Среди аналогичных устройств выделяется модель FR-75A — фотоэлемент, схема которого более сложна для изготовления в домашних условиях. Устройство менее стабильно и устойчиво в практическом использовании.
Фотореле для уличного освещения: критерии удачного выбора и тонкости монтажа
Технологии в современном мире постоянно развиваются. Одна из последних инноваций касается наружного освещения. Помимо экономичных и ярких светодиодных ламп, важной разработкой является фотоэлектрическое реле для уличного освещения. Новейшая технология относится к категории «умных», поскольку благодаря специальному программному обеспечению светильники включаются и выключаются без участия человека. В этой статье мы подробно рассмотрим данное устройство.
Фотоэлектрическое реле — это устройство, используемое для управления уличным освещением. Оно используется в различных местах для экономии электроэнергии. Принцип работы реле основан на фотоэлектрическом эффекте, когда небольшое количество света вызывает замыкание контактов. Это активирует наружный датчик. Когда уровень освещения повышается до необходимого, контакты автоматически размыкаются и освещение отключается.
Существует множество названий и определений этого устройства. В некоторых технических руководствах его называют выключателем управления освещением, в других публикациях — светочувствительной автоматикой. В неофициальном обиходе чаще всего можно услышать слова «датчик света», «датчик освещенности» или «фотодатчик». Существуют и более простые обозначения, такие как «сумеречный датчик» или «переключатель день/ночь». Все это обозначения одного и того же объекта, который в промышленности называется световым извещателем.
Световые барьеры устанавливаются у входов в здания, в административных зданиях, у подъездов многоквартирных домов и на опорах электропередач. Это позволяет обеспечить постоянное освещение подъездов, улиц и дорожек в темное время суток. Такое устройство избавляет от необходимости принудительно включать и выключать фонари и фонари на столбах. Это происходит автоматически, что значительно снижает затраты на электроэнергию.
Принцип работы и устройство датчика света для уличного освещения
В основе фотоповерхности лежит фоторезистор или фототранзистор, который изменяет свои параметры при определенном изменении освещенности. Когда на него попадает достаточно света, цепь питания разомкнута. При уменьшении темноты фоторезистор начинает реагировать, и при определенном показателе, установленном в настройках, цепь замыкается. Этот процесс может происходить не только ночью, но и при сильной облачности. Когда освещенность улучшается, то есть наступает день (или когда облака и туман рассеиваются), цепь размыкается.
Интересно знать! Фотоэлемент считается универсальным устройством и может использоваться и для других целей, например, для полива газона. Его можно подключить к системе полива, и газон или клумбы будут увлажняться каждую ночь.
При установке уличного светильника важно определить технические характеристики, которыми должен обладать световой барьер. По этому принципу различают два типа устройств:
- фотореле с выносным датчиком;
- устройство со встроенным датчиком света.
Устройство с выносным датчиком имеет небольшие размеры и обеспечивает легкую защиту от негативных внешних воздействий и освещения. Такое устройство может быть установлено самостоятельно, например, в пульте управления. Примером таких световых барьеров являются модели для DIN-рейки. Встроенный датчик должен быть установлен в непосредственной близости от светильника, например, рядом со светильниками — на столбах уличного освещения. Важно выбрать такое положение, чтобы свет от светильника не падал на фотодатчик. Этот вариант чаще всего используется при установке солнечных уличных светильников.
Выбор оптимального места расположения датчика уличного освещения
Перед подключением датчика освещенности необходимо определить место его установки, учитывая некоторые важные моменты:
- если фотодатчик выносного типа, то его месторасположение должно быть в прямой досягаемости дневного света;
- источники искусственного освещения должны располагаться как можно дальше от датчика, главное, чтобы реле не реагировало на их включение или отключение;
- желательно максимально исключить попадание света от автомобильных фар.
Оптимальная высота датчика освещенности должна составлять от 180 до 200 см, чтобы его можно было установить вертикально на земле без использования лестниц или стремянок.
