Схема включения освещения фотодиодом

Одной из задач, выполняемых при помощи фотодатчиков, является управление освещением. Такие схемы называются фотореле, чаще всего это простое включение освещения в темное время суток. С этой целью радиолюбителями было разработано немало схем, вот некоторые из них.

Наверное, самая простая схема показана на рисунке 1. Количество деталей в ней, невелико, меньше уже не получится, а эффективность, читай чувствительность, достаточно высокая.

Это достигнуто тем, что транзисторы VT1 и VT2 включены по схеме составного транзистора, называемой также схемой Дарлингтона. При таком включении коэффициент усиления равен произведению коэффициентов усиления составляющих транзисторов. Кроме того, такая схема обеспечивает высокий входной импеданс, что позволяет подключать высокоомные источники сигнала, как показанный на схеме фоторезистор PR1.

Рисунок 1. Схема простого фотореле

Работа схемы достаточно проста. Сопротивление фоторезистора PR1 с увеличением освещенности уменьшается до нескольких КОм (темновое сопротивление несколько МОм), что приведет к открыванию транзистора VT1. Его коллекторный ток откроет транзистор VT2, который включит реле K1, которое своим контактом включит нагрузку.

Диод VD1 защищает схему от ЭДС самоиндукции, возникающей в момент выключения реле K1. Таким образом, очень маломощный сигнал фоторезистора преобразуется в сигнал достаточный для включения обмотки реле.

Чувствительность этой простой схемы достаточно высока, иногда просто избыточна. Чтобы ее уменьшить, и регулировать в необходимых пределах можно добавить с схему переменный резистор R1, показанный на схеме пунктиром.

Напряжение питания указано в пределах 5…15В, — зависит от рабочего напряжения реле. Для напряжения 6В подойдут реле РЭС9, РЭС47, а для напряжения 12В РЭС49, РЭС15. При указанных на схеме транзисторах ток обмотки реле не должен превышать 50мА.

Если вместо транзистора VT2 поставить, например, КТ815, то выходной ток может быть больше, что позволит применить более мощные реле. А вообще, чем выше напряжение питания, тем выше и чувствительность фотореле.

Схема фотореле с фотодиодом

Схема этого фотореле показана на рисунке 2.

Рисунок 2. Схема фотореле с фотодиодом

Как и предыдущая, она также содержит минимальное количество деталей, благодаря применению операционного усилителя (ОУ). В данной схеме ОУ включен по схеме компаратора (сравнивающего устройства). Нетрудно видеть, что фотодиод LED1 включен в фотодиодном режиме, — питание подано так, что фотодиод смещен в обратном направлении.

Поэтому, при снижении уровня освещенности сопротивление светодиода Led1 возрастает, что приводит к уменьшению падения напряжения на резисторе R1, а следовательно и на инвертирующем входе компаратора OP1.

Напряжение на неинвертирующем входе ОУ устанавливается при помощи переменного резистора R2, и является пороговым — задает порог срабатывания. Как только напряжение на инвертирующем входе станет меньше, чем пороговое, на выходе компаратора появится высокий уровень напряжения, который откроет транзистор T1, который включит реле K1.

Реле и транзистор в этой схеме можно подобрать, руководствуясь рекомендациями к схеме, показанной на рисунке 6. В качестве компаратора можно использовать ОУ типа К140УД6, К140УД7 или подобные. Источник питания для схемы подойдет любой, можно даже бестрансформаторный, без гальванической развязки от сети. В этом случае при наладке следует быть внимательным, соблюдать правила техники безопасности. Идеальным вариантом следует считать использование для настройки схемы разделительного трансформатора или, как его иногда называют трансформатора безопасности.

Настройка устройства сводится к установке порогового напряжения таким образом, чтобы включение происходило уже при наступлении сумерек. Чтобы не дожидаться этого природного момента, можно в затемненной комнате засвечивать фотодиод лампой накаливания, включенной через тиристорный регулятор мощности. Эта же методика пригодна для настройки и других схем фотореле.

Возможно, что при срабатывании фотореле релюшка будет дребезжать. Избавиться от этого явления можно присоединив параллельно катушке электролитический конденсатор на несколько сотен микрофарад.

Фотореле на микросхеме

Специализированная микросхема КР1182ПМ1 представляет собой фазовый регулятор мощности, то же самое, что обычный тиристорный. Весьма важным и ценным свойством такого регулятора мощности является то, что он включается в схему как двухполюсник, не требуя для себя дополнительного провода питания: просто включил параллельно выключателю и все уже работает! На рисунке 4 показано, как на этой микросхеме можно построить несложное фотореле.

