Схема подключения фотореле через магнитный пускатель
Схема подключения магнитного пускателя через фотореле
Световое излучение независимо от его происхождения (искусственное или естественное) – это фактор, который может быть использован для построения систем автоматики и управления различными процессами. Например, для включения или выключения уличного освещения. Для его регистрации созданы устройства, которые получили название «фотореле» или «сумеречный датчик».
Что такое фотореле
Это радиотехническое устройство, регистрирующее поток фотонов – элементарных частиц, квантов электромагнитного излучения, которые не обладают массой и способны существовать только в движении, а их скорость является максимально возможной в материальном мире. Его схема состоит из двух частей:
- Чувствительной.
- Исполнительной (силовой).
Вкратце алгоритм его действия следующий: фотоны, попадая на чувствительный элемент (фотоэлектрический датчик), вызывают возникновение электрического тока или изменение его параметров. Так формируется управляющий импульс, который усиливается и подается на исполнительный элемент – соленоид – электромеханического реле. Последнее замыкает свои силовые контакты, коммутируя управляемую цепь.
Чувствительные элементы фотореле
Фотоны не обладают зарядом, но возбуждают ионы в атомной структуре веществ и порождают вторичное излучение, сопровождающееся двумя эффектами:
- Волновыми колебаниями на видимой нами частоте спектра.
- Возникновением электрического тока.
Последний феномен наблюдается только в том случае, если вещество обладает так называемой запрещенной зоной – энергетическим диапазоном, в пределах которого электрон не может активироваться – определенного размера.
Для примера: у металлов (проводников) такой зоны нет. А у диэлектриков она настолько велика (не менее 5 электронвольт), что электроны в них не могут активироваться никогда. Промежуточное положение между ними занимают так называемые полупроводники. Величина запрещенной зоны у них от десятых долей до трех электронвольт.
К веществам, которые способны активироваться под воздействием потока фотонов, относятся селенид и сульфид кадмия. На их основе строятся все чувствительные элементы фотореле, которые бывают трех типов:
- Фоторезисторы.
- Фотодиоды.
- Фототранзисторы.
Фоторезисторы
Эти элементы радиотехнической схемы делают из полупроводников с одним типом проводимости – электронным (p) или дырочным (n). Под действием света их электрическое сопротивление уменьшается, они начинают пропускать ток. Этот сигнал поступает на входной каскад транзисторного усилителя, после чего он подается на соленоид силового реле, коммутирующего управляемую цепь.
Фоторезисторы являются наиболее простым и потому часто употребляемым элементом чувствительных схем.
Фотодиоды
Состоят из двух полупроводников – электронного и дырочного типа. Под воздействием света электроны накапливаются в зоне n, а так называемые дырки (положительно заряженные ионы) в зоне p. В результате возникает разность потенциалов и начинает течь постоянный ток. Этот элемент может работать в двух режимах: фотогальваническом и фотодиодном.
Схема включения фотодиода (ФД) в гальваническом и диодном режиме представлена на рисунке ниже.
В первом случае к нему не подводится питающее напряжение и он сам является источником тока. Это свойство используется при создании солнечных батарей, состоящих из сотен и даже тысяч светодиодов. Во втором подается напряжение обратной полярности, которое его запирает. При облучении светом обратное сопротивление элемента резко падает, а сила тока, через него текущего, наоборот, возрастает.
Фототранзисторы
Бывают двух типов: n-p-n и p-n-p, что определяет направление тока, через него текущего. От обычного транзистора отличается не только открытым корпусом, но и отсутствием третьего вывода – базы. Этот элемент делается большего размера, поскольку он воспринимает световое излучение, которое является управляющим.
Может работать в двух режимах: фотоэлектрическом и усилителя. В первом случае коллектору питающее напряжение не подводится, а ток через него возникает вследствие воздействия света на базу. Коэффициент усиления имеет логарифмическую зависимость от силы света и измеряется в децибелах.
Управление фотореле
Для того чтобы иметь возможность регулировать момент замыкания фотореле в зависимости от освещенности, используется два приема:
- В цепь фотоэлектрического элемента вводится переменный резистор, который регулирует ток через него.
- Используется так называемое опорное напряжение.
Первый наиболее прост, но он существенно ослабляет чувствительность прибора. Кроме того, не вполне логично сначала ослабить сигнал, а потом его усиливать для использования. Метод опорного напряжения заключается в том, что светочувствительный элемент включается по гальванической схеме. Возникший в нем ток сравнивается с опорным, текущим по независимой цепи. Для их сравнения используется компаратор.
Компаратор – это логический элемент схемы автоматики, работающий по принципу «Да – Нет». В основе его конструкции лежит операционный усилитель. Опорное напряжение вырабатывается отдельной схемой. Регулируется оно традиционным способом – реостатом.
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.
Освещение – одна из основ любого помещения. Без него нельзя ни работать, ни безопасно передвигаться. Особенно остро этот вопрос стоит в больших производственных помещениях и на открытом пространстве. Чтобы оперативно включать освещение, можно использовать мощный автомат, но кто имел дело – тот знает, что не у всех хватит сил просто включить большой советский автомат на 200 и более Ампер. Поэтому можно организовать управление освещением через контактор или магнитный пускатель, вручную, либо подключив схему к различным датчикам.
Основы
Для включения магнитных пускателей и контакторов используют кнопочные посты. Это устройства, в которых есть 2 или 3 кнопки типа «Пуск» и «СТОП» или «Вперёд», «Назад» и «СТОП», есть и другие менее распространённые варианты. Кнопки эти представляют собой кнопку без фиксации с нормально-замкнутой и нормально разомкнутой парой контактов.
Пускатели и контакторы – это электромагнитные коммутационные приборы. Чтобы его силовые контакты замкнулись, нужно подать напряжение на катушку. Она притянет сердечник (якорь) на котором закреплены контакты (конструкция может различаться). Когда вы снимите напряжение с катушки – прибор отключится, и его силовые контакты разомкнуться.
Кроме силовых в этих приборах есть блок-контакты (обычно несколько их групп). Они не способны выдерживать большую нагрузку, а предназначены для реализации схемы самоподхвата и индикаций. Дело в том, что если просто через кнопочный пост подать напряжение на катушку – аппарат включится, но когда вы отпустите кнопку – сразу же отключится. Это нужно, например, в лебёдках и других грузоподъемных механизмах, но не в цепях, которые работают длительное время без остановок, как свет и электродвигатели вентиляционных систем.
Чтобы этого избежать и нужна схема самоподхвата – нормально-разомкнутый блок контакт подключают параллельно кнопкам «ПУСК» на кнопочном посту.
Обычно такие коммутационные аппараты используют для подключения к сети электроприборов большой мощности: тэнов, двигателей или как в нашем случае больших осветительных установок.
Схема подключения кнопочного поста и её принцип работы
Чтобы подключить контактор или пускатель для управления светом с двух кнопок (как и любой другой системой) нам понадобится:
- Кнопочный пост.
- Контактор или пускатель с количеством силовых контактов (полюсов) равным количеству фаз.
- Три жилы провода.
Подключение контактора к кнопочному посту выполняется так:
- Определяют напряжение катушки аппарата (обычно 220 или 380).
- Фазу берут с силовых контактов (если катушка на 380 – берём две разноименных фазы, если 220 – фазу и ноль).
- Подключают фазный провод на нормально-замкнутые контакты кнопки «СТОП».
- Последовательно с кнопкой «СТОП» подключают кнопку «ПУСК».
- От нормально-разомкнутой пары блок-контактов контактора или пускателя прокладывают два провода к кнопочному посту (от двух контактов соответственно) и подключают их к «ПУСКу», так чтобы её нормально-разомкнутая пара и разомкнутые блок-контакты были подключены параллельно. При этом контакты, на которые теперь пришла фаза, назовем условно «1», а на которые фаза подастся после нажатия на клавишу и срабатывания блок-контактов «2». Важное примечание: к этому шагу у нас уже есть приходящая фаза через нормально-замкнутый «СТОП» на разомкнутый «ПУСК», к этой же цепи подключены и блок-контакты пускателя или контактора.
- К блок-контакту «2» подключаем вывод катушки (часто на современных контакторах они обозначаются как A1 и A2).
- Второй вывод катушки подключаем к нулю, если она рассчитана на напряжение 220В или к другой фазе – если на 380В соответственно.
- Подключаем силовые питающие провода, с этих же клемм обычно берут фазу на кнопочный пост.
- Подключают провода от системы освещения (самих осветительных установок).
