Фотореле своими руками схема 220в: Фотореле своими руками 220 вольт

Выводы:

1. В различных системах автоматического регулирования, чаще в системах освещения, используются фотореле.
2. Существует много разных схем фотореле с использованием в качестве датчиков фоторезисторов, фотодиодов и фототранзисторов.
3. Простейшие схемы фотореле, которые содержат минимум деталей, можно собрать своими руками.

Видео с примером сборки самодельного фотореле

делаем датчик света своими руками, простое фотореле для уличного освещения и сумеречный выключатель

Один из важных компонентов автоматики в наружном освещении, наравне с детекторами движения (ДД) и таймерами, это фотореле (или световое реле, сумеречный выключатель, фотодатчик). Предназначением этого устройства является включение наружного освещения и не только, при приходе темноты, без вмешательства человека.

За счет ускорения темпов технического прогресса и промышленных объемов производства сегодня цена светового реле не «кусается». В этой публикации мы рассмотрим устройство фотореле и особенности его подключения, кроме того, вы узнаете, как изготовить световое реле собственными руками.

Сфера использования

В большинстве своем световое реле предназначается для включения и отключения уличного освещения в автоматическом режиме. Имеются и иные возможности использования, в частности, посредством светового реле можно отрегулировать запуск водяного насоса фонтана с утра, а остановку под вечер. Сфера использования светоуправляемых приборов чрезвычайно обширна, они позволят решать самые разные вопросы, не только сопряженные с освещением.

Логично использование сумеречного выключателя для управления осветительным оборудованием в общественных местах, парках, торговых и промплощадках, на автопарковках, дорогах.

Устройство не позабудет включить освещение в вечернее время и выключить поутру без вмешательства человека. Система на 100% самостоятельна.

В частном домовладении также применяют автоматическое освещение, но здесь существенную роль играет цена на электрическую энергию. Отнюдь не всегда необходимо, чтобы осветительные приборы во дворе светили целую ночь, тратя недешевое электричество.

Как правило, требуется, чтобы освещение включалось с приходом темноты на протяжении определенного времени, а затем выключалось. Или же освещение включается исключительно в темное время суток на непродолжительный отрезок времени при присутствии людей в освещаемой области, например, около отхожего места, автогаража. В подобных ситуациях актуальны устройства, оборудованные вспомогательными приборами в виде ДД либо таймера.

Разновидности устройств

С учетом предназначения и исполняемых обязанностей прибор регулировки света подразделяется на несколько ключевых типов.

С интегрированным фотоэлементом (датчиком освещенности)

Нередко подобные устройства консолидированы в общий узел с управляемым осветительным прибором и предназначаются для монтажа на улице. Наделены высокой степенью влаго-, пылезащиты, не меньше IP44.

Функционируют исключительно с тем прибором, в который интегрированы.

С выносным детектором освещенности

Электронный узел монтируется в шкаф, щиток либо устанавливается в ином огражденном от влияния неблагоприятных условий погоды месте, в связи с этим требования к уровню защиты оболочки IP понижены, хватает IP20. Датчик освещенности монтируется снаружи и соединяется посредством электропроводов с электронным узлом. Требования к IP датчику освещенности аналогичны уличному исполнению, не меньше IP44.

Разнесенная структура дает возможность формировать щиты автоматизации и управления уличным освещением, где сумеречный выключатель – это один из элементов комбинированной, многоуровневой схемы.

При подсоединении электроконтактов светового реле к электромагнитному аппарату либо мощному внешнему реле открывается возможность осуществлять управление нагрузкой большой мощности, в частности, в случае управления приборами освещения автопарковки, супермаркета или автомобильной дороги.

На разные уровни напряжения

Электропитание сумеречного выключателя может быть рассчитано на разные напряжения тока, 12, 24, 220, 380 Вольт. Имеются модификации с довольно обширным спектром питающих напряжений от 12 до 264 В. Образцы на невысокое напряжение 12 и 24 В могут функционировать в схемах с использованием других источников электрической энергии, солнечных батарей, ветроэлектрических установок с аккумуляторным сопровождением.

Видов устройств управления светом достаточно много. В числе их имеются как обыкновенные, с опцией включения/отключения, так и профессиональные. Профессиональные отличаются расширенным набором функций (встраиваемые таймеры, календарь событий, возможность управлять дежурным и основным освещением).

С целью упрощения настройки и контроля за функционированием системы приборы оборудованы экраном. Наличие энергетически независимой памяти позволяет запоминать установленные настройки.

Структура сумеречного выключателя

Ключевым компонентом светового реле является фотодетектор, в электросхемах могут использоваться транзисторы, диоды, фотосопротивление (фоторезистор), фотоэлементы. При перемене величины светового потока, падающего на фотоэлектрический элемент, меняются его характеристики, такие как электросопротивление резистора, перемена состояния электронно-дырочного перехода в полупроводниковых триодах и диодах, а также перемена напряжения на контактах фотоэлемента.

Затем сигнал обнаруживается усилителем и устройством сравнения (компаратором – в его роли можно задействовать операционный усилитель типа К140УД6, К140УД7 либо аналогичные) и осуществляется переключение двухтактного эмиттерного повторителя, переключая или отключая нагрузку.

В роли выходных элементов управления применяют реле или симметричный триодный тиристор. При подсоединении светового реле нужно ознакомиться с практическим руководством, особенно предельной мощностью выходного узла, уделить внимание виду лампочек освещения (диодные лампы, газоразрядные, накаливания).

Необходимо знать, что фотореле с тиристорным выходом не может функционировать с энергосберегающими лампочками, не предназначенными для этого, и монтируются в регулятор мощности лучистой энергии лампы. Этот аспект нужно принимать во внимание, чтобы не остаться со ставшими неработоспособными световым реле и лампочкой. Теперь разберем пару схем для сборки светового реле в домашних условиях своими силами.

Самостоятельная сборка

Исходя из того, какой вид светового реле вы избрали, будет определяться и схема его изготовления. Сейчас мы рассмотрим простую схему, по которой можно будет без каких-либо затруднений смонтировать прибор своими руками. В собственной основе фотореле имеет микросхему КР1182ПМ1. Если на улице светло, фоторезистор (фотодиод) VT1 засвечен. Протекающий через его p-n переход электроток закрывает внутри фазового регулятора симисторы. Вследствие этого симистор VS1 окажется закрыт, а лампочка EL1 не станет светиться.

