Фотореле для освещения

Добавлено 30.10.2025

Фотореле для освещения: принцип действия, типы, схемы подключения и критерии выбора

Фотореле (светочувствительное реле, сумеречный выключатель, фотодатчик) – это электротехническое устройство, предназначенное для автоматического управления осветительными приборами в зависимости от уровня естественной освещенности окружающей среды. Основная функция – включение нагрузки при наступлении сумерек и ее отключение с рассветом, что обеспечивает энергосбережение, безопасность и комфорт.

Принцип действия и внутренняя структура

В основе работы любого фотореле лежит фотоприемник, изменяющий свои электрические параметры под воздействием светового потока. В подавляющем большинстве современных устройств в качестве чувствительного элемента используется фоторезистор на основе сульфида или селенида кадмия (CdS), реже – фотодиод или фототранзистор.

Принципиальная схема работы классического фотореле включает следующие этапы:

Восприятие освещенности: Фоторезистор, сопротивление которого обратно пропорционально освещенности (при высокой освещенности – единицы-сотни Ом, в темноте – несколько МОм), включен в цепь делителя напряжения.
Формирование сигнала: Изменение сопротивления фотоприемника приводит к изменению напряжения в контрольной точке делителя. Это аналоговое напряжение подается на компаратор – операционный усилитель, сравнивающий его с опорным напряжением, заданным потенциометром (регулятором порога срабатывания).
Усиление и коммутация: Сигнал с компаратора усиливается и поступает на исполнительное реле (электромагнитное или твердотельное). Контакты реле замыкают или размыкают силовую цепь, питающую осветительные приборы. В схемах с микроконтроллером возможна реализация дополнительных функций: таймеров, режимов работы по расписанию, статистики.

Важным элементом конструкции является световод и защитный корпус, предохраняющий фотоприемник от прямого попадания пыли, влаги и света от управляемых фонарей, что могло бы вызвать ложные срабатывания.

Классификация и типы фотореле

Фотореле классифицируются по нескольким ключевым параметрам.

1. По типу установки и конструктивному исполнению:

Фотореле с выносным датчиком: Состоят из двух отдельных блоков: силового модуля с реле, устанавливаемого в щиток, шкаф или рядом с нагрузкой, и выносного малогабаритного фотодатчика, соединенного с модулем кабелем (обычно 2-5 м). Преимущество: возможность разместить чувствительный элемент в оптимальном месте, защитив силовую часть от неблагоприятных условий.
Фотореле со встроенным датчиком (моноблочные): Все компоненты размещены в одном корпусе. Устанавливаются непосредственно в месте управления освещением, часто рядом с осветительным прибором. Требуют прямого воздействия окружающего освещения.
Модульные фотореле: Предназначены для монтажа на DIN-рейку в распределительном щите. Имеют стандартную ширину (1-2 модуля). Датчик выносной, подключается к клеммам устройства. Наиболее профессиональное решение для систем автоматизации освещения зданий, улиц, территорий.

2. По типу нагрузки и коммутационной способности:

Основной параметр – максимальная коммутируемая мощность (активная нагрузка).

Тип нагрузки	Типичный диапазон мощностей	Примечания
Лампы накаливания / галогенные	до 2000-3000 Вт	Высокие пусковые токи (10-12 Iном).
Люминесцентные, энергосберегающие лампы	до 1000-2000 Вт	Учитывается коэффициент мощности и возможные помехи от ПРА.
Светодиодные (LED) и LED-прожекторы	до 1000-1500 Вт	Низкий потребляемый ток, но возможны броски тока из-за встроенных драйверов.
Газоразрядные (ДНаТ, ДРЛ)	до 1000-2000 Вт с запасом	Очень высокие пусковые токи (до 15 Iном), обязателен запас по току.

3. По степени защиты оболочки (IP):

Класс IP	Место установки	Условия
IP20 / IP44	Внутри щитов, сухих помещений	Защита от твердых тел, брызг. Для модульных и некоторых встроенных моделей.
IP65 / IP66	Уличное исполнение (моноблок или датчик)	Пыленепроницаемость, защита от сильных струй воды. Стандарт для уличного монтажа.
IP67 / IP68	Экстремальные условия, возможен частичный или временный контакт с водой	Для датчиков, устанавливаемых в грунт или в местах прямого воздействия осадков.