Всё что описано выше, но в графическом виде вы можете увидеть на этой схеме.
На рисунке дополнительно установлена индикация включения – лампочка в цепи управляющих кнопок и блок-контактов. Она позволит понять, включен ли контактор и наружный свет, не отходя от кнопочного поста.
Примечание: схема управления светом с помощью пускателей также хороша и тем, что можно легко организовать управление светом из двух и более мест – нужно просто добавить кнопочные посты параллельно имеющимся.
Дополнительные датчики
Как уже было сказано выше, управление освещением с помощью контакторов и пускателей часто используется в паре со средствами автоматики, такими как датчик освещенности и датчик движения. Обычно такие устройства содержат в себе небольшое реле или симистор, но максимальная мощность подключаемой активной нагрузки, как правило, ограничена 1-2 кВт. А о нагрузке с электромагнитными пускорегулирующими аппаратами и речи не стоит вести. Контакты таких реле не предназначены для их питания. К такой нагрузке можно отнести мощные лампы типа ДНаТ, ДРЛ, МГЛ и прочие, которые активно используются в уличных фонарях и прожекторах.
Для этого схема включения освещения контактором или пускателем с помощью датчиков отличается от схемы с кнопочным постом лишь тем, что вместо кнопочного поста мы соединяем катушку коммутационного аппарата с контактом выходного сигнала датчика. Ниже вы видите схему подключения датчика движения и фотореле к контактору на примере однофазной сети:
Схемы можно совместить, организовав принудительное включение освещения, для этого параллельно сигналу с датчика устанавливаем тумблер, который будет подавать фазу на катушку.
Если вы собираетесь использовать датчики в чистом виде – учтите, что они не предназначены для оперирования сигналом напряжением в 220В переменного тока. Поэтому такие устройства как фотореле семейства ФР, которые столь распространены в быту, содержат схему питания датчиков, триггеры или другие пороговые элементы, схемотехнику которых мы в этой статье рассматривать не будем! Если вам интересна эта тема – пишите в комментариях и мы подробно о ней расскажем. Надеемся, вам стало понятно, как производится управление освещением через контактор и магнитный пускатель. Как вы видите, схема не сложная, главное разобраться с особенностями ее работы.
Напоследок рекомендуем посмотреть видео, на котором наглядно демонстрируется применение такой схемы в быту:
Наверняка вы не знаете:
- Чем отличается контактор от магнитного пускателя
- Дистанционное управление освещением
- Что такое импульсное реле
Владельцев частных домов при благоустройстве участка волнует вопрос, как сделать автоматическое включение света в сумерки и выключение его на рассвете. Для этого есть два устройства — фотореле и астротаймер. Первое устройство более простое и дешевое, второе — сложнее и дороже. Более подробно поговорим о фотореле для уличного освещения.
Устройство и принцип действия
Это устройство имеет множество названий. Самое распространенное — фотореле, но называют еще фотоэлемент, датчик света и сумерек, фотодатчик, фотосэнсор, сумеречный или светоконтролирующий выключатель, датчик освещенности или день-ночь. В общем, названий много, но суть от этого не меняется — устройство позволяет в автоматическом режиме включать свет в сумерки и выключать на рассвете.
Схема фотореле для уличного освещения на фоторезисторе
Работа устройства основана на способности некоторых элементов изменять свои параметры под воздействием солнечного света. Чаще всего используют фоторезисторы, фототранзисторы и фотодиоды. Вечером, при уменьшении освещенности, параметры светочувствительных элементов начинают меняться. Когда изменения достигнут определенной величины, контакты реле смыкаются, подавая питание на подключенную нагрузку. На рассвете изменения идут в обратном направлении, контакты размыкаются, свет гаснет.
Характеристики и выбор
В первую очередь выбирают напряжение, с которым будет работать датчик света: 220 В или 12 В. Следующий параметр — класс защиты. Так как устройство устанавливается на улице, он должен быть не ниже IP44 (цифры могут быть больше, меньше — нежелательно). Это значит, что внутрь устройства не могут попасть предметы размером более 1 мм, а также что водяные брызги ему не страшны. Второе, на что стоит обратить внимание — на температурный режим эксплуатации. Ищите такие варианты, которые с запасом перекрывают средние показатели в вашем регионе как по плюсовой, так и по минусовой температуре.
Подбирать модель фотореле также необходимо по мощности подключаемых к нему ламп (выходная мощность) и току нагрузки. Оно, конечно, может «тянуть» нагрузку немного больше, но при этом могут быть проблемы. Так что лучше брать даже с некоторым запасом. Это были обязательные параметры, по которым надо выбирать фотореле для уличного освещения. Есть еще несколько дополнительных.
Пример характеристик фотореле для уличного освещения
В некоторых моделях есть возможность подстроить порог срабатывания — сделать фотодатчик более или менее чувствительным. Уменьшать чувствительность стоит при выпадении снега. В этом случае отраженный от снега свет может быть воспринят как рассвет. В результате свет будет то включаться, то отключаться. Такое представление вряд ли понравится.
Обратите внимание на пределы регулировки чувствительности. Они могут быть больше или меньше. Например, у фотореле AWZ-30 белорусского производства этот параметр — 2-100 Лк, у фотоэлемента P02 диапазон подстройки 10-100 Лк.
Задержка срабатывания. Для чего нужна задержка? Для исключения ложных включений/отключений света. Например, ночью на фотореле попал свет фар проезжающего автомобиля. Если задержка срабатывания мала, свет отключится. Если она достаточна — хотя-бы 5-10 секунд, то этого не произойдет.
Выбор места установки
Для корректной работы фотореле важно правильно выбрать его местоположение. Необходимо учесть 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).
Чтобы светочувствительные автоматы работали корректно, надо правильно выбрать местоположение
Как видите при организации автоматического освещения на улице выбрать место для установки фотореле — не самая простая задача. Иногда приходится переносить его несколько раз, пока найдешь приемлемое положение. Часто, если датчик света используют для включения фонаря на столбе, фотореле стараются расположить там же. Это совершенно не обязательно и очень неудобно — счищать пыль или снег приходится довольно часто и каждый раз залезать на столб не очень весело. Само фотореле можно разместить на стене дома, например, а к светильнику дотянуть кабель питания. Это наиболее удобный вариант.
Схемы подключения
Схема подключения фотореле для уличного освещения проста: на вход устройства заводится фаза и ноль, с выхода фаза подается на нагрузку (фонари), а ноль (минус) на нагрузку идет от автомата или с шины.
Схема подключения фотореле для освещения (фонаря)
Если делать все по правилам, соединение проводов необходимо делать в распределительной (монтажной коробке). Выбираете герметичную модель для расположения на улице, монтируете в доступном месте. Как подключить фотореле к освещению на улице в этом случае — на схеме ниже.
Подключение фотодатчика через распределительную коробку
Если включать/отключать необходимо мощный фонарь на столбе, в конструкции которого есть дросселя, лучше в схему добавить пускатель (контактор). Он рассчитан на частое включение и выключение, нормально переносит пусковые токи.
Схема подключения датчика день-ночь с пускателем
Если свет должен включаться только на время нахождения человека (в уличном туалете, возле калитки), к фотореле добавляют датчик движения. В такой связке лучше сначала поставить светочувствительный выключатель, а после него — датчик движения. При таком построении датчик движения будет срабатывать только в темное время суток.
Схема подключения фотореле с датчиком движения
Как видите, схемы несложные, вполне можно справиться своими руками.
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.
Как настроить фотореле для уличного освещения
Настраивать датчик освещенности необходимо после установки и подключения в сеть. Для регулировки пределов срабатывания в нижней части корпуса имеется небольшой пластиковый поворотный диск. Его вращением и задается чувствительность.
Найдите на корпусе подобный регулятор — им настраивается чувствительность фотореле
Чуть выше на корпусе есть стрелочки, которыми обозначено, в какую сторону крутить для увеличения и уменьшения чувствительности фотореле (влево- уменьшить, вправо — увеличить).
Для начала выставляете наименьшую чувствительность — загоняете регулятор в крайнее правое положение. Вечером, когда освещенность будет такой, что вы решите, что уже надо бы включить свет, начинаете подстройку. Надо плавно поворачивать регулятор влево до тех пор, пока не включится свет. На этом можно считать, что настройка фотореле для уличного освещения закончена.