Как только подходит вечер, происходит понижение освещенности фотодиода VT1. Вследствие этого уменьшается и электроток, проходящий через p-n переход. Это влечет за собой то, что в микросхеме открываются транзисторы. Они, как правило, содействуют открыванию симистора VS1 и включению лампочки.

Лишь потому, что схема изготовления подобного датчика не имеет пороговых компонентов, включение лампочки и ее отключение осуществляется размеренно. Помимо этого, большая чувствительность сумеречного выключателя дает возможность включаться осветительному прибору на всю силу исключительно при приходе глубоких сумерек.

Дабы уменьшить помехи в деятельности самодельного устройства, в схему необходимо добавить катушку индуктивности L1 и конденсатор C4.

В роли конденсатора нужно брать К73-16 либо К73-17 с напряжением не меньше 400 В. Равным образом можно применять конденсаторы К50-35. На теплоотвод с поверхностной платформой в 300 см2 нужно инсталлировать симистор VS1. Катушку индуктивности делаем из 2 склеенных ферритовых фильтров К38×24×7 (можете взять модель М2000НМ). Обмотку накручиваем в один слой, который должен состоять из 70 витков проволоки ПЭВ-2 с сечением в 0,82 миллиметра.

Грамотно собранное световое реле не имеет нужды в отладке. При возникновении потребности увеличить чувствительность в схему следует добавить еще один фотодиод. При его отсутствии можно сделать из старого транзистора МП 39 либо МП 42 – срезать у него оболочку напротив коллектора. При отладке непременно соблюдайте меры предосторожности, поскольку все элементы прибора будут пребывать под напряжением.

Второй метод сборки

Имеется и несколько иной метод. Тут сборка осуществляется на основе полупроводникового встроенного устройства Q6004LT (квадрак). В такой версии вам потребуются:

• устройство Q6004LT;
• фотодиод;
• обыкновенный резистор.

Собранный прибор будет питаться от электросети в 220 В. Принцип действия этой схемы такой.

• Свет создает на фотодатчике небольшое сопротивление. Одновременно на управляющем электроде устройства Q6004LT будет пребывать маленькое напряжение.
• Квадрак останется закрытым. Вследствие чего сквозь него электроток проходить не будет.
• Когда светосила уменьшится, на фотодиоде увеличится сопротивление, что будет способствовать резкой смене напряжения, подающегося на тринистор.
• Повышение амплитудного значения напряжения до метки в 40 В влечет за собой открытие симистора. По цепи побежит ток, в итоге включится освещение.

Чтобы произвести настройки этой схемы, нужно использовать резистор. Его изначальное сопротивление должно быть 47 кОм, но сила сопротивления должна выбираться с учетом типа задействованного в электросхеме фотодиода. В роли фотодатчика можно применять следующие компоненты: СФ3-1, ФСК-7 либо ФСК-Г1.

Использование мощного устройства Q6004LT позволяет подсоединить к самодельному прибору нагрузку мощностью до 500 Вт. А применение в схеме вспомогательного теплоотвода даст возможность повысить мощность до 750 Вт. В будущем возможно использование квадрака, обладающего рабочими токами 6, 8, 10 либо 15 А.

Основные достоинства такой схемы сборки – это минимальное количество элементов, нет блока питания и возможность увеличения мощности. Вследствие этого сборка данного прибора в домашних условиях пройдет довольно скоро и без затруднений, даже когда этим займется новичок.

О том, как собрать фотореле своими руками, смотрите далее.

Фотореле своими руками: схемы подключения (картинки, видео)

Фотореле используется для того, чтобы в разное время суток автоматически управлять включением и отключением света. Отличное решение, как для загородных участков, так и для многоквартирных домов.

Устройство

Самый простой вариант модели фр 602 и других вариантов состоит всего из нескольких основных компонентов:

1. Переменный резистор.
2. Диод.
3. Реле для управления
4. Фоторезистор.
5. Два транзистора.

Роль транзисторов в 602 и других моделях обычно играют приборы, которые обозначаются как KT315Б. Они включаются по схеме составных резисторов, обмотка реле вполне справляется с нагрузкой данной части. Большой коэффициент усиления всегда характерен для подобных схем. Входное сопротивление тоже сохраняет высокий уровень. Благодаря этому, есть возможность для применения фоторезистора, отличающегося высоким показателем по сопротивлению.

Схема фотореле

Схема фотореле фр 602 на 12В предполагает, что обычный транзистор и транзистор номер 2 открываются, когда увеличивается освещение фотоустройства, включенного между базой первого транзистора, и коллектором. В коллекторной цепи второго транзисторного механизма появляется ток, что и приводит к срабатыванию реле. Оно включает или выключает нагрузку через свои контакты, в зависимости от пользовательских настроек.

Защитный код с обозначением КД522 включается для того, чтобы защитить устройство от воздействия ЭДС. Включение транзистора переменного типа с номиналом 10 оКм нужно, чтобы можно было настроить чувствительность системы, которой связывается база и эмиттер в первом транзисторе.

ФР 602 на 12 в и другую мощность применяют не только для домового, но и для уличного освещения. От того, сколько выводов идёт к системе света, зависит разновидность используемой схемы. Для защиты от замыкания и перегрузки устанавливаются автоматы в электрощите. Так и работают любые электрические выключатели.

Есть в таком случае несколько особенностей у питания.

• Нужен источник постоянного напряжения на 5-15 В.
• Устройства с обозначением РЭС 47 или 9 используются при напряжении источника в 6 вольт.
• Приборы с обозначением РЭС 15 или 49 нужны при работе с напряжением в 12 Вольт.

Схема подключения

Возникает необходимость в создании специальной платы, через которую всегда проводится монтаж. Хорошо, если она будет печатной. После этого для создания фотореле своими руками выполняются следующие действия:

1. На плате укрепляем резисторный механизм переменного действия, транзисторы и само реле.
2. Необходимо создать несколько отверстий, чтобы правильно вывести все элементы схемы.
3. Паяльником, с помощью проводов проводим соответствующие соединения.

Можно использовать лампу накаливания, когда схема 602 настраивается. При этом помещение должно быть затенено. Поток света у такой лампы обычно можно регулировать.

Чтобы правильно подобрать порог включения прибора, надо работать в подходящих условиях освещения. С этим вопросом всегда поможет переменный резистор. Нужно установить постоянный резистор, а не переменный, если не планируется отдельно настраивать порог для срабатывания.

Каким может быть фотореле

• Управление порогом срабатывания есть у всех современных моделей.
• Дополнительной функцией программирования снабжаются самые дорогие разновидности. Например, отдельная программа устанавливается для управленияна каждое время года. И отдельно по временам суток.
• Наличие выносных датчиков характерно для фр, которые не предназначены для монтажа на улице. Достаточно использовать 2 провода, чтобы подключить такой датчик к внутренней схеме.
• Вообще датчики у простых фр 602 бывают либо выносными, либо встроенными.

• Само фр имеет разное назначение. Например, подходит для установки на улице, тогда продаётся внутри герметичного корпуса. А есть варианты для внутренней установки на рейку электрощита с обозначением Din.
• Реже всего можно встретить самодельные фр, внутри которых вместе собираются датчик движения и таймер, фотоэлементы. Такие конструкции самые дорогие. Снабжаются обычно специальными электронными табло, благодаря которому работа освещения настраивается максимально точно.
• Чаще можно найти приборы, где схема совмещает фотодатчики и устройства, реагирующие на движение.

Как устанавливать фотореле

Нужно использовать специальные отверстия для того, чтобы закончить монтаж. Требуется только соблюдать несколько важных правил.

1. Надо обязательно проверить, с каким напряжением работает питающая сеть, перед установкой магнитного пускателя и других элементов. Необходимо иметь показатель примерно в 220 В. Минимальное отклонение – 10 процентов в большую или меньшую сторону. Надо убедиться и в том, что всем правилам соответствует защита. Это относится к предохранителю, автоматическому выключателю.
2. Установка запрещается, если рядом действуют химически активные вещества. Нельзя ставить с горючими, легко воспламеняющимися материалами.
3. Схема подключения предполагает, что основание устройства должно находиться только внизу, не вверху.
4. Свет от включаемого светильника никогда не должен попадать на фотодатчик.

Модель типа LXP. Об основных технических характеристиках

ФР 601 это довольно распространённые приборы, которые включаются и выключаются в зависимости от уровня освещённости вокруг. Уличное освещение фр 601 включается, как только на улице становится темно. Такое решение увеличивает срок службы любых лампочек, помогает экономить электроэнергию.

Технические характеристики у устройства 601 будут такими.

• <,5 – 5o Люкс. Это обозначение рабочего показателя модели 601.
• До 10 А работает коммутируемая цепь 601.
• Переменное напряжение, требует источника питания с поддержкой 220 Вольт.

В нижней части устройства, с обозначением 601, находится регулятор, позволяющий установить уровень для освещения в обычных рабочих условиях. Уровень света и сила тока коммутируемой цепи – единственные принципиальные различия между моделями этого производителя.

Производители с обозначением 601 обычно дают свои установки, согласно которым проводится регулировка, управление. Потому надо обязательно изучить технический паспорт изделия для освещения перед тем, как проводить монтаж. То же самое касается сертификационной документации, патентного оформления. Иначе потом из-за ошибок придётся делать в квартире или доме капитальный ремонт. Лучше установить на этот контроллер отдельный автомат, внутри распределительного щита или шкафа. Область действия и марка определяют, сколько будет стоить конкретное устройство.

Фотореле для уличного освещения

Казалось бы, нехитрая вещь — вовремя включать и выключать уличное освещение во дворе и перед входом в дом. И дело даже не в экономии электроэнергии, хотя большинство живущих в собственных домах даже не подозревают о том, сколько электроэнергии «вылетает в трубу» из-за несвоевременно нажатой кнопки выключателя. Вечером, особенно в зимнее время, намного приятнее возвращаться домой в полной темноте и видеть порог собственного дома, благодаря вовремя включенному уличному освещению.

Как правильно потратить деньги на фотореле для уличного освещения

Для организации автоматического включения лампочек проще всего выполнить подключение фотореле для уличного освещения одним из трех способов:

• Купить комплект фотореле-автомата промышленного производства, установить его своими руками или с помощью знакомого специалиста, настроить и пользоваться им так, как считаете нужным;
• Наиболее надежной будет схема подключения фотореле для уличного освещения, сделанная знакомым электронщиком или человеком, способным сделать и установить подобное устройство своими руками;
• Сделать фотореле своими силами, благо, что деталей и схем для организации автоматического уличного освещения на рынках всегда в избытке.

Совет! Можно просто купить на радиорынке готовую самодельную плату фотореле, но, сколько проработает подобное чудо техники, сказать сложно.

Варианты схемы фотореле своими руками

Проще, конечно, купить готовую схему фотореле. Большинство китайских и отечественных фотоавтоматов достаточно просты в использовании и стоят относительно небольшие деньги.

Как правильно подключить к уличному освещению готовую схему фотореле

Самым простым вариантом будет покупка готовой платы фотореле. Если для вас непринципиально наличие у автоматического устройства каких-либо дополнительных сервисных функций – можно поставить простейшую модель питерского производителя «Мегарон» серии LXP.

В зависимости от количества лампочек в схеме уличного освещения вашего дома и их суммарной электрической мощности можно подобрать одну из моделей:

1. Плата LXP01 используется для относительно небольшого по размерам контура уличного освещения, общая мощность ламп не должна превышать 1200Вт. Схема имеет встроенное фотореле, автоматически реагирующее на уровень освещенности в 6-9люкс, при достижении которого плата автоматически включит или выключит освещение;
2. Модель LXP02 может работать с вдвое большим количеством ламп, общий ток нагрузки не должен превышать 10А. В этом устройстве уже можно настраивать специальным регулятором – потенциометром уровень освещения, на которое будет реагировать фотореле при включении или выключении уличного освещения;
3. Вариант LXP03 наиболее мощный, способен включать уличное освещение даже с маломощными прожекторными лампами и светильниками, экономичными натриевыми лампами и подобными устройствами, с общей потребляемой мощностью до 3кВт. Схема также имеет возможность регулировать порог чувствительности фотореле на уровень освещенности.