4. По дополнительному функционалу:

С регулятором порога срабатывания: Позволяет точно настроить уровень освещенности включения/выключения (обычно в диапазоне 2-2000 Лк).
С таймером/задержкой на отключение: Исключает ложные срабатывания от случайных засветок (фар автомобиля, молнии). При кратковременном изменении освещенности нагрузка отключается не сразу, а по истечении заданной задержки (10-15 сек – 5-10 мин).
С программируемым таймером: Позволяет комбинировать сумеречный режим с временным. Например, отключение освещения после 23:00 даже если на улице темно.
С датчиком движения (комбинированные): Включают освещение только при одновременном выполнении двух условий: низкая освещенность И наличие движения в зоне контроля. Максимально экономят электроэнергию.

Схемы подключения и монтаж

Подключение фотореле выполняется в соответствии с его конструкцией. Все работы должны производиться при отключенном напряжении.

Схема подключения модульного фотореле с выносным датчиком:

Клемма L (Line): Подключается к фазному проводу сети (~220В).
Клемма N (Neutral): Подключается к нулевому рабочему проводу сети.
Клемма L’ или OUT: Выходная клемма, подающая фазу на нагрузку при срабатывании реле.
Клеммы для подключения выносного датчика: Обозначаются как «SENSOR», «ДАТЧИК». Полярность обычно не важна для фоторезистора.
Клемма PE (заземление): Для подключения защитного заземления корпуса.

Нагрузка (светильники) подключается между выходной клеммой L’ и нулем N. Сечение подключаемых проводов выбирается исходя из коммутируемого тока с запасом 20-25%.

Схема подключения моноблочного фотореле:

Такие устройства обычно имеют три вывода (провода) в герметичной распределительной коробке:

Красный провод: Выход на нагрузку (фаза).
Коричневый или черный провод: Вход фазы от сети.
Синий провод: Нулевой рабочий провод (общий для питания реле и нагрузки).

Монтаж моноблочного фотореле требует выбора места, исключающего засветку от управляемых фонарей, теней от деревьев/строений, а также прямого воздействия фар транспорта.

Критерии выбора фотореле

При подборе устройства для конкретной задачи необходимо учитывать следующие параметры:

Напряжение питания: ~220В 50Гц – стандарт для РФ. Существуют низковольтные модели на ~12-24В.
Коммутируемый ток (I_ном): Ключевой параметр. Рассчитывается по формуле: I_ном = P_{нагрузки} / U_сети. Для реактивной нагрузки (люминесцентные, ДНаТ лампы с индуктивным ПРА) учитывается cos φ. Необходимый запас по току – минимум 20%. Для газоразрядных ламп – 30-40%.
Диапазон регулировки порога срабатывания: Измеряется в люксах (Лк). Стандартный диапазон 2-2000 Лк достаточен для большинства задач (5-10 Лк – для уличного освещения, 50-100 Лк – для витрин, рекламы).
Гистерезис (разница между порогами включения и выключения): Обычно 5-15 Лк. Достаточный гистерезис предотвращает «дребезг» реле при освещенности на границе порога (например, в сумерках при колебаниях облачности).
Степень защиты IP: Для уличного датчика – не ниже IP65, для модуля в щите – IP20.
Температурный диапазон эксплуатации: Для российского климата рекомендуется диапазон не уже -40°С … +50°С.
Наличие дополнительных функций: Защита от ложных срабатываний, таймер, возможность объединения в сеть.

Типовые неисправности и диагностика

Освещение не включается в темноте: Проверить наличие питающего напряжения на клеммах устройства. Проверить исправность ламп и целостность цепи нагрузки. Проверить настройку порога срабатывания (возможно, установлен слишком высокий порог). Замерить сопротивление фоторезистора при затемнении (должно резко возрастать). Проверить исправность реле (прозвонить контакты вручную при подаче питания на катушку).
Освещение не выключается днем: Загрязнение или затенение окна фотодатчика. Выход из строя фоторезистора (сопротивление мало и не меняется при освещении). «Залипание» или сварка контактов реле из-за коммутации чрезмерной нагрузки или короткого замыкания. Неисправность силового ключа в твердотельном реле.
Частые или хаотичные срабатывания: Попадание на датчик постороннего света (от фонаря, окон). Недостаточный гистерезис. Нестабильное сетевое напряжение. Наличие в цепи нагрузки устройств, создающих большие коммутационные помехи (пускатели, тиристорные регуляторы).

