Если у вас имеется ненужный пластмассовый корпус небольших размеров, например, от сломанного сетевого адаптера, то в него можно поместить несложное фотореле, питающееся от напряжения сети 220 В переменного тока, способное управлять нагрузкой мощностью до 300 Вт, например, лампами накаливания.
Такое фотореле можно использовать, например, для автоматического выключения ночника в детской комнате с наступлением рассвета, для управления освещением в подсобных помещениях, в фермерских помещениях для животных, а также, для автоматического включения, выключения дежурного освещения в подъездах.
Схема фотореле
Принципиальная схема устройства показана на рис. 1 (нажмите для увеличения). Напряжение сети переменного тока 220 В через плавкий предохранитель FU1 и замкнутые контакты выключателя SA1 поступает на сетевой помехоподавляющий фильтр C1L1C2RU1. Варистор RU1 защищает элементы устройства при кратковременных всплесках сетевого напряжения.
Если уровень освещённости фототранзистора VT1 недостаточен для того, чтобы напряжение затвор-исток транзистора VT2 превысило его пороговое напряжение открывания, полевой транзистор закрыт, на управляющий электрод тринистора через резисторы R3, R7 поступает ток, достаточный для открывания маломощного высоковольтного тринистора VS1 в самом начале каждой полуволны сетевого напряжения переменного тока. Вместе тринистором VS1 будет открываться мощный симистор VS2, на нагрузку поступит напряжение питания. Тринистор типа MCR100-6 обладает высокой чувствительностью, поэтому, даже при относительно небольшом токе, равном около 0,2 мА, на нагрузку будет поступать не менее 99 % мощности. Транзисторы VT2, VT3 работают в ключевом режиме, поскольку включены как триггер Шмитта, благодаря чему напряжение на подключенной нагрузке либо отсутствует полностью, либо поступает почти всё напряжение сети — подключенные лампы либо не светят вовсе, либо горят в полный накал.
Если линза фототранзистора VT1 освещена, то VT1 открыт, VT2 открыт, ток через управляющий электрод тринистора VS1 не протекает, тринистор и симистор постоянно закрыты, нагрузка обесточена. Чувствительность узла фотодатчика зависит от сопротивления резистора R2. Чем больше сопротивление этого резистора, тем выше чувствительность к уровню освещения. Конденсатор C4 снижает чувствительность устройства к помехам. Резистор R8 ограничивает амплитуду импульсного тока через открытый тринистор, выпрямительный мост VD3 — VD6 и управляющий электрод симистора. Этот же резистор выполняет защитные функции при обрыве цепи включения симистора.
Слаботочные узлы устройства питаются напряжением около 7,6 В, которое задаётся рабочим напряжением стабилитрона VD2. Резистор R1 ограничивает ток через этот стабилитрон, выпрямитель сетевого напряжения реализован на диоде VD1. Светящийся светодиод HL1 сигнализирует о наличии напряжения питания устройства. Конденсатор C3 сглаживает пульсации выпрямленного напряжения.
Конструкция и детали фотореле
Большинство деталей фотореле для освещения установлено на монтажной плате размерами 56×36 мм, рис. 2. Плавкий предохранитель, выключатель, фототранзистор и светодиод приклеены к корпусу устройства. Симистор BT136-600 можно заменить, например, любым из серий BT136-600, BT137-600, BT138-600, BTA06-600.
Симистор устанавливают на дюралюминиевый теплоотвод размерами 35x20x2 мм, на монтажной плате отведено место под теплоотводящую пластину таких размеров. Тринистор MCR100-6RL. Можно заменить любым из серии MCR100-6, MCR100-8.