К сведению! Приведенные модели обладают типичными характеристиками, соответствующими большинству конструкций фотореле для уличного освещения отечественного или зарубежного производства, предлагаемых на рынке товаров для дома.

Подключение реле выполняется по приведенной ниже схеме фотореле.

В коробке имеется три вывода с обозначением точек подключения. Провода черного, зеленого и красного цвета соответственно, необходимо подключить к фазе, и входу и выходу на проводку фонарей уличного освещения.

Сам пластмассовый бочонок корпуса фотореле необходимо установить в затененном месте на вынесенном кронштейне так, чтобы на корпус не попадали снег или дождь, листва деревьев не затеняла или не могла влиять на работу электроники. В теории электроника способна работать в температурном диапазоне от -25^оС до +40^оС.

С донной части корпуса можно увидеть крохотный поворотный рычаг потенциометра, с помощью которого выполняется подстройка чувствительности фотореле. После установки и проверки работоспособности рычаг устанавливают в среднее положение и последовательно, в течение нескольких дней подбирают уровень освещенности, при котором необходимо включение уличного освещения.

Совет! Удлините короткие отрезки проводов, выходящие из корпуса фотореле с помощью дополнительного трехжильного кабеля с проводкой аналогичного цвета.

Места соединения необходимо пропаять и заизолировать трубчатым «кембриком», изолентой или другим способом, обеспечивающим надежную защиту от попадания влаги. Сечение каждой жилы провода в кабеле должно быть не менее 2 мм². Кабель заведите в дом и подключите к коммутационной коробке или напрямую к распределительному электрическому щитку. В этом случае на щите необходимо предусмотреть дополнительный выключатель, позволяющий обесточить, при необходимости, фотореле и контур уличного освещения.

Схема для фотореле подключения уличного освещения

Если вы человек, обладающий хотя бы минимальными знаниями в сборке электронных схем, или пробовали собирать самоделки, вам наверняка будет по силам собрать самую простую и надежную схему фотореле на электронных компонентах копеечной стоимости.

Главным достоинством приведенного варианта фотореле является максимальная простота конструкции, что в большей степени гарантирует надежную работу электроники. Представленная схема фотореле собрана на операционном усилителе 544 серии. Схема очень проста и доступна в изготовлении.

В состоянии покоя операционный усилитель имеет напряжение на ножке 2 выше, чем на 3 ноге. По логике работы микросхемы это означает стабильное и сбалансированное положение, соответственно на управляющем контакте 6 будет низкое напряжение или логический ноль. Низкое напряжение обеспечивает поддержание силового транзистора КТ815 в закрытом состоянии, и реле РП21 не коммутирует подачу электроэнергии на лампы уличного освещения.

Потенциал на ноге №2 определяется состоянием фоторезистора ФСК1. В условиях нормального освещения фотоэлемент обладает низким сопротивлением, благодаря чему на 2 ножку приходит достаточно высокий потенциал. Как только уровень освещенности снижается до программируемого предела, сопротивление фоторезистора возрастает, и потенциал на второй ноге микросхемы снижается. В этой ситуации микросхема срабатывает соответственно заложенной логике и увеличивает напряжение на управляющем контакте №6, ключ на транзисторе КТ подает необходимое напряжение на управляющую обмотку реле, цепь замыкается, и плата фотореле включает уличное освещение.

В устройстве фотореле используется специальный подстроечный резистор на 1 МОм, вращая который, можно достаточно легко выставить уровень чувствительности прибора к уровню освещения.

Большинство деталей можно собрать воздушным монтажом, но лучше изготовить плату по схеме и построить полноценное устройство фотореле.

Большинство деталей можно купить за копейки на рынке или у телемастеров, или даже выпаять из платы старой и пришедшей в негодность электроники блока питания или аналогичных устройств. Если не найдете микросхему 544 серии, можно взять 140 серию. Вместо конденсатора К10-7В можно использовать любой импортный вариант с аналогичным напряжением и емкостью. В качестве управляющего резистора на 1Мом можно использовать СП3-38.

Даже фотоэлемент можно изготовить своими руками из старых, очень распространенных транзисторов МП 25 – 41. Для изготовления главной детали фотореле достаточно аккуратно срезать верхнюю плоскость головки и заклеить место среза кусочком тонкого прозрачного пластика. Коллектор такого фототранзистора будет подключен ко второй ноге микросхемы, эмиттер, соответственно, используется в качестве верхнего по схеме контакта. Управляющее сопротивление при этом необходимо снизить до 6,8-7кОм.

Недостатком схемы является необходимость организации дополнительного внешнего питания в 12В. Для этих целей можно использовать аккумулятор или трансформатор от китайского блока питания, благо, что схема фотореле малочувствительна к качеству и перепадам напряжения.

Плату необходимо поместить внутри помещения, а фотоэлемент установить в трубчатый корпус и вынести в место на улице, наиболее подходящее для установки фотореле.

Самый простой вариант фотореле для уличного освещения

Ели вы не смогли найти некоторые детали для изготовления фотореле своими руками, или работа с микросхемой вам кажется чересчур сложной, можно построить фотореле для уличного освещения буквально на трех транзисторах и паре навесных элементов согласно приведенной схеме.

Конструкция фотореле представляет сильно упрощенный предыдущий вариант. Она не содержит микросхемы операционного усилителя и позволяет собрать фотореле на запчастях от старого усилителя низкой частоты или советского карманного радиоприемника. Стоимость изготовления такого фотореле для уличного освещения будет на порядок дешевле предыдущего варианта.

Логика работы схемы фотореле примерно такая же, как и в предыдущем случае, но в данном варианте изменение проводимости фоторезистора ФСК открывает или закрывает ключ на транзисторе МП41, и далее, по цепочке, включается управляющая обмотка реле на 12В. Настройка чувствительности фотоэлемента выполняется подстроечным резистором на 47 кОм. Все элементы схемы, кроме реле, могут быть собраны воздушным монтажом, заизолированы и помещены в коробку размером со спичечный коробок.