Рис. 3. Микросхема КР1182ПМ1

Рисунок 4 . Схема фотореле на микросхеме КР1182ПМ1

Управляющие выводы микросхемы 3 и 6. Если между ними подключить просто обычный однополюсный выключатель, то при его замыкании нагрузка будет отключаться! Если его разомкнуть, то нагрузка подключится. Кстати, без дополнительных внешних тиристоров или симистора, и даже без радиатора, микросхема выдерживает нагрузку до 150Вт. Это в случае, если при включении нагрузки нет бросков тока, как у ламп накаливания. Лампу накаливания в таком варианте можно включать мощностью не более 75Вт.

Просто выключатель к этим выводам подключать как бы ни к чему, если только в комплексе с другими деталями. Если не обращать внимания на фототранзистор и электролитический конденсатор, мысленно оставить только переменный резистор R1, то получается просто фазовый регулятор мощности: при перемещении его движка вверх по схеме выводы 3 и 6 замыкаются накоротко, тем самым отключая нагрузку, как упомянутым выше контактом. При перемещении движка вниз по схеме мощность в нагрузке изменяется от 0…100%. Тут все понятно и просто.

Если к этим выводам подключить электролитический конденсатор (считаем, что фототранзистора в схеме пока нет), то получится просто плавное включение нагрузки. Каким образом?

Сопротивление разряженного конденсатора невелико, поэтому поначалу управляющие выводы микросхемы 3 и 6 практически замкнуты накоротко и нагрузка отключена. По мере заряда сопротивление конденсатора возрастает (достаточно вспомнить проверку конденсаторов омметром), напряжение на нем тоже растет, мощность в нагрузке плавно увеличивается. Получается устройство плавного включения нагрузки. Причем мощность в нагрузку будет подана на столько, насколько введен движок переменного резистора R1. При отключении устройства от сети конденсатор разряжается через резистор R1, подготавливая устройство к следующему включению. Если конденсатор разрядиться не успеет, то плавного включения не будет.

Вот теперь и добрались до самого главного, до фотореле. Если теперь к управляющим выводам 3 и 6 подключить фототранзистор, то получится фотореле. Работает оно следующим образом. Днем при высокой освещенности фототранзистор открыт, поэтому сопротивление его участка коллектор – эмиттер невелико, выводы 3 и 6 замкнуты между собой, нагрузка отключена.

При плавном уменьшении освещенности в вечерние часы фототранзистор плавненько будет открываться, постепенно увеличивая мощность в нагрузке, то есть в лампе. Никаких пороговых элементов в этой схеме нет, поэтому лампа будет зажигаться и гаснуть постепенно.

Чтобы фотореле не сработало в тот момент, когда включится своя же лампа, фототранзистор желательно защитить от такой подсветки. Проще всего это сделать с помощью пластиковой трубки.

Жизнь для человека становится с каждым днем комфортнее. Появляются новые изобретения, устройства, выполняющие работу без человека. Таким устройством служит простейшее фотореле. Его покупают в магазине, сделать фотореле своими руками – экономнее и интереснее. Под руками всегда найдутся нужные инструменты и детали.

Соберем фотореле своими руками.

Я купил полевой транзистор. Эту схему я применял для подсветки гаража. Работает уже около двух месяцев, проблем нет. Работает от одного аккумулятора, через преобразователь напряжения, повышающий. Использую два аккумулятора, припаял их к DC преобразователю, выставил на нем 12 вольт. На выходе сейчас 12 вольт, подключаем светодиодную ленту, она загорается.

Переходим к схеме фотореле. Сделаем чтобы работала светодиодная лента, мы выключаем свет. А когда включаем, она будет гаснуть.

Как собрать схему, которая будет работать? Никаких заумных схем из радиоэлектроники мы использовать не будем, так как в них ничего не понятно. Мы будем использовать свою схему фотореле, более понятную каждому человеку.

Схема фотореле состоит из транзистора, блока питания, резистора (сопротивления), светодиодная лента и фоторезистор. Берем транзистор и подписываем его ножки. Крайняя левая ножка – это затвор, крайняя правая – это исток, средняя – сток. Откладываем транзистор в сторону. Наш фоторезистор подключается к затвору и к истоку. Минусовой провод от светодиодной ленты подключается на исток, плюсовой провод ленты подсоединяем на резистор. Плюсовой провод также идет с блока питания на резистор. То есть, к резистору будут подключаться два провода: от светодиодной ленты и от блока питания плюсовые.

