Основа фотореле — светодиодный газонный светильник, от которого использован корпус с держателем, а также, в качестве датчика освещённости, солнечная батарея. С наступлением темноты устройство включит источник освещения, а с наступлением светлого времени суток выключит. Его основные особенности — небольшие габариты и экономичность.
Схема устройства показана на рис. 1. Его собственный потребляемый ток не превышает 1 мА. Этого удалось достичь применением маломощного тринистора, у которого ток включения — всего несколько десятков микроампер, а напряжение открывания не превышает 0,8 В. Правда, и максимально допустимый ток через него — всего 300 мА, поэтому мощность коммутируемой нагрузки не должна быть более 60 Вт.
Рис. 1
Сетевое напряжение выпрямляет диодный мост VD1, пульсирующее напряжение поступает на тринистор VS1. Нагрузка включена последовательно с выпрямительным мостом, поэтому, когда тринистор открыт, на неё поступает переменное сетевое напряжение. Кроме того, сетевое напряжение выпрямляет диод VD4. Через резистор R5 заряжается конденсатор С2, и когда напряжение на нём превысит напряжение открывания тринистора, последний станет открываться в начале каждого полупериода сетевого напряжения, а питающее напряжение поступит на нагрузку. Так будет в том случае, если солнечная батарея GB1 освещена слабо и напряжения на затворе транзистора VT1 недостаточно для его открывания.
С ростом освещённости напряжение на солнечной батарее растёт, транзистор VТ1 начинает открываться, разряжая конденсатор С2, и напряжение на управляющем электроде тринистора уменьшается. Когда его будет недостаточно для поддержания тринистора в открытом состоянии, напряжение на нагрузку перестанет поступать. Плавную регулировку порога включения обеспечивает подстроечный резистор R3. На него поступает напряжение с параметрического стабилизатора напряжения на диодах VD2, VD3. Конденсатор С1 — сглаживающий.
Чтобы включение и выключение происходили скачком, введена ПОС через резистивный делитель напряжения R1R2. Кроме того, через резистор R3 протекает пульсирующий с частотой 50 Гц ток резистора R4. Когда тринистор VS1 закрыт, на резисторе R1 присутствует пульсирующее с удвоенной частотой сети напряжение, которое складывается с напряжением на резисторе R3, а пульсации на движке этого резистора сглаживает конденсатор С1. В результате на затвор транзистора VT1 поступает сумма напряжений на резисторах R1, RЗ и солнечной батареи. Конденсатор С3 подавляет пульсации и импульсные помехи.
При недостаточном внешнем освещении транзистор VT1 закрыт, тринистор VS1 открыт, освещение включено. Поэтому через резистор R2 ток практически не протекает, и напряжение на резисторе R1 зависит от тока через резистор R4. Когда освещение возрастёт, напряжение на затворе транзистора VT1 также увеличится. Открывшийся транзистор зашунтирует конденсатор С2, и после того как тринистор перестанет открываться, ток через резистор R2 возрастёт на несколько порядков. В результате ток через резистор R1 увеличится примерно в три раза, соответственно возрастёт напряжение на нём и на затворе транзистора VT1. Чтобы он закрылся, напряжение солнечной батареи должно быть меньше, чем при его открывании. Так создаётся гистерезис при переключении — фотореле включает и выключает освещение при разной внешней освещённости. Гистерезис регулируют подстроечным резистором R1. Поскольку эта регулировка связана с установкой порога включения, во время налаживания их надо повторить несколько раз.
Рис. 2
Все элементы, кроме солнечной батареи GB1, вилки ХР1 и розетки ХS1, размещены на печатной плате из фольгированного с одной стороны стеклотекстолита толщиной 1,5…2 мм, чертёж которой показан на рис. 2. Она предназначена для размещения в прямоугольном корпусе (рис. 3) газонного светильника размерами 25x45x45 мм, в который встроена солнечная батарея размерами 30×30 мм. В фотореле применены постоянные резисторы МЛТ, С2-23, подстроечные СП3-19, оксидные конденсаторы — импортные. Класс тринистора по напряжению — восьмой (максимальное допустимое напряжение — 400 В). Диодный мост может быть любой маломощный с допустимым током не менее 0,3 А и обратным напряжением не менее 400 В. Допустимо также применить четыре отдельных диода, например 1N4007.
Рис. 3
Отверстия в корпусе для подстроенных резисторов не сделаны. Но при желании эти резисторы можно установить параллельно плате и приклеить, а затем по месту сделать для них отверстия в корпусе.
Фотореле соединено с вилкой ХР1 и розеткой ХS1 с помощью трёхпроводного кабеля, который выведен через штатный прямоугольный держатель-стойку корпуса (рис. 4).
Рис. 4
Если фотореле планируется разместить на улице, после проверки плату с двух сторон надо покрыть влагостойким лаком, а после сборки с помощью силиконового герметика замазать все щели и отверстия. Но всё равно установить его надо в месте, защищённом от осадков, и, кроме того, на него не должен попадать свет от искусственных источников освещения.
Автор: И. НЕЧАЕВ, г. Москва
Источник: Радио №10, 2016