Простой сумеречный выключатель своими руками

Простой сумеречный выключатель своими руками

Самый простой сумеречный выключатель

Современная элементная база электроники значительно упрощает схемотехнику. Даже обычный сумеречный выключатель теперь можно собрать всего из трех детелей.

Достаточно часто возникают ситуации, когда с наступлением темноты требуется включение освещения. Это может быть вход в подъезд многоквартирного дома, крыльцо и двор частного домовладения, а то и просто освещение номера дома. Такое включение осуществляется, как правило, с помощью сумеречного выключателя.

Подобных схем разработано достаточно много, как в любительских, так и в промышленных условиях. Как и все остальное эти конструкции имеют свои положительные и отрицательные свойства. Некоторыми из отрицательных свойств являются такие, как потребность во внешнем источнике постоянного напряжения (+12 В), или сложность схемы.

К недостаткам подобных устройств следует также отнести применение реле, контакты которого со временем просто обгорают. В магазинах электротоваров сейчас продается немало простых и дешевых сумеречных выключателей, но качество их работы зачастую неудовлетворительно. Такие сложности часто отталкивают потребителя от использования таких выключателей.

Функциональная схема сумеречных выключателей достаточно проста. Условно ее можно разделить на три компонента: фотоэлемент (фоторезистор, фототранзистор, фотодиод), пороговое устройство (компаратор), выходное устройство (реле или симистор). При дневном освещении сопротивление фоторезистора невелико, поэтому напряжение на нем не превышает порога срабатывания компаратора. И поэтому нагрузка (освещение) отключена.

С уменьшением освещенности сопротивление фоторезистора увеличивается и напряжение на нем возрастает. В определенный момент уровень напряжения на фоторезисторе достигает порога срабатывания компаратора, который с помощью реле включает освещение.

Казалось бы, алгоритм работы достаточно простой, и реализовать его несложно. Но, тем не менее, некоторые схемы достаточно сложны, и если выполнены на транзисторах без применения микросхем, могут содержать десяток – другой деталей.

Вместе с тем современная элементная база электроники позволяет создавать очень простые и функциональные схемы. Достигается это интеграцией (встраиванием) одних элементов в другие. Примером такой интеграции может служить одна из разработок фирмы Teccor Electronics.

Это симистор, или на иностранный манер триак, со встроенным (интегрированным) симметричным динистором, выполняющим роль порогового устройства. Такое устройство получило название Quadrac. Его внутренняя схема показана на рисунке 1.

Нетрудно видеть, что это обычный симистор, вот только в цепь управляющего электрода последовательно включен симметричный динистор. По справочным данным (DataSheet) пороговое напряжение интегрированного динистора находится в пределах 33…43 В.

Рисунок 1. Симистор типа Quadrac. Схема принципиальная.

Симисторы типа Quadrac выпускаются в стандартном корпусе TO-220 с изолированным кристаллом, как показано на рисунке 2. По конструкции и внешнему виду они не отличаются от обычных симисторов. Даже расположение выводов то же.

Рисунок 2. Симистор типа Quadrac. Внешний вид и расположение выводов.

В зависимости от конкретной модели Quadrac различаются по максимальным токам и напряжениям: токи находятся в пределах 4…15 А, а допустимые напряжения 200…600 В. Для применения в высокоиндуктивных цепях предназначаются специализированные Quadrac. Эти модели имеют в конце обозначения букву H, например Q6006LTH.

Вообще, разобраться в маркировке именно этих симисторов достаточно просто. Разберемся с ней на примере только что упомянутого Q6006LTH.

Первая буква Q, как нетрудно догадаться, заимствована от Quadrac и означает, что это не что иное, как симистор со встроенным динистором.

Следующие за первой буквой две цифры, в данном случае это 60, означают, что рабочее напряжение данного прибора 600 В.

Две последних цифры 06, говорят о том, что максимальный рабочий ток составляет 6 А.