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

1. Как правильно выбрать место для установки фотодатчика?

Дачтик должен быть ориентирован на открытое небо, в зону, где раньше всего наступают сумерки и позже всего появляется утренний свет. Исключите попадание прямого света от управляемых фонарей, окон зданий, фар автомобилей. Высота установки – обычно 1.8-3 метра. Избегайте мест, где могут падать тени от деревьев или конструкций.

2. Почему фотореле щелкает несколько раз за вечер или утро?

Это явление «дребезга» вызвано колебаниями освещенности вокруг порога срабатывания (облака, ветви деревьев). Лечится увеличением гистерезиса (если регулятор есть) или установкой задержки на срабатывание (таймера) в устройстве. В простых моделях можно попробовать слегка изменить порог срабатывания.

3. Можно ли подключить к одному мощному фотореле несколько групп светильников?

Да, при условии, что суммарный ток нагрузки не превышает номинальный ток контактов реле. Управление разными группами можно организовать через контакторы (магнитные пускатели). Выход фотореле в этом случае подает управляющий сигнал на катушку контактора, чьи силовые контакты коммутируют высокие токи нагрузок.

4. Чем отличается фотореле от астрономического реле (астротаймера)?

Фотореле реагирует на фактическую освещенность, которая зависит от погоды. Астротаймер содержит программу времени восхода и захода солнца для конкретных координат, и управляет нагрузкой по расчетному времени, не зависящему от облачности. Астротаймеры точнее, не требуют установки датчика на улице, но нуждаются в точной настройке координат и времени. Фотореле проще и дешевле.

5. Как быть, если необходимая мощность нагрузки превышает возможности одного фотореле?

Следует использовать схему с промежуточным контактором. Фотореле выступает в роли маломощного управляющего устройства, подающего напряжение на катушку магнитного пускателя. Силовые контакты пускателя рассчитаны на большие токи (63А, 100А и более) и коммутируют основную нагрузку.

6. Как настроить порог срабатывания на практике?

Регулятор порога (при его наличии) настраивается в момент наступления желаемой освещенности для включения. Обычно это делается вечером. При вращении регулятора в сторону увеличения чувствительности (уменьшения порога в Лк) освещение включится при более светлом небе, и наоборот. Рекомендуется после установки проверить срабатывание утром.

7. Каков средний срок службы фотореле и от чего он зависит?

Срок службы определяется в основном ресурсом электромагнитного реле (для механических устройств) и стабильностью параметров фоторезистора. Качественные устройства рассчитаны на 50-100 тысяч циклов срабатывания. На ресурс негативно влияют: коммутация токов выше номинала, частые перепады напряжения в сети, работа в условиях повышенной влажности и экстремальных температур.

8. Можно ли использовать фотореле для управления системой вентиляции или другими неосветительными нагрузками?

Да, технически возможно, если характер нагрузки соответствует коммутационным возможностям реле (активная или индуктивная нагрузка, допустимый ток). Однако логика работы «включить ночью, выключить днем» подходит лишь для специфических задач (например, ночная вентиляция). Для большинства технологических процессов требуются специализированные контроллеры.

Заключение

Фотореле остается надежным, экономичным и технически простым решением для автоматизации наружного и дежурного внутреннего освещения. Современный рынок предлагает широкий спектр устройств – от простейших моноблоков до программируемых модульных систем с расширенным функционалом. Правильный выбор, основанный на точном расчете нагрузки, учете условий эксплуатации и грамотном монтаже, обеспечивает долговечную и безотказную работу системы автоматического освещения, приводящую к существенной экономии электроэнергии и повышению уровня комфорта и безопасности.

Фотореле для освещения