Некоторые хитрости могут помочь выполнить вышеуказанные требования. Например, защитить фотодатчик от отражения света уличных фонарей можно с помощью куска черной пластиковой трубы большого диаметра длиной 15-20 см. Для этого нужно согнуть нижнюю часть трубы под углом 40-30° относительно вертикальной стены так, чтобы она была направлена вверх.
Полезный совет! Для стандартизации сборки устройств были придуманы специальные символы и термины для обозначения фотоэлементов на схемах и чертежах. Их необходимо знать, если вы хотите установить устройство самостоятельно.
Если реле используется для одной мощной лампы, идеальное положение — непосредственно за лампой. Там вероятность проникновения падающего света наименьшая. Гораздо проще разместить датчик на восточной или западной стороне здания. Основным условием для этого является отсутствие поблизости ярко освещенных объектов. Поэтому в этом случае выбирайте сторону, где как можно меньше «бликов».
Фотореле для уличного освещения : оснащение дополнительными функциями
Оба типа световых барьеров, со встроенным и выносным датчиком, выпускаются в различных модификациях. Классификация устройств в основном основана на их назначении и дополнительных функциях. Оба типа устройств имеют подтипы.
Световой барьер с датчиком движения. Этот тип устройства устанавливается там, где освещение требуется только в присутствии людей, например, в коридорах, во дворе загородного дома или в гараже. Устройство реагирует на движение и тепло, выделяемое человеческим телом.
Реле времени. Этот вариант используется, когда освещение требуется в течение определенного периода времени. Пользователь устройства устанавливает желаемое время, в которое оно будет включаться или выключаться. Таким образом, прибор оснащен таймером, который включает и выключает свет. Такие датчики особенно важны для декоративного освещения объектов или зданий.
Астротаймер — это не просто измеритель освещенности, а более совершенное устройство, которое программируется на восход или закат солнца в различных климатических зонах. Все, что вам нужно сделать, это выбрать в памяти определенный часовой пояс. Затем устройство автоматически включается в запрограммированное время. Цена выключателя света с астрохронометром гораздо выше, но зато вам не придется беспокоиться о месте установки.
Устройства с дополнительными функциями не пользуются большой популярностью, так как цена выключателя света для уличного освещения со встроенными датчиками может быть в два раза выше, чем цена обычного светового барьера. Поэтому для дополнительных функций не обязательно покупать дорогое реле с несколькими световозвращателями, достаточно приобрести стандартное устройство и установить дополнительные датчики движения или таймеры.
Принцип работы фотодатчика
Основой светового барьера (сумеречного выключателя) является светочувствительный элемент, который реагирует на существующую яркость солнечного и искусственного света.
Когда наступают сумерки, датчик освещенности замыкает свои контакты и включает фонари, установленные на улице перед домом. А когда утром интенсивность света увеличивается, он снова размыкает цепь и выключает осветительные приборы.
Фотоэлементы или датчики света в системах уличного освещения предназначены для управления уличным освещением.
Устройство управления уличным освещением может быть установлено непосредственно рядом со светильником или перед всей линией освещения.
Что касается характеристик, то теперь можно выбрать любой фотодатчик и найти устройство, способное управлять одним светильником над входом в дом или системой устройств для освещения большой территории или пешеходной зоны.
Предложение для пользователя включает в себя все для монтажа устройства, подключения его к источнику питания и сети уличного освещения.
Если установщик блока управления имеет некоторый опыт в электромонтаже, кабели можно соединить скруткой, но предпочтительнее использовать зажимы
Схема датчика освещенности включает фоторезистор, реагирующий на интенсивность светового потока, фотодиод, формирующий нагрузку, фототранзистор, фототиристор, фототриод, синхронизирующий ток от разных источников
Оптопара для наружного освещения крепится с помощью монтажной ленты, прикрепленной к изделию. Его можно буквально прикрепить к любой конструкции.
Устройство управления для уличного освещения не создает ни малейших проблем при установке, настройке и эксплуатации.
Устройство автоматики для управления освещением
Светочувствительное реле автоматически управляет работой подключенного осветительного прибора, включая и выключая его по мере необходимости.
Светочувствительному реле в сети уличного освещения не нужно включать освещение ночью и автоматически выключать утром.