Буква H в конце обозначения это информация о том, что данный тип прибора можно использовать для управления индуктивной нагрузкой, например катушкой магнитного пускателя.

При использовании в подобном случае обычного симистора (без буквы H в конце обозначения) выводы 1 и 2 квадрака Q1 (смотри схему на рисунке 3) приходится шунтировать RC цепочкой состоящей из последовательно соединенных резистора 100 Ом и конденсатора 0,1 МкФ. При этом мощность резистора должна быть не менее двух ватт, а рабочее напряжение конденсатора не ниже 600 В. Конденсатор как всегда в таких случаях пленочный типа К-73-17. Если этих мер не предпринять, то катушка пускателя удерживаться как следует не будет: получится звонок громкого боя.

Q4015LTH. Такой Quadrac судя по обозначению имеет рабочее напряжение 400 В, максимальный ток 15 А, и предназначен для работы с высокоиндуктивной нагрузкой.

Назначение обычного симистора это переключение переменного тока при помощи импульсов напряжения на управляющем электроде. При его использовании в сумеречном выключателе обязательно потребуется пороговое устройство, как было описано выше.

Симистор типа Quadrac пороговое устройство содержит внутри себя. Это интегрированный динистор с порогом срабатывания около 40 В. Для того, чтобы создать на таком симисторе сумеречный выключатель достаточно всего двух деталей. На схеме это резистор R1 и фотоэлемент (фоторезистор) PHOTOCELL. Такая схема показана на рисунке 3.

Рисунок 3. Простой сумеречный выключатель.

Когда фотоэлемент засвечен его сопротивление невелико (не более нескольких кОм), напряжение на управляющем электроде квадрака незначительное, отчего он находится в закрытом состоянии. При этом лампочка, естественно, не горит.

При снижении освещенности сопротивление фоторезистора увеличивается, поэтому на управляющем электроде появятся импульсы напряжения, амплитуда которых с наступлением темноты возрастает. Когда амплитуда импульсов достигнет 40 В симистор откроется, лампа зажжется.

В описываемом устройстве применен квадрак (такое наименование вполне применимо, даже «Яндекс» находит по нему то, что нужно) с рабочим напряжением 600В и током 4 А. при таких параметрах можно включать нагрузку мощностью 400…500 Вт, и при этом даже не требуется установка симистора на радиатор. Если же установить его на радиатор площадью около 100 квадратных сантиметров, то мощность нагрузки можно увеличить до 750 Ватт.

Если планируется подключение нагрузки с большей мощностью, то следует применить Quadrac на рабочие токи 6, 8, 10 или 15 А.

Настройка устройства сводится к подбору сопротивления резистора R1, именно от этой величины зависит, при какой освещенности будет срабатывать устройство. Величина сопротивления резистора R1 также зависит от примененного фотоэлемента, поэтому, указанное на схеме значение, следует принимать за ориентировочное. Тип фоторезистора на схеме не указан. Можно применить любой, например СФ3-1, ФСК-7 или ФСК-Г1.

Налаживание устройства можно выполнить при освещении фотоэлемента обычной лампой накаливания, подключенной через регулятор мощности.

Простой сумеречный выключатель (фотореле)

Функциональная схема сумеречных выключателей достаточно проста. Условно ее можно разделить на три компонента: фотоэлемент (фоторезистор, фототранзистор, фотодиод), пороговое устройство (компаратор), выходное устройство (реле или симистор). При дневном освещении сопротивление фоторезистора невелико, поэтому напряжение на нем не превышает порога срабатывания компаратора. И поэтому нагрузка (освещение) отключена.
С уменьшением освещенности сопротивление фоторезистора увеличивается и напряжение на нем возрастает. В определенный момент уровень напряжения на фоторезисторе достигает порога срабатывания компаратора, который с помощью реле включает освещение. При такой схеме вы отлично выполните работы по вышиванию крестом.

