Fotorelais für die Lichtsteuerung

Eine der Aufgaben von Fotosensorenist Lichtsteuerung. Solche Schemata werden genannt FotorelaisMeistens ist dies eine einfache Einbeziehung der Beleuchtung im Dunkeln. Zu diesem Zweck wurden viele Schaltungen von Amateurfunkern entwickelt, hier einige davon.

Das wahrscheinlich einfachste Schema ist in Abbildung 1 dargestellt. Die Anzahl der darin enthaltenen Teile ist gering, es funktioniert nicht weniger und die Effizienz, gemessen an der Empfindlichkeit, ist ziemlich hoch.

Dies wird dadurch erreicht, dass Transistoren VT1 und VT2 sind durch eine zusammengesetzte Transistorschaltung verbunden, die auch als Darlington-Schaltung bezeichnet wird. Mit dieser Einbeziehung ist die Verstärkung gleich dem Produkt der Verstärkung der Komponenten der Transistoren. Zusätzlich stellt eine solche Schaltung eine hohe Eingangsimpedanz bereit, die den Anschluss von hochohmigen Signalquellen wie dem in der Schaltung gezeigten PR1-Widerstand ermöglicht.

Abbildung 1. Schema eines einfachen Fotorelais

Die Bedienung der Schaltung ist recht einfach. Der Widerstand des Fotowiderstands PR1 nimmt mit zunehmender Beleuchtung auf mehrere KOhm ab (der Dunkelwiderstand beträgt mehrere MOhm), was zur Öffnung des Transistors VT1 führt. Sein Kollektorstrom öffnet den Transistor VT2, der das Relais K1 einschaltet, das mit seinem Kontakt die Last einschaltet.

Die Diode VD1 schützt den Stromkreis vor der EMK der Selbstinduktion, die auftritt, wenn das Relais K1 ausgeschaltet wird. Somit wird ein Signal mit sehr geringer Leistung des Fotowiderstands in ein Signal umgewandelt, das ausreicht, um die Relaisspule einzuschalten.

Die Empfindlichkeit dieser einfachen Schaltung ist ziemlich hoch, manchmal einfach zu hoch. Um es zu reduzieren und auf die erforderlichen Grenzwerte einzustellen, können Sie der Schaltung einen variablen Widerstand R1 hinzufügen, der in gepunkteter Form auf der Schaltung angezeigt wird.

Die Versorgungsspannung wird innerhalb von 5 ... 15V angezeigt, - abhängig von der Betriebsspannung des Relais. Für eine Spannung von 6 V sind die Relais RES9, RES47 und für die Spannung 12 V RES49, RES15 geeignet. Bei den im Diagramm angegebenen Transistoren sollte der Strom der Relaiswicklung 50 mA nicht überschreiten.

Wenn wir anstelle des Transistors VT2 beispielsweise KT815 einsetzen, kann der Ausgangsstrom größer sein, wodurch leistungsstärkere Relais verwendet werden können. Im Allgemeinen ist die Empfindlichkeit des Fotorelais umso höher, je höher die Versorgungsspannung ist.

Fotorelaisschaltung mit Fotodiode

Das Schema dieses Fotorelais ist in Abbildung 2 dargestellt.

Abbildung 2. Diagramm eines Fotorelais mit einer Fotodiode

Wie das vorherige enthält es dank der Anwendung auch eine minimale Anzahl von Teilen Operationsverstärker (Operationsverstärker). In diesem Schema wird der Operationsverstärker gemäß dem Schema eingeschaltet Komparator (Komparator). Es ist leicht zu erkennen, dass die Fotodiode LED1 im Fotodiodenmodus eingeschaltet ist - die Energie wird so zugeführt, dass die Fotodiode in die entgegengesetzte Richtung vorgespannt ist.

Daher nimmt mit abnehmender Beleuchtungsstärke der Widerstand der LED-LED1 zu, was zu einer Abnahme des Spannungsabfalls am Widerstand R1 und damit am invertierenden Eingang des Komparators OP1 führt.

Die Spannung am nichtinvertierenden Eingang des Operationsverstärkers wird mit einem variablen Widerstand R2 eingestellt und ist ein Schwellenwert - legt den Ansprechschwellenwert fest. Sobald die Spannung am invertierenden Eingang kleiner als die Schwellenspannung wird, erscheint am Ausgang des Komparators ein Hochspannungspegel, der den Transistor T1 öffnet und das Relais K1 einschaltet.

Das Relais und der Transistor in dieser Schaltung können gemäß den Empfehlungen für die in 6 gezeigte Schaltung ausgewählt werden. Als Komparator können Sie den Operationsverstärker Typ K140UD6, K140UD7 oder dergleichen verwenden. Die Stromquelle für die Schaltung ist für jeden geeignet, auch ohne Transformator, ohne galvanische Trennung vom Netzwerk. In diesem Fall sollten Sie beim Einrichten darauf achten, die Sicherheitsbestimmungen einzuhalten. Die ideale Option ist die Verwendung eines Trenntransformators zur Konfiguration der Schaltung oder, wie es manchmal genannt wird Sicherheitstransformator.

