Fotosenzor (fotorelej) za zunanjo razsvetljavo: konstrukcija, načelo delovanja in nasveti za montažo

Dodatek k svetilki v obliki fotoreleja omogoča zmanjšanje porabe električne energije. Ta majhna in preprosto sestavljena naprava v celoti prevzame nadzor nad vklopom/izklopom žarnic glede na raven osvetljenosti na prostem.

Ob nastopu mraka fotosenzor za zunanjo razsvetljavo aktivira osvetlitev ob hiši, ob zori pa jo izklopi. Je preprost v zgradbi in uporabi, vendar je pred nakupom optimalnega modela treba marsikaj predvideti. Povedali vam bomo, kako izbrati idealno različico.

Načelo delovanja fotosenzorja

Osnova fotoreleja (somračnega stikala) za upravljanje zunanje razsvetljave je svetlobno občutljiv element, ki se odziva na obstoječo svetlost sončne in umetne svetlobe.

Ko nastopi mrak, fotosenzor sklene kontakte in dovaja električno energijo svetilkam, nameščenim zunaj ob hiši. Ob povečanju intenzivnosti svetlobnega toka zjutraj pa ponovno odklopi tokokrog in izklopi osvetlitvene električne naprave.

Svetlobno občutljivi rele v avtomatskem načinu upravlja delovanje nanj priključene svetilne naprave, tako da jo po potrebi izklaplja in vklaplja.

Zahvaljujoč prisotnosti fotoreleja v shemi zunanje razsvetljave lastnikom hiše ni potrebno vsak večer prižigati luči na dvorišču in jih zjutraj ugašati – vse poteka samodejno.

To bistveno zmanjša porabo električne energije zunanjih svetilk in podaljša njihovo življenjsko dobo, saj v tem primeru delujejo le, ko je to res potrebno, in ne 8–9 ur na dan.

V zasebnem sektorju se tovrstni sistemi nameščajo za osvetlitev:

• zunanjih stopnic;
• območij ob vikendih;
• parkovnih in vrtnih poti;
• senčnic, prostorov za žar in odprtih teras.

Organizacije nameščajo fotoreleje pri urejanju razsvetljave na dvoriščih večstanovanjskih stavb, v nakupovalnih središčih in na stopniščih večnadstropnih stavb, pa tudi pri osvetljevanju zunanjih reklamnih konstrukcij. Povsod je cilj enak – prihranek električne energije in podaljšanje življenjske dobe svetilnih naprav.

V najpreprostejši izvedbi je obravnavana stikalna naprava sestavljena iz napajalnega bloka, svetlobno občutljivega senzorja, tokovnega ojačevalnika in preklopnega releja.

Obstaja več vrst fotorelejev, vendar je načelo delovanja pri vseh enako. V njem je na napajanje priključen svetlobno občutljivi senzor, ki spremlja raven osvetljenosti na nadzorovanem območju.

Ko nastopi mrak, ta senzor sklene rele in vklopi zunanjo razsvetljavo. Ko sonce ponovno vzide, pride do obratnega izklopa zunanjih svetilk.

Osnovne vrste električnih naprav

Vsak fotorelej, ki nadzoruje zunanjo osvetljenost, ima v svoji shemi tri bloke z različnimi funkcijami:

1. Zaznavni – fotosenzor na osnovi polprevodnikov.
2. Vmesni – ojačevalnik električnega toka.
3. Izvršilni – sam rele (stikalo).

Konstrukcijsko je lahko prvi od teh elementov izveden zunaj skupnega ohišja. Obstajajo pa tudi naprave, kjer je ta fotosenzor nameščen v enotnem bloku z ostalimi deli notranje sheme te električne naprave.

Zaradi kompaktnosti se lahko svetlobno občutljivi senzor montira tudi na zunanje svetilne drogove, ob svetilko ali neposredno nanjo.

V skladu s tem se vsi modeli fotorelejev za nadzor osvetljenosti delijo na:

• naprave z vgrajenim fotočlenom;
• naprave z ločenim fotosenzorjem, ki je izven ohišja.

Oprema z vgrajenim senzorjem se namesti neposredno na prostem. Njeno ohišje ima višjo zaščito pred vlago in prahom. V drugem primeru se krmilni blok montira na DIN tirnico v notranji hišni električni omarici. Oddaljeni senzor pa se nanj priključuje preko običajnih kablov.

Poleg spremljanja ravni osvetljenosti so tovrstni krmilni sistemi pogosto opremljeni z vgrajenimi senzorji gibanja, časovniki in različnimi upravljalnimi gumbi. V trgovinah s svetlobno tehniko lahko najdete tudi fotoreleje, ki temeljijo na digitalnih krmilnikih. Vendar so te naprave večkrat dražje od običajnih modelov.

Digitalne naprave so drage, vendar omogočajo natančnejše krmiljenje svetil. Načelo delovanja gospodinjskih fotorelejev in osnovni elementi so enaki tistim v standardnih napravah.