В этой схеме фотореле используется симистор со встроенным в цепь управляющего электрода последовательно симметричный динистор. По справочным данным (DataSheet) пороговое напряжение интегрированного динистора находится в пределах 33…43 В.

Рисунок 1. Симистор типа Quadrac.

Симисторы типа Quadrac выпускаются в стандартном корпусе TO-220 с изолированным кристаллом, как показано на рисунке 2. По конструкции и внешнему виду они не отличаются от обычных симисторов. Даже расположение выводов то же.

Рисунок 2. Симистор типа Quadrac. Внешний вид и расположение выводов.
В зависимости от конкретной модели Quadrac различаются по максимальным токам и напряжениям: токи находятся в пределах 4…15 А, а допустимые напряжения 200…600 В. Для применения в высокоиндуктивных цепях предназначаются специализированные Quadrac. Эти модели имеют в конце обозначения букву H, например Q6006LTH.

При использовании в подобном случае обычного симистора (без буквы H в конце обозначения) выводы 1 и 2 симистора Q1 (смотри схему на рисунке 3) приходится шунтировать RC цепочкой состоящей из последовательно соединенных резистора 100 Ом и конденсатора 0,1 МкФ. При этом мощность резистора должна быть не менее двух ватт, а рабочее напряжение конденсатора не ниже 600 В. Конденсатор как всегда в таких случаях пленочный типа К-73-17. Если этих мер не предпринять, то катушка пускателя удерживаться как следует не будет: получится звонок громкого боя.
Q4015LTH. Такой Quadrac судя по обозначению имеет рабочее напряжение 400 В, максимальный ток 15 А, и предназначен для работы с высокоиндуктивной нагрузкой.
Назначение обычного симистора это переключение переменного тока при помощи импульсов напряжения на управляющем электроде. При его использовании в сумеречном выключателе обязательно потребуется пороговое устройство, как было описано выше.
Симистор типа Quadrac пороговое устройство содержит внутри себя. Это интегрированный динистор с порогом срабатывания около 40 В. Для того, чтобы создать на таком симисторе сумеречный выключатель достаточно всего двух деталей. На схеме это резистор R1 и фотоэлемент (фоторезистор)

Рисунок 3. Простой сумеречный выключатель (фотореле).
Когда фотоэлемент засвечен его сопротивление невелико (не более нескольких кОм), напряжение на управляющем электроде симистора незначительное, отчего он находится в закрытом состоянии. При этом лампочка, естественно, не горит.
При снижении освещенности сопротивление фоторезистора увеличивается, поэтому на управляющем электроде появятся импульсы напряжения, амплитуда которых с наступлением темноты возрастает. Когда амплитуда импульсов достигнет 40 В симистор откроется, лампа зажжется.

Настройка устройства сводится к подбору сопротивления резистора R1, именно от этой величины зависит, при какой освещенности будет срабатывать устройство. Величина сопротивления резистора R1 также зависит от примененного фотоэлемента сумеречного выключателя, поэтому, указанное на схеме значение, следует принимать за ориентировочное. Тип фоторезистора на схеме не указан. Можно применить любой, например СФ3-1, ФСК-7 или ФСК-Г1.
Налаживание самодельного фотореле можно сделать при освещении фотоэлемента обычной лампой накаливания, подключенной через регулятор мощности.

Фотореле с таймером на логике

Обычный сумеречный выключатель, представляющий собой фотореле, включает свет с наступлением темноты и выключает его утром. Таким образом свет горит всю ночь. Это не всегда имеет смысл, т.к. зачастую нужно чтобы свет горел только например 3 часа после наступления темноты, а остальную часть ночи был выключен. В этом случае нужен не просто сумеречный выключатель, а сумеречный выключатель с таймером, ограничивающий продолжительность ночного освещения.