Астротаймер
Астрономический таймер (астротаймер) — это другой способ автоматизировать уличное освещение. Принцип его работы отличается от фотореле, но он тоже включает свет вечером и выключает его утром. Управление светом на улице происходит по времени. В данном устройстве заложены данные про то, в какое время темнеет/светает в каждом регионе в каждый сезон/день. При настройке астротаймера вводятся GPS координаты его установки, выставляется дата и текущее время. Согласно заложенной программе устройство и работает.
Астротаймер — второй способ автоматизировать свет на участке
Чем оно удобнее?
- Оно не зависит от погоды. В случае с установкой фотореле велика вероятность ложного срабатывания — в пасмурную погоду свет может включаться ранним вечером. При попадании на фотореле света он может гасить свет посреди ночи.
- Устанавливать астротаймер можно в доме, в щитке, в любом месте. Ему не нужен свет.
- Есть возможность сдвигать время включения/выключения на 120-240 минут (зависит от модели) относительно заданного времени. То есть, вы сами сможете выставить время так, как вам удобно.
Недостаток — высокая цена. Во всяком случае, модели, которые есть в торговой сети, стоят довольно солидных денег. Но можно купить в Китае намного дешевле, правда, как он будет работать — вопрос.
Монтаж уличного освещения в загородном доме можно разделить на три этапа работ:
- раскопка траншеи и укладка кабеля
- монтаж закладных и установка светильников
- сборка схемы и подключение автоматики освещения
При этом само подключение можно выполнить в ручном режиме, когда все запускается и выключается вручную через один единственный выключатель, либо в автоматическом от датчиков освещенности.
Но лучше всего применить более универсальный вариант с реализацией обоих способов в одной щитовой. Его то и рассмотрим более подробнее.
До начала работ вам потребуется закупить следующие материалы:
- 3-х жильный кабель сечением 1,5мм2
Для освещения с потреблением не более 16А обычно хватает данного сечения. Но все может зависеть от протяженности участка и мощности ламп.
Если вы не ограничены финансово, то можно выбрать бронированный кабель. В этом случае не придется использовать трубы ПНД.
Однако разделывать его как в щитовой, так и при подключении светильников будет не просто. Поэтому большинство использует привычную марку ВВГнГ 3*1,5мм2.
- модульный контактор с нормально открытыми контактами
- датчик освещенности или фотореле + сумеречное реле
- переключатель 3-х позиционный
Прокладка кабеля под землей
Начинают работу с подготовки траншей. Заранее составляете схему расположения всех светильников на своем участке.
После чего, от места выхода кабеля с щитовой РЩ-0,4кв, прокапываете вдоль всех этих точек траншею глубиной 70см.
Далее на дно засыпаете песчанную подушку высотой в 10-15см.
Поверх нее укладываются ПНД трубы. В конечном итоге у вас должен получиться примерно вот такой пирог.
Каждая труба должна иметь выход в местах установки уличного светильника. То есть, довели до первого ближайшего, сделали подъем выше уровня земли и отрезали.
Потом отсюда проложили таким же образом вторую, третью и т.д. Таким образом у вас в дальнейшем получится так называемая параллельная схема подключения уличных светильников.
В каких-то точках может быть по 3 ли 4 выхода трубы на поверхность. Все зависит от схемы освещения и мест расстановки садовых фонарей.
Кое-где рекомендуется сделать отдельный выход под розетки.
Они бывают очень полезны на территории сада.
После полной укладки труб, тросиком затягиваете в них кабель и оставляете некоторый запас (примерно в 30-40см) в каждой светоточке на выходе из трубы.
Разрезаете в этих местах кабель и тяните его к следующему фонарю.
Если у вас разветвленная система освещения и проложено несколько линий, то каждый из кабелей стоит заранее подписать.
Когда все провода проложены присыпаете траншею землей.
На глубине от поверхности в 30см желательно проложить сигнальную ленту.
Стоит она недорого, зато вы в будущем, когда захотите произвести перепланировку или проложить еще дополнительные коммуникации на участке, данной лентой защитите свой кабель от случайного повреждения.
Установка уличного светильника
Теперь можно приступить к монтажу закладной для установки светильников.
Делаете в местах выхода труб ПНД опалубку с армирующей сеткой. Размер опалубки зависит от подпятника фонарного столбика.
Для хорошей устойчивости фонарного столба, фундамент должен быть заглублен не менее 30см.
Схема укладки проводов и монтажа закладной в разрезе выглядит следующим образом:
После этого заливаете все раствором и дав ему выстояться и застыть, демонтируете все лишнее.
Есть садовые светильники с отдельной нижней тумбой, встраиваемые на уровне земли. Для них не нужно делать никакой опалубки для подпятника.
Достаточно засыпать нижний слой гравием, дабы обеспечить дренаж дождевой воды.
Далее закрепляете нижний диск на небольшой слой цементного раствора.
При этом обязательно контролируйте строительным уровнем горизонт установки.
Внутри такой тумбы заливать раствор также не нужно. В ней как раз таки и осуществляется вся разводка и подключение проводов.
Есть еще один простой вариант монтажа закладной. Берется круглый фланец по диаметру основания фонарного столба.
К нему приваривается арматура.
В земле ручным садовым буром делается лунка на соответствующую глубину, и все это заливается бетоном.
Жесткость такой конструкции даже лучше, чем у просто забетонированной опалубки. Кроме того, все крепежные шпильки уже будут выведены наружу.
Когда бетонное основание готово, пропускаете кабель через нижнюю часть фонарного столбика, а само основание закрепляете на закладной.
Для этого прикладываете его к бетонной подложке и отмечаете места крепления под анкера.
Перфоратором высверливаете отверстия нужной глубины.
Вставляете и забиваете в них дюбель.
После чего прочно притягиваете основание фонаря к бетонной площадке.
Далее необходимо подключить и соединить все жилы кабелей. Зачищаете концы жил и заводите их в распредкоробку.
Соединение можно выполнить любым удобным способом.
Самый простой — это применение клеммников Ваго.
Самое главное — надежно заизолировать и герметизировать данное место. Сделать это можно при помощи специального электроизоляционного компаунда.
После полной герметизации размещаете залитую распредкоробку в основании и окончательно монтируете уличный светильник.
Есть модели светильников, у которых все расключение проводов происходит непосредственно на специальной контактной колодке, расположенной внутри столбика.
Тут все будет зависеть от вида и типа уличных фонарей. А разнообразие у них очень богатое, есть из чего выбрать.
Проделываете все эти операции по подключению со всеми остальными светильниками на вашем загородном участке.
Сборка и подключение схемы уличного освещения
Переходим к монтажу и подключению всей коммутационной аппаратуры для управления освещением в щитке.
Общая схема подключения и управления уличным освещением от фотореле с применением пускателя, будет выглядеть следующим образом:
Давайте разберем подробнее, как она работает и собирается «вживую» своими руками.
Для того, чтобы обеспечить два режима работы освещения — ручной и автоматический, используйте трехпозиционный выключатель.
В первом положении через обычный одноклавишник, можно будет вручную включать и выключать уличное освещение когда вам захочется.
Также это пригодится, если вдруг автоматика выйдет из строя или заглючит.
Второе положение — это режим автоматического управления от выносного датчика света и сумеречного реле.
В позиции «0» — освещение полностью отключено.
На DIN рейке по порядку в один ряд выставляете всю необходимую автоматику:
- 3-х позиционный выключатель или как его еще называют переключатель ввода резерва
Первым делом подключаете фазу питания. Заводите ее от отдельного дифф.автомата в щитке сначала на трехпозиционник (контакт №1).
А далее на сумеречное реле (нижний контакт L) и входные контакты пускателя №2 и №4.
Если мощность светильников небольшая и общий ток не превышает 16А, то все подключение можно сделать перемычками как на рисунках выше.
Если же у вас стоят мощные фонари, типа ДНаТ или весь периметр обвешан прожекторами, то пускатель следует запитывать только напрямую от автомата без всяких перемычек.
Выход с пускателя заводите на верхние клеммы автоматов, к которым будут непосредственно подключаться кабели проложенные в земле до светильников.
После подключения питающей фазы, подсоединяете ноли. Один на клемму N сумеречного реле.
А другой на катушку пускателя А2.
Дабы постоянно не лазить в рапредшкаф при ручном управлении, на удобной для вас стене, рядом с щитовой монтируете обыкновенный одноклавишный выключатель.
Подводите к нему двухжильный кабель ВВГнГ 2*1,5мм2.
Один провод кабеля сажаете на трехпозиционный переключатель (клемма №2).
А второй пускаете на обмотку модульного контактора А2.