Vendar so te različice dopolnjene z mikrokontrolerjem, ki ga je mogoče nastaviti tako, da se bodo svetilke vklapljale le ob določenih urah. To omogoča natančnejšo nastavitev releja, pri čemer se njegovo delovanje poveže z vremenskimi pogoji in celo z mesecem v letu.

Izbira fotoreleja za zunanjo razsvetljavo

Preden greste v trgovino kupit fotosenzor za uravnavanje sistema zunanje osvetlitve, se morate odločiti za število in vrsto priključenih svetilk. Za eno ali dve svetilki zadostuje rele, na katerega bodo svetilne električne naprave priključene neposredno.

Če je žarnic veliko, fotorele ne bo mogel prenesti toka, ki teče skozenj. V tem primeru je potrebna oprema z magnetnim zaganjalnikom.

Tu svetlobno občutljivo stikalo zažene posebno napravo, preko katere se nato napaja svetilna oprema. To pomeni, da je pri izbiri modela fotosenzorja zelo odvisno od moči priključenega vezja svetilk.

Posebnega pristopa in obveznega izvajanja predhodnih izračunov zahteva izbira fotoreleja za sistem zunanje osvetlitve s sončnimi celicami. Njegova moč in število priključenih naprav sta neposredno odvisna od povprečnega letnega števila sončnih dni v regiji ter od števila solarnih panelov v vezju.

Več žarnic kot nameravate priključiti na fotorele, višji morajo biti parametri stikalnega toka – na trgu so trenutno na voljo naprave z nazivnim tokom v območju 6–63 Amperov, izbirate lahko med njimi.

Glede na vrsto priključitve na električno omrežje se svetlobni krmilni releji za zunanjo osvetlitev delijo na:

• enofazni (gospodinjski, za omrežje 220 V);
• trifazni (za omrežja 380 V).

Vendar pa se sam stikalni rele in celotno vezje s fotosenzorjem napajata z napetostjo 12 V, ki prihaja iz padajočega transformatorja. Izbira v prid enofazne ali trifazne naprave je izključno odvisna od priključenega omrežja žarnic in njegove porabe moči.

Za namestitev fotoreleja za nadzor ulične razsvetljave na zasebnih hišah je najbolje izbrati običajne gospodinjske modele na 220 V. Ti bodo več kot zadostovali, zlasti če bodo nanje priključene varčne LED svetilke.

Tehnični parametri – na kaj paziti

Nekateri uvoženi električni aparati so zasnovani za omrežja 110 ali 127 V. Redko, a jih lahko najdete v trgovinah s svetilno tehniko. Kar tako v ruskih omrežjih 220 V ne bodo mogli delovati. Zanje bo potrebno namestiti dodaten transformator. Bolje je takoj vzeti opremo, s priključitvijo katere bo manj težav.

Prvi in glavni kazalnik – stopnja zaščite. Za namestitev na prostem je treba izbrati modele s tesnilnim ohišjem za IP65 in več. Za montažo pod streho ali v zaščiteni omarici pa bo povsem ustrezna naprava z IP44.

Drugi parameter – prag delovanja, ki je izražen v luksih. Običajno je to obseg od 2 do 50 luksov. Fotorele ima nastavitev tega kazalnika, da lahko uporabnik nastavi parameter po svojih osebnih željah. Napravo z nereguliranim pragom delovanja je vredno kupiti le v skrajnem primeru.

Tretji kazalnik – vrsta priključenih svetilk. Fotorele je pogosto namenjeno izključno za delo z žarnicami z žarilno nitko, ki ustvarjajo aktivno obremenitev.

Za priključitev fluorescenčnih naprav z že reaktivno obremenitvijo je treba vzeti drugo vrsto mračnih stikal. Za priključitev živosrebrnih ali natrijevih svetilk pa je potrebna oprema z dodatnim zaščitnim vezjem, ki je zasnovano za sunke zagonskega toka.

Pri izbiri releja z oddaljenim fotočlenom je treba upoštevati dolžino kabla med njima – ta ima določene omejitve, zamenjati ga z daljšim po dolžini ni mogoče.

In zadnja parametra – gabariti in teža. Največji del fotoreleja po velikosti je napajalni blok s padajočim transformatorjem v notranjosti. Sam fotosenzor (LED) ima zelo majhne gabarite.

Precej več prostora zavzame kontaktor ali magnetni zaganjalnik, preko katerih se priključujejo svetilne naprave. Vse to se mora prilegati v električni omarici ali ob svetilki.

Ali so dodatne funkcije pomembne?

Številni modeli relejev za nadzor svetlobe so opremljeni s senzorjem gibanja in časovnikom. Prvi zagotavlja vklop razsvetljave le ob premikanju osebe po nadzorovanem območju, drugi pa omogoča popoln izklop naprave podnevi, ne glede na stopnjo naravne osvetlitve.