Установка времени работы таймера задаётся в двоичном коде, с помощью 12 DIP- переключателей, замкнутый переключатель означает лог.1 разомкнутый лог.0. Что позволяет установить практически любое значение от 0 до 4095. Недостаток такой установки времени в том, что он требует знания двоичной системы счисления, поэтому он может быть удобен только для радиолюбителей, или инженеров-электронщиков, но не для простых людей.

С вывода 10 микросхемы DD2 идут импульсы с периодом 1 минуту, с вывода 4 периодом в 1 секунду.

Меняя положение перемычки S1, можно выбирать время отсчета — в секундах или минутах.

Применение трансформаторной схемы источника питания и электромагнитного реле, обеспечивает гальваническую развязку схемы от сети. И ещё, благодаря тому что реле может коммутировать нагрузку любого характера, обеспечивается универсальность.

Технические характеристики

• Напряжение сети: 220-230 В
• Частота сети: 50-60 Гц
• Ток потребления:
  — 7,5 мА в режиме ожидания.
  — 8 мА в активном режиме.
• Время работы:
  — минимальное — 1 секунда.
  — максимальное — 69 часов.
• Максимальная коммутируемая мощность: 240 Вт.

Описание схемы электрической принципиальной

Основу схемы составляет часовая микросхема К176ИЕ12 и двенадцати-разрядный двоичный счётчик К561ИЕ20(СD4040BE).

Можно также применить вместо К561ИЕ20 микросхему К561ИЕ16, без изменения монтажа печатной платы. В этом случае максимальное время работы таймера увеличится до 11 суток! Однако обратите внимание, что ИЕ16 отличается цоколёвкой выходов, и это следует учитывать при установке двоичного кода DIP-переключателями SA1-SA12.

На логических элементах DD1.1,DD1.2 собран триггер Шмитта, обеспечивающий гистерезис напряжения, снимаемого с движка подстроечного резистора R1, создавая тем самым на выходе логического элемента DD1.2 мгновенные переключения логических уровней, при переходе свет/тень.

На элементах DD1.3,DD1.4 собран RS-триггер, управляющий через транзисторный ключ VT2 электромагнитным реле К1.

Также этот триггер запускает таймер.

Кнопка SB1-служит для запуска таймера, диод VD2 — служит для согласования этой кнопки с каскадом на транзисторе VT1, SB2- служит для сброса. Проще говоря, этими кнопками можно включать и выключать нагрузку на контактах реле К1.1.

Теперь рассмотрим как это всё работает, с наступлением рассвета и сумерек.

Когда светло, сопротивление фоторезистора R2 относительно мало(около 1мОм), на выводе 4 DD1.2 (выход триггера Шмитта) логическая 1. Транзистор VT1 открыт, на выводе 8 DD1.3 логический 0, на выводе 9 и 5 логическая 1, на выводе 10 DD3 логический 0, на выводе 11 DD1.4 логический 0, транзистор VT2 закрыт, реле выключено. Светодиод HL1 горит красным светом.

Как только становится темно, сопротивление фоторезистора R2 возрастёт свыше 20мОм, ток через R1 уменьшится, уменьшится и падение напряжения на нём, на выводе 4 DD1.2 (выход триггера Шмитта) появится логический 0. Это вызовет перезарядку конденсатора С2 через резистор R6, в результате чего на к-э VT1 формируется короткий импульс положительной полярности, который через диод VD2 поступает на вывод 8 DD1.3 устанавливая на вывод 10 DD1.3 логический 0. При этом на выводе 11 DD1.4 появится логическая 1, которая через резистор R16 поступит на базу транзистора VT2, при этом он откроется, реле включится. Светодиод НL1 загорится зелёным светом. Логический 0 с вывода 10 DD1.3 поступает на выводы 9 и 5 микросхемы DD2, в результате чего она начинает вырабатывать импульсы: на выводе 4 — с периодом 1 сек., на выводе 10 — с периодом в 1 минуту, соответственно.

Эти импульсы поступают на вход счётчика DD3 (вывод 10).

