Фотоэлементы и сумеречные выключатели

Сумеречные выключатели и фотоэлементы (их еще называют «фотосенсорами», «фотодатчиками», «фотореле» и «датчиками освещенности») используются, как правило, для автоматического управления уличным освещением. Они включают светильники с наступлением сумерек и выключают, когда становится светло. Фотоэлементы широко используются для автоматического включения световых коробов, освещения уличных вывесок, рекламных баннеров и декоративной подсветки зданий. Они позволяют экономить электроэнергию: ведь с ними свет горит только тогда, когда это действительно необходимо. Сумеречные выключатели Hager (фотореле на DIN-рейку с выносным фотодатчиком) позволяют также управлять и освещением в офисе или магазине, если вдруг на улице потемнело из-за непогоды.

Во многих моделях есть возможность регулировки уровня освещенности, при котором будет включаться и отключаться свет. Во всех фотоэлементах и сумеречных выключателях есть время задержки включения/отключения: чтобы фотореле не реагировало, например, на свет фар проезжающих машин, или на упавший сверху фотоэлемента лист от дерева.

Фотоэлементы и сумеречные выключатели в зависимости от модели могут коммутировать разную мощность. Но даже, если нужно подключить нагрузку мощностью больше, чем позволяет фотоэлемент, то нужно использовать его в паре с модульным контактором Hager, Энергия или другими моделями пускателей (контакторов).

Если не требуется, чтобы, например, вывеска магазина подсвечивалась всю ночь, то можно последовательно в цепь включить фотоэлемент и любой таймер (реле времени). В этом случае, таймер будет замыкать контакты, допустим, с 17:00 до 23:00, а фотоэлемент или сумеречный выключатель — с момента потемнения на улице и до рассвета. Следовательно, цепь будет полностью замкнута (то есть будет гореть подсветка) с момента потемнения и до 23:00. В остальное время контакт будет разомкнут как минимум у одного из устройств.

Функционально, фотоэлементы и сумеречные выключатели напоминают энергосберегающие оптико-акустические блоки Ноотехника Экосвет, только они используются вне помещений и не имеют акустического сенсора, то есть не реагируют на звук.

Схемы подсоединения

Перед тем как переходить к установке светоконтролирующего выключателя (еще одно из популярных названий) вместо обычного выключателя света, нужно разобраться с тем, как нужно подключить провода к светильнику и клеммам датчика. Итак, схема подключения фотореле для уличного освещения может быть представлена в двух вариантах: с использованием распределительной коробки и без ее применения. Первый вариант принято использовать тогда, когда происходит замена электропроводки в доме, т.к. в этом случае нужно будет выводить новую линию из монтажной коробки.

Выглядит разводка жил следующим образом:

Как Вы видите, подсоединение фотореле к светильнику практически не отличается от подключения выключателя света. Также как и в обычном варианте, фаза ведется на разрыв, а ноль напрямую к фонарю. Единственная разница в том, что нулевой провод должен заводиться еще и в сам фотодатчик.

Если Вы уже сделали ремонт в доме и не желаете штробить стену под новую линию, можно использовать второй вариант подключения фотореле своими руками – напрямую:

В этом случае все 3 провода: фаза, ноль и заземление заводятся внутрь корпуса и поджимаются клеммами. Как первый, так и второй способ монтажа является правильным. Выбрав подходящий вариант можно переходить далее – к установке фотореле своими руками.

Схема подключения фотореле

Ниже приведена схема подключения реле для уличного освещения, реагирующего на уровень света. Вместо датчика в данном случае используется индикаторный светодиод, работающий по принципу фотоэлемента.

В схеме светодиод отмечен как HL1, а сопротивление R1 и R2 используются для управления чувствительность реле.

ВАЖНО! Каждый светодиод имеет свой порог чувствительности к смене освещения.

Резиcтор R2 используется для регулирования начального напряжения VT1, которое с помощью постоянного напряжения HL1 позволяет регулировать порог чувствительности устройства.

