Автоматы уличного освещения

            Фотореле на симисторе

        На схеме (рис.1) показана конструкция автоматического устройства включения и выключения уличного освещения. В предлагаемой конструкции функцию управления выполняет симистор. Благодаря тому, что его работа не зависит от полярности приложенного напряжения, отпадает необходимость в мощном двухполупериодном выпрямителе. Это позволяет упростить конструкцию автомата и уменьшить его габариты. Предлагаемое устройство рассчитано на управление источниками света общей мощностью до 400 Вт.

 Рис.1

         Фоторезистор R1 вместе с резисторами R2 и R3 образуют делитель напряжения, который определяет ток базы транзистора VT1. В дневное время суток, когда фоторезистор освещен, его сопротивление сравнительно невелико, поэтому транзистор VT1 открыт и насыщен, а VT2 закрыт. Коллекторный ток транзистора VT2, а следовательно, и ток управляющего электрода симистора практически равны нулю. Симистор, таким образом, закрыт, и ток через нагрузку не протекает. С уменьшением освещенности сопротивление фоторезистора возрастает, и ток базы транзистора VT1 начинает уменьшаться. При достижении определенного значения транзистор VT1 выходит из насыщения и начинает закрываться. Увеличивающееся падение напряжения на резисторе R7 ускоряет закрывание транзистора VT1 и открывание VT2. Ток управляющего электрода симистора, протекающий через открытый транзистор VT2 и резисторы R6, R7, поддерживает симистор открытым на протяжении обоих полупериодов сетевого напряжения. Следовательно, лампы сразу начинают с ветить в полный накал. Процесс выключения фотореле происходит в обратном порядке. Порог срабатывания фотореле устанавливают переменным резистором R2, а резистор R3 служит для ограничения тока делителя при попадании на фотоприемник прямых солнечных лучей. Резистор R6 определяет ток управляющего электрода симистора, который при открытом транзисторе VT2 должен быть больше тока включения симистора, но меньше допустимого коллекторного тока транзистора VT2. Резистор R5 уравнивает напряжение на управляющем электроде и катоде симистора, когда транзистор VT2 закрыт. Это обеспечивает надежное выключение с имистора и помехоустойчивость фотореле в целом. В устройстве использованы транзисторы VT1 и VТ2—КТ315Г или КТ315Е с коэффициентом передачи тока не менее 60.

        Устройство, собранное безошибочно и из элементов с указанными на схеме типономиналами, в налаживании не нуждается, необходимо только установить порог срабатывания. Монтируют фотореле в таком месте, чтобы свет от ламп, которыми оно управляет, не попадал на фотоприемник. Во избежание попадания в коробку воды и посторонних предметов входной патрубок ее должен быть направлен вниз, а крышку после установки герметизируют водостойким лаком или клеем.

          Автомат – выключатель освещения

        Это устройство (рис.2) предназначено для автоматического включения электроосвещения при наступлении темноты и его выключения в светлое время суток.

Рис.2

        Его светочувствительным прибором является фоторезистор R1, включенный на входе порогового устройства (элементы DD1.1, DD1.3). При нормальной освещенности сопротивление фоторезистора мало, поэтому на выходе элемента DD1.3 будет напряжение высокого уровня и генератор импульсов, собранный на элементах DD1.2, DD1.4, не работает. На выходе генератора транзисторы VT1, VT2 выполняют функцию согласующего устройства с симистором. В таком режиме работы устройства на управляющий электрод симистора VS1 никаких сигналов не подается, поэтому он закрыт и осветительная лампа HL1 обесточена.

        С наступлением темного времени суток сопротивление фоторезистора возрастает, напряжение на выходе порогового устройства уменьшается. И когда оно уменьшится до низкого уровня, генератор начнет работать и на выходе согласующего устройства появятся импульсы с частотой следования около 1 кГц. Так как эти импульсы разнополярные, то положительные импульсы замыкаются на корпус через диод VD3, а отрицательные – поступают на управляющий электрод симистора.

При этом симистор открывается практически в самом начале каждого полупериода сетевого напряжения, поэтому осветительная лампа светится на полную мощность.

        Выпрямитель автомата образуют стабилитрон VD2, диод VD1 и конденсатор С4, который гасит избыточное напряжение сети. Пороговое устройство имеет гистерезис своей характеристики, что обеспечивает устойчивое срабатывание автомата при переходе из одного режима работы в другой.

        Утром, когда естественная освещенность увеличивается, происходит обратный процесс, и осветительная лампа гаснет.

        Фотодатчик размещают в месте, защищенном от прямых солнечных лучей, атмосферной влаги и света осветительных ламп. Его можно поместить в стеклянную пробирку, которая затем надежно герметично закупоривают. Если мощность осветительных ламп больше 500 Вт, то симистор устанавливают на теплоотводящий радиатор.

        Налаживание автомата сводится к установке резистором R2 требуемого порога срабатывания.

Нечаев. А.И.

«Конструкции на логических

элементах цифровых микросхем»       

          Автомат уличного освещения

        Схема автомата, позволяющего включать вечером и выключать утром уличное освещение, показана на рисунке 3.

Рис.3

        Датчиком освещения является фоторезистор R4. Когда он затемнен, его сопротивление велико (несколько мегаом), на входах логического элемента DD1.1 – напряжение высокого уровня, такое же напряжение на выходе элемента DD1.2. Транзистор VT1 и VS1 открыты, и уличные осветители EL1 включены.

        При наступлении рассвета сопротивление фотодатчика R4 уменьшается, логические элементы DD1.1 и DD1.2 переключаются в противоположные состояния, транзистор VT1 и тиристор VS1 закрываются и фонари на улице гаснут.

        На логических элементах DD1.1, DD1.2 и резисторах R2, R3 выполнен триггер Шмитта. Это устройство, как и обычный (счетный) триггер, обладает двумя устойчивыми состояниями. Но в отличии от счетного триггера, состояние которого изменяется после прихода очередного импульса на вход, триггер Шмитта переключается при изменении уровня входного напряжения. Можно так подобрать резисторы R2 и R3, что пороги переключения при увеличении входного напряжения и при его уменьшении не будут равны между собой. Например, для нашего триггера при увеличении входного напряжения порог переключения может составлять 3В, а при уменьшении напряжения 2В. Разность порогов переключения называют гистерезисом триггера. Гистерезис тем больше, чем больше отношение R2/R3.

        Если в автомате не использовать триггер Шмитта (т.е. резистор R3 исключить, а R2 замкнуть накоротко), то при изменении освещенности может наблюдаться мерцание осветительных ламп, при этом на выходе элемента DD1.2 будет напряжение, находящееся между напряжениями низкого и высокого уровней. В триггере Шмитта такого не может быть, поскольку обратная связь через резистор R3 с выхода элемента DD1.2 на вход элемента DD1.1 ускорит процесс переключения, сделает его лавинообразным. Такую обратную связь называют положительной.

        В качестве датчика освещенности можно использовать фоторезисторы ФС-К (с любыми цифрами), а также фотодиоды ФД-1, ФД-2, ФД-3 (подключают катодом к резисторам R1,R2).

        Фотодатчик следует располагать в таком месте, куда не попадает прямой свет фонарей EL1, иначе автомат будет работать неустойчиво. Резистором R1 можно изменять уровень освещенности, при котором включаются и выключаются осветители. Разницу в порогах включения и выключения осветительных ламп можно изменять подбором резистора R2.

        Максимальная мощность осветительных ламп определяется типами тиристора VS1 и диодов VD2-VD5. В данном случае она составляет 2 кВт. Тиристор и диоды устанавливают на радиаторы.

 Евсеев А.Н.

«Электронные устройства

Для дома»

          Фотореле в подъезд

        Схема прибора, показанная на рис.4, устанавливается в подъезде жилого дома и включает в нем освещение с наступлением темноты, а на рассвете выключает его.

Рис.4

        При освещении фоторезистора R4 его сопротивление снижается, падение напряжения на нем уменьшается, транзистор VT1 закрывается, реле К1 и лампа EL1 выключаются, при затемнении фоторезистора все происходит в обратном порядке и лампа включается. Конденсатор С1 – К73-17. Его можно заменить пленочным конденсатором зарубежного производства на напряжение не менее 630 В постоянного или 275 В переменного тока. Вместо зарубежного транзистора SS9013H подойдет КТ680А. Фоторезистор установлен импортный. Его сопротивление, равное 30 кОм в темноте, при дневном свете уменьшается до 6 кОм.

        Реле использовано с обмоткой сопротивлением 1600 Ом. Измеренный мультиметром ток срабатывания – 2,58 мА. Контакты реле должны быть рассчитаны на коммутацию соответствующей нагрузке.

