Делаем фотореле своими руками

Делаем фотореле своими руками

Одним из многочисленных автоматов, в общем смысле слова, является фотореле. Оно визуально незаметно, малофункционально и применяется во многих нишах. Устройство обладает единственной реакцией на внешний фактор наличия или отсутствия света — соединение или разрыв линии, по которой идет ток. Последнее используется как напрямую для отключения или активации потребителей, так и в качестве сигнального импульса. Встретить фотореле можно во многих сферах жизни, от контрольных линий производства или турникетов метро, до их присутствия в роли элементов выключателей освещения различного плана.

Многие не раз попадали в ситуации, когда в темноте не видно расположения предметов. Причем это мешает не только процессу личного перемещения, но и создает неудобство, когда нужно что-то найти в темноте. Вопрос вполне решаем установкой лампы. Вот только сразу выявляется проблема с ее включением в темноте. Здесь в роли автомата может применятся фотореле, включающее освещение именно в те моменты, когда наступает темнота.

Упомянутая ниша использования не единственная. На основе реакции датчика на видимое излучение, построены и считающие единицы товара приборы, и охранные устройства. Оба названых типа определяют пересечение луча света объектом. На том же принципе бывают выполнены системы автоматического открытия дверей, ворот или шлагбаумов.

Простота конструкции позволяет легко изготовить комплекс из реагирующей части и фотореле своими руками, о чем и пойдет речь в статье. Будут рассмотрены виды соединения готовых сборок, выпускаемых промышленностью и их схемы, раскрывающие сущность названых частей, от самых элементарных, до использующих в своей основе микроконтроллер.

Схема простого фотореле

Начнем с простого устройства наподобие ночника. Когда светло, он выключен, но чем темнее становится, тем ярче горит лампа. Сразу маленькое напоминание — питание устройства 220 В, так что нужно быть аккуратнее и внимательнее при его сборке и проверке.

Чем меньше освещенность фоторезистора, тем сильнее открыт семисторный ключ Q6004LT. Соответственно, больше тока предоставляется нагрузке, в роли которой выступает маломощная лампа накаливания.

Есть вариант описанной схемы, использующий уже 5 элементов. В ней лампа просто загорается в темноте на максимальную яркость и гаснет в моменты попадания света на фоторезистор.

Простая схема фотореле:

Настройка чувствительности выполняется подбором значения R1. Изменять в какую-либо сторону его нужно в относительно небольших пределах. Мощность резистора выбирается для всех случаев равной 1 Вт. Семистор КУ208Г можно сменить на КУ601Г без потери функциональности конечного устройства, но в любом случае, на названый элемент схемы нужно ставить теплоотвод — при использовании указанной нагрузки, он сильно греется.

Другой несложной конструкцией можно назвать использование фотореле в связке с несколькими транзисторами. Приведенная схема изначально рассчитана на подключение потребителей через линию размыкания электромагнитного реле.

Фоторезистор PR1 с подстроечником R1 выступают в роли делителя напряжения, управляющего состоянием транзистора VT1, который в свою очередь открывает или закрывает VT2. Последний, и производит пропуск тока на реле K1, размыкающее или соединяющее линию питания нагрузки. Диод VD1 шунтирует скачки тока в моменты срабатывания электромагнитного элемента, защищая транзисторы.

Обратите внимание! Указанное устройство питается уже не от сети 220 В, а имеет свой токовый ввод от 5 до 15 В. Что касается функций подстроечника R1 — он нужен для установки чувствительности к потоку света, приводящего к срабатыванию самого устройства.

Повторяемый промышленный вариант

В качестве своеобразного эталона рассмотрим схему фотореле ФР-602 от компании EIK. Большая часть представленных на рынке устройств аналогичного плана конструктивно похожи, отличаясь лишь в мелочах.

Принципиальная схема фотореле вместе с печатной платой:

Как видно, конструкция проста и может быть выполнена в домашних условиях. Элементарная база:

Обозначение на схеме Модель/тип Характеристики Аналоги
С2 Конденсатор 0.7мкф, 400 В
C4 Электролитический конденсатор 100 мкф, 50 В
C5 47 мкф 25 В
R2 Резистор 1.5 МОм, 0.125 Вт
R3 220 Ом, 2 Вт
R4 1 МОм, 0.125 Вт
R5 560 кОм, 0.125 Вт
R6 200 кОм, 0.125 Вт
R7 100 кОм, 0.125 Вт
R8 75 кОм, 0.125 Вт
R9 33 кОм, 0.125 Вт
WL Построечный резистор 2.2 мОм
ZD1 Стабилитрон 1N4749 24 В 3 последовательно соединенных Д814А, или 2 Д814Д
D1-D5 Выпрямительный диод 1N4007
VD1 Выпрямительный диод 1N4148
Q1, Q2 Биполярный транзистор BC857A КТ3107Б
PH Фотоэлемент (фоторезистор) До 110 кОм
Rel Реле SHA-24VDC-S-A (Rel1)

Схема подключения классических фотореле к линии потребления

Все виды выпускаемых промышленностью или сделанных самостоятельно реле, требуют отдельного питания. Соответственно, и два контакта устройства будут предназначены названым целям. Причем встречаются модели фотореле без встроенного преобразователя напряжения, что означает подачу питания к ним не от сети 220 В, а через отдельный понижающий блок. Линий, идущих к потребителям может быть несколько, в зависимости от количества внутренних электромагнитных переключателей. Причем ввод может быть и раздельным для каждого контакта, — объединенным между прочими — или вообще интегрированным с питанием самого фотореле.

Датчик света у большинства моделей встроен в корпус самого устройства, но существуют и раздельные варианты, позволяющие выносить его в сторону от самого аппарата. Последнее нужно для случаев исключения засветки фотоприемника от управляемых ламп, чтобы система не превращалась в стробоскоп. То есть, когда темно — аппарат включает лампы. Становится светло — он их отключает. Опять срабатывает на мрак. И так по кругу.

Одинарная

Описанная ранее модель ФР-602 и аналогичные ей подключаются к линии следующим образом:

На большое количество потребителей энергии

Для управления мощной нагрузкой, например, при подключении прожектора или многочисленных ламп, лучше использовать промежуточные реле. В роли последних выбираются соответствующие приборы, которые выдерживают прохождение большого тока, достаточного для питания. Примером могут стать РК-1p/2p (Un), МРП-2, IEK ORM-41F-1, DEKraft ПР-102 и им подобные. Обратите внимание, что часть из реле аналогичного плана рассчитаны на управление переменным током (AC), в то время как другие постоянным (DC). Кроме того, напряжения включения может отличаться в нижнюю сторону от номинала розетки. Последние два фактора важно учитывать при проектировании монтажной схемы. Если реле-посредник питается от постоянного тока, то фотореле должно управлять подачей электричества к блоку преобразования. Который уже включившись, приведет в действие электромагнитный контактор, активирующий основную линию питания клиентских устройств.

Использование иных моделей фотореле

Здесь представлена схема подключения фотореле для другого варианта исполнения конечного автомата — с выносным датчиком чувствительности к свету и раздельными контактными линиями. Изначально она подготовлена для ФР-7Е, но подходит и для аналогичных моделей иных производителей.

Обратите внимание, что представленное фотореле и упомянутое ранее, различаются корпусом, а в частности защитой устройства от внешних факторов. ФР-601/602 можно безболезненно размещать под открытым небом на улице, а у ФР-7Е для аналогичного действия требуется установка дополнительного кожуха. Но устройства подобного плана установки выпускаются со всеми необходимыми креплениями в стандартный электротехнический щиток, включая подготовленные места монтажа к DIN-рейке.

Расширение функциональности с добавлением реле времени

Планируя использовать фотореле для уличного освещения своими руками, можно слегка расширить его функциональность, добавив таймер отключающий свет через установленное время. Причина проста — не нужно тратить электричество на работу ламп всю ночь, когда они точно никому не нужны. С целью реализации можно использовать реле отключения, наподобие IEK ORT-A2-AC230V, THC-B1 или аналогичные.

Расширенная схема питания уличного освещения:

Микропроцессорное фотореле

Современные технологии коснулись и фотореле. Все чаще начинают применяться устройства на базе микроконтроллеров, которые позволяют не только производить определение наличия светового потока, но и совмещать множество других функций. Причем расширение не требует сильного изменения аппаратной составляющей, достаточно модифицировать внутреннюю программу.

Микроконтроллер — маленький компьютер, изначально ориентированный на управление устройствами в зависимости от внешних факторов и алгоритма. Кроме того, его возможностей вполне достаточно для присоединения к общей цифровой сети, объединяющей группы оборудования различного плана.

Также стоит упомянуть о промышленных образцах фотореле, оснащенных «умной» частью. Но их функциональность обычно ограничена производителем. Поэтому лучше рассмотреть другую систему. К примеру, Arduino. Его возможностей вполне достаточно для осуществления контроля света, отключения линии днем и ночью, отправки сообщений о текущем используемом режиме или сигнализации о нарушениях в работоспособности лампы.

