1 Общая часть
1.2 Аналитический обзор
Принцип действия всех фотореле основан на работе фотодатчика, который контролирует уровень освещенности на улице. Этот датчик может быть выносным, то есть расположенным вне корпуса реле. В данных конструктивных решениях фотодатчик соединяется с электронной частью фотореле с помощью кабельного разъемного соединения.
В случае встроенного датчика, электронная схема управления и фотодатчик конструктивно расположены в одном корпусе. В данном случае возможны два основных варианта применения фотореле, для контроля освещения непосредственно в помещении, тогда к конструкции фотореле не предъявляются особые требования и, в случае, когда фотореле расположено вне помещения, к корпусу устройства предъявляются повышенные требования в отношении защиты от вредных воздействий окружающей среды таких как дождь или солнечное излучение. Выносные фотореле в обязательном порядке должны иметь прочный корпус с повышенными показателями по уровню защищенности от воздействий окружающей среды и герметичности.
Фотореле оснащаются потенциометром, который позволяет точно установить порог выключения и включения фотореле в зависимости от требований технологического процесса. Для исключения ложных срабатываний, в фотореле применяют специальные меры от возможных помех. Качественное оборудование, имеющее все сертификаты, будет срабатывать только в том случае, если с момента наступления выставленных мастером условий пройдет определенное время.
Уставка чувствительности фотореле к свету, который наиболее подходит к условиям его размещения и применения достаточно важный процесс. К примеру, если фотореле установлено служит для освещения окружающей территории , то диапазон его срабатывания будет отличным от того реле, которое размещено в гараже или в технологическом помещении. То есть устройство можно настроить, исходя из интенсивности освещения.
В зависимости от области применения и специфики фотореле бывают нескольких видов:
? фотореле с фотоэлементом внутри корпуса,
? фотореле с фотоэлементом внутри корпуса и таймером,
? фотореле с регулировкой порога срабатывания,
? фотореле с выносным фотоэлементом.
Кроме этого существует еще несколько типов оборудования, которое используется в достаточно узких отраслях промышленности и в условиях крайнего севера.
Схема простого фотореле приведена на рисунке 1.
Рисунок 1 – Схема простого фотореле
В данном случае при уменьшении освещения фоторезистора его сопротивление увеличивается, соотношение делителя напряжения R2/фоторезистор изменяется, на управляющем электроде симистора появляется напряжение, которое в итоге приводит к открытию симитсора, на нагрузку подается напряжение. В качестве нагрузки используется источник освещения мощностью определяемой мощностью симистора.
Данное реле обладает малой чувствительность, нет возможности оперативно отстраивать уставку включения освещения, вследствие чего его применении ограничено.
Для нивелирования данной проблемы можно использовать более сложное по схемотехническим данным фотореле собранное на транзисторах.
Приведенная схема (рисунок 2) изначально рассчитана на подключение потребителей через линию размыкания электромагнитного реле.
Рисунок 2 – Фотореле на транзисторах
Фоторезистор PR1 с подстроечным резистором R1 выступают в роли делителя напряжения, управляющего состоянием транзистора VT1. Нагрузкой транзистора VT1 служит боле мощный транзистор VT2. При открытии транзистора VT2 на реле подается напряжение, реле К1 срабатывает, контакты К1.1. замыкаются. Нагрузка включается.
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.
Схема фотореле с применением фотодиода в качестве датчика освещения и операционного усилителя, как усилителя сигнала показана на рисунке 3.
Рисунок 3 - Схема фотореле с фотодиодом
Она также содержит минимальное количество деталей, благодаря применению операционного усилителя (ОУ). В данной схеме ОУ включен по схеме компаратора (сравнивающего устройства). 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.
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 параллел