Далее, провод от резистора провод идет на затвор транзистора. То есть, к затвору транзистора будут подходить провод от фоторезистора, от резистора (два провода). Минусовой провод от блока питания мы подключаем к истоку. Это схема для работы подсветки в темноте, а при включении света отключалась.

Давайте ее соберем и посмотрим, как она работает. Берем транзистор, фоторезистор, припаиваем к ножкам паяльником. Берем резистор на несколько килоом. Его размер особо не важен, так как его нужно подбирать под себя. Можно поставить больше или меньше, будет меняться чувствительность датчика. В зависимости от освещения и сопротивления резистора у нас будет загораться подсветка. Берем светодиодную ленту, минусовой провод припаиваем к стоку, то есть, к средней ножке. Припаиваем плюсовой провод к резистору к другому его концу.

Такой вид нашего промежуточного итога сборки схемы фотореле своими руками:

Мы припаяли фоторезистор к крайним ножкам транзистора. Минусовой контакт от светодиодной ленты припаяли к средней ножке. Плюсовой контакт через резистор припаяли к левой крайней ножке (затвору).

Берем блок питания, минусовой контакт, припаиваем его к крайней правой ножке (истоку). Плюсовой контакт от блока питания мы припаиваем к резистору, туда же, куда припаяли плюсовой контакт от светодиодной ленты. Такая схема у вас должна получиться, по ранее нарисованной схеме.

Проверим работу схемы фотореле своими руками. Закрываем фоторезистор, загорается подсветка. Эта схема элементарная, очень дешевая. Радиодетали стоят сущие копейки.

Сфера применения фотореле.

Этот прибор используется в различные периоды суток, на садовом участке. С помощью него открывают жалюзи, охраняют дом.

Схема фотореле.

Схема фотореле включает в себя два транзистора, сопротивление, диод, фоторезистор. Транзистор применяется КТ315Б, который включен как составной. Нагрузка у него – обмотка реле. Это дает усиление входа, позволяющее включение со значительным сопротивлением.

При повышении света на фоторезистор, который включен между базой 1-го транзистора, открывается 1-й транзистор и №2. Появляется ток коллектора 2-го транзистора, реле срабатывает, контакты замыкаются, и подключают нагрузку. Так работает механизм действия прибора.

Чтобы защитить схему от электродвижущей силы индукции во время выключения реле подключен диод КД522. Чтобы настроить нужную чувствительность 1-го транзистора подключается транзистор с номинальным сопротивлением 10 килоом.

Фотореле служит для освещения, помещений, домов. Схема зависит от множества выводов к нагрузкам.

В электрическом щите ставят автоматические выключатели от замыкания и перегрузок.

Источником питания такого реле производится от постоянного тока от 5 до 15 вольт. Если источник напряжения рассчитан на 6 вольт, то применяется фотореле РЭС-9.

Чтобы спаять схему, лучше сделать плату. На плате закрепить корпус, детали, просверлить отверстия, сделать путем пайки.

Для настройки реле нужно зайти в темную комнату, где можно включать свет. Подбирается нужный порог включения света резистором переменной величины. Вместо него ставят постоянный резистор.

Метод сборки фотореле.

Сложными приборами делают фотореле своими руками из трех составляющих. Таким прибором является симистор со встроенным в него динистором, ток которого 4 ампера, напряжение 600 вольт. Схема состоит из Q6004LT, резистора, фоторезистора. Напряжение – 220 вольт. На свету фоторезистор дает небольшое сопротивление. На электроде управления существует маленькое напряжение. Ток на нагрузку не идет. При затухании света фоторезистор дает увеличение сопротивления, импульсы повышаются. Когда напряжение достигнет 40 вольт, симистор открывается, свет включается.

Настраивается схема резистором. Первое сопротивления равно 47 килоом. Оно подбирается от освещенности и фоторезистора. Марка фоторезистора может быть любой.

Прибор Q6004LT позволяет подсоединять к реле мощность 0,5 кВт и более, с дополнительным охлаждением. Существуют приборы и с более мощными характеристиками.

Достоинством такой схемы реле является небольшое количество радиодеталей, нет необходимости подключать блок питания, можно использовать нагрузку большой мощности.

Установка такой схемы не сложная, так как включает в себя мало элементов. Настраивание также не представляет сложности, и состоит в том, чтобы установить ступень сработки включения схемы освещения.