Таким образом, переключив 3-х позиционник в ручной режим (положение язычка — I) и включив выключатель на стенке, вы тем самым напрямую подадите напряжение на катушку пускателя. Он втянется и фаза пойдет через автоматы на освещение.
Осталось подключить автоматику. Снаружи здания на улице монтируете датчик фотореле.
При этом соблюдайте два правила:
- датчик не должен находиться в тени деревьев или другого соседнего здания
- фотореле не должно ночью попадать под прямой свет от уличных светильников
В противном случае это все приведет к некорректной работе и ложным срабатываниям. К датчику от щитка протягиваете кабель ВВГнГ 2*1,5 и подключаете к его контактам.
Второй конец от кабеля фотодатчика заводите на сумеречное реле (контакты №2 и №4).
При срабатывании реле снаружи, сумеречное реле в щитке будет замыкать свои верхние контакты №1 и №3. Поэтому на эти клеммы также нужно подать фазу от трехпозиционника с клеммы №4.
После сумеречного реле она поступает на катушку пускателя А1.
В итоге и получается следующая схема работы автоматики:
3-х позиционный переключатель находится в положении II. На улице темнеет, а следовательно в определенный момент срабатывает фотореле.
Замыкание его контактов запускает сумеречное реле и фаза через него попадает на обмотку модульного контактора. Ноль на обмотке дежурит постоянно.
Как только на ней появляется фаза, пускатель втягивается и подает напряжение на верхние клеммы автоматов освещения. Уличные свет и фонари загораются.
На рассвете фотореле размыкает свой контакт, заставляя своего «сумеречного собрата» в щитке разорвать фазу. Контактор отпадает и свет отключается.
Хотите выключить всю автоматику? Просто перещелкните вводной переключатель в положение I.
Источники — Кабель.РФ
Автоматизация подачи освещения в квартире, в доме или на улице достигается за счет применения фотореле. При правильной настройке оно будет включать свет при наступлении темноты и отключать в светлое время суток. Современные устройства содержат настройку, за счет которой можно устанавливать срабатывание в зависимости от освещенности. Они являются составной частью системы «умного дома», берущей на себя значительную часть обязанностей хозяев. Схема фотореле, прежде всего, содержит резистор, изменяющий сопротивление под действием света. Ее легко собрать и настроить своими руками.
Принцип действия
Схема подключения фотореле для уличного освещения включает датчик, усилитель и исполнительный механизм. Фотопроводник PR1 под действием света изменяет сопротивление. При этом изменяется величина проходящего через него электрического тока. Сигнал усиливается составным транзистором VT1, VT2 (схема Дарлингтона), а с него поступает на исполнительный механизм, которым является электромагнитное реле K1.
В темноте сопротивление фотодатчика составляет несколько мОм. Под действием света оно снижается до нескольких кОм. При этом открываются транзисторы VT1, VT2, включающие реле K1, управляющим цепью нагрузки через контакт K1.1. Диод VD1 не пропускает ток самоиндукции при выключении реле.
Несмотря на простоту, схема фотореле обладает высокой чувствительностью. Чтобы ее выставить на необходимый уровень, используется резистор R1.
Напряжение питания подбирается по параметрам реле и составляет 5-15 В. Ток обмотки не превышает 50 мА. Если необходимо его увеличить, можно применить более мощные транзисторы и реле. Чувствительность фотореле повышается с увеличением напряжения питания.
Вместо фоторезистора можно установить фотодиод. Если необходим датчик с повышенной чувствительностью, используются схемы с фототранзисторами. Их применение целесообразно с целью экономии электричества, поскольку минимальный предел срабатывания обычного прибора составляет 5 лк, когда окружающие предметы еще различимы. Порог 2 лк соответствует глубоким сумеркам, после которых через 10 мин наступает темнота.
Фотореле целесообразно применять даже при ручном управлении освещением, поскольку можно забыть выключить свет, а датчик самостоятельно «позаботится» об этом. Установить его несложно, а цена вполне доступна.
Характеристики фотоэлементов
Выбор фотореле определяют следующие факторы:
- чувствительность фотоэлемента;
- напряжение питания;
- коммутируемая мощность;
- внешняя среда.
Чувствительность характеризуется как отношение образующегося фототока к величине внешнего потока света и измеряется в мкА/лм. Она зависит от частоты (спектральная) и интенсивности света (интегральная). Для управления освещением в быту важна последняя характеристика, зависящая от суммарного светового потока.
Величину номинального напряжения можно найти на корпусе прибора или в сопроводительном документе. Устройства зарубежного производства могут иметь другие стандарты напряжения питания.
От мощности светильников, к которым подключено фотореле, зависит нагрузка на его контакты. Схемы фотореле освещения могут предусматривать прямое включение ламп через контакты датчика или через пускатели, когда нагрузка велика.
На открытом воздухе сумеречный выключатель помещается под герметичной прозрачной крышкой. Она является защитой от влаги и осадков. При работе в холодный период применяется подогрев.
Модели заводского изготовления
Раньше схема фотореле собиралась своими руками. Сейчас в этом нет необходимости, так как устройства стали дешевле, а функциональность расширилась. Их применяют не только для внешнего или внутреннего освещения, но также для управлением поливом растений, системой вентиляции и др.
1. Фотореле ФР-2
Модели заводского изготовления широко используются в устройствах автоматики, например, для управления уличным освещением. Часто можно видеть днем горящие фонари, которые забыли выключить. При наличии фотодатчиков нет необходимости в ручном управлении освещением.
Схема фотореле фр-2 промышленного изготовления применяется для автоматического управления уличным освещением. Здесь также коммутационным устройством является реле К1. К базе транзистора VT1 подключены фоторезистор ФСК-Г1 с резисторами R4 и R5.
Питание производится от однофазной сети 220 В. Когда освещенность мала, сопротивление ФСК-Г1 имеет большую величину и сигнала на базе VT1 недостаточно для его открывания. Соответственно закрыт и транзистор VT2. Реле K1 включено, и его рабочие контакты замкнуты, поддерживая лампы освещения горящими.
Когда освещенность увеличивается до порога срабатывания, снижается сопротивление фоторезистора и открывается транзисторный ключ, после чего реле K1 отключается, размыкая цепь питания ламп.
2. Виды фотореле
Выбор моделей достаточно велик, чтобы можно было выбрать подходящую:
- с выносным датчиком, расположенным вне корпуса изделия, к которому подводятся 2 провода;
- люкс 2 — устройство с высокой надежностью и уровнем качества;
- фотореле с питанием 12 В и нагрузкой не выше 10 А;
- модуль с таймером, монтирующийся на ДИН-рейку;
- устройства ИЭК отечественного производителя с высоким качеством и функциональностью;
- AZ 112 — автомат с высокой чувствительностью;
- ABB, LPX — надежные производители устройств европейского качества.
Способы подключения фотореле
Перед приобретением датчика необходимо подсчитать потребляемую светильниками мощность и взять с запасом 20 %. При значительной нагрузке схема уличного фотореле предусматривает дополнительную установку электромагнитного пускателя, обмотка которого должна включаться через контакты фотореле, а силовыми контактами коммутировать нагрузку.
Для дома такой способ применяется редко.
Перед установкой проверяется напряжение сети питания ~220 В. Подключение производится от автоматического выключателя. Фотодатчик устанавливается таким образом, чтобы свет от фонаря не попадал на него.
На приборе применяются клеммы для подключения проводов, что делает монтаж проще. Если они отсутствуют, применяется распределительная коробка.
За счет применения микропроцессоров схема подключения фотореле с другими элементами приобрела новые функции. В алгоритм действий внесли таймер и датчик движения.
Удобно, когда светильники автоматически включаются при прохождении человека по лестничной площадке или по дорожке сада. Причем срабатывание происходит только в темное время суток. За счет применения таймера фотореле не реагирует на свет фар от проезжающих автомобилей.
Простейшая схема подключения таймера с датчиком движения — последовательная. Для дорогих моделей разработаны специальные программируемые схемы, учитывающие различные условия эксплуатации.
Фотореле для уличного освещения
Для подключения фотореле схема наносится на его корпус. Ее можно найти в документации на прибор.
Из прибора выходят три провода.
- Нулевой проводник — общий для светильников и фотореле (красный).
- Фаза — подключается на вход прибора (коричневый).
- Потенциальный проводник для подачи напряжения от фотореле на светильники (синий).
Устройство работает по принципу прерывания или включения фазы. Цветовая маркировка у разных производителей может отличаться. Если в сети есть проводник «земля», его к прибору не подключают.