Как только счетчик DD3 досчитает до числа, установленного DIP-переключателями SA1-SA12. Все диоды, из числа VD5-VD16 соединённые с замкнутыми DIP-переключателями SA1-SA12, закроются. Тогда через открытый диод VD4 пройдёт ток, который вызовет падение напряжения на резисторе R14, соответствующее логической1, тогда на выводе 11 DD3(Reset/Сброс) и выводе 13 DD1.4 появится логическая 1, произойдёт сброс счётчика и RS-триггера, на выводе 11 DD1.4 появится логический 0, транзистор VT2 закроется, реле выключится.

На рассвете, сопротивление R2 снова уменьшится, что вызовет увеличение падения напряжения на сопротивлении R1, что приведёт к появлению на выводе 4 DD1.2 логической 1. Транзистор VT1 при этом остаётся открытым, и никакого импульса не создаст, на выводе 8 DD1.3 будет по прежнему логический 0. Таким образом триггер сохраняет своё устойчивое состояние, до наступления следующих сумерек.

Цепь VD3,VD4,R14 выполняет логическую функцию ИЛИ, т.к. необходимо обнулять триггер и счётчик при первом включении цепочкой C8,R13, так и самим счётчиком, после подсчёта им определённого числа импульсов.

Конденсатор С1 предназначен на тот случай если вдруг электроэнергия отключится, а потом появится в тёмное время суток, чтобы после этого таймер запустился. Без этого конденсатора, сопротивление фоторезистора R2 при этом будет велико, логический уровень на входе триггера Шмитта не изменится там будет логический 0, логическое состояние триггера DD1.3,DD1.4 не изменится, т.е. на выводе 10 DD1.3 будет присутствовать логическая1, на выводе 11 DD1.4 логический 0, поскольку время обнуления при включении питания длится дольше длительности импульса с коллектора VT1.

Таким образом, таймер запустится только по прошествии дня, и до наступления следующих сумерек.

Если же применить конденсатор С1, то по мере зарядки, его реактивное сопротивление сначала мало, затем становится бесконечно велико, в результате на выходе DD1.2 формируется импульс, вызывающий перезаряд конденсатора С2, который формирует короткий импульс на коллекторе VT1. Таймер запускается.

Установка этого конденсатора зависит от того, нужен ли вам запуск таймера после подачи на него электропитания в тёмное время суток, или нет.

Источник питания

Предохранитель FU1 и варистор RU1, образуют защиту от повышенного напряжения сети, если оно повысится, то предохранитель перегорает. Термо-предохранитель Ft1 конструктивно располагается в непосредственной близости от трансформатора Т1, в случае его чрезмерного перегрева он должен перегореть. Напряжение

12В поступает на диодный мост VD1, после него 15В постоянного тока поступает на интегральный стабилизатор DA1, с него уже идёт стабилизированное напряжение 12В, для питания всех узлов данной схемы.

Настройка

Настройка заключается в установке подстроечным резистором R1 порога срабатывания таймера, при достижении определённого уровня засветки фоторезистора R2.

Конструкция

Устройство собрано на печатной плате и одностороннего фольгированного стеклотекстолита, размерами 1,5х85х95 мм.

Плата размещена в пластиковом корпусе от авто-сигнализации Pantera XS110, размерами 28х98х103 мм. Размеры печатной платы подгонялись именно под этот корпус. В корпусе проделаны отверстия под кнопки и светодиод, а также трансформатор, так как он немного не убирался.

На лицевой панели расположены кнопки SB1 (красная), SB2 (чёрная) и светодиод HL1.

На лицевую панель наклеена бумага с надписями, а поверх неё наклеена прозрачная полиэстровая плёнка «LOMOND», для принтеров. Благодаря чему надписи защищены от затирания, и бумага не испачкается.

Пластиковые кнопки использованы от джойстика игровой приставки.

