Написал Kosmonavtв 16.01.2018 0:30:00
(8068 прочтений)
Данное фотореле с таймером будет полезно применять на предприятиях в осенне-зимний период для освещения территории в конце рабочего дня, когда работники следуют домой, а оставлять в работе горящие фонари на всю ночь нежелательно. Ещё одно применение это на домашних садовых участках. Например, после вечерней зари можно управлять автоматической работой электронасоса, чтобы поливать в течение часа растения.
Алгоритм работы устройства очень простой: с наступлением темноты включать освещение на один час, а затем отключать до наступления очередных сумерек следующего дня.
Рис.1 Схема фотореле с таймером
Рис.2 Нумерация выводов симистора КУ208Г
Работает фотореле следующим образом: при затемнении фоторезистора FR1 его сопротивление возрастает и при этом повышается напряжение на его выводах, что приводит к переключению элементов DD1.1-DD1.2. Порог срабатывания настраивается величиной сопротивления резистора R2. Защитой от случайной засветки FR1 служит временная задержка (около 10 секунд) состоящая из R3 и С1.
На выводе 4 элемента DD1.2 формируется напряжение высокого уровня, которое, через конденсатор С1, кратковременно, подаётся на базу транзистора VT1. Этого времени достаточно, чтобы транзистор VT1 открылся и разрядил на себя времязадающий конденсатор С2.
Затем на выводе 10 элемента DD1.3 появляется напряжение высокого уровня, которое приводит к срабатыванию твердотельного реле DD2 в паре с симистором Т1. Последний управляет нагрузкой, в данном случае магнитным пускателем освещения.
На элементах DD1.3-DD1.4 собран компаратор. Когда на его выходе 11 формируется напряжение высокого уровня, то через резистор R8 и диод VD4, оно подаётся на времязадающий конденсатор С3. В итоге конденсатор заряжается, и напряжение на его выводах оказывается на порядок выше, чем порог срабатывания элемента DD1.3. Это обеспечивает чёткое переключение режимов освещения и не позволяет разряжаться конденсатору С3 раньше заданного времени через R12 и VD3.
Светодиоды VD1 и VD2 (красный и зелёный) дополнительно указывают на режим работы устройства: красный - освещение включено, зелёный - режим ожидания.
Иногда бывают ситуации, когда, по каким либо причинам, независимо от освещённости, нужно включить или отключить освещение. Для принудительного включения предназначена кнопка S2. Кнопке S1 отведена роль отключения освещения до наступления нового светового дня и повторных сумерек. Воздействуют на кнопки кратковременным нажатием.
О замене некоторых деталей.
Вместо VT1 подойдёт любой транзистор с коэффициентом передачи тока не менее 430, так как с низким коэффициентом транзистор будет недостаточно разряжать конденсатор С3 и временная задержка сократится с одного часа до пару десятков минут. Микросхему 4001 можно заменить отечественным аналогом К561ЛЕ5; диод VD4 любой серии КД520 и ему подобный. Резистор R9 может быть в пределах 220 к – 830 кОм. Резистор R10 от 2 до 10 Ом. Конденсатор С1: 22 мкФ – 100 мкФ. Резистор R3: 100 кОм – 200 кОм; Конденсатор С2: 100 мкФ – 220 мкФ; Резистор R6: 3,5 МОм – 6 МОм (или лучше заменить на переменный резистор последовательно с сопротивлением 1 кОм). К стабилитрону VD1 желательно припаять самодельный радиатор (площадью не менее 3 кв. см) для отвода тепла. Фоторезистор FR1 с сопротивлением не менее 2 МОм при его затемнении. Симистор Т1 подбирается по току нагрузки. Он взят с большим запасом по току и, во время работы, не нагревается. Управляя магнитным пускателем с включающей однофазной катушкой, он коммутирует рабочий ток величиной всего в 0,2 А. Диоды выпрямительного моста VS1 можно заменить на 1N4005 - 1N4007 (такие часто встречаются в лампах "экономках") и аналогичные по характеристикам. Кнопки S1 и S2 не фиксируемые, с самовозвратом. Стабилитрон VD1 можно устанавливать любой из серии Д814 с буквами от А до Д.
Налаживания фотореле сводится к установке переменным резистором R2 порога срабатывания в зависимости от освещённости.
При первоначальной подаче напряжения на плату фотореле, устройство сразу включит освещение, так как конденсатор С3 разряжен. Если наладка происходит в светлое время суток то, чтобы привести схему в режим ожидания, нужно нажать кнопку S1, после чего освещение тут же погаснет до наступления смены дня и ночи.