Мощность схемы невелика, ее достаточно, чтобы подключать небольшие реле с током коммутации в несколько ампер. Этого вполне достаточно для включения небольшого уличного освещения на несколько ламп.

Заключение

Существует немало разных схем для уличного освещения, способных не только включать или выключать лампы. Некоторые из них могут программироваться на включение различных уличных светильников на разное время и продолжительность работы. При выборе промышленного образца фотореле обращайте внимание на наличие у конструкции встроенной защиты от временного затемнения фотоэлемента, например, птицами или случайно попавшими на корпус опавшими листьями.

Разные схемы фотореле

Задачей фотореле является управление освещением, зачастую, это схема с фоточувствительным элементом, которая управляет включением освещения в темное время суток. Радиолюбителями  разработано множество различных схем фотореле, представим вашему вниманию простые и надежные схемы на различных фоточувствительных элементах: фоторезисторах, фотодиодах, фототранзисторах.

Первая схема фотореле на фотодиоде и вполне подойдет для начинающих, так как проста в изготовлении и не содержит редких элементов. В качестве нагрузки после ключа использован светодиод, разумеется вместо него можно применять и другую логическую схему или реле. В данной схеме фотодиод включен через стабилизатор тока, схема в таком включении дает существенную разницу при освещении и затемнении светочувствительного элемента и поэтому не требует дополнительного усилителя. При резком изменении освещения напряжениние на фотодиоде меняется от 0 до уровня напряжения питания схемы. Эту схему вы можете без труда собрать и отрегулировать за пару часов на макетной плате. Фотодиод можно использовать почти любой марки.

Детали:

 В данной схеме был применен ФД 256, но схема работает и с фототранзисторами. VD1 и VD2 можно ставить любые кремниевые диоды. Транзисторы также можно любые маломощные. Как я уже говорил первый транзистор работает как стабилизатор тока и чем больше будет R2, тем больше чувствительность схемы, но не перестарайтесь с настройкой. Каскад на втором транзисторе — эмиттерный повторитель , третий транзистор — обычный ключ.

Предлагаем Еще одну несложную схему с минимальным количеством деталей, и высокой чувствительностью. Такая чувствительность достигается за счет включения транзисторов VT1 и VT2 как составного. В таком включении общий коэффициент усиления будет равен произведению коэффициентов составляющих транзисторов. Также за счет этого включения достигается высокое входное сопротивление, что позволяет использовать фоторезистор и другие высокоомные источники сигнала.

Принцип работы:

Схема работает очень просто- с увеличением освещенности сопротивление фоторезистора уменьшается до нескольких килоом (в темноте — несколько мегаом) это приводит к открыванию транзистора VT1. Коллекторный ток VT1 откроет транзистор VT2, который в свою очередь включит реле и оно своими контактами включит нагрузку.Чтобы в момент включения реле не возникала самоиндукция и маломощный сигнал фоторезистора преобразовался в достаточный для включения обмотки сигнал включен VD1.

Детали:

Для регулировки чувствительности этой схемы, которая иногда может быть избыточной можно поставить в схему переменный резистор, который показан на схеме пунктиром.Питание схемы зависит от рабочего напряжения реле и может быть в пределах 5-15в.При питании 6 вольт можно исплользовать РЭС 9, при 12 вольтах РЭС 15,РЭС 49. Ток обмотки при использовании указанных транзисторов не должен превышать 50 мА. если поставить вместо VT2, более мощный типа КТ 815, выходной то может быть большим и возможно использование более мощных реле. следует учитывать что при повышении питания увеличивается чувствительность фотореле.

Еще одна схема собрана на операционном усилителе и также не содержит большого количества деталей.ОУ в данной схеме включен как компаратор (сравнивающее устройство), а фотодиод включен в фотодиодном режиме, питание на него подано так, что он смещен в обратном направлении.

Из за такого включения при снижении освещенности возрастает сопротивление светодиода, и это приводит к к тому, что уменьшается падение напряжения на резисторе R1, и соответственно падает на инвертирующем входе компаратора. На неинвертирующем входе напряжение устанавливается с помощью R2, и является пороговым, то есть задает порог срабатывания. При уменьшении напряжения на инвертирующем входе ниже порогового на выходе компаратора появится уровень напряжения который откроет Т1 и включит реле.

Детали:

Транзистор можно использовать любой маломощный NPN типа КТ 315, 3102. ОУ в качестве компаратора типа К140УД6 — УД7, или подобные. Для питания схемы следует использовать выпрямитель с напряжением 9-12 вольт, реле выбирать с соответствующим напряжением срабатывания обмотки.

Настройка:

Наладка устройства заключается в установке порогового напряжения, его следует настроить таким образом, чтобы уже при наступлении сумерек происходило включение. Для настройки порога срабатывания можно использовать регулируемую лампу накаливания в затемненной комнате.Чтобы избавиться от возможного дребезга реле при срабатывании нужно параллельно катушке присоединить конденсатор на несколько сотен микрофарад.

и цепь переключения реле

Преимущество реле в том, что для управления катушкой реле требуется относительно небольшое количество энергии, но само реле может использоваться для управления двигателями, нагревателями, лампами или цепями переменного тока, которые сами могут потреблять намного больше электроэнергии.

Электромеханическое реле — это выходное устройство (исполнительный механизм), которое бывает самых разных форм, размеров и конструкций и имеет множество применений и применений в электронных схемах.Но в то время как электрические реле могут использоваться, чтобы позволить маломощным электронным или компьютерным схемам переключать относительно высокие токи или напряжения как в состояние «ВКЛ», так и «ВЫКЛ», для управления им требуется некоторая форма схемы релейного переключателя .

Конструкция и типы схем переключения реле огромны, но многие небольшие электронные проекты используют транзисторы и полевые МОП-транзисторы в качестве основного переключающего устройства, поскольку транзистор может обеспечить быстрое переключение постоянного тока (ВКЛ-ВЫКЛ) для управления катушкой реле от различных источников входного сигнала. Итак, вот небольшая коллекция некоторых наиболее распространенных способов переключения реле.