Beim Einrichten des Geräts muss die Schwellenspannung so eingestellt werden, dass das Einschalten bereits in der Dämmerung erfolgt. Um nicht auf diesen natürlichen Moment zu warten, ist es im abgedunkelten Raum möglich, die Fotodiode mit einer Glühlampe zu beleuchten, die über einen Thyristor-Leistungsregler eingeschaltet ist. Die gleiche Technik eignet sich zum Einstellen anderer Fotorelaisschaltungen.

Es ist möglich, dass beim Auslösen des Fotorelais das Relais klappert. Sie können dieses Phänomen beseitigen, indem Sie es parallel zur Spule anschließen Elektrolytkondensator mehrere hundert Mikrofarad.

Fotorelais auf dem Chip

Spezialisiert Mikrochip KR1182PM1 stellt einen Phasenleistungsregler dar, der dem gleichen wie ein herkömmlicher Thyristor entspricht. Eine sehr wichtige und wertvolle Eigenschaft eines solchen Leistungsreglers ist, dass er als Gerät mit zwei Anschlüssen in der Schaltung enthalten ist, ohne dass ein zusätzliches Stromkabel erforderlich ist: Er wird einfach parallel zum Schalter eingeschaltet und alles funktioniert bereits! Auf dem Bild 4 Es wird gezeigt, wie ein einfaches Fotorelais auf dieser Mikroschaltung aufgebaut werden kann.

Abb. 3. Der Chip KR1182PM1

Zeichnen 4. Fotorelaisschaltung auf dem KR1182PM1-Chip

Die Steuerklemmen der Mikroschaltung 3 und 6. Wenn Sie einfach einen normalen einpoligen Schalter zwischen ihnen anschließen, wird die Last ausgeschaltet, wenn er geschlossen ist! Wenn Sie es öffnen, wird die Last verbunden. Übrigens kann der Mikrokreis ohne zusätzliche externe Thyristoren oder Triacs und sogar ohne Kühler Belastungen von bis zu 150 W standhalten. Dies ist der Fall, wenn beim Einschalten der Last kein Einschaltstrom anliegt, wie bei Glühlampen. Eine Glühlampe in dieser Ausführungsform kann mit einer Leistung von nicht mehr als 75 W eingeschaltet werden.

Schließen Sie den Schalter einfach an diese Stifte an, egal wie, wenn auch nur in Kombination mit anderen Teilen. Wenn Sie nicht auf den Fototransistor und den Elektrolytkondensator achten, lassen Sie mental nur den variablen Widerstand R1, dann erhalten Sie nur einen Phasenleistungsregler: Wenn Sie den Motor im Stromkreis nach oben bewegen, werden die Klemmen 3 und 6 kurzgeschlossen, wodurch die Last wie oben erwähnt getrennt wird. Wenn der Motor gemäß dem Schema nach unten bewegt wird, ändert sich die Leistung in der Last von 0 ... 100%. Hier ist alles klar und einfach.

Wenn wir einen Elektrolytkondensator an diese Schlussfolgerungen anschließen (wir glauben, dass sich noch kein Fototransistor in der Schaltung befindet), erhalten wir nur ein reibungsloses Einschalten der Last. Auf welche Weise?

Der Widerstand des entladenen Kondensators ist gering, so dass zunächst die Steueranschlüsse der Mikroschaltung 3 und 6 fast kurzgeschlossen sind und die Last getrennt wird. Mit zunehmender Ladung steigt der Kondensatorwiderstand (erinnern Sie sich nur an die Überprüfung der Kondensatoren mit einem Ohmmeter), die Spannung steigt ebenfalls an und die Leistung in der Last steigt allmählich an. Es stellt sich heraus, ein Gerät zum reibungslosen Einschalten der Last. Darüber hinaus wird die Last so stark mit Strom versorgt, wie der Motor mit variablem Widerstand R1 eingeführt wurde. Wenn das Gerät vom Netzwerk getrennt wird, wird der Kondensator über den Widerstand R1 entladen, wodurch das Gerät für das nächste Einschalten vorbereitet wird. Wenn der Kondensator keine Zeit zum Entladen hat, schaltet er sich nicht reibungslos ein.

Jetzt kamen wir zum Wichtigsten, zum Fotorelais. Wenn Sie jetzt einen Fototransistor an die Steuerstifte 3 und 6 anschließen, erhalten Sie ein Fotorelais. Es funktioniert wie folgt. Bei starkem Tageslicht ist der Fototransistor geöffnet, sodass der Widerstand seines Kollektor-Emitter-Abschnitts gering ist, die Stifte 3 und 6 zueinander geschlossen sind und die Last getrennt wird.

Mit einer sanften Abnahme der Beleuchtung in den Abendstunden öffnet sich der Fototransistor allmählich und erhöht allmählich die Leistung in der Last, dh in der Lampe. Da diese Schaltung keine Schwellenelemente enthält, leuchtet die Lampe auf und erlischt allmählich.

Damit das Fotorelais im Moment des Einschaltens seiner eigenen Lampe nicht funktioniert, ist es wünschenswert, den Fototransistor vor einer solchen Hintergrundbeleuchtung zu schützen. Der einfachste Weg, dies zu tun, ist mit einem Kunststoffrohr.

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Boris Aladyshkin