Литература

1. Luděk Srb, Kališnická: www.hw.cz/konstrukce/ozdravny-reset-s-logickymi-obvody-a-periodou-24-hodin.html
2. Радиоконструктор. №10, 2012 г. «Цифровой таймер с кварцевой стабилизацией» Коротков Р.В.
3. Основы цифровой техники Л.А. Мальцева, Э.М. Фромберг, В.С. Ямпольский, Москва «Радио и связь» 1987.

Как сделать фотореле в домашних условиях — самый простой способ — смотреть видео

Схемы сборки сумеречного подручных из выключателя средств. Узнайте, как сделать своими фотореле руками!

Одним из основных элементов уличном в автоматики освещении, наряду с таймерами и датчиками является, движения фотореле или сумеречное реле. данного Назначение аппарата — включение уличного освещения, и не при, только наступлении темного времени суток, участия без человека. Благодаря автоматизации и промышленным современного масштабам производства, в настоящее время стоимость выключателя сумеречного составляет десятки центов, за готовое данной. В устройство статье мы разберем устройство сумеречного нюансы и выключателя его подключения, а также расскажем, сделать как фотореле своими руками. Содержание:

• реле Конструкция
• Инструкция по сборке

Конструкция реле

элементом Основным реле является фотодатчик, в схемах применяться могут фоторезисторы, диоды, транзисторы, фотоэлектрические При. элементы изменении освещенности на фотоэлементе изменяются свойства его, такие как сопротивление резистора, состояния изменение P-N перехода в диодах и транзисторах, а также напряжения изменение на контактах фоточувствительного элемента. Далее детектируется сигнал усилителем и компаратором и происходит переключение каскада выходного, коммутируя или отключая нагрузку. В выходных качестве управляющих элементов используют реле симисторы или.

При подключении фотореле необходимо инструкцией с ознакомится, в частности максимальная мощность выходного обратить, узла внимание на тип ламп освещения (газоразрядные, накаливания, светодиодные лампочки). Важно знать, реле что освещения с тиристорным выходом не смогут энергосберегающими с работать лампами, для этого не предназначенных, и диммеры в устанавливаться с регулировкой светового потока лампы. нюанс Это необходимо учитывать, чтобы не остаться с строя из вышедшими лампочкой и фотореле.

Если с этим рассмотрим, разобрались несколько схем для самостоятельной сумеречного сборки выключателя в домашних условиях. Для разберем примера, как сделать симисторный ночник с Инструкция.

фотоэлементом по сборке

Это самая элементарная фотореле схема из нескольких деталей: симистора Quadrac опорного, Q60 резистора R1, и фото элемента ФСК:

отсутствии При света симисторный ключ открывается лампа и полностью в ночнике светит в полный накал. увеличении При освещенности в помещении происходит смещение управляющем на напряжения электроде и меняется яркость светильника, полного до вплоть гашения лампочки.

Следующая схема с выходом релейным:

Транзистор VT1 усиливает сигнал с делителя резистивного напряжения PR1 и R1. VT2 управляет реле электромагнитным К1, а диод VD1 шунтирует импульсы время во напряжения отключения катушки, защищая транзисторы от строя из выхода. Рассмотрев данную схему, можно что, обнаружить часть схемы (выделенная красным) по близка функционалу к готовым сборкам ардуино, релейный Слегка.

модуль переделав и дополнив одним транзистором и фотоэлементом солнечным от старого калькулятора, был собран сумеречного прототип выключателя — самодельное фотореле на транзисторе. освещении При солнечного элемента PR1, транзистор открывается VT1 и подает сигнал на выходной релейный клемма модуль S. Реле переключает свои контакты, нагрузкой управляя.

На видео ниже подробно рассказывается, сделать как фотореле в домашних условиях:

Вот, вся и собственно информация о сборке фотореле своими Надеемся. руками, предоставленные схемы и видео уроки вам помогли сделать сумеречный выключатель из подручных Наверняка!

средств вы не знаете:

• Как сделать датчик Схема
• движения подключения прожектора с фотореле
• Как реле собрать времени своими руками