а посредством магнитного пускателя. Это специальный прибор, предназначенный для частого срабатывания режимов вкл./выкл. Использование пускового механизма позволяет подключить питание, применив фоточувствительный элемент с минимальной нагрузкой.

Таким образом, фактически происходит включение исключительно магнитного пускателя, поэтому во внимание берется только мощность, потребляемая им. А вот уже на выводах магнитного пускателя допускается использование более мощной нагрузки

С целью экономии средств можно обеспечить подачу питания не через фотодатчик, а посредством магнитного пускателя

В том случае, когда, помимо датчика день/ночь, необходимо подсоединить устройства с дополнительными функциями, например, таймер либо датчик движения, то их устанавливают после монтажа фотореле. При этом порядок очередности дополнительных приборов неважен.

Если функция таймера или датчика движения предусмотрена в строении устройства, но она не нужна в конкретном случае, то эти приборы просто исключают из общей схемы, то есть к ним не подводят провода. При этом в случае надобности эти элементы устройства можно будет подключить.

Характеристики фотоэлементов

Выбор фотореле определяют следующие факторы:

• чувствительность фотоэлемента;
• напряжение питания;
• коммутируемая мощность;
• внешняя среда.

Чувствительность характеризуется как отношение образующегося фототока к величине внешнего потока света и измеряется в мкА/лм. Она зависит от частоты (спектральная) и интенсивности света (интегральная). Для управления освещением в быту важна последняя характеристика, зависящая от суммарного светового потока.

Величину номинального напряжения можно найти на корпусе прибора или в сопроводительном документе. Устройства зарубежного производства могут иметь другие стандарты напряжения питания.

От мощности светильников, к которым подключено фотореле, зависит нагрузка на его контакты. Схемы фотореле освещения могут предусматривать прямое включение ламп через контакты датчика или через пускатели, когда нагрузка велика.

На открытом воздухе сумеречный выключатель помещается под герметичной прозрачной крышкой. Она является защитой от влаги и осадков. При работе в холодный период применяется подогрев.

Подбор фотореле для освещения на улице

Прежде чем идти в магазин приобретать фотодатчик для регулировки системы уличного освещения, следует определиться с количеством и типом подключаемых светильников. Для одного-двух фонарей хватит реле, осветительные электроприборы к которому будут подсоединяться напрямую.

Если лампочек много, то фотореле не сможет выдержать проходящий через него ток. В этом случае требуется оборудование с магнитным пускателем.

Здесь светочувствительный переключатель запускает специальное устройство, посредством которого уже производится запитка аппаратуры освещения. Т.е. очень многое в выборе модели фотодатчика зависит от мощности подключаемой к нему схемы из светильников.

Особого подхода и обязательного выполнения предварительных расчетов требует подбор фотореле для системы уличного освещения на солнечных батареях. Его мощность и число подключаемых приборов напрямую зависит от среднегодового числа солнечных дней в регионе, а также от количества гелиопанелей в схеме.

Чем больше к фотореле планируется подключить лампочек, тем выше у него обязаны быть параметры коммутируемого тока – на рынке сейчас представлены приборы с номиналом по току в диапазоне 6–63 Ампер, выбирать есть из чего

По типу подключения к электросети светоконтролирующие реле для уличного освещения делятся на:

• однофазные (бытовые, под сеть 220 В);
• трехфазные (для сетей 380 В).

Однако само коммутирующее реле и вся схема с фотодатчиком запитываются напряжением 12 В, которое поступает с понижающего трансформатора. Выбор в пользу однофазного либо трехфазного прибора зависит исключительно от подключаемой к нему сети из лампочек и потребляемой ею мощности.

Для установки фотореле контроля для уличного освещения на частных домах лучше всего выбирать обычные бытовые модели на 220 В. Их с избытком хватит, особенно если к ним будут подключаться экономичные светодиодные светильники.

Технические параметры – на что смотреть

Некоторые импортные электроприборы рассчитаны на сети в 110 либо 127 В. Редко, но на них можно наткнуться в магазинах светотехники. Просто так в российских сетях на 220 В они работать не смогут. Для них потребуется устанавливать дополнительный трансформатор. Лучше сразу брать то оборудование, с подключением которого будет меньше проблем.

Первый и главный показатель – степень защиты. Для установки под открытым небом следует выбирать модели с герметичным корпусом под IP65 и выше. А для монтажа под крышей или в защищенном щитке вполне подойдет устройство с IP44.

Второй параметр – порог срабатывания, который выражается в Люксах. Обычно это диапазон от 2 до 50 Лк. Фотореле имеет регулировку данного показателя, чтобы пользователь мог настроить его свои под личные предпочтения. Приобретать прибор с нерегулируемым порогом срабатывания стоит только в крайнем случае.