Выводы:

1. Во многих системах регулирования применяется фотореле.
2. Имеется множество схем и систем фотореле с датчиками: фототранзисторами, фотодиодами, фоторезисторами.
3. Самому своими руками можно сделать схемы фотореле с наименьшим количеством элементов.

Ремонт фотореле IEK ФР-602.

Предварительно разбираем корпус, производим ремонт фотореле. Реле срабатывает в зависимости от освещенности, и должно включаться освещение. У нас не работает фотореле. Внутри корпуса схема на фото:

Два проводка я подпаял сам, нашел неисправный элемент. Это стабилитрон на 24 вольта. Он оказался пробит в обоих направлениях. Это можно проверить мультитестером.

Когда я выпаял стабилитрон, начал разбираться со схемой. Пытался включить лампочку, без стабилитрона. Там есть датчик, который реагирует на свет. Мы его прикрываем, лампочка загорается. Далее, когда открываем датчик света, то ничего не происходит, так как стабилитрон пробит, не работает фотореле. Будем менять стабилитрон. Так как росло напряжение в точке стабилитрона, где стоит конденсатор на 100 мкФ на 50 вольт. Этот конденсатор я тоже решил заменить. Напряжение росло больше, чем на 50 вольт. Если темно, то напряжение падает в этой точке до 18 вольт, а если светло, то поднимается до 80-90 вольт. Стабилитрон должен был стабилизировать это напряжение. Поэтому конденсатор нагрелся и раздулся.

Чтобы в будущем не иметь различных сюрпризов, все перепаяем. Выпаяем конденсатор, не путаем полярность. Минус обозначен белой штриховкой. Впаиваем новый конденсатор. Стоимость ремонта фотореле составляет пока 10 рублей. Поэтому, ремонтировать стоит. Конденсатор, на котором поднималось напряжение выше номинального, заменен. Далее, прозвоним новый стабилитрон на исправность. В одну сторону он открывается, у него есть сопротивление. В другую сторону не открывается, то есть, прозванивается как диод. Он на 24 вольта.

На схеме стабилитрон обозначается как Z1. На плате видна слегка подгоревшая площадка стабилитрона. Он грелся. У стабилитрона есть черная полоска. Припаиваем ей к белой риске на плате. Вместо нагрузки у нас подключена лампочка для проверки работоспособности фотореле. А также, посмотрим, какой напряжение в точке стабилитрона при низкой освещенности и при хорошем свете. Откусываем ножки, которые не нужны. Подключена вилка, которая втыкается в розетку. Проверяем правильность припайки проводов. На мультиметре ставим напряжение на 200 вольт. Закрываем датчик от света, нагрузка (лампочка) включилась. Открываем датчик, становится светло, лампа отключилась. Схема работает.

Теперь проверим тестером, что происходит с напряжением. При открытом датчике мультитестер показывает 26 вольт. При закрытом датчике напряжение падает до нуля, включается лампа, напряжение 18 вольт. При свете напряжение опять растет, достигает 26 вольт, и срабатывает стабилитрон. Остается собрать все детали в корпус, и ремонт фотореле закончен. Есть схема фотореле в Интернете.

Простое фотореле.

Его можно использовать для подсвечивания DVD. Есть два типа схемы. В одном включение активируется светом, а в другом – темнотой. Когда свет светит на фотодиод, то открывается транзистор и загорается светодиод №2. Резистором подстраиваем чувствительность. Фотодиод можно использовать от компьютерной мышки. Светодиод можно взять любой инфракрасный. Из-за его применения не будет помех от света. Вместо светодиода №2 – любой или несколько светодиодов. Можно даже использовать лампочку. Ниже показаны две схемы:

В DVD не всегда используется фотодиод. В нем есть микросхема. Если нет фотодиода, то можно использовать фоторезистор. А если и этого нет, то найдите старые транзисторы серии МП42 или МП39, верхнюю часть корпуса обточите напильником. Получится окошко, которое будет служить фотодиодом. У него достаточная чувствительность для такого применения. Еще можно поставить инфракрасный диод от пульта управления телевизором.

Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта , буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное.

Последние комментарии

• Сергей на Преобразователь напряжения 12 – 220 вольт
• АЛЕКСАНДР на Закон Ома
• Евгений на Программа “Компьютер – осциллограф”
• Всеволод на Начинающий радиолюбитель: школа, схемы, конструкции
• Дмитрий на КВ приемник наблюдателя

Радиодетали – почтой

Предлагаемое фотореле предназначено для автоматического включения освещения в тёмное время суток. Это устройство можно использовать как для включения фонарей уличного освещения, так и светильников внутри помещения.
Схема устройства.