В моделях со встроенным датчиком, который находится внутри прозрачного корпуса, работа уличного освещения автономна. К нему нужно только подвести питание.
Варианты с выносом датчика применяются в случае, когда электронную начинку фотореле удобно разместить в щите управления с другими приборами. Тогда нет необходимости в автономной установке, протягивании электропроводки питания и обслуживании на высоте. Электронный блок размещается внутри помещения, а датчик выносится наружу.
Особенности фотореле для уличного освещения: схема
При установке фотореле на улице надо учитывать некоторые факторы.
- Наличие питающего напряжения ~220 В и соответствие мощностей контактов и нагрузки.
- Не допускается установка приборов рядом с легко воспламеняющимися материалами и в агрессивной среде.
- Основание прибора размещается внизу.
- Перед датчиком не должны находиться качающиеся предметы, например, ветви деревьев.
Подсоединение проводов выполняется через распределительную коробку для улицы. Она закрепляется рядом с фотореле.
Выбор фотореле
- Возможность регулирования порога срабатывания позволяет производить подстройку чувствительности датчика в зависимости от времени года или при пасмурной погоде. В результате обеспечивается экономия электричества.
- Минимум трудозатрат требуется при монтаже фотореле со встроенным чувствительным элементом. При этом не требуются особые навыки.
- Реле с таймером хорошо программируется для своих потребностей и работы в установленном режиме. Можно настроить прибор для отключения в ночное время. Индикация на корпусе прибора и кнопочное управление позволяют легко производить настройку.
Заключение
Применение фотореле позволяет автоматически контролировать период включения ламп. Теперь уже отпала необходимость в профессии фонарщика. Схема фотореле без участия человека по вечерам зажигает свет на улицах и выключает его утром. Устройства могут управлять системой освещения, что повышает ее ресурс и делает эксплуатацию проще.
Что такое фотореле?
Фотореле — это устройство, снабженное с выносным или встроенным сумеречным датчиком, которое встроено в электрическую цепь для осветительых приборов. Датчик, реагирующий на освещение, подает сигнал на схему реле, замыкая – включая освещение в сумерки и размыкая — выключая освещение в светлое время суток.
Как правильно выбрать фотореле?
Для правильного выбора фотореле, нужно знать какой вид датчика будет удобней использовать в конкретных условиях, выносной или встроенный и обязательно учесть токовые характеристики фотореле. Они, как и во всяком электрическом приборе, имеют ограничение по коммутации тока в амперах.
сумеречный выключатель 10Асумеречный выключатель (таблица)сумеречный выключатель 20Асумеречный выключатель (таблица) Принцип работы фотореле
Светочувствительное устройство, постоянно подключенное к электрическому питанию, замеряет уровень естественной освещенности контролируемого пространства. Датчик, реагирующий на освещение, подает сигнал на схему реле, замыкая – включая освещение в сумерки и размыкая — выключая освещение в светлое время суток.
замер уровня освещенности контролируемого пространстваСтруктурная схема фотореле устройство датчика фотореле
В состав сумеречного выключателя могут входить:
- светочувствительный элемент, реагирующий на колебания освещенности;
- датчик фотоэлемента, воспринимающий изменения тока;
- усилитель электрического тока;
- коммутирующий прибор в виде реле.
Схемы фотореле (сумеречный выключатель) Сумеречный выключатель (фотореле)сумеречный выключатель (день-ночь) Схема фотореле с выносным датчиком
Особенности конструкций сумеречных выключателей
Современные простые фотореле для небольших светильников выпускаются в едином пластмассовом корпусе с возможностью крепления на стену или непосредственно на фонарь тыльной стороны.
В случае превышаемой мощности подключаемых через фотореле осветительных приборов коммутировать его в цепь следует через магнитный пускатель или контактор соответствующей нагрузки.
Сложные приборы сумеречного освещения выпускаются двумя составляющими (внешнего датчика фотоэлемента и измерительно-коммутационного устройства), расположенных в щитовой и соединяемых проводами.
Монтаж фотодатчика, реагирующего на движение, выполняется с учетом обеспечения обзора контролируемой территории.
Подключение нескольких осветительных приборов на одну выходную группу сумеречного выключателя проводится по параллельной схеме.
Большинство фотореле, защищены системой помехозащитой (выдержка времени) от ложных срабатываний. Но, все равно, датчики устройства нужно располагать в дали от возможных попаданий посторонних источников света, чтобы исключить эффект мигания ламп.
Фотодатчик замеряет естественную освещенность по одному из принципов
- фоторезистора;
- фотодиода;
- фототранзистора;
- фототиристора;
- фотосимистора.
Чувствительным элементом, воспринимающим световой поток во всех этих конструкциях работает p-n переход, созданный на стыке двух различных полупроводниковых металлов с р- и n- проводимостью, который .способен вырабатывать электрический заряд при облучении светом.
Электрическое сопротивление фоторезистора зависит от интенсивности падающего светового потока.
Фотодиод формирует электрический заряд, соответствующий интенсивности света за счет фотовольтаического эффекта.
Фототранзистор устроен как оптоэлектронный полупроводник, является аналогом обычного биполярного транзистора, в котором область базы облучается светом для регулирования электрического сигнала.
Фототиристор предназначен для работы в цепях постоянного тока, сконструирован оптоэлектронным полупроводником со структурой обыкновенного тиристора, включаемого в работу током от потока света, направленного на светочувствительную матрицу,.
Фотосимистор сконструирован для работы с переменным током. Его можно представить упрощенной конструкцией из двух фототиристоров. Каждый из них реагирует на положительную или отрицательную составляющую полупериода гармоники. Синхронизацией тока для подачи на управляющий электрод занимается специальная схема.
Технические характеристики фотореле
К основным параметрам, влияющим на выбор сумеречного выключателя, относят:
- номинальное напряжение питания.
Внимание! Электронные приборы, выпускаемые за рубежом, предназначены для работы с напряжениями, стандартизированными в чужих странах. Они могут составлять величину 127 или 110 вольт, что не обеспечит их стабильную работу в электросети 220 вольт.
- мощность потребления электроэнергии и тепловую нагрузку светильников, которую должны надежно выдерживать выходные контакты сумеречного выключателя;
- условия эксплуатации прибора, влияющие на конструкцию и выбор степени защиты корпуса:
- работа при атмосферных осадках;
- возможность засорения пылью и посторонними предметами;
- поддержание температурного режима;
- светочувствительность датчика и настройки порога срабатывания по освещенности;
- типы коммутируемых светильников. Простые сумеречные выключатели предназначены для работы с активными нагрузками, создаваемыми разогревом нити накаливания обычных ламп Ильича и галогенных конструкций. Все остальные виды, включая люминесцентные и энергосберегающие, создают реактивную составляющую нагрузки.
У метало-галогенных, натриевых и ртутных ламп при запуске создается бросок пускового тока, который может выжечь контакты.
Конструкция фотореле
Элементная база
Первые фотоэлементы создавались исключительно на аналоговых элементах с электромеханическими реле. Такие устройства успешно работают со 2-й половины 20-го века до настоящего времени.
По мере развития науки, послужившей бурному производству робототехники, стали массово выпускаться полупроводниковые устройства, на базе которых создавались конструкции статических фотореле.
Освоение микропроцессорной техники позволило управлять сложными осветительными установками посредством контроллеров, учитывающих специфические условия местности, включать датчики, реагирующие на движение или другие факторы.
Фотореле с выносным датчиком
Оцените качество статьи. Нам важно ваше мнение:
Схемы управления освещением через контакторы и магнитные пускатели
Освещение – одна из основ любого помещения. Без него нельзя ни работать, ни безопасно передвигаться. Особенно остро этот вопрос стоит в больших производственных помещениях и на открытом пространстве. Чтобы оперативно включать освещение, можно использовать мощный автомат, но кто имел дело – тот знает, что не у всех хватит сил просто включить большой советский автомат на 200 и более Ампер. Поэтому можно организовать управление освещением через контактор или магнитный пускатель, вручную, либо подключив схему к различным датчикам.Основы
Для включения магнитных пускателей и контакторов используют кнопочные посты. Это устройства, в которых есть 2 или 3 кнопки типа «Пуск» и «СТОП» или «Вперёд», «Назад» и «СТОП», есть и другие менее распространённые варианты. Кнопки эти представляют собой кнопку без фиксации с нормально-замкнутой и нормально разомкнутой парой контактов.