На аппаратной стороне, все что непосредственно не касается функций контроля, возлагается на дополнительно подключаемые «шилды» к Arduino. В приведенной схеме последнее будет относиться к часам, датчику света и самому реле. Вопрос отправки статуса конечному владельцу решается за счет GSM модуля связи, который и будет отсылать SMS о текущем режиме работы системы.

Принципиальная схема конструкции достаточно проста:

Есть примечание, касающееся приведенной сборки. Обратите внимание, что релейный модуль имеет стороннее питание. Это сделано в целях избежания скачков тока, так как шилд берет много электричества из общей линии и может вызвать «просадку» напряжения при переключениях. Отдельное питание рекомендуется и SIM800L (на приведенной схеме он подключен напрямую к самому Arduino). Также модуль GSM-связи достаточно потребляющий элемент — ему нужно выработать определенную мощность для соединения с сотовой вышкой, а взять энергию с названой целью он может только из линии снабжения.

Что касается программной части, написать соответствующий алгоритм сможет любой, знакомый с программированием микроконтроллеров Arduino. Тем более, есть множество кодов в интернете.

Несмотря на функциональную простоту фотореле, ниш применения у него достаточно. Тем более, что малые возможности расширяются добавлением новых за счет небольшого усложнения схемы и использования микроконтроллеров.

Видео по теме

Все, что нужно знать о подсвечивании рассады: чем, когда и нужно ли досвечивать сеянцы

Подсвечивать рассаду или не подсвечивать – очередная больная тема в сообществе огородников и садоводов. Многие успешно выращивают здоровую рассаду без дополнительной подсветки и гордятся этим. Другие утверждают, что без досвечивания у них ничего не растет. И те и другие правы. В этом вопросе все решают индивидуальные условия и факторы.

А вы подсвечиваете сеянцы? Может быть, раздумываете, стоит или нет? Давайте выясним, как подсвечивать рассаду и когда это действительно необходимо. Заодно узнаем, какие лампы выбрать для освещения растений или как обойтись подручными средствами.

Нужно ли подсвечивать рассаду и зачем

Экран из белой бумаги

Белая бумага тоже обладает светоотражающими свойствами. Садоводы этим пользуются, сооружая ширмы из бумаги и картона. Они перенаправляют солнечные лучи на затененную часть рассады.

Если сеянцы расположены в 1 ряд, то из картона нужно вырезать прямоугольник по длине подоконника, высотой от 35 до 40 см. Его следует обклеить белой бумагой, а по бокам прикрепить прочные длинные нити. Конструкция привязывается к карнизу, так чтобы ящик с рассадой был между стеклом окна и бумажной ширмой.

Конструкции из фольгированного пенофола

Фольгированный пенофенол можно использовать не только для утепления подоконника, чтобы поддерживать температурный режим. Из него получается отличный светоотражатель, если подвесить отрез пенофенола к карнизу до уровня горшков с рассадой. Стоит недорого, форму держит сам по себе, одновременно и свет отражает и утеплителем работает – беспроигрышный вариант.

Незамысловатые “трюки” для большей освещенности

Существует ряд еще более простых способов улучшить освещенность рассады. Огородники со стажем рекомендуют приподнимать горшочки с сеянцами над подоконником. Для этого рассадные емкости ставят в поддоны для полива, а под поддоны подкладывают небольшие коробки, старые книги или любой другой подручный материал. Особенно полезно это будет для маленьких сеянцев, которые могут притеняться оконной рамой.

При большом количестве рассады помогают “двухэтажные” стеллажи. Такая конструкция позволит более эффективно использовать подоконник и обеспечит лучшее освещение.

Стеллаж легко сделать самостоятельно в домашних условиях из остатков ПВХ труб или деревянных брусков. Он представляет собой конструкцию из полок с пустыми отсеками, куда помещаются ящики с сеянцами. Оптимальная высота – 2 яруса, максимальная – 3 яруса, но не больше. Внутренние стенки стеллажа можно оклеить тем же пенофолом.

Наконец, не забываем одно из важнейших условий хорошей освещенности – тщательно вымытые окна. Света будет больше как минимум на 15%.

Подсвечивать рассаду или нет, покупать фитолампу или надеяться на подручные средства – решать только вам. Условия выращивания и финансовые возможности у всех настолько разные, что общего совета быть не может. Да, дополнительный свет никогда не будет лишним даже на самом солнечном подоконнике. Но утверждать, что без дорогой лампы качественную рассаду не вырастишь, тоже нельзя.