Фототранзистор L-32P3C можно заменить любым малогабаритным с прозрачной линзой, например, из серий L-51P3, КТФ, ФТ. Также вместо фототранзистора подойдёт большинство фоторезисторов и кремниевых фотодиодов, в случае такой замены, резистор R2 устанавливают сопротивлением примерно на порядок большим, чем указано на принципиальной схеме. Полевой транзистор можно заменить с учётом различий в цоколёвке выводов любым из серий КП504, КП501, КП502, КП505 или импортным ZVN2120, BSS88. При монтаже полевого транзистора нужно защищать его от пробоя статическим электричеством. Вместо транзистора 2SC1815 можно установить 2SC1675, BC547, SS9014, КТ3102, КТ6111. Цоколёвки выводов транзисторов, тринистора и симистора показаны на рисунке ниже.
Транзисторы из списка возможных замен имеют отличия в цоколёвках выводов. Диоды 1N4007 заменимы любыми из 1 N4005 -1N4007, UF4005 — UF4007, КД209, КД221Г, КД243Г, КД247Г и другими на допустимое обратное напряжение не менее 400 В. Вместо стабилитрона 1N4737A подойдёт BZV55C-7V5, BZV55C-8V2, Д814А1, 2С175К1, 2С483Г и другие аналогичные маломощные на рабочее напряжение 7…9 В. Светодиод — любой непрерывного свечения, желаемого цвета, например, из серий КИПД40, КИПД66, DB5-436 — DB5-448.
Конденсаторы C1, C2 — полиэтилентерефталатные К73-17, К73-24 на рабочее напряжение 630 В постоянного тока или плёночные, керамические импортные на рабочее напряжение не менее 250 В переменного тока. Оксидный конденсатор типа К50-35, К50-68, К53-19 или аналоги. Дисковый варистор TNR10G471 можно заменить на MYG10-471, FNR-10K471, FNR-14K471, FNR-20K471, MYG20-471. Чем больше диаметр корпуса варистора, тем большую часть энергии импульсной помехи он может поглотить без собственного повреждения. На корпус варистора одевают небольшой чехол-трубку, сделанный из стеклоткани или тонкой асбестовой бумаги. Постоянные резисторы любые из C1-4, МЛТ, РПМ, С2-23. Большинство резисторов установлено на плате вертикально. Дроссель L1 содержит 18 витков, намотанных на кольце из низкочастотного феррита НМ2000 размерами 16x8x6 мм. Провод монтажный многожильный МГТФ или в ПВХ изоляции, сечение по меди 0,5 см.кв. Держатель предохранителя ДВП4-1. Выключатель питания SA1 — малогабаритная кнопка от старого компьютерного монитора, рассчитанная на коммутацию напряжения 250 В и коммутируемый непрерывный ток 4 А.
Налаживание
Налаживание фотореле заключается в установке желаемой чувствительности к уровню освещения подбором сопротивления резистора R2. Свет от подключенной в качестве нагрузки лампы накаливания не должен попадать на фотодатчик, по крайней мере, прямые лучи. Если в качестве нагрузки будут использоваться электролюминесцентные «энергосберегающие» осветительные лампы, то параллельно с ними нужно включить хотя бы одну лампу накаливания мощностью 25.40 Вт. При необходимости, фототранзистор можно подключать к устройству с помощью двужильного провода длиной до 3м. При большей длине соединительного провода, которым будет подключен фототранзистор, конденсатор C4 устанавливают большей ёмкости и параллельно этому конденсатору обязательно подключают маломощный стабилитрон на 7.10 В, подойдёт любой стабилитрон из перечисленных ранее в списке замен. Предлагаемое для повторения фотореле имеет резервы мощности — установив симистор BT136-600 на теплоотвод большего размера и, при необходимости, используя дроссель L1 на больший рабочий ток, намотанный на сердечнике больших размеров, можно будет управлять нагрузкой мощностью до 1000 Вт. Фотореле для освещения имеет гальваническую связь с напряжением осветительной сети, при настройке и эксплуатации конструкции необходимо соблюдать соответствующие меры безопасности.
Автор: Бутов А.Л