Фотореле
Роботу виконала: Боса Тетяна, студентка 31 групи, фізико-математичного факультету.Користувач:3421865
Зміст
Загальний опис (принцип дії)
Для початку вияснимо, що таке реле та які його види.
Реле (рос. реле, англ. relay, нім. Relais n, Wächter m) — електричний комутаційний апарат, який автоматично виконує певні перемикання контрольованого ним електричного кола.(мал.1)
Опис
Реле — пристрій, у якому за досягнення певного значення вхідної величини X, вихідна величина Y змінюється стрибкоподібно та приймає скінченне число значень. Найчастіше, це автоматичний пристрій, який реагує на зміни параметру (температури, тиску, освітленості тощо) і який, у разі досягнення параметром заданої величини, замикає або розмикає електричне коло. Реле застосовуються там, де потрібно контролювати електричне коло за допомогою сигналу з низьким енергоспоживанням з повною гальванічною розв'язкою, або де кілька схем повинні контролюватися одним сигналом. Реле широко використовувалися на телефонних станціях й перших комп'ютерах для виконання логічних операцій. Вид реле, яке може обробляти велику потужність, потрібну для безпосереднього керування електродвигунами або іншими навантаженнями, називається контактор.
Реле класифікують за такими ознаками:
- роду вхідних фізичних величин, на які вони реагують;
- функцій, які вони виконують у системах керування;
- конструкції тощо.
За видом фізичних величин розрізняють:
- електричні;
- механічні;
- теплові;
- оптичні;
- магнітні;
- акустичні та інші реле.
Слід зазначити, що реле також може реагувати не лише на значення певної величини, але і на різницю значень (диференційне реле), зміну знаку величини (поляризоване реле) або швидкість зміни вхідної величини.[1]
Одже, що ми розуміємо під значенням фотореле
Фотореле — прилад автоматичного управління різними установками, який використовує безінерційність фотоефекту, тобто практично миттєво реагує на світловий вