Как правильно подключить фотореле к уличному освещению

Фотореле – это устройство, срабатывающее при достижении внешней освещенностью определенного порога. Как только световой поток достигает установленного уровня, генерируется сигнал в виде замыкания/размыкания контактов реле, появления напряжения на клеммах и т.п. Этот сигнал можно использовать для управления исполнительными механизмами и электрическими приборами. Часто это устройство неверно называют фотодатчиком. На самом деле датчиком называется устройство для преобразования одной величины в другую. В данном случае датчиком является фоточувствительный элемент как часть фотореле.

Очевидное бытовое применение прибора – автоматическое управление наружным освещением (уличным или локальным). Устройство само включит свет, когда стемнеет, и не забудет выключить его на рассвете. Промышленностью выпускаются приборы, оптимизированные под эту задачу. Установить, подключить и настроить фотореле можно самостоятельно.

Как работает фоточувствительный автомат

Устройство, срабатывающее при изменении освещенности до порогового значения, может быть выполнено на различной элементной базе, но имеет примерно одну и ту же структуру.

1. В качестве светочувствительного элемента может быть применен полупроводниковый прибор, изменяющий свои параметры или генерирующий ЭДС под действием падающего света. Так, фоторезистор при облучении фотонами изменяет свое сопротивление, фотодиод создает ЭДС и т.д. Датчик уровня освещенности может быть встроен в корпус прибора или быть выносным.
2. Преобразователь трансформирует изменяемую величину в электрический параметр, с которым удобно работать. Если в качестве фотоэлемента используется фоторезистор, то его сопротивление преобразовывается в напряжение.
3. Усилитель усиливает напряжение до величин, при которых уровень помех и наводок становится незначительным.
4. Пороговое устройство сравнивает установленное значение напряжения с напряжением, поступающим с усилителя. Если оно становится больше или меньше опорного уровня, компаратор изменяет свое состояние с единицы на ноль или наоборот.
5. Таймер задержки. Не позволяет сработать реле, если длительность управляющего сигнала меньше заданного.
6. Исполнительное устройство. При изменении состояния компаратора, вызванного прохождением освещенности через заданный порог, выдает управляющий сигнал, который можно использовать для управления внешними устройствами. В большинстве бытовых приборов таким сигналом служит «сухой контакт» встроенного электромагнитного реле. Но может быть и дискретное напряжение от твердотельного коммутатора, изменение состояния транзистора с открытым коллектором и т.п.

Некоторые узлы могут быть совмещены. Так, преобразователь и усилитель комбинируются в одну схему. Таймера задержки в простых реле может и не быть, но он несет полезную функцию, о которой ниже. Может быть разной элементная база – аналоговое исполнение или цифровое. Но принцип действия остается: сравнение фактического уровня освещенности с заданным порогом и выдача управляющего сигнала.

Критерии выбора прибора

Чтобы выбрать фотореле, надо учесть несколько моментов:

1. Напряжение питания. На потребительские качества принципиально не влияет, но удобно запитывать устройство от того же напряжения, что используется для управляемого осветительного устройства. Еще удобнее иметь фотореле с двойным питанием – от сети 220 вольт и от низкого постоянного напряжения.
2. Конструктив подключения датчика света к реле уличного освещения. Фотоэлемент может быть встроенный и выносной. Первый вариант дешевле, второй удобнее в установке.
3. Мощность выходной контактной группы. Если она не позволяет коммутировать имеющуюся нагрузку напрямую, придется подключать ее через промежуточное реле или магнитный пускатель.
4. Степень защиты. Зависит от места предполагаемой установки основного блока. Если он устанавливается в помещении, достаточно IP40. Если на улице, потребуется IP42 или IP44, а в некоторых случаях и IP65.

Таблица мощности основных производителей.

Тип фотореле	ФР-601	Евроавтоматика F&F AZH	Smartbuy	FR-05
Нагрузочная способность, Вт	1100	1300	2200	2200

Другие характеристики (диапазон регулировки задержки включения и т.д.) выбираются исходя из местных условий, и принципиального характера не носят.