Фотоэлемент для освещения приусадебного участка. Как выбрать и применить

Освещение приусадебной территории должно быть организовано таким образом, чтоб отдых на участке был комфортным, а расход электроэнергии – рациональным. Для решения данной проблемы многие домовладельцы устанавливают возле дома, у бассейна, вдоль садовых дорожек и беседок, датчики со встроенными фотоэлементами.

Фотоэлемент регулирует интенсивность света уличных фонарей и светильников, что обеспечивает удобное управление освещением и эффективное использование электроэнергии.

Содержание

1. Фотоэлемент для уличного освещения: устройство и принцип действиявидео
2. Преимущества использования фотоэлементов на приусадебном участке
3. Виды фотодатчиков и особенности их применения
4. Советы по выбору фотоэлементов для освещения участкавидео
5. Установка фотореле для уличного освещения своими руками
   • правила размещения фотореле
   • последовательность подключения фотодатчикавидео
   • варианты применения фотодатчиков

Фотоэлемент для уличного освещения: устройство и принцип действия

Фотоэлемент – это устройство, преобразующее солнечную или световую энергию в электрическую. Преобразование солнечного света происходит благодаря полупроводниковым материалам, из которых изготовлены фотоэлементы. Обычно это: аморфный кремний, теллурид/сульфид кадмия, тонкопленочный кристаллический кремний.

В первое время фотоэлемент использовался только для проведения научных опытов, сегодня же инженеры усовершенствовали фотоэлемент, и нашли ему практическое применение.

К фотоэлементу подсоединили ламповый усилитель и реле управления электрическим током. Такое устройство получило название фотодатчика, и начало активно использоваться в повсеместной жизни и на производствах.

Принцип работы фотодатчика (фотореле) уличного освещения следующий:

1. На катод фотоэлемента попадают солнечные лучи.
2. Фотоэлемент преобразует энергию солнца в электроэнергию.
3. Электроэнергия, проходя через ламповый усилитель, приводит в действие реле.
4. Реле срабатывает и реагирует включением/выключением света подключенных к нему электроприборов.

Внешне, современный фотоэлемент, напоминает обыкновенную электрическую лампочку. Корпус фотодатчика может быть прозрачным или полупрозрачным со встроенным окошком.

Датчики настраиваются на определенную волну инфракрасного или ультрафиолетового излучения. Большинство моделей оснащаются дополнительным приспособлением, которое защищает фотодатчик от ненужных реакций на помехи (свет от фар автомобиля).

Диапазон светочувствительности можно отрегулировать в зависимости от места размещения фотодатчика. То есть освещение у бассейна может автоматически включаться, едва лучи солнца скроются за горизонтом, а фонари вдоль дорожек – с наступлением сумерек.

Преимущества использования фотоэлементов на приусадебном участке

Применение фотоэлементов для уличного освещения имеет ряд существенных преимуществ:

1. Удобное управление освещением на придомовой территории.
2. Возможность контролировать интенсивность освещения разных зон участка.
3. Существенная экономия затрат на оплату электроэнергии. Особенно актуально при установке фотоэлементов с датчиками движения.
4. Длительный срок службы фотоэлементов.
5. Фотодатчики компакты и хорошо «впишутся» в экстерьер загородного дома и ландшафт сада.
6. Легкость монтажа фотодатчиков. Провести установку можно самостоятельно, четко следуя инструкции.
7. Доступная цена фотодатчика.

Виды фотодатчиков и особенности их применения

Типы фотодатчиков для освещения улицы можно разделить на несколько групп:

1. Фотодатчики с фотоэлементом внутри корпуса. Работают в автоматическом режиме: с наступлением сумерек свет включается, а при восходе солнца – выключается. Защитный корпус фотодатчика – прозрачный.
2. Фотодатчики с фотоэлементом и таймером. Есть возможность регулировать интенсивность освещения в зависимости от времени суток. Работу устройства можно запрограммировать на определенный период: неделю, месяц, год. На даче удобно использовать датчики, программируемые на отдельные дни недели, например, отменить освещение в будни, а на выходные – активировать работу фонарей и светильников.
3. Фотодатчик с регулируемым порогом срабатывания. Датчик оснащен ручкой, с помощью которой можно регулировать допустимый порог срабатывания механизма. Работа такого фотоэлемента не будет зависеть от климатических и погодных условий региона, а также от времени года.
4. Фотореле с выносным фотоэлементом. Устанавливать фотоэлемент можно на расстоянии не более 150 метров от корпуса датчика. Блок устройства находится в безопасном месте (монтируется в электрический щиток).
5. Фотоэлементы со встроенным датчиком движения. Освещение включается при фиксации датчиком каких-либо перемещений на участке.