Готовую плату необходимо поместить в небольшой герметичный корпус, например из оргстекла, через который хорошо видны светодиоды. Вывода проводов нужно тоже тщательно герметизировать. Эти меры не позволят проникнуть влаге и холодному воздуху к электронным компонентам, а греющийся стабилитрон VD1 своим теплом будет поддерживать положительную температуру воздуха внутри корпуса.
С наступлением весенне-летнего периода, когда необходимость освещения в конце рабочего дня отпадает, фотореле выводится из работы отключением питания.
Данная схема уже применяется на практике в одном из тех случаев, о которых упоминал выше, и за его работой ведётся наблюдение. Место установки - улица, щиток освещения мачты с прожекторами. В первый же день эксплуатации реле отработало, как и положено. Осталось продолжать наблюдать за ним, ведь впереди грядут морозные дни и ночи. То как их "выдержит" фотореле - покажет время.
Несколько фотографий устройства и места установки:
Рис.3 Плата внутри корпуса из оргстекла.
Рис. 4 Место установки - уличный щиток освещения мачты.
Рис.5. Реле в режиме ожидания.
Примечание: схема нарисована в программе palmDraft (для смартфонов с ОС Android) и из-за ограничения демо-версии некоторые элементы нарисованы не совсем корректно (FR1 и DD2).
Если бы дело было только в стабилитроне А так, устройство напоминает по своей надежности гранату, которую крутит в руках любопытная обезьянка. Но, конечно, могу и не критиковать- переделывать же вряд ли захочется.
Ну держись Начнем с самой глобальной ошибки. Использование времязадающего электролитического конденсатора в широком диапазоне температур эксплуатации. Емкость электролитического конденсатора, в зависимости от типа может меняться до 20(!) раз во всем диапазоне температур. Поэтому используют более стабильные типы конденсаторов меньшей емкости. Имеет смысл, например, К176ИЕ5 использовать. Генератор + счетчик.
Да, вы абсолютно правы! Сейчас были морозы (-9 градусов) и они повлияли на ёмкость времязадающих конденсаторов, так как время включения уменьшилось с одного часа до 40 минут. И по этой причине стал искать другие схемы, где используется счётчик на К561ИЕ16 (её аналог уже заказал из Китая). Если есть ещё что-то, пожалуйста, пишите. Важна любая информация!
Дальше. Так вольно обращаться с зарядом- разрядом конденсаторов я бы не стал. С2 и С3. Про С3 могу сказать- бедная кнопка... Жизнь у нее будет короткая и невеселая. А про С2- напрямую перезаряжать конденсатор через выходной ключ микросхемы и переход БЭ транзистора- это экстрим. Понятно, что канал полевика микросхемы немного ограничит ток, но это весьма нехороший бросок тока. Поэтому в обоих случаях напрашиваются резисторы. Далее по цепям питания- 10 Ом мало для ограничения тока зарядки конденсатора. А 1 мкФ много для питания устройства. К тому же тип конденсатора должен быть X2. Ну и само страшное - связка симистор+пускатель.
Со всем выше сказанном предельно понятно и будет учтено. Не очень понятно про связку симистор+пускатель. Я не упомянул в статье что за пускатель. Точный его тип пока не знаю, известно что этот ПМ содержит катушку включения переменным напряжением 220В (потому и симистор) и коммутирующий трёхфазную нагрузку с током в каждой фазе по 14 А. Вмешиваться в переделку оборудования самого щитка освещения, по условиям, не желательно.
А теперь подробнее. Основная проблема- ЭДС самоиндукции+ индуктивность самой нагрузки. Симистор нужно защитить. Параллельно симистору ставим RC цепь, 100 Ом+0,1мкФ тип X2 для снижения dV/dt на симисторе и шунтирования при выбросах. Параллельно катушке пускателя лучше поставить варистор 20 мм с квалификационным напряжением 470 вольт. Теперь еще по схеме. На R9 будет напряжение более 300 вольт. По документации максимальное напряжение на МЛТ-0,25 не более 200 вольт. Значит этот резистор нужно составить из двух последовательных резисторов. Резистор R2 должен быть герметичной конструкции. Но с таким сопротивлением у него будет огромная ТКС и вряд-ли найдется нужной конструкции. Поэтому схему надо сделать из двух делителей и компаратора. Один делитель- с проволочным резистором, а второй с фоторезистором. Тогда будет гораздо надежнее.
Спасибо, по замечаниям вопросов нет! Учту на будущее. Лишь один момент хочу уточнить: действительно ли возникает ЭДС самоиндукции при отключении катушки питаемой переменным током? По величине она сравнима с ЭДС при отключении катушки питаемой постоянным током? Если так, то признаю - действительно симистор здесь не защищён.