Третий показатель – тип подключаемых ламп. Нередко фотореле предназначено исключительно для работы с лампочками накаливания, создающими активную нагрузку.

Для подключения люминесцентных приборов с уже реактивной нагрузкой требуется брать другой вид сумеречных выключателей. А для подсоединения ртутных либо натриевых светильников нужна аппаратура с дополнительным защитным контуром, рассчитанным на броски пускового тока.

При выборе реле с выносным фотоэлементом необходимо учесть длину кабеля между ними – он имеет определенные ограничения, менять его на больший по метражу нельзя

И последние параметры – габариты и вес. Самая большая по размерам часть фотореле – это блок питания с понижающим трансформатором внутри. Сам фотодатчик (светодиод) имеет совсем небольшие габариты.

Гораздо больше места занимает контактор или магнитный пускатель, через которые подключаются осветительные приборы. Все это должно уместиться в электрощите или возле светильника.

Важны ли дополнительные функции

Многие модели светоконтролирующих реле дополняются датчиком движения и таймером. Первый гарантирует включение освещения только при перемещении по контролируемой территории человека, а второй позволяет полностью отключать прибор днем независимо от уровня естественной освещенности.

Фактически все фотодатчики еще на заводе настраиваются так, чтобы при кратковременном освещении фарами проезжающего автомобиля попросту не срабатывать

Наиболее дорогие модели – это фотореле с электронным табло и программируемым контроллером. Эти приборы позволяют для каждого сезона и случая заложить свою программу работы.

Например, в зимний период освещение будет включаться раньше, а летом позже. Можно также предусмотреть выключение самого реле вместе с уличными светильниками после часа ночи, чтобы они не жгли энергию попусту.

Определение и функции фотореле

Фотореле – это устройство со специальным встроенным датчиком, который собирает информацию об освещении вокруг. Подключив его к системе освещения, можно контролировать активацию и выключение ламп. Датчик света для уличного освещения активирует фотореле в зависимости от степени освещения. Устройство сильно экономит электроэнергию, так как включается только по запросу

Чтобы фотореле корректно работало, важно выполнить правильную установку и настройку. Результатом регулировки станет включение датчика только вечером, днём он будет находиться в ожидающем режиме.

Чтобы понять, как подключить фотореле, важно усвоить:

• что это за аппарат и как он устроен; 
• какой используется внутри или снаружи фотоэлемент; 
• какие инструменты необходимы для его подключения. 

Характеристики и особенности подключения отдельных моделей датчиков: фотореле ФР 601 и ФР 602

Современный отечественный рынок представлен широким рядом моделей фотодатчиков, рассчитанных на разные типы и условия освещения, предполагающие различные мощности ламп и наличие дополнительных функций.

Самыми популярными среди стандартных однофазных моделей считаются датчик ФР-601 и его более усовершенствованный аналог фотореле ФР-602. Производителем приборов является компания ІЕК. Оба вида датчиков характеризуются надежностью и простотой подключения. Различия между моделями несущественные, они работают от тока одинакового напряжения и частоты, а потребляемая мощность равна 0,5 Вт. Внешне приборы полностью идентичны.

Единственное различие заключается в максимальном сечении проводников для подключения. Модель ФР-601 рассчитана на 1,5 мм², а ФР-602 – на 2,5 мм². Соответственно, они имеют различный ток номинальной нагрузки. У фотореле ФР-601 он равен 10А, у ФР-602 – 20 А. Оба прибора имеют встроенный фотоэлемент, а регулировка допустима в пределах от 0 до 50 лк с интервалом в 5 лк.

Самыми популярными среди стандартных однофазных моделей считаются датчик ФР-601

Такие устройства можно соорудить даже в домашних условиях. Главное отличие самодельного прибора от заводского фотореле ИЭК будет заключаться в отсутствии соответствующей защиты. Этот уровень у серийных моделей равен IP44, что подразумевает защиту от пыли и влаги. Схема подключения фотореле ФР 601 и ФР-602 стандартная и простая. Служат изделия долго и выдерживают влияние температур широкого диапазона.

Среди аналогов данного устройства значится модель ФР-75А – фотореле, схема которого более сложна для изготовления в домашних условиях. Прибор менее стабилен и долговечен при практическом использовании.

Светочувствительные датчики высокой мощности: фотореле ФР-7 и ФР-7Е

Рассмотренные выше модели идеально подходят для обеспечения работы уличных светильников на территории дачного участка или во дворе частного дома. Для регулировки освещения на улицах городов и на дорогах используют более мощные модели. К таким относят ФР-7 и ФР-7е, которые могут работать в сети переменного тока 220 В с напряжением до 5 ампер. Настройку данных приборов должны осуществлять специалисты, так как требуется подключение диапазона, равного 10 лк.