Фотореле собрано на основе микросхемы DA1 операционного усилителя КР544УД1Б. Который, в данном случае, выполняет роль компаратора. То есть устройства сравнивающего уровни напряжения. Когда уровень напряжения на входе 2 микросхемы DA1 выше, чем на входе 3, тогда на выходе 6 данной микросхемы устанавливается напряжение близкое к нулю (логический ноль). А в обратном случае на выходе 6 микросхемы DA1 устанавливается напряжение близкое к напряжению питания (логическая единица).
Напряжение на входе 3 микросхемы DA1 задаётся делителем напряжения на резисторах R4, R5 и равно половине напряжения питания. А напряжение на входе 2 микросхемы зависит от уровня освещённости фоторезистора R1. Днем, когда освещённость фоторезистора высокая, его сопротивление низкое и напряжение на входе 2 микросхемы DA1 выше, чем на входе 3. Следовательно, на выходе 6 данной микросхемы присутствует напряжение близкое к нулю и транзистор VT1 закрыт. С наступлением сумерек сопротивление фоторезистора R1 начинает расти, а напряжение на входе 2 микросхемы DA1 начинает снижаться. Как только это напряжение окажется ниже напряжения присутствующего на входе 3 микросхемы DA1,на выходе данной микросхемы появится напряжение близкое к напряжению питания которое, через резистор R6 поступит на базу транзистора VT1 и откроет его. Реле К1 сработает и своими контактами включит лампу освещения HL1.
Уровень освещенности, при котором происходит срабатывания фотореле можно менять подстроечным резистором R3.
Расположение элементов на печатной плате устройства и её чертёж.

Фото устройства.

В качестве микросхемы DA1 можно использовать КР544УД1 с любым буквенным индексом, или КР140УД608, КР140УД708. Диод VD1 – КД103, КД521, КД522 с любым буквенным индексом. Транзистор VT1 – КТ815, КТ817 с любым буквенным индексом. Реле РП-21 на 12Вольть можно заменить на другое 12Вольтовое. Контакты которого рассчитаны на напряжение сети и ток подключаемой нагрузки. Конденсатор С1 – К10-7В или другой керамический, а С2 – К50-35 или аналогичный импортный. Резисторы типа МЛТ, С2-23, С2-33. Подстроечный резистор R3 типа СП3-38А или другой малогабаритный. Фоторезистор R1 ФСК-1 можно заменить на ФСК-6, ФСД-1Г. Возможно использования и других фоторезисторов, в этом случае может потребоваться подбора резисторов R2, R3 под конкретный тип установленного фоторезистора. Вместо фоторезистора можно использовать самодельный фототранзистор, который можно изготовить из транзисторов: МП25, МП26, МП39, МП40, МП41, МП42.
У транзистора при помощи напильника стачивается верхняя крышка.

Вывод эмиттера самодельного фототранзистора подключается вместо верхнего по схеме вывода фоторезистора, а коллектор – вместо нижнего. Вывод базы транзистора остается свободным и его можно удалить. Так же потребуется снизить сопротивления резистора R2 до 510 Ом, а подстроечного резистора R3 до 6,8 кОм.
Устройство малочувствительно к колебаниям питающего напряжения. Поэтому, для его питания можно использовать как стабилизированный так и не стабилизированный источник питания с выходным напряжением 12Вольт.
Фоторезистор вместе с платой можно расположить на улице в влагонепроницаемом корпусе, например в перевернутой вверх дном прозрачной пластмассовой банки, а реле К1 с блоком питания расположить внутри помещения. При выборе места расположения фоторезистора надо учитывать, чтобы лучи света как от включаемых светильников, так и от сторонних источников искусственного освещения не попадали на него. Иначе может происходить ложное выключение ламп освещения подключаемых к фотореле.

Комментарии

Фотореле автоматического включения освещения — 1 комментарий

Здравствуйте! Собрал эту схему один в один как указано, со всеми номиналами как на схеме. В общем она работает, но есть один неприятный косяк. Т.к. сопротивление фоторезистора изменяется плавно, то и напряжение на входе 2 микросхемы тоже изменяется плавно, а соответственно и на выходе 6 оно также изменяется плавно. Поэтому так же открывается транзистор и напряжение питания обмотки реле повышается и понижается постепенно. Из-за этого при определенном освещении реле превращяется в зуммер и начинает трещать. Подскажите как решить эту проблему? Схема собрана правильно, много раз проверял.