Фотоэлементы для освещения со встроенным таймером – наиболее дорогие, но их режим работы позволяет добиться существенной экономии на оплате счетов за свет

Советы по выбору фотоэлементов для освещения участка

Рынок предлагает широкий ассортимент фотоэлементов с разными техническими характеристиками, разными возможностями и от разных производителей. При выборе фотодатчика необходимо руководствоваться основными критериями качества:

1. Высокие требования предъявляются к корпусу фотодатчика. Он должен быть герметичным и крепким.
2. Период срабатывания. Многие модели реагируют на изменение освещенности в течение 5-30 секунд.
3. Диапазон рабочих температур. Выбор зависит от климатических условий региона, большинство датчиков имеют диапазон от – 25°С до + 50°С.
4. Фотодатчик обязательно должен иметь защиту от ложных срабатываний и потенциометр.
5. Фотоэлемент надо выбирать с учетом мощности, потребляемой электролампой. В продаже есть готовые комплекты, в которых фотоэлемент уже подобран к подходящей по мощности электролампе.
6. Устройство с выносным фотоэлементом более сложно при монтаже – это необходимо учитывать, планируя самостоятельно установить фотодатчик.
7. Необходимо учесть среднегодовую влажность воздуха в регионе размещения фотоэлемента. При необходимости – купить фотодатчик с повышенной защитой от неблагоприятных погодных условий.

Установка фотореле для уличного освещения своими руками

правила размещения фотореле

При установке фотоэлемента обязательно надо учитывать следующие:

1. Фотореле запрещено устанавливать вблизи горючих и легковоспламеняющихся материалов, около химически активной среды.
2. Устройство устанавливается основанием вниз.
3. Напряжение питающей сети должно быть 220 В, допустимое отклонение ± 10%.
4. На фотоэлемент не должен падать свет от включенного фонаря или светильника.

последовательность подключения фотодатчика

Перед установкой, необходимо проконтролировать, чтоб мощность осветительных приборов не превышала мощность фотореле. Лучше покупать фотодатчик с 20%-ным запасом мощности

Порядок установки и подключения следующий:

1. На стену дома монтировать кронштейн для размещения фотоэлемента.
2. К фотореле прикрепить навес и установить его на кронштейн.
3. Из фотореле выходит три провода:
   • коричневый – фазовый кабель;
   • синий – нулевой;
   • красный – выносной провод, подводящий к лампе.
4. Провода соединить в распределительной коробке. Как подключить фотоэлемент указано на схеме. Для соединения можно использовать тройные клемники.

варианты применения фотодатчиков

При обустройстве уличного освещения, фотодатчик можно применять двумя способами:

1. Устанавливать фотоэлемент для каждого фонаря. Этот вариант необходимо применять, если для каждого светильника предусмотрено личное питание, например, солнечная батарея. В этом случае сложнее будет добиться синхронного включения/выключения фонарей. Одни могут находиться в тени деревьев, другие – на ярком свету. Постоянно надо контролировать чистоту оптика каждого датчика – при запылении, фотореле не будет срабатывать.
2. Установка одного датчика фотоэлемента для всех фонарей – более удобный вариант уличного освещения. Применяется, когда все фонари, расположенные вдоль дорожки и на участке подсоединены к единой электрической цепи с отдельным рубильником. Датчик устанавливается на первом фонаре. Цепь постоянно замыкается за счет рубильника, но из-за высокого сопротивления в фототранзисторе, ток не идет по ней. При наступлении темноты, сопротивление падает, и цепь полностью замыкается – все фонари одновременно загораются.

