Простое фотореле с выдержкой времени

  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).