Среди недостатков фотореле ФР-7Е, как и его предшественника ФР-7, следует отметить высокий уровень потребляемой мощности. Также у устройств отсутствует необходимый уровень защиты IP40, который предохраняет от негативных воздействий влаги. Кроме того, у моделей не защищен подстрочный резистор на наружной панели, контактные зажимы относятся к открытому типу.

Главным недостатком фотореле ФР-7 яввляется высокий уровень потребляемой мощности

Рассматривая отдельные фотодатчики, нужно упомянуть популярную модель фотореле ФРЛ-11 с внешним фоточувствительным элементом. Прибор работает в большом диапазоне освещенности (2-100 лк). Фотодатчик оснащен защитой IP65, что предусматривает его установку на улице, причем на приличном расстоянии от реле. Устройства используют для регулировки освещения крупных объектов: дорог, стоянок, вокзалов, парков и т.д.

Фотореле ФР-16А относится к разряду наиболее мощных моделей со встроенным фотоэлементом. Датчик реагирования на свет можно настроить на работу в определенном уровне освещенности. Для функционирования прибора требуется коммутируемый ток, равный 16 А, а мощность нагрузки прибора составляет 2,5 кВт.

Установка фотореле в уличном освещении исключает вмешательство человека в процесс регулировки работы осветительных электроприборов, что позволяет значительно сэкономить на потреблении электроэнергии. Покупая оборудование, потребитель должен ориентироваться на параметры устройства, подбирая модель для конкретных целей с необходимой степенью нагрузки. Во время подключения требуется четко следовать инструкции и прилагаемой схеме, а в процессе эксплуатации – рекомендациям производителя.

Устройство и принцип действия фотореле

Человеку, разбирающемуся в схемах, после прочтения подраздела объяснять, как подключается фотореле ФР 601, уже не потребуется. Основные конструктивные части любого уличного фотореле, призванного контролировать уровень придомовой освещённости:

1. Блок питания стоит прямо на входе. Указанная деталь придаёт фотореле необходимый вес. Датчик величиной с пятикопеечную монетку. Внутри блок питания фотореле не импульсный, а простейший. Под кожухом фотореле притаился солидных размеров трансформатор. Он переваривает напряжение от сети 220 В в форму, пригодную для питания фотодиода. Все устройство – блок питания для небольшого куска полупроводника размером с ноготок. Теперь понятно, зачем в фотореле нулевой провод: для питания первичной обмотки трансформатора. Это не единственная причина. Трансформатор фотореле, понятное дело, понижающий. С вторичной обмотки снимается напряжение, необходимое для питания фотодиода.

2. Выпрямитель в фотореле однополупериодный или двухполупериодный. В первом случае львиная доля напряжения уходит напрасно. Во втором – масса прибора возрастает, равно как объем. Причём фотодиод нетребовательный. Много мощности фотореле не понадобится. Выпрямитель часто собран на единственном диоде (без приставки фото).
3. Фильтры в фотореле обычно сглаживают входные пульсации напряжения 220 В. Присутствуют по простой причине: в противном случае трансформатор начнёт сильно греться. Острые пики представляют опасность для индуктивных сопротивлений (первичная обмотка трансформатора). Вывода на заземление у фотореле нет, внутри, вероятно, стоит подобие RC цепочки (интегратор), отсекающий все выше граничной частоты. Второй фильтр выходной. В его задачи входит сглаживание пульсаций, после выпрямления напряжения на диоде.
4. Фотодиод (датчик освещённости) контролирует работу транзисторного или тиристорного ключа. Через указанное место на базу (управляющий электрод) подаётся нужное напряжение. Вентиль распахивается и начинает питать лампочки напряжением 220 В. Как вариант на замену тиристора допустимо применять реле. Его затвором управляет фотодиод. Реле без необходимости формирования питания дорогое, и стоимость прибора вырастет до небывалого размера, провоцируя падение спроса на продукцию.
5. Датчик представляет собой кусок из двух полупроводников разного типа проводимости (электронный-n и дырочный-p), на стыке присутствует участок с маленьким окошечком, куда планируется пропускать фотоны извне. За счёт действия квантов света p-n переход открывается, течёт ток. Это вызывает открытие реле (ключа, тиристора и пр.).

Представлена вся схема. Добавим, что «земля» иногда нужна для правильной работы силовых элементов (задать рабочую точку нелинейного элемента).

Похожие записи:

Обзор лучших программируемых логических контроллеров на 2021 год Уличный ящик для электросчетчика: требования и особенности выбора и установки электрощитка Favourite Как подключить джойстик к arduino Какую люстру в виде шара выбрать Двухтарифный прибор день/ночь: как снять показания, какой электросчетчик лучше всего поставить