Цепь релейного переключателя NPN

Типичная схема релейного переключателя имеет катушку, управляемую транзисторным переключателем NPN, TR1, как показано, в зависимости от уровня входного напряжения. Когда базовое напряжение транзистора равно нулю (или отрицательно), транзистор отключен и действует как разомкнутый переключатель. В этом состоянии ток коллектора не течет, и катушка реле обесточена, потому что, будучи устройствами тока, если ток не течет в базу, то ток не будет проходить через катушку реле.

Если теперь на базу подается достаточно большой положительный ток, чтобы насыщать NPN-транзистор, ток, протекающий от базы к эмиттеру (от B к E), управляет большим током катушки реле, протекающим через транзистор от коллектора к эмиттеру.

Для большинства биполярных переключающих транзисторов величина тока катушки реле, протекающего в коллектор, будет где-то в 50-800 раз больше, чем ток базы, необходимый для приведения транзистора в состояние насыщения. Текущее усиление или бета-значение (β) показанного BC109 общего назначения обычно составляет около 290 при 2 мА (техническое описание).

Цепь релейного переключателя NPN

Обратите внимание, что катушка реле является не только электромагнитом, но и индуктором.Когда питание подается на катушку из-за переключающего действия транзистора, максимальный ток будет протекать в результате сопротивления катушки постоянному току, как определено законом Ома (I = V / R). Часть этой электроэнергии хранится в магнитном поле катушки реле.

Когда транзистор переключается в положение «ВЫКЛ», ток, протекающий через катушку реле, уменьшается, и магнитное поле исчезает. Однако накопленная энергия в магнитном поле должна куда-то уйти, и на катушке возникает обратное напряжение, которое пытается поддерживать ток в катушке реле.Это действие вызывает всплеск высокого напряжения на катушке реле, который может повредить переключающий NPN-транзистор, если ему позволено накапливаться.

Итак, чтобы предотвратить повреждение полупроводникового транзистора, к катушке реле подключен «диод маховика», также известный как диод свободного хода. Этот диод маховика ограничивает обратное напряжение на катушке примерно до 0,7 В, рассеивая накопленную энергию и защищая переключающий транзистор. Диоды маховика применимы только при питании поляризованным постоянным напряжением.Катушка переменного тока требует другого метода защиты, и для этого используется RC демпферная цепь.

Цепь реле Дарлингтона NPN

Предыдущая схема транзисторного реле-переключателя NPN идеально подходит для переключения небольших нагрузок, таких как светодиоды и миниатюрные реле. Но иногда требуется переключить катушки реле большего размера или токи, выходящие за пределы диапазона транзистора общего назначения BC109, и это может быть достигнуто с помощью транзисторов Дарлингтона.

Чувствительность и коэффициент усиления по току схемы релейного переключателя можно значительно увеличить, используя пару транзисторов Дарлингтона вместо одного переключающего транзистора.Пары транзисторов Дарлингтона могут состоять из двух отдельно соединенных биполярных транзисторов, как показано, или поставляться как одно устройство со стандартными соединительными выводами базы, эмиттера и коллектора.

Два NPN-транзистора соединены, как показано, так что ток коллектора первого транзистора TR1 становится током базы второго транзистора TR2. Приложение положительного базового тока к TR1 автоматически включает переключающий транзистор TR2.

Цепь релейного переключателя Дарлингтона NPN

Если два отдельных транзистора сконфигурированы как переключающая пара Дарлингтона, то между базой и эмиттером главного переключающего транзистора TR2 обычно помещается небольшой резистор (от 100 до 1000 Ом), чтобы гарантировать его полное выключение.Опять же, диод маховика используется для защиты TR2 от обратной ЭДС, генерируемой, когда катушка реле обесточена.

Цепь переключателя реле повторителя эмиттера

Помимо стандартной конфигурации общего эмиттера для схемы релейного переключателя, катушка реле также может быть подключена к выводу эмиттера транзистора для формирования цепи эмиттерного повторителя. Входной сигнал подключается непосредственно к базе, а выходной сигнал берется из нагрузки эмиттера, как показано.

Цепь переключателя реле повторителя эмиттера

Конфигурация с общим коллектором или эмиттерным повторителем очень полезна для приложений согласования импеданса из-за очень высокого входного импеданса, порядка сотен тысяч Ом, при относительно низком выходном сопротивлении для переключения катушки реле.Как и в предыдущей схеме релейного переключателя NPN, переключение происходит путем подачи положительного тока на базу транзистора.

Цепь переключателя реле Дарлингтона эмиттера

Это версия транзистора Дарлингтона предыдущей схемы эмиттерного повторителя. Очень небольшой положительный базовый ток, приложенный к TR1, вызывает гораздо больший ток коллектора, протекающий через TR2 из-за умножения двух значений Beta.

Схема релейного переключателя Дарлингтона с общим эмиттером полезна для обеспечения усиления по току и мощности с коэффициентом усиления по напряжению, приблизительно равным единице.Другой важной характеристикой схемы эмиттерного повторителя этого типа является то, что она имеет высокий входной импеданс и низкий выходной импеданс, что делает ее идеальной для согласования импеданса с большими катушками реле.

Цепь релейного переключателя PNP

Помимо переключения катушек реле и других подобных нагрузок с помощью биполярных транзисторов NPN, мы также можем переключать их с помощью биполярных транзисторов PNP. Схема переключателя реле PNP не отличается от схемы переключения реле NPN с точки зрения ее способности управлять катушкой реле.Однако для этого требуются разные полярности рабочих напряжений. Например, напряжение коллектор-эмиттер Vce должно быть отрицательным для типа PNP, чтобы вызвать протекание тока от эмиттера к коллектору.

Цепь переключателя реле PNP

Схема транзистора PNP работает противоположно схеме переключения реле NPN. Ток нагрузки течет от эмиттера к коллектору, когда база смещена в прямом направлении с напряжением, которое более отрицательно, чем на эмиттере.Чтобы ток нагрузки реле протекал через эмиттер к коллектору, и база, и коллектор должны быть отрицательными по отношению к эмиттеру.