Использование фотоэлементов на приусадебном участке – удобный и экономный способ организации уличного освещения. При выборе фотодатчика необходимо учитывать ряд факторов: расположение и мощность фонарей, время пребывания на участке (постоянное или сезонное), наличие дополнительных функций (таймер, датчик движения). Правильно подобранный фотоэлемент и грамотная его установка – залог длительной и бесперебойной работы всей системы освещения придомовой территории.

Особенности подключения проводов

Фотореле любого производителя имеет три провода. Один из них — красный, другой — синий (может быть темно-зеленым) и третий может быть любого цвета, но обычно черный или коричневый. При подключении стоит помнить:

• красный провод всегда идет на лампы:
• к синему (зеленому) подключается ноль (нейтраль) от питающего кабеля;
• к черному или коричневому подается фаза.

Если посмотрите на все выше приведенные схемы, то увидите, что они нарисованы с соблюдением этих правил. Все, больше никаких сложностей. Подключив так провода (не забудьте, что нулевой провод также надо подключить на лампу) вы получите рабочую схему.

Схема функционального устройства ↑

На рисунке изображена схема фотореле для уличного освещения, которое реагирует на изменение интенсивности освещения. В качестве датчика здесь используется индикаторный светодиод, работающий по тому же принципу, что и фотоэлемент.

Светодиод (в данном случае HL1) — это и есть фотоэлемент, вырабатывающий напряжение, пропорциональное силе света, попадающего на кристалл. В схеме также есть и источник постоянного напряжения R1-R2, который позволяет регулировать чувствительность фотореле, ведь у разных светодиодов разная светочувствительность.

Резистор R2 регулирует начальное напряжение VT1, суммируемое с напряжением, вырабатываемым HL1. Именно этот элемент позволяет регулировать порог включения фотореле.

Подключение фотореле

Стандартная схема подключения фотореле в системе управления освещением представлена на рисунке ниже.

Обратите внимание, что к нему подводится и фазный проводник, и нейтральный. Это делается для того, чтобы обеспечить питанием чувствительную часть схемы.

На практике клеммная коробка фотореле имеет три вывода. Они обозначены символами L – подключение фазы, N – нейтраль и R – нагрузка. Традиционно нагрузочный проводник выполняется черного или темно-коричневого цвета. Нейтраль желтого, а фазная линия – синего цвета. Однако могут быть варианты, поэтому за буквенными обозначениями следить надо обязательно.

Фотореле с магнитным пускателем

Мощность, на которую рассчитано фотореле, ограничивается электрической прочностью силовых контактов. Обычно рабочие токи для этого элемента автоматики не превышают 15 ампер. Например, у популярной модели ФР 601, используемой для управления уличным освещением, максимальная мощность нагрузки 1100 Вт, а рабочий ток 10 ампер.

Как следует поступить, когда требуется включать, например, уличные газоразрядные лампы ДРЛ ДНаТ 1000, токи запуска которых 12,5 ампер? В этом случае управление осуществляется через магнитный пускатель. Схема подключения фотореле ФР 601 с ним приведена на рисунке ниже.

Нагрузочный выход фотореле включается в цепь втягивающей катушки пускателя, к основной контактной группе которого подключается коммутируемая линия.

Фотореле параллельно с выключателем

В ряде случаев имеет смысл включать фотореле вместе с выключателем. Ведь возможно, что включить свет вам понадобится ранее наступления темного времени суток. Сделать это надо так, чтобы контакты силового реле были параллельны контактам выключателя. Главным условием правильной работы этой схемы является то, что к нагрузке должна подводиться одна и та же фаза.

Фотореле вместе с таймером

В сельских населенных пунктах практикуется правило, что уличное освещение включается с наступлением темного времени суток, но работает оно не всю ночь, а до, например, 23:00. Для реализации этого решения нагрузочный контакт фотореле подключается ко входу таймера. А тот, в свою очередь, к управляемому прибору.

Фотоэлектрическая схема является частью многих элементов автоматических систем. Например, датчиков движения. Но на этом ее возможности не ограничиваются. Она также встречается в составе звукозаписывающего оборудования. С помощью света можно дистанционно управлять токами большой силы, для чего используются особые приборы – фототиристоры и симисторы. Вы можете сами придумать оригинальную схему на ее основе, которая будет выполнять специфические задачи.