Пускатели и контакторы – это электромагнитные коммутационные приборы. Чтобы его силовые контакты замкнулись, нужно подать напряжение на катушку. Она притянет сердечник (якорь) на котором закреплены контакты (конструкция может различаться). Когда вы снимите напряжение с катушки – прибор отключится, и его силовые контакты разомкнуться.
Кроме силовых в этих приборах есть блок-контакты (обычно несколько их групп). Они не способны выдерживать большую нагрузку, а предназначены для реализации схемы самоподхвата и индикаций. Дело в том, что если просто через кнопочный пост подать напряжение на катушку – аппарат включится, но когда вы отпустите кнопку – сразу же отключится. Это нужно, например, в лебёдках и других грузоподъемных механизмах, но не в цепях, которые работают длительное время без остановок, как свет и электродвигатели вентиляционных систем.
Чтобы этого избежать и нужна схема самоподхвата – нормально-разомкнутый блок контакт подключают параллельно кнопкам «ПУСК» на кнопочном посту.
Обычно такие коммутационные аппараты используют для подключения к сети электроприборов большой мощности: тэнов, двигателей или как в нашем случае больших осветительных установок.
Схема подключения кнопочного поста и её принцип работы
Чтобы подключить контактор или пускатель для управления светом с двух кнопок (как и любой другой системой) нам понадобится:
- Кнопочный пост.
- Контактор или пускатель с количеством силовых контактов (полюсов) равным количеству фаз.
- Три жилы провода.
Подключение контактора к кнопочному посту выполняется так:
- Определяют напряжение катушки аппарата (обычно 220 или 380).
- Фазу берут с силовых контактов (если катушка на 380 – берём две разноименных фазы, если 220 – фазу и ноль).
- Подключают фазный провод на нормально-замкнутые контакты кнопки «СТОП».
- Последовательно с кнопкой «СТОП» подключают кнопку «ПУСК».
- От нормально-разомкнутой пары блок-контактов контактора или пускателя прокладывают два провода к кнопочному посту (от двух контактов соответственно) и подключают их к «ПУСКу», так чтобы её нормально-разомкнутая пара и разомкнутые блок-контакты были подключены параллельно. При этом контакты, на которые теперь пришла фаза, назовем условно «1», а на которые фаза подастся после нажатия на клавишу и срабатывания блок-контактов «2». Важное примечание: к этому шагу у нас уже есть приходящая фаза через нормально-замкнутый «СТОП» на разомкнутый «ПУСК», к этой же цепи подключены и блок-контакты пускателя или контактора.
- К блок-контакту «2» подключаем вывод катушки (часто на современных контакторах они обозначаются как A1 и A2).
- Второй вывод катушки подключаем к нулю, если она рассчитана на напряжение 220В или к другой фазе – если на 380В соответственно.
- Подключаем силовые питающие провода, с этих же клемм обычно берут фазу на кнопочный пост.
- Подключают провода от системы освещения (самих осветительных установок).
Всё что описано выше, но в графическом виде вы можете увидеть на этой схеме.
На рисунке дополнительно установлена индикация включения – лампочка в цепи управляющих кнопок и блок-контактов. Она позволит понять, включен ли контактор и наружный свет, не отходя от кнопочного поста.
Примечание: схема управления светом с помощью пускателей также хороша и тем, что можно легко организовать управление светом из двух и более мест – нужно просто добавить кнопочные посты параллельно имеющимся.
Дополнительные датчики
Как уже было сказано выше, управление освещением с помощью контакторов и пускателей часто используется в паре со средствами автоматики, такими как датчик освещенности и датчик движения. Обычно такие устройства содержат в себе небольшое реле или симистор, но максимальная мощность подключаемой активной нагрузки, как правило, ограничена 1-2 кВт. А о нагрузке с электромагнитными пускорегулирующими аппаратами и речи не стоит вести. Контакты таких реле не предназначены для их питания. К такой нагрузке можно отнести мощные лампы типа ДНаТ, ДРЛ, МГЛ и прочие, которые активно используются в уличных фонарях и прожекторах.
Для этого схема включения освещения контактором или пускателем с помощью датчиков отличается от схемы с кнопочным постом лишь тем, что вместо кнопочного поста мы соединяем катушку коммутационного аппарата с контактом выходного сигнала датчика. Ниже вы видите схему подключения датчика движения и фотореле к контактору на примере однофазной сети:
Схемы можно совместить, организовав принудительное включение освещения, для этого параллельно сигналу с датчика устанавливаем тумблер, который будет подавать фазу на катушку.
Если вы собираетесь использовать датчики в чистом виде – учтите, что они не предназначены для оперирования сигналом напряжением в 220В переменного тока. Поэтому такие устройства как фотореле семейства ФР, которые столь распространены в быту, содержат схему питания датчиков, триггеры или другие пороговые элементы, схемотехнику которых мы в этой статье рассматривать не будем! Если вам интересна эта тема – пишите в комментариях и мы подробно о ней расскажем. Надеемся, вам стало понятно, как производится управление освещением через контактор и магнитный пускатель. Как вы видите, схема не сложная, главное разобраться с особенностями ее работы.
Напоследок рекомендуем посмотреть видео, на котором наглядно демонстрируется применение такой схемы в быту:
Наверняка вы не знаете:
Подключение фотоэлемента
Световое излучение независимо от его происхождения (искусственное или естественное) – это фактор, который может быть использован для построения систем автоматики и управления различными процессами. Например, для включения или выключения уличного освещения. Для его регистрации созданы устройства, которые получили название «фотореле» или «сумеречный датчик».
Что такое фотореле
Это радиотехническое устройство, регистрирующее поток фотонов – элементарных частиц, квантов электромагнитного излучения, которые не обладают массой и способны существовать только в движении, а их скорость является максимально возможной в материальном мире. Его схема состоит из двух частей:
- Чувствительной.
- Исполнительной (силовой).
Вкратце алгоритм его действия следующий: фотоны, попадая на чувствительный элемент (фотоэлектрический датчик), вызывают возникновение электрического тока или изменение его параметров. Так формируется управляющий импульс, который усиливается и подается на исполнительный элемент – соленоид – электромеханического реле. Последнее замыкает свои силовые контакты, коммутируя управляемую цепь.
Чувствительные элементы фотореле
Фотоны не обладают зарядом, но возбуждают ионы в атомной структуре веществ и порождают вторичное излучение, сопровождающееся двумя эффектами:
- Волновыми колебаниями на видимой нами частоте спектра.
- Возникновением электрического тока.
Последний феномен наблюдается только в том случае, если вещество обладает так называемой запрещенной зоной – энергетическим диапазоном, в пределах которого электрон не может активироваться – определенного размера.
Для примера: у металлов (проводников) такой зоны нет. А у диэлектриков она настолько велика (не менее 5 электронвольт), что электроны в них не могут активироваться никогда. Промежуточное положение между ними занимают так называемые полупроводники. Величина запрещенной зоны у них от десятых долей до трех электронвольт.
К веществам, которые способны активироваться под воздействием потока фотонов, относятся селенид и сульфид кадмия. На их основе строятся все чувствительные элементы фотореле, которые бывают трех типов:
- Фоторезисторы.
- Фотодиоды.
- Фототранзисторы.
Фоторезисторы
Эти элементы радиотехнической схемы делают из полупроводников с одним типом проводимости – электронным (p) или дырочным (n). Под действием света их электрическое сопротивление уменьшается, они начинают пропускать ток. Этот сигнал поступает на входной каскад транзисторного усилителя, после чего он подается на соленоид силового реле, коммутирующего управляемую цепь.
Фоторезисторы являются наиболее простым и потому часто употребляемым элементом чувствительных схем.
Фотодиоды
Состоят из двух полупроводников – электронного и дырочного типа. Под воздействием света электроны накапливаются в зоне n, а так называемые дырки (положительно заряженные ионы) в зоне p. В результате возникает разность потенциалов и начинает течь постоянный ток. Этот элемент может работать в двух режимах: фотогальваническом и фотодиодном.
Схема включения фотодиода (ФД) в гальваническом и диодном режиме представлена на рисунке ниже.
В первом случае к нему не подводится питающее напряжение и он сам является источником тока. Это свойство используется при создании солнечных батарей, состоящих из сотен и даже тысяч светодиодов. Во втором подается напряжение обратной полярности, которое его запирает. При облучении светом обратное сопротивление элемента резко падает, а сила тока, через него текущего, наоборот, возрастает.
Фототранзисторы
Бывают двух типов: n-p-n и p-n-p, что определяет направление тока, через него текущего. От обычного транзистора отличается не только открытым корпусом, но и отсутствием третьего вывода – базы. Этот элемент делается большего размера, поскольку он воспринимает световое излучение, которое является управляющим.