Dejansko so vsi fotosenzorji že v tovarni nastavljeni tako, da ob kratkotrajni osvetlitvi z žarometi mimo vozečega avtomobila preprosto ne delujejo.

Najdražji modeli so fotoreleji z elektronskim prikazovalnikom in programirljivim krmilnikom. Te naprave omogočajo, da za vsak letni čas in primer nastavite svoj program delovanja.

Na primer, pozimi se bo osvetlitev vklopila prej, poleti pa pozneje. Lahko tudi predvidite izklop samega releja skupaj z zunanjimi svetili po eni uri ponoči, da ne bi zapravljali energije.

Nianse namestitve senzorja osvetljenosti

Naprava za nadzor svetlobe se običajno namesti v bližini svetilke, ki je nanjo priključena. Za vsak model se shema povezave izbere v skladu z navodili v tehničnem listu. Pred začetkom dela jo je treba obvezno preučiti.

Za namestitev niso potrebna posebna znanja. Le izračunati je treba tako, da električne naprave za razsvetljavo ne preobremenijo linije. Fotorelej praktično ne obremenjuje omrežja. Vendar morata biti FI-stikalo v omarici in sam fotosenzor izbrana glede na število in moč priključenih žarnic.

Za samostojno namestitev fotoreleja je dovolj, da imate minimalno znanje s področja elektroinštalacij in upoštevate najpreprostejša varnostna pravila pri izvedbi.

Obstaja nekaj preprostih pravil za namestitev fotorelejev:

1. Priporočljivo je, da senčnik za mrak in celotno linijo svetilnih naprav za njim priključite na ločeno linijo iz električne omarice z lastno zaščitno varovalko.
2. Strogo je prepovedano nameščati fotosenzor obrnjen na glavo. Na eni strani mora biti izpostavljen sončni svetlobi, na drugi strani pa nanj mora padati svetloba iz žarnic umetne razsvetljave.
3. Te električne naprave ne smete namestiti v bližini lahko vnetljivih materialov, ogrevalne opreme in kemično aktivnih okolij.
4. Če je na fotorelej priključenih veliko žarnic, je treba v shemo vključiti magnetni stikalnik.

Pomembno je, da svetloba iz katere koli svetilke ne sme padati na fotoelement. V nasprotnem primeru bo nenehno deloval nepravilno. Fotosenzor se odziva na vsako svetlobo, ne glede na to, ali gre za umetno ali naravno sončno svetlobo.

Shema povezave svetilnih naprav na fotorelej (neposredna ali prek stikalnika) se izbere glede na skupno moč priključenih svetil.

Na ohišju fotoreleja je shema z barvno oznako vseh kablov, ki iz njega izhajajo. Običajno gre rjava žica na fazo iz omarice (»L«), modra na nič (»N«), rdeča ali črna pa na zunanjo svetilko. Potrebno je le očistiti konce teh žil in vse povezati v skladu s priloženo električno shemo.

Če ima fotosenzor dva kontakta, se eden priključi na fazo iz omarice, drugi pa na svetilko. Ničelni vodnik v tem primeru ni prisoten.

V primeru priključitve zunanje razsvetljave prek magnetnega stikala se ta priključi na fotorelej prav tako kot žarnica. Sami svetilni aparati pa se napajajo iz njega.

V tem primeru rele sklene ne napajalnega tokokroga svetilk, ampak samo stikalo. Skozi stikalo v takšni shemi teče minimalni tok, zato bo primerna cenejša in manj zmogljiva naprava. Vsa obremenitev se tu prenese na zunanji kontaktor.

O tem, kako izbrati svetilke za zunanjo razsvetljavo na sončne celice, je podrobno opisano v naslednjem članku, ki vam ga priporočamo.

Zaključki in koristen video na to temo

Težav z izbiro in vključitvijo svetlobnega senzorja v sistem zunanje razsvetljave ne bi smelo biti. Vse je izredno preprosto. Spodnji video materiali bodo tudi začetnikom električarjem omogočili, da razumejo vse podrobnosti montaže te naprave.

Video #1. Vse podrobnosti priključitve fotosenzorja «dan-noč»:

Video #2. Pregled fotoreleja za vklop/izklop nočne razsvetljave na prostem:

Video #3. Opis sheme priključitve mračnega stikala prek zunanjega kontaktatorja:

Svetlobni releji za montažo z napravami za zunanjo razsvetljavo so preprosti v konstrukciji in priključitvi. Močno poenostavijo življenje lastnikom zasebnih hiš in omogočajo zmanjšanje porabe energije. Modelov takšnih naprav v trgovinah ni malo. Vedno je mogoče izbrati z ustreznimi parametri za določeno situacijo.

Če pa imate znanje in izkušnje v elektrotehniki, je takšno fotorelej možno sestaviti iz fotodiode, navadne diode, releja in para tranzistorjev z upori.

Pišite, prosim, komentarje v spodnjem bloku. Zastavljajte vprašanja o spornih ali zapletenih točkah. Delite svoje mnenje, koristne informacije in fotografije na temo članka.