Другими словами, когда Vin имеет высокий уровень, PNP-транзистор выключается, как и катушка реле. Когда Vin имеет значение LOW, базовое напряжение меньше напряжения эмиттера (более отрицательное), и транзистор PNP включается. Значение базового резистора устанавливает базовый ток, который устанавливает ток коллектора, который управляет катушкой реле.

PNP могут использоваться, когда сигнал переключения является обратным для транзистора NPN, например, на выходе затвора CMOS NAND или другого такого логического устройства.Логический выход CMOS имеет мощность возбуждения на уровне логического 0, чтобы потреблять ток, достаточный для включения транзистора PNP. Затем стоки тока можно превратить в источники тока с помощью транзисторов PNP и источника питания противоположной полярности.

Цепь переключателя реле коллектора PNP

Работа этой схемы такая же, как и у предыдущей схемы переключения реле. В этой схеме релейного переключателя нагрузка реле была подключена к коллектору транзисторов PNP. Переключение транзистора и катушки в положение ВКЛ-ВЫКЛ происходит, когда Vin имеет низкий уровень, транзистор «включен», а когда Vin имеет высокий уровень, транзистор «выключен».

Цепь переключателя реле коллектора PNP

Мы видели, что либо биполярный транзистор NPN, либо биполярный транзистор PNP могут работать как переключатель для переключения реле или любой другой нагрузки в этом отношении. Но есть два разных состояния, которые нужно понимать, поскольку ток течет в двух разных направлениях.

Итак, в транзисторе NPN к базе подается ВЫСОКОЕ напряжение относительно эмиттера, ток течет от коллектора к эмиттеру, и транзистор NPN переключается в положение «включено».Для транзистора PNP низкое напряжение по отношению к эмиттеру прикладывается к базе, ток течет от эмиттера к коллектору, и транзистор PNP переключается в положение «включено».

Цепь переключателя реле N-канального полевого МОП-транзистора

MOSFET очень похожа на операцию переключения биполярного переходного транзистора (BJT), показанную выше, и любая из предыдущих схем может быть реализована с использованием MOSFET. Однако есть некоторые существенные различия в работе схем полевого МОП-транзистора, основные из которых заключаются в том, что полевые МОП-транзисторы являются устройствами, работающими от напряжения, и, поскольку затвор электрически изолирован от канала сток-исток, они имеют очень высокие входные импедансы, поэтому ток затвора для полевого МОП-транзистора равен нулю, поэтому в базовом резисторе нет необходимости.

проходят через токопроводящий канал, при этом канал изначально закрыт, а транзистор выключен. Этот канал постепенно увеличивается в проводящей ширине по мере того, как напряжение, подаваемое на вывод затвора, медленно увеличивается. Другими словами, транзистор работает путем расширения канала при увеличении напряжения затвора, и по этой причине этот тип полевого МОП-транзистора называется улучшенным полевым МОП-транзистором или E-MOSFET.

N-канальные полевые МОП-транзисторы (NMOS) являются наиболее часто используемым типом полевых МОП-транзисторов, поскольку положительное напряжение на клемме затвора включает полевой МОП-транзистор, а нулевое или отрицательное напряжение на затворе переключает его в положение «ВЫКЛ», что делает его идеальным в качестве полевого МОП-транзистора. релейный переключатель.Также доступны дополнительные полевые МОП-транзисторы с P-каналом, которые, как и PNP BJT, работают с противоположными напряжениями.

Цепь переключателя реле N-канального полевого МОП-транзистора

Вышеупомянутая схема релейного переключателя MOSFET подключена по схеме с общим источником. При нулевом входном напряжении, состоянии LOW, значении V _GS , привода затвора недостаточно для открытия канала, и транзистор находится в состоянии «ВЫКЛ». Но когда V _GS увеличивается выше нижнего порогового напряжения MOSFET V _T , канал открывается, ток течет и катушка реле срабатывает.

Тогда полевой МОП-транзистор в расширенном режиме работает как нормально разомкнутый переключатель, что делает его идеальным для переключения небольших нагрузок, таких как реле. MOSFET-транзисторы E-типа имеют высокое сопротивление при выключении, но умеренное сопротивление при включении (подходит для большинства приложений), поэтому при выборе одного из них для конкретного приложения переключения необходимо учитывать его значение R _DS .

Цепь переключателя реле P-канального МОП-транзистора

Расширенный МОП-транзистор с P-каналом (PMOS) сконструирован так же, как и расширенный МОП-транзистор с N-каналом, за исключением того, что он работает только с отрицательными напряжениями затвора.Другими словами, полевой МОП-транзистор с P-каналом работает таким же образом, но с противоположной полярностью, поскольку затвор должен быть более отрицательным, чем источник, чтобы включить транзистор, будучи смещенным в прямом направлении, как показано.

Цепь переключателя реле P-канального МОП-транзистора

В этой конфигурации клемма источника P-каналов подключена к + Vdd, а клемма стока подключена к земле через катушку реле. Когда на затвор подается ВЫСОКИЙ уровень напряжения, P-канальный MOSFET будет выключен.Выключенный E-MOSFET будет иметь очень высокое сопротивление канала и будет действовать почти как разомкнутая цепь.

Когда на затвор подается НИЗКИЙ уровень напряжения, P-канальный полевой МОП-транзистор будет включен. Это вызовет протекание тока через канал с низким сопротивлением канала e-MOSFET, управляющего катушкой реле. Как N-канальные, так и P-канальные электронные МОП-транзисторы образуют превосходные схемы переключения реле низкого напряжения и могут быть легко подключены к широкому спектру цифровых логических вентилей и микропроцессорных приложений.

Цепь релейного переключателя с логическим управлением

N-канальный полевой МОП-транзистор расширенного типа чрезвычайно полезен в качестве транзисторного переключателя, поскольку в состоянии «ВЫКЛ» (с нулевым смещением затвора) его канал имеет очень высокое сопротивление, блокирующее прохождение тока. Однако относительно небольшое положительное напряжение, превышающее пороговое напряжение V _T , на его затворе с высоким импедансом заставляет его начать проводить ток от его вывода стока к выводу истока.