Это значительно снижает энергопотребление уличного освещения и продлевает срок его службы. Ведь они работают только тогда, когда им нужно работать, а не 8-9 часов в сутки.
В частном секторе такие системы устанавливаются для освещения:
- уличных лестниц;
- территорий возле коттеджей;
- парковых и садовых дорожек;
- беседок, мангальных зон и открытых террас.
Светоизлучающие диоды используются во дворах многоквартирных домов, в торговых центрах и на лестничных клетках высотных зданий, а также в подсветке уличных конструкций с рекламой. Цель везде одна и та же: экономия энергии и увеличение срока службы светильников.
Простейший вариант рассматриваемого коммутационного устройства состоит из блока питания, датчика освещенности, усилителя тока и коммутационного реле.
Существует несколько типов фотолюминесцентных реле, но принцип работы у всех одинаковый. Оно состоит из датчика освещенности, подключенного к источнику питания, который отслеживает освещенность в контролируемой зоне.
Основные виды электроприборов
Каждый датчик света, контролирующий уличное освещение, состоит из трех модулей с различными функциями:
- Воспринимающий – фотодатчик на базе полупроводников.
- Промежуточный – усилитель электротока.
- Исполнительный – как таковое реле (коммутатор).
Конструктивно первый из этих компонентов может быть удален из общего корпуса. Однако существуют также устройства, в которых светочувствительный датчик смонтирован в едином блоке с остальной внутренней схемой устройства.
Светочувствительный датчик, благодаря своим компактным размерам, может быть установлен даже на столбах уличного освещения, рядом с лампами уличного освещения или на них.
Соответственно, все модели световых барьеров для управления освещением делятся на:
- устройства со встроенным фотоэлементом;
- приборы с отдельным фотодатчиком, который вынесен из корпуса.
Устройство со встроенным датчиком устанавливается непосредственно на дороге. Его корпус имеет более высокий уровень защиты от влаги и пыли. Во втором случае коммутационный блок монтируется на DIN-рейку в распределительной коробке дома. Выносной датчик уже подключен к нему через обычную проводку.
Помимо управления уровнем освещения, такие системы управления часто оснащаются встроенными датчиками движения, таймерами и различными кнопочными регуляторами. Световые барьеры на основе цифрового управления также можно найти в магазинах светотехники. Однако эти устройства во много раз дороже обычных моделей.
Цифровые устройства стоят дороже, но позволяют более точно управлять светильниками. Принцип работы световых барьеров для домашнего использования и основные компоненты идентичны стандартным устройствам.
Однако эти варианты дополнены микроконтроллером, который можно настроить так, чтобы свет включался только в определенное время. Это позволяет точно настроить реле, привязав его работу к погодным условиям и даже к месяцу года.
Подбор фотореле для освещения на улице
Прежде чем купить в магазине датчик освещенности для системы уличного освещения, необходимо определить количество и тип подключаемых светильников. Для одного или двух светильников достаточно реле, к которому светильники подключены напрямую.
Для более чем одного светильника световое реле не в состоянии справиться с протекающим через него током. В этом случае необходимы устройства с магнитным пускателем.
Здесь светочувствительный выключатель активирует специальное устройство, которое уже используется для подачи питания в систему освещения. Выбор светочувствительного датчика во многом зависит от мощности подключаемой осветительной цепи.
Выбор фотодатчика для солнечной установки уличного освещения требует особого подхода и обязательного предварительного расчета. Его мощность и количество подключаемых устройств напрямую зависят от среднегодового количества солнечных дней в районе и количества солнечных батарей в системе.
Чем больше ламп будет подключено к фотореле, тем выше должны быть параметры тока преобразования — сегодня на рынке представлены устройства с номинальным током 6-63 ампера, поэтому возможны самые разные варианты.
Реле управления освещением для уличного освещения можно разделить в зависимости от типа подключения к сети:
- однофазные (бытовые, под сеть 220 В);
- трехфазные (для сетей 380 В).
Однако само реле включения и вся цепь с фотодатчиком питаются напряжением 12 В, которое поступает от понижающего трансформатора. Выбор однофазной или трехфазной сети полностью зависит от электропитания подключаемых ламп и их потребляемой мощности.