В момент размыкания важна лишь запасенная на данный момент энергия магнитного поля. Поэтому не важно постоянный ток или переменный. Только вот момент размыкания может быть разным и не всегда по вине симистора. А тогда вся энергия магнитного поля будет направлена на поддержания неизменного тока в разомкнутой цепи. Что выльется в выброс огромного напряжения.
Советский симистор может и выдержит, а вот импортный с большой долей вероятности погибнет. Надо последовательно с нагрузкой включить небольшой дроссель в несколько сотен мкГн. Тогда вероятность пробоя симистора снизится. Статистики у меня нет, но КУ208Г в светорегуляторе, имеющем дроссели фильтра помех, выжил при сгорании лампы, а ВТА26 в схеме без дросселей сгорел. Предохранителей в обеих схемах не было.
Как перестают работать? Не открываются или наоборот, уходят в КЗ? Что же касается качества 208-х, то с ним я знаком. Для коммутатора нагрузки пришлось перебрать несколько штук, чтобы найти такой, который при 220В не открывается самопроизвольно... А токоутечка у них такая, что прилично греются в закрытом состоянии.
Теперь еще хотелось попросить Вас подсказать по поводу фотореле. Так они в основном они используются для включения цепи питания в темное время суток. У меня появилась необходимость использовать устройство напротив днем. Что необходимо поменять в схеме, чтобы добиться указанного эффекта?
Я планировал заменить транзисторы на аналогичные по параметрам, но другой структуры. Верно ли это? Что еще необходимо заменить? Как поменяется схема обвязки транзисторов? Подскажите, пожалуйста, если Вас не затруднит…
Попробуй поменять местами фото и переменный резистор, остальное оставить как есть. По идее при освещении днём фоторезистора его сопротивление уменьшится и откроет транзистор, а реле сработает.
Здравствуйте,Kosmonavt, Спасибо за подсказку, но после изменения схемы,к сожалению, может я что-то напутал, при включении питания сразу происходит срабатывание реле. Изменение сопротивления переменным резистором ни к чему не приводят, лишь в крайнем его положении (0-1Ом) реле размыкается, закрываю фотоэлемент рукой, изменяю сопротивление и сразу происходит срабатывания реле.
Если ставятся транзисторы другой структуры, нужно поменять полярность источника питания, диодов и электролитических конденсаторов. В противном случае схема работать не будет, а детали с большой долей вероятности испортятся. Почему-то про это никто ничего не сказал.
Здравствуйте,Kosmonavt, я выпаял С4, а так же и исключил резистор R4 (исключитьрезистор - это выпаять его, разорвать цепь, как я понимаю, не коротить его) к сожалению результат безизменений, попрежнему при включении питания так же происходит срабатывание реле.
Здравствуйте,Kosmonavt, удаление С3 также ни к чему положительному не привело.
Все же видимо придется использоватьдругое реле с поддержкой нормально разомкнутых контактов. (изначально было установлено реле с одним замыкающим контактомSHA-T90), Так реле NRP-15-C24D, (https://static.chipdip.ru/lib/399/DOC001399100.pdf) рабочее напряжение и ток нагрузки совпадают. Это реле использует один переключаемый контактный набор (замыкание размыкание).
Аквариумистам известно, что для роста водных растений в дневное время требуется не прямые лучи солнца, а искусственное освещение. В ночное время наоборот освещение не...
Конструкция предназначена для автоматического включения / выключения осветительных приборов в зависимости от уровня внешней освещённости. К этому устройству можно...
Сделал очень простенький показатель погоды на трёхцветном светодиоде. Его задача показывать цветом пять состояний погоды на улице в зависимости от температуры холодно,...
Управлять нагрузкой в заданное время можно старым мобильным телефоном (КПК или другим девайсом) не подключенным ни к какой либо сети. Причём хочу заметить: без всякого...
Третий за неделю мини-потоп из-за забывшегося на кухне набирающегося чайника заставил задуматься о улучшении собственной памяти. Попив улучшающие память таблетки, я...
Часы собраны на микросхемах 176 серии ИЕ-18, ИЕ-13, ИД-3. Блок питания бестрансформаторный, с гасящим конденсатором и преобразователем для накала индикаторов, которые...
Описано несложное устройство, позволяющее дистанционно включать и выключать напряжение в сетевой розетке. Управление происходит по радиоканалу, причём применены...
Часы отсчитывают текущее время, с отображением информации на светодиодной матрице. При срабатывании будильника воспроизводится звуковой сигнал повышенной громкости. В...