Подключение устройства

Во многих случаях схема подключения для конкретного реле с указанием клемм наносится прямо на корпус прибора.

На примере реле ФР-М01 видно, что к реле подключаются:

• фотодатчик к клеммам T1, T2:
• постоянное напряжение питания 24 вольта на клеммы А2, +A3$;
• при питании от сети переменное напряжение 220 В подается на A1, A2 (прибор имеет дуальную схему питания);
• для управления нагрузкой используются клеммы 11,12,14.

Другие фотореле для уличного освещения имеют сходную схему подключения. Надо лишь следить, чтобы мощность нагрузки не превышала нагрузочную способность выходных контактов. В данном случае она равно 16 амперам при коммутируемом напряжении 220 вольт (не напряжении питания фотореле!) или 30 вольт постоянного тока. Это достаточно высокая нагрузочная способность, но если ее недостаточно или используется маломощное реле другого типа, можно управлять мощной нагрузкой через промежуточное реле или магнитный пускатель.

Принцип прост – фотореле управляет пускателем, а мощные контакты пускателя коммутируют лампу, электродвигатель насоса для полива и т.д.

Можно подсоединить дополнительный выключатель и включать свет независимо от фотореле. Другая схема позволяет выключать освещение, даже если устройство контроля освещенности дает команду на включение.

Также существует схема соединения для полностью независимого управления, позволяющая по желанию включать и выключать свет, невзирая на состояние реле. Проблема состоит в приобретении бытового выключателя с перекидным контактом. Можно использовать промышленный коммутационный элемент, но возникает вопрос эстетики. У фотореле также должен быть выходной контакт перекидного типа.

Настройка светочувствительного прибора

После подключения уровень срабатывания фотореле надо настроить. Делается это экспериментальным путем. Устанавливается минимальная чувствительность — ручка регулятора поворачивается в крайнее положение, лампы освещения при этом не должны гореть (если горят, значит, выставлена наибольшая чувствительность). Дальше надо выждать, когда освещенность упадет до уровня, при котором желательно включать осветительные приборы. После этого надо вращать орган настройки в сторону увеличения чувствительности до включения света. На следующий день надо проконтролировать момент срабатывания и, при необходимости, отрегулировать его точнее. Утром свет погаснет примерно при том же уровне освещенности.

Продвинутые устройства имеют кнопку обучения. При достижении необходимой освещенности с помощью этой функции фотореле запомнит установленный уровень, и в дальнейшем будет срабатывать при достижении записанного порога.

Если у реле есть регулируемый таймер задержки, его время срабатывания также надо подобрать экспериментально, чтобы избежать включения света при кратковременном повышении освещенности. Например, при попадании на фотодатчик света фар проезжающих автомобилей.

Ошибки при подключении и установке фотореле

Схема подключения фотореле достаточно простая. Чтобы избежать ошибок, достаточно просто проверить монтаж. Проблемы в большинстве случаев связаны с неверной установкой фотодатчиков.

Часто монтажники увлекаются поиском удобного места крепления выносного фотоэлемента и превышают допустимую длину кабеля. Чтобы этого избежать, перед началом работ достаточно внимательно прочесть инструкцию.

Сам датчик освещенности надо устанавливать с учетом простых правил. Их несоблюдение может вместо комфорта управления освещением добавить проблем:

• нельзя устанавливать фоторезистор так, чтобы на него попадал свет от искусственных источников — фонарей освещения соседнего участка и т.д., иначе такую засветку он воспримет, как наступление утра;
• наоборот, нельзя устанавливать светочувствительный элемент в зону тени на восходе солнца – это вызовет задержку при включении;
• поверхность фотодатчика должна быть защищена от попадания пыли, осадков и т.п., а если такой возможности нет, надо регулярно осматривать элемент и производить его очистку.

Правила несложны, но намного удобнее их выполнить при использовании реле с выносным фотоэлементом. А сам исполнительный блок можно смонтировать там, где его удобнее подключать к схеме управления освещением – например, в силовом шкафу.