Может работать в двух режимах: фотоэлектрическом и усилителя. В первом случае коллектору питающее напряжение не подводится, а ток через него возникает вследствие воздействия света на базу. Коэффициент усиления имеет логарифмическую зависимость от силы света и измеряется в децибелах.
Управление фотореле
Для того чтобы иметь возможность регулировать момент замыкания фотореле в зависимости от освещенности, используется два приема:
- В цепь фотоэлектрического элемента вводится переменный резистор, который регулирует ток через него.
- Используется так называемое опорное напряжение.
Первый наиболее прост, но он существенно ослабляет чувствительность прибора. Кроме того, не вполне логично сначала ослабить сигнал, а потом его усиливать для использования. Метод опорного напряжения заключается в том, что светочувствительный элемент включается по гальванической схеме. Возникший в нем ток сравнивается с опорным, текущим по независимой цепи. Для их сравнения используется компаратор.
Компаратор – это логический элемент схемы автоматики, работающий по принципу «Да – Нет». В основе его конструкции лежит операционный усилитель. Опорное напряжение вырабатывается отдельной схемой. Регулируется оно традиционным способом – реостатом.
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.
Схема управления освещением – виды, назначение и способы реализации
Разбираем различные варианты управления освещением В погоне за удобством и экономичностью схемы управления освещением постоянно совершенствуются. Сейчас уже освещением, да и вообще всем электрооборудованием в доме, можно управлять находясь на другом конце Земли.
Это конечно требует серьезных капиталовложений и участия узкопрофильных специалистов. Но есть схемы управления, которые вполне возможно реализовать с минимальным набором знаний по электротехнике и которые значительно облегчат вашу жизнь и позволят сэкономить. О этих то схемах мы и поговорим в нашей статье.
Схемы с ручным управлением
Все схемы управления освещением можно разделить на ручные и автоматические. Ручные схемы хоть и не обеспечивают автоматизации, но обеспечивают должный комфорт. И во многих случаях в соотношении цена и удобство имеют несомненное преимущество перед полностью автоматическими схемами.
Проходные и перекрестные выключатели
Проходные и перекрестные выключатели на практике применяются уже достаточно давно. Но сфера их применения может быть значительно шире. Ведь установка таких переключающих устройств позволяет управлять освещением из двух, трех (см. Как сделать управление освещением с трех мест) и большего количества мест.
Итак:
- Проходной выключатель отличается от обычного выключателя тем, что он имеет один ввод и два вывода. Пусть ввод будет контактом номер 1, а вывода контактами номер 2 и 3. В одном положении выключателя замкнуты контакты 1 и 2, а во втором положении выключателя замкнуты контакты 1 и 3.
- Перекрестный выключатель имеет два вводных контакта 1 и 2, а также два контакта вывода 3 и 4. В одном положении выключателя у нас замкнуты контакты 1 – 3 и 2 – 4, а во втором положении замкнуты контакты 1 – 4 и 2 – 3.
- Такая особенность позволяет выключателям управлять освещением независимо от положения других выключателей в схеме. В связи с этим такую схему часто называют коридорная.
- Как вы можете видеть на схеме, для управления с помощью двух выключателей можно применить только проходные выключатели. Для большего количества точек управления требуется применять уже и перекрестные выключатели.
- Для того чтоб реализовать эту схему для двух выключателей следует произвести следующие переключения. Фазный провод от распределительной коробки подключить к вводу первого выключателя.
- После этого соединяем между собой вывода 2 и 3 обоих выключателей. А к вводу второго выключателя подключаем наш светильник. Осталось подключить нулевой провод к светильнику напрямую от распределительной коробки и наша схема готова к работе.
- Для создания подобной схемы на три и большее количество выключателей между двумя проходными следует поставить перекрестные выключатели. В этом случае мы от выводов 2 и 3 первого проходного выключателя подключаем провода к вводам 1 и 2 перекрестного выключателя. А от выводов 3 и 4 перекрестного выключателя подключаем к выводам 2 и 3 проходного выключателя. В остальном схеме остается без изменений.
Схемы на импульсном реле
Но будем откровенны схемы проходных и перекрестных выключателей отживают свое. С появлением импульсных реле такие схемы кажутся через-чур сложными и недостаточно надежными в связи с большим количеством контактов.
Проще использовать импульсные реле, которые удобнее для управления освещением и схемы которых значительно проще.
- Принцип работы импульсного реле сводится к следующему. При подаче питания на катушку силовые контакты изменяют свое состояние на противоположное и фиксируются в этом состоянии. Это позволяет кратковременной подачей напряжения в 0,1 – 0,5 сек., включать и отключать освещение.
- Так как фиксация положения выключателя в этом случае не требуется, то для работы с импульсным реле применяют обычные кнопки. Такие как для дверного звонка. Простое нажатие на кнопку включает освещение. Повторное нажатие на эту или любую другую кнопку в цепи отключает его.
Обратите внимание! Выбирая импульсное реле убедитесь, что катушка работает от сети 220В. Кроме того, следует правильно выбрать номинальный ток первичной цепи, который для сети освещения должен быть не меньше 6А.
- Кроме срабатывания от импульсов в большинство реле имеется функция только отключения и только включения освещения. Для некоторых схем это может стать очень полезным свойством.
- В связи с таким богатым функционалом реле, он имеет аж шесть контактов. Обычно управляющие вывода расположены сверху, а силовые снизу. Но, к сожалению, единой системы тут нет, и каждый производитель изгаляется так, как сам считает правильным. То же самое и с обозначение контактов. Поэтому дабы не быть голословными мы возьмем принцип обозначения одного из самых распространенных производителей. В качестве примера выступает реле – РИО-1.
- Если вы собрались подключать импульсное реле своими руками, то прежде всего собираем управляющий сигнал. Для этого фазный провод от распределительной коробки подключаем к каждому выключателю без фиксации. Вывода от выключателей собираем последовательно и подключаем к контакту «Y» на импульсном реле.
- Но для работы реле нам необходимо наличие питание на катушке. Подводим это питание присоединением к клемме «11» фазного провода от распределительной коробки, а к клемме «N» нулевого провода.
- Теперь от клеммы «14» берем фазный провод к нашим светильникам. Нулевой соответственно прокладываем от распределительной коробки. Все наша схема полностью работоспособна.
- Если же у вас есть желание установить кнопку, которая будет при любом нажатии только включать освещение, то данную кнопку подключаем к контакту «Y1» импульсного реле. Соответственно кнопку, работающую только на отключение света, подключаем к контакту «Y2» реле.
Подключение освещение через пускатель
Согласно п.6.2.10 ПУЭ от одного группового автомата запрещено запитывать более 20 ламп или многоламповых светильников. Но иногда необходимо одноразово включить сразу большее число осветительных приборов.
В этом случае цепь управления освещением и схема должна предусматривать установку пускателя или контактора.
Итак:
- Пускатель представляет собой катушку, магнитопровод и систему связанных с ним силовых и вторичных контактов. Магнитопровод разделен на неподвижную и подвижную часть. При подаче напряжения на катушку подвижная часть магнитопровода подтягивается к неподвижной. При этом изменяют свое положение и контакты. При исчезновении напряжения на катушке, магнитопровод под действием пружин отпадает, соответственно отпадает и контактная часть.
Обратите внимание! Обычно пускатель имеет три силовых контакта. Это позволяет к каждому из них подключить по одной группе освещения, что в свою очередь позволяет одновременно включать до 60 светильников.
- Для управления пускателем обычно используется кнопочный пост. На нем в обязательном порядке должно быть, как минимум две кнопки «вкл» и «откл». Кнопка «вкл» имеет нормально разомкнутые контакты, а кнопка «откл» нормально замкнутые.
- Для того чтоб освещение управлялось через контактор или пускатель нам, как и в схеме импульсного реле, следует собрать отдельно силовую схему и отдельно схему управления. Силовая схема собирается достаточно просто. Для этого к вводным силовым контактам достаточно подключить фазные провода от групповых автоматов, а к выводам пускателя фазные провода, идущие непосредственно к светильникам.
- А вот со схемой управления все немножко сложнее. Для этого берем фазный провод от одного их групповых автоматов и подключаем его к одному из контактов кнопки «откл». От второго контакта кнопки «откл» присоединяем провод к первому контакту кнопки «вкл». От второго контакта кнопки «вкл» пробрасываем провод к фазе катушки пускателя. Второй вывод катушки пускателя подключаем к нулю.