Для установки управляющего светового барьера для уличного освещения в частных домах лучше выбирать стандартные модели на 220 В. Их вполне достаточно, особенно если планируется подключение экономичных светодиодных светильников.
Технические параметры – на что смотреть
Некоторые импортные устройства рассчитаны на сеть 110 или 127 В. Они встречаются редко, но их можно найти в магазинах светотехники. В российской сети 220 В они работать не будут. Потребуется дополнительный трансформатор. Лучше сразу покупать устройства, которые менее сложны в подключении.
Первое и самое главное — это класс защиты. Для установки на улице выбирайте модели с герметичным корпусом со степенью защиты IP65 и выше. Для установки под крышей или в защищенном шкафу достаточно версии IP44.
Второй параметр — пороговое значение, которое выражается в люксах и обычно составляет от 2 до 50 люкс. Реле светового барьера регулируется, чтобы пользователь мог приспособить его к своим личным предпочтениям. Устройство с нерегулируемым порогом следует приобретать только в крайнем случае.
Третий показатель — тип подключаемых ламп. Часто жалюзи рассчитаны на работу только с лампами накаливания, которые создают активную нагрузку.
Для подключения люминесцентных ламп, которые уже имеют реактивную нагрузку, необходимо приобрести другой диммерный выключатель. Подключение же ртутных ламп или ламп с парами натрия требует устройств с дополнительной защитной цепью, рассчитанной на пусковые токи.
Выбор места установки
Для правильной работы светового жалюзи важно выбрать правильное положение. При этом необходимо учитывать несколько факторов:
- На него должен падать солнечный свет, то есть он должен быть под открытым небом.
- Ближайшие источники искусственного света (окна, лампы, фонари и т.д.) должны находится как можно дальше.
- Не желательно чтобы на него попадал свет фар.
- Желательно расположить его не очень высоко — для удобства обслуживания (надо периодически протирать поверхность от пыли и смахивать снег).
Как известно, выбор места для фотоэлемента при организации автоматического уличного освещения — не самая простая задача. Иногда приходится несколько раз перемещать его, чтобы найти правильное положение. Если для включения лампы на столбе используется датчик освещенности, реле фотоэлемента часто размещается там же. Это не совсем необходимо и очень неудобно, так как часто приходится убирать пыль или снег, а лазить по столбу не всегда весело. Вы можете сами прикрепить затвор к стене и провести к светильнику кабель питания. Это более удобный вариант.
Схемы подключения
Схема подключения реле света для уличного освещения проста: фаза и ноль подаются на вход устройства, с выхода фаза идет на нагрузку (свет), а ноль (минус) — с предохранителя или шинопровода на нагрузку.
Если вы все делаете по правилам, то проводка должна быть подключена в распределительной коробке (junction box). Выберите герметичную модель для наружной установки и разместите ее в доступном месте. На рисунке ниже показано, как в этом случае подключить фотоэлемент к наружному освещению.
Если вам необходимо включать и выключать мощный столбовой светильник с удушающими элементами, лучше всего подключить в цепь пускатель (контактор). Он предназначен для частого включения и выключения и нормально выдерживает пусковые токи.
Если свет должен включаться только в присутствии человека (у туалета, возле ворот), то к световоду добавляется датчик движения. В такой комбинации выгодно сначала установить светочувствительный выключатель, а затем детектор движения. При такой конструкции детектор движения срабатывает только в самое темное время суток.
Как видите, схемы просты и ими можно управлять руками.
Особенности подключения проводов
Световой барьер каждого производителя имеет три провода. Один — красный, другой — синий (может быть также темно-зеленым), а третий может быть любого цвета, но обычно черный или коричневый. Стоит помнить об этом при подключении:
- красный провод всегда идет на лампы:
- к синему (зеленому) подключается ноль (нейтраль) от питающего кабеля;
- к черному или коричневому подается фаза.
Если вы посмотрите на все приведенные выше схемы, то увидите, что они построены в соответствии с этими правилами. Вот и все, больше никаких сложностей нет. Если вы соедините провода таким образом (не забудьте, что нулевой провод также должен быть подключен к лампе), у вас получится рабочая схема.
