Фотореле на TL431

Автор: Александр Сычугов
Опубликовано 26.08.2013
Создано при помощи КотоРед.
Участник Конкурса "Поздравь Кота по-человечески 2013!"

Поздравляю РадиоКота с днём Рождения! Творческих Вам успехов!

ФОТОРЕЛЕ на TL431

Разработать данное устройство меня подтолкнуло необходимость экономии электроэнергии в подъезде моего дома.

Как известно, все мы платим за одн, т.е за подъездное освещение и часто наблюдаешь как на всех пяти этажах горят лампы освещения, когда на лестничных клетках и так светло от естественного дневного освещения через окна на этажах, и мало кому приходит в голову выключить выключатель на первом этаже. Вот такое отношение меня и побудило создать фотореле, которое реагируя на естественное освещение через окно первого этажа, включало или выключало свет в подъезде и тем самым экономило бы электроэнергию в светлое время суток.

см. схему электрическую:

Фотореле состоит из фотоприёмника ифк фотодиод ФД256, порогового элемента на программируемом стабилитроне TL431 и усилительного каскада на транзисторе VT1 SS9013H, нагрузкой которого, является электромагнитное реле 833H-1c-c.

При увеличении освещённости сопротивление фотодиода уменьшается , что приводит к увеличению тока в цепи управляющего электрода стабилитрона и увеличению напряжения на нём, выше порогового значения 2.5 В. Напряжение на катоде снижается до уровня, при котором запирается транзистор VT1 и отключается реле К1, отключая своими контактами нагрузку. Индикаторный светодиод VD4 гаснет.

По мере уменьшения освещённости увеличивается сопротивление фотодиода, напряжение на управляющем электроде становится меньше порогового значения 2.5В , напряжение на катоде при этом возрастает практически до напряжения питания, выходной транзистор открывается, срабатывает реле и включается цепь нагрузки. Индикаторный LED светится. R4=560 Ом......1К (уст.560 Ом)

Резистор R1 служит для подстройки момента срабатывания на определённую освещённость( установлен на 300 Ом ), Конденсатор С2 вносит небольшую задержку на переключение при быстрой смене освещённости, а также выполняет роль фильтра. Диоды VD3, VD5 кремневые, обеспечивают запирание транзистора при снижении напряжения на катоде TL431.(возможно применение стабилитрона на 3,3В)

В релейном каскаде применён транзистор SS9013H с параметрами: hfe1= 144....202. Vceo= 20V.

Ic= 500mA. Pc= 625mW.

Резистор R3 = 10К обеспечивает необходимый ток базы для срабатывания реле( может подбираться ,

для обеспечения насыщения транзистора в зависимости от тока срабатывания реле и величины hfe1)

В этом устройстве применено реле типа 833Н-1с-c 12V 30mA 400 Om 7A 250 VAC.

Особенность выходного каскада -он работает в линейном режиме в точке переключения (при медленном изменении освещённости реле срабатывает как только ток коллектора превышает ток срабатывания реле и отпускает при снижении тока коллектора ниже тока отпускания реле, т. е. Гистерезис обеспечивается самим реле и за счёт большого усиления TL431)

О конструкции:

устройство собрано на печатной плате размером 60 Х 60мм фотодиод соединяется с платой витой парой для исключения наводок. Фотодиод или устройство в целом крепится на раме окна на кронштейне (внутри подъезда) «объективом» к стеклу (окно при этом должно быть чистым)

Источник питания 12В постоянного тока может быть без трансформаторным или собранным по классической схеме.

В данном устройстве применён фотодиод с линзой на торце от автостопа старого магнитофона.

Вид печатной платы: размер 60Х60мм

Ток от источника питания при включённом реле составляет 45мА при отключённом 13мА

Данное фотореле можно модернизировать, дорабатывать и использовать для других целей, например в промышленной автоматике, охранной сигнализации итд. При испытании на оконной раме при изменении освещённости в течении дня, реле показала надёжную работоспособность.

Вечером в 20:48 происходит включение освещения, в это время в подъезде уже достаточно темно, выключение в 8:00. Включение или выключение реле происходит в зависимости от естественной освещённости в конкретный момент времени и зависит от погодных условий. В качестве корпуса можно использовать подходящую распаячную коробку. Подключать в схему электропроводки нужно последовательно с выключателем, тогда реле будет контролировать включение выключателя. Видео о работе устройства см. ссылку. https://youtu.be/MY9Vrc_qa34 (или ввести название статьи в поисковой строке ютуб).

Файлы:
Печатная плата

Все вопросы в Форум.

Эти статьи вам тоже могут пригодиться:

Надежное фотореле специально для начинающих.

Сумеречный выключатель освещения, на микросхеме NE555 + симистор.

Фото-реле на ATTiny13