- Казалось бы, вот и все. При нажатии кнопки «вкл» на катушке появится напряжение и пускатель сработает. Но дело в том, что как только мы отпустим кнопку «вкл» пускатель отпадет. Поэтому нам необходима так называемая схема самоподхвата.
- Суть данной схемы сводится к следующему. У пускателя кроме силовых, есть вторичные контакты, которые повторяют движение силовых. Там есть нормально замкнутые и нормально разомкнутые контакты.
- Для реализации схемы самоподхвата берем фазу с катушки пускателя. Ее подключаем на нормально разомкнутый контакт пускателя. К второму выводу этого контакта подключаем провод, который идет к кнопке «откл». Здесь подключаем его к контакту между кнопкой «вкл» и «откл». Теперь пускатель будет работать даже после отпускания кнопки «вкл».
- Работает данная схема таким образом. Через нормально замкнутый контакт кнопки «откл» напряжение подается к кнопке «вкл». При нажатии кнопки «вкл» происходит подача напряжения на катушку и пускатель срабатывает. При этом замыкаются вторичные контакты пускателя, тем самым шунтируя кнопку «вкл». При нажатии кнопки «откл» напряжение снимается с катушки, пускатель отпадает, и схема возвращается в исходное состояние.
Схемы с автоматическим управлением
Но как бы то не было схемы ручного управления требуют участия человека. А это не всегда возможно или комфортно.
Значительно удобнее если освещение будет включаться самостоятельно по определённым факторам. Для это используется дистанционное управление освещением и схема которая предполагает наличие специальных датчиков.
Схема с датчиками освещенности
Для более рационального расходования электроэнергии применяют так называемые датчики освещённости. Они позволяют включать освещения только при снижении уровня естественного освещения до заданных параметров.
При этом они совершенно не требуют участия человека, а их обслуживание сводится к периодической протирке фотоэлемента датчика от пыли.
Принцип работы датчика освещённости сводится к фиксации уровня освещённости специальным фотоэлементом. При достижении заданных параметров он срабатывает и через силовой контакт подает напряжение к сети освещения. Регулировка необходимого уровня освещённости реализуется за счет специального регулятора на наружной поверхности корпуса.
Подключение датчика освещённости не требует особых знаний:
- Прежде всего подключаем фазу и ноль к соответствующим выводам датчика. Они могут быть обозначены как «L» или «L1» и «N». Это подключение обеспечивает работоспособность устройства.
Схемы подключения датчика освещенности - От третьего, пока не задействованного вывода, подключаем светильники. Ноль для светильников берется помимо датчика, непосредственно с распределительной коробки.
Обратите внимание! Согласно п. 6.5.7 ПУЭ все системы с автоматическими системами управления освещения должны иметь возможность ручного включения. Это необходимо для ремонта, эксплуатации сети, а также на случай поломки датчиков. Это правило относится ко всем схемам с автоматическим управлением.
Схема управления наружным освещением, для которых такие датчики используют наиболее часто, зачастую предполагает подключение от датчика не светильников, а пускателя освещения.
В этом случае, при снижении освещённости срабатывает датчик, затем пускатель и подается напряжение к сети освещения, которая управляется либо другими датчиками, либо выключателями. Это обеспечивает условие включения освещения только при недостаточной естественной освещённости.
Схема с таймером
В некоторых случаях освещение необходимо включать по факту наступления определённого времени. В этом случае схема автоматического управления освещением оснащается таймером.
Итак:
- Таймеры бывают двух видов аналоговые, с часовым механизмом, и электронные, принцип действия которых схож с принципом действия электронных часов. Кроме того, таймеры разделяются на устройства реального времени и устройства обратного отчета.
- Устройства реального времени ведут счет времени как обычные часы и при наступлении заданного времени выполняют заданные действия – включение или отключение электрооборудования.
- Устройства обратного счета зачастую имеют строго регламентированный временной отрезок, в период которого возможно его срабатывания – час, сутки, неделя. В данном случае можно задать действия на не ограниченное время, а на данный временной промежуток. И таймер будет вести учёт времени до момента срабатывания.
- Сами по себе таймеры практически не выпускаются. Зачастую они интегрированы с другими устройствами. Это могут быть автоматические выключатели, розетки, выключатели, пускатели или другое оборудование.
- Современные таймеры имеют возможность программирования не на одно, а на несколько действий независимых друг от друга. Кроме того, современные электронные таймеры могут управлять сразу несколькими устройствами. Но такие устройства чаще всего применяются в схемах освещения «умный дом» и других высокотехнологичных схемах как на видео, создать которые без помощи профессионалов может быть затруднительно.
Схема с датчиками движения
Самую высокую степень экономии электроэнергии дает схема управления с датчиками движения. Применение данных устройств позволяет включать освещение только на время нахождения человека в комнате или зоне ответственности.
При этом от самого человека не требуется никакого участия. Даже самые совершенные схемы управления на микроконтроллере используют данный тип датчиков для управления освещением.
- Принцип работы датчика движения основан на фиксации инфракрасного излучения, которое излучает человек. При этом дабы фиксировать не только наличие излучения, но и движение человека имеется специальная оптическая система. По мере движения человека фиксация излучения в этой системе производится разными элементами.
- Количество элементов срабатывание которых приведет к срабатыванию датчика регулируется. Поэтому при малейшем движении для срабатывания датчика достаточно фиксация двумя элементами, а для более грубой настройки может потребоваться фиксация тремя или четырьмя элементами.
|
| При выборе датчика движения следует обратить внимание на целый ряд параметров. Прежде всего это электрические номинальные данные. В первую очередь нас интересует напряжение питающей сети, которое должно быть 220В, а также номинальный ток первичной цепи. Он может быть 6, 10 или 16А. Чем выше это значение, тем большее количество ламп мы можем запитать от датчика. |
|
| Большинство современных датчиков движения имеют возможность регулировки уровня освещенности для срабатывания, время работы датчика после срабатывания и выбор чувствительности срабатывания. |
| Радиус срабатывания датчика движения | Важным параметром является угол работы датчика. Большинство современных моделей способны обеспечить угол работы до 180⁰. А для датчиков потолочной установки нормальным является охват зоны в 360⁰. |
|
| Во время настройки датчиков движения, а также их работы следует помнить, что плохие погодные условия значительно снижают их чувствительность. Кроме того, установка посторонних предметов или стекла перед датчиком может полностью ограничить его работу. Это же правило касается и климатического оборудования, установленного рядом с датчиком. |
| Конструкция датчика движения | Так же важным параметром является уровень защиты датчика движения от проникновения влаги и пыли. Если для установки внутри помещений можно выбрать приборы без защиты, то для наружной установки лучше выбирать изделия с IP 44 и выше. |
Номинальные параметры датчика движения
Регулировка датчика движения
Зависимость датчика движения от погодных условий и места установкиИтак:
- Подключение датчика движения достаточно похоже с подключением датчика освещенности. Точно так же для работы устройства ему необходимо наличие фазы и нуля. Для питания же светильников, подключенных к нему, используется третий провод. Для сети освещения он является фазным.
- Кроме того, достаточно интересным решением является возможность их параллельного подключения. Например, у нас есть коридор с несколькими входами. Напротив каждого из них ставим датчик движения, и при срабатывании хотя бы одного из них включается освещение всего коридора. Это так называемая логика «или».
- В виду широкого использования современные датчики движения имеют более широкие возможности чем просто фиксация движения. В большинстве случаев они содержат встроенный таймер, а иногда и датчик освещённости.
- Это позволяет значительно расширить спектр их использования и повысить многозадачность. Например, можно задать условием срабатывания понижения уровня освещенности до определённой величины и появление движения. При этом в сработанном состоянии датчик должен находится столько-то минут, после прекращения движения в зоне его действия.
- Конечно это более удобно, но зачастую увеличивает конечную стоимость всей схемы освещения. Поэтому наша инструкция для удешевления проекта советует интегрировать несколько разнообразных автоматических и ручных схем друг с другом.
Вывод
Как видите современная схема дистанционного управления освещением позволяет полностью исключить человека или минимизировать его участи. Но понятное дело, чем более совершенная схема, тем выше ее конечная стоимость.
Поэтому далеко не во всех случаях целесообразно расходовать большие средства на автоматизацию систем управления. Иногда можно обойтись и старым добрым выключателем. Но решать конечно вам, тем более что теперь вы знаете как это все смонтировать без посторонней помощи.