В отличие от биполярного переходного транзистора, для включения которого требуется ток базы, e-MOSFET требует только напряжения на затворе, поскольку из-за его изолированной конструкции затвор нулевой ток течет в затвор.Тогда это делает e-MOSFET, N-канальный или P-канальный, идеальным для непосредственного управления типичными логическими вентилями TTL или CMOS, как показано.

Цепь релейного переключателя с логическим управлением

Здесь N-канальный E-MOSFET управляется цифровым логическим вентилем. Выходные контакты большинства логических вентилей могут подавать только ограниченный ток, обычно не более 20 мА. Поскольку электронные МОП-транзисторы являются устройствами, управляемыми напряжением, и не потребляют ток затвора, мы можем использовать схему релейного переключателя МОП-транзисторов для управления нагрузками большой мощности.

Цепь переключателя реле микроконтроллера

Помимо цифровых логических вентилей, мы также можем использовать выходные контакты и каналы микроконтроллеров, PIC и процессоров для управления внешним миром. Схема ниже показывает, как взаимодействовать с реле с помощью переключателя MOSFET.

Цепь переключателя реле микроконтроллера

Обзор цепи переключения реле

В этом руководстве мы увидели, как мы можем использовать оба биполярных переходных транзистора, NPN или PNP, и полевые МОП-транзисторы расширения, N-канальный или P-канальный, в качестве схемы переключения транзисторов.

Иногда при создании электронных схем или схем микроконтроллера мы хотим использовать транзисторный переключатель для управления мощным устройством, например двигателями, лампами, нагревательными элементами или цепями переменного тока. Обычно эти устройства требуют больших токов или более высоких напряжений, чем может выдержать один силовой транзистор, тогда мы можем использовать для этого схему переключения реле.

Биполярные транзисторы (BJT) составляют очень хорошие и дешевые схемы переключения реле, но BJT — это устройства, работающие по току, поскольку они преобразуют небольшой базовый ток в больший ток нагрузки, чтобы запитать катушку реле.

Однако переключатель MOSFET идеален в качестве электрического переключателя, поскольку для его включения практически не требуется ток затвора, преобразуя напряжение затвора в ток нагрузки. Следовательно, полевой МОП-транзистор может работать как переключатель, управляемый напряжением.

Во многих приложениях биполярные транзисторы могут быть заменены полевыми МОП-транзисторами улучшенного типа, обеспечивающими более быстрое переключение, гораздо более высокий входной импеданс и, возможно, меньшее рассеивание мощности. Комбинация очень высокого импеданса затвора, очень низкого энергопотребления в выключенном состоянии и очень быстрой коммутации делает полевой МОП-транзистор подходящим для многих приложений цифровой коммутации.Также при нулевом токе затвора его переключающее действие не может перегрузить выходную цепь цифрового затвора или микроконтроллера.

Однако, поскольку затвор E-MOSFET изолирован от остальной части компонента, он особенно чувствителен к статическому электричеству, которое может разрушить тонкий оксидный слой на затворе. Затем следует проявлять особую осторожность либо при обращении с компонентом, либо во время его использования, и чтобы любая схема, использующая полевые МОП-транзисторы, имела соответствующую защиту от статического электричества и скачков напряжения.

Также для дополнительной защиты BJT или MOSFET всегда используйте диод маховика поперек и катушку реле, чтобы безопасно рассеивать обратную ЭДС, генерируемую действием переключения транзисторов.

с использованием симисторов и коммутации с переходом через нуль

Твердотельное реле сети переменного тока или SSR — это устройство, которое используется для переключения тяжелых нагрузок переменного тока на уровне сети через изолированные триггеры с минимальным напряжением постоянного тока без использования механических подвижных контактов.

В этом посте мы узнаем, как построить простое твердотельное реле с питанием от сети или цепь SSR с использованием симистора, BJT, оптопары с переходом через нуль.

Преимущество твердотельных реле перед механическими реле

Реле механического типа могут быть довольно неэффективными в приложениях, требующих очень плавного, очень быстрого и чистого переключения.

Предложенная схема SSR может быть построена дома и использоваться в местах, где требуется действительно сложное управление нагрузкой.

В данной статье описана схема твердотельного реле сетевого 220 В со встроенным детектором перехода через ноль.

Схема очень проста в понимании и построении, но при этом имеет такие полезные функции, как чистое переключение, отсутствие радиочастотных помех и способность выдерживать нагрузки до 500 Вт. Мы много узнали о реле и о том, как они работают.

Мы знаем, что эти устройства используются для переключения тяжелых электрических нагрузок через внешнюю изолированную пару контактов в ответ на небольшой электрический импульс, полученный с выхода электронной схемы.

Обычно триггерный вход находится в непосредственной близости от напряжения катушки реле, которое может составлять 6, 12 или 24 В постоянного тока, в то время как нагрузка и ток, коммутируемые контактами реле, в основном находятся на уровнях потенциалов сети переменного тока.

В основном реле полезны, потому что они могут переключать тяжелые, подключенные к их контактам, не приводя опасные потенциалы в контакт с уязвимой электронной схемой, через которую они переключаются.

Однако преимущества сопровождаются несколькими критическими недостатками, которые нельзя игнорировать.Поскольку контакты связаны с механическими операциями, иногда они совершенно не подходят для сложных схем, требующих высокоточного, быстрого и эффективного переключения.

Механические реле также имеют плохую репутацию генерировать радиопомехи и шум во время переключения, что также приводит к ухудшению качества его контактов со временем.

Для SSR на основе MOSFET см. Этот пост Проблемы генерации радиочастотных помех во время работы.

Также тиристоры и симисторы при интеграции непосредственно в электронные схемы требуют, чтобы линия заземления схемы была соединена с катодом, что означает, что секция схемы больше не изолирована от смертоносных напряжений переменного тока от устройства — серьезный недостаток с точки зрения безопасности. к пользователю обеспокоен.

Однако симистор может быть очень эффективно реализован, если полностью устранить вышеупомянутую пару недостатков. Поэтому две вещи, которые должны быть устранены с помощью симисторов, если они должны быть эффективно заменены на реле, — это радиочастотные помехи при переключении и попадание опасной сети в цепь.