Области рационального применения фотореле
Типичные ситуации, когда наличие этого устройства необходимо:
- Когда включение и выключение цепи производится при помощи сигнала малой мощности;
- Когда несколько цепей должны управляться одним сигналом.
Эффективность фотоэлементов также обусловлена их гибкостью (в дополнение к стандартным устройствам управления можно использовать компьютеры или ноутбуки). Это позволяет использовать логические команды управления, такие как «если…, то…».
Вспомните использование фотоэлементов для уличного освещения. Их технология основана на использовании триггерных переключателей FE.
В показанной здесь блок-схеме используется серия K-MFET. В отличие от твердотельных реле, схема напрямую управляет фотодиодами. Это позволяет значительно увеличить скорость переключения, так как время выключения при включении светодиода не критично. Отсутствие механических компонентов обеспечивает высокую степень компактности, но при этом отсутствует физический барьер изоляции, поэтому необходимо использовать только низковольтный управляющий сигнал.
Поскольку световой барьер является альтернативой существующей панели управления освещением, сначала необходимо проверить, действительно ли необходима такая замена. Если существующая система полностью соответствует электротехническим нормам, достаточно установить релейную панель перед нагрузкой, и полный контроль над цепью освещения обеспечен. В небольшом корпусе можно разместить до 64 фотоэлементов вместе с низковольтным источником, а рядом разместить панель управления. Чем меньше количество цепей, тем экономичнее становится релейная панель.
Фотоэлементы могут использоваться для управления однополярными цепями переменного тока 127/220 В и двухполярными цепями переменного тока (208…240 В). Релейные панели более экономичны при управлении небольшими нагрузками, но у них есть недостаток — они рассчитаны на ограниченное количество циклов включения/выключения: от 20 000 до 50 000 (чего хватает примерно на 5 лет при нормальных условиях).
На следующих иллюстрациях показано расположение световых барьеров для уличного освещения и электрическая схема.
Существуют некоторые особенности при использовании световых барьеров в сочетании с датчиками движения. Как правило, уличное освещение включено всю ночь. Но в ночное время уличное освещение не требуется, если нет движения транспорта. Поэтому все чаще используются схемы, которые включают уличное освещение только при движении автомобиля и только на короткое время после этого. Для этого используется микроконтроллер AVR 8051 и несколько пар (чем больше, тем лучше) инфракрасных (ИК) датчиков.
Предлагаемая система состоит из микроконтроллера Atmega8, LDR, PIR-датчика и RTC. Эта система управляет уличным освещением с помощью светозависимого резистора и ИК-датчика.
Уличное освещение включается в зависимости от интенсивности светового потока, регистрируемого LDR. Если эта интенсивность низкая, значение сопротивления светорезисторов высокое. Когда общая интенсивность света уменьшается, это значение увеличивается и, таким образом, определяет, когда необходимо включить уличное освещение.
Фотореле для уличного освещения
Световой барьер — это электронное устройство, которое автоматически включает и выключает уличное освещение в вечерние и утренние часы. В литературе и в обиходе часто встречаются другие его названия: датчик света (яркости), фотосенсор, фотодатчик, переключатель день/ночь. В своей простейшей форме типичная схема фотодатчика состоит из фотосенсора (фоторезистора, фотодиода или фототранзистора), усилителя сигнала и реле. Фотодатчик реагирует на интенсивность света. Таким образом, в темноте фотодиод работает как обычный диод, пропускающий ток. Но когда освещенность уменьшается, фотодиод блокируется, и прохождение тока прерывается. А сопротивление фоторезистора изменяется от 5-10 МОм в темноте до 50-150 Ом при дневном свете. При изменении параметра фоторезистора срабатывает реле, которое замыкает (размыкает) цепь ламп. Современные фотолампы изготавливаются полностью на электронной основе — с использованием транзисторов и микросхем. Поэтому они работают с высокой точностью и скоростью. Пользователь может регулировать порог срабатывания фотосенсора с помощью регулировочных элементов на корпусе. Эта функция особенно полезна в районах с небольшим количеством солнечных дней.
Со встроенным датчиком — это простой, недорогой и наиболее популярный вариант. Он подходит для нагрузки до 2,5 кВт. Эмиссионная способность регулируется
С выносным датчиком – более совершенная модификация. Электронный блок устанавливается в помещении, а фотосенсор размещается на улице, в любом удобном месте. Можно задавать порог срабатывания.
Выпускаются модели с выходной мощностью до 5 кВт. С датчиком движения – такое решение позволяет включать уличное освещение только на время прохода людей или проезда автомобилей.
С таймером – более сложное и дорогостоящее устройство с возможностью настройки расписания режима работы по дням и часам, с учетом будних, выходных и праздничных дней. Функционал и объем настроек отличается у разных моделей.
Астротаймер – это по сути совершенно новый прибор, не нуждающийся в фотоэлементе. Поэтому его можно размещать в любом месте без опасения засветки сенсора от искусственных источников света. Работа этого устройства основана на анализе текущей даты, времени и локальных координат места его установки. Данная информация вводится пользователем при инсталляции астрономического таймера.
Прибор автоматически рассчитывает время солнечного восхода/захода и управляет работой осветительного оборудования, основываясь на расчетных данных.
Для чего применяется датчик света в уличном освещении?
Датчик освещенности выполняет важную функцию в автоматизации работы уличного освещения. Вы наверняка замечали, что в сумерках уличное и автомобильное освещение включается почти одновременно. На восходе солнца они синхронно гаснут. Они не управляются распределительным щитом с ручным выключателем. Системы освещения включаются и выключаются системой автоматизации с профессиональными световыми барьерами. Датчики света обычно используются домовладельцами для управления освещением в различных зонах двора. Световые датчики используются в наружном освещении магазинов, парков, гостиниц, бизнес-центров, крупных коммерческих комплексов и многих других объектов. В каждом конкретном случае подбираются различные типы и модели датчиков света, которые наилучшим образом соответствуют поставленной задаче.
При установке системы уличного освещения в частном доме вы можете самостоятельно установить и подключить датчик освещенности. Расположение датчика освещенности имеет большое значение. Световой барьер не следует устанавливать вблизи внешних источников искусственного света. Датчик должен срабатывать только под воздействием солнечного света. Любое другое освещение приведет к тому, что датчик будет активирован в нерабочее время. Это недопустимо для нормального функционирования системы освещения. Кроме того, следует избегать затенения фотодатчика листвой, стенами зданий и другими объектами.
Схема подключения фотореле
Своими контактами реле замыкает или размыкает фазный провод 220 Вольт. Соответственно включая и отключая подключенные к нему осветительные приборы. На корпусе фотореле либо имеется клеммная колодка для подключения с тремя контактами, либо выходят 3 провода. Их цветовая маркировка:
- Коричневый – вход фазы.
- Красный – выход фазы.
- Синий – ноль.
Существуют модели с 4-проводным подключением. Разница в том, что нулевой провод проходит через фотоэлемент, а не напрямую к нагрузке.
Далее мы представим схемы с различными вспомогательными устройствами.
Применение электромагнитных пускателей позволяет использовать фотоэлементы с низким энергопотреблением в системах с большим количеством светильников.
Выгоды от использования фотореле
Нас часто спрашивают, каковы реальные преимущества для пользователей при установке фотоинициатора. Мы постараемся сформулировать все преимущества использования фотоэлемента:
- Уверенность, что уличное освещение будет включаться и отключаться своевременно без Вашего вмешательства.
- Возможность экономии расходов на оплату электроэнергии. Светильники автоматически отключаются с наступлением рассвета.
- Расширение функционала за счет применения датчика движения, таймера, магнитного пускателя.
- Имитация присутствия хозяев в частном доме при их длительном отсутствии.
Если быть до конца объективным, то единственный недостаток заключается в следующем. Фотоэлемент уличного фонаря не будет работать должным образом, если его разместить вблизи источника света или в затененном месте. Однако этой проблемы можно легко избежать, выбрав правильную точку крепления.