Косинский С.

Пос. Орша

Тверская обл.

          Простой выключатель ночного освещения

        Одно из достоинств микросхемы – фазового регулятора КР1182ПМ1 в том, что для управления нужно изменять сопротивление между двумя выводами 6 и 3, на которых имеется постоянное напряжение. Это позволяет вместо переменного резистора, положенного по типовой схеме, использовать различные схемы на транзисторах и цифровых микросхемах.

Рис.5

        На рисунке 5 приводится схема простого сумеречного выключателя, включающего на участке с наступлением темноты, и выключающего его на рассвете. Благодаря тому, что управляет лампой не ключ, а фазовый регулятор, лампа включается не сразу, а постепенно. Это способствует долговечности лампы накаливания.

        Резистор R2 служит для установки порога включения / выключения, резистор R3 – для установки яркости максимальной освещенности. Мощность лампы не более 150 Вт.

Лыжин Р.

          Автомат уличного освещения

        На рис.6 показана схема фотореле, предназначенного для включения света в темное время суток и включение на рассвете.

Рис.6  Принципиальная схема и печатная плата фотореле

        Фотодатчик – VT1 используется с «шариковой» компьютерной мыши и представляет собой пару фототранзисторов без базовых выводов, расположенных в одном корпусе. Фототранзисторы структуры n-p-n, коллектора соединены вместе и выведены на средний вывод корпуса, а эмиттеры – на крайние.

        За включение света отвечает левый по схеме фототранзистор датчика VT1. Порог снижения освещенности, при достижении которого должна включится осветительная лампа, устанавливается резистором R1.

        Схема выключения (на правом транзисторе VT1) работает противоположным образом. Подстроечным резистором R2 устанавливают уровень, при возрастании освещенности до которого осветительная лампа должна выключиться.

Муровин С.И.

          Автомат включения уличного освещения на транзисторах

        Датчик фотореле размещается на улице, защитив его от прямого попадания искусственного света. Реле срабатывает с наступлением ночного времени суток и автоматически включает питание лампы уличного освещения или лестничной клетки, а утром выключать его.

        Принципиальная схема представлена на рис.7.

Рис.7

        Схема фотореле обладает неплохой чувствительностью, так как для его питания используется более высокое напряжение – около 18В. Контакты К1.1 электромагнитного реле К1, используемого в автомате, нормально замкнутые.

        В ночное и вечернее время суток фоторезистор R1 (ФСК-1) освещен очень слабо и его сопротивление составляет несколько сотен килоом. При этом коллекторные токи транзистора VT1, в базовую цепь которого включен фоторезистор, и транзистора VT2, база которого соединена непосредственно с эмиттером первого транзистора, не превышает тока отпускания электромагнитного реле К1. В это время осветительная лампа Н1, подключенная к электроосветительной сети через нормально замкнутые контакты К1.1 реле, горит.

        С наступлением рассвета фоторезистор освещается все сильнее и его сопротивление уменьшается до 80 – 100кОм. При этом токи транзисторов усилителя увеличиваются. При токе 20 – 25 мА реле срабатывает и его контакты, размыкаясь, разрывают цепь питания осветительной лампы. А вечером, когда сопротивление фоторезистора снова начнет увеличиваться, а коллекторные токи соответственно уменьшаться, реле отпустит и замыкающими контактами включит освещение.

        Выпрямитель автомата двухполупериодный. Выпрямленное напряжение сглаживается конденсатором С1 и стабилизируется двумя стабилитронами V5 и V4 серии Д809 (можно Д814Б). Номинальное напряжение конденсатора С1 не должно быть меньше 25В.

        В автомате используется реле типа РЭС-22 (паспорт РФ4.500.131), РСМ-1 (паспорт Ю.171.81.37) или другое аналогичное с обмоткой сопротивлением 650-750 Ом.

        Для увеличения задержки времени выключения осветительной лампы питающее напряжение автомата надо уменьшить на 3-4 В, а для уменьшения, т.е. более раннего выключения, наоборот, увеличить на 3-4 В. Это можно сделать при использовании в блоке питания стабилитронов с другими напряжениями стабилизации: в первом случае – стабилитронов Д808 или одного (вместо двух) стабилитрона Д813, во втором – трех стабилитронов Д808 или двух стабилитронов Д811 или Д814Г. Чувствительность автомата можно также регулировать подбором резистора R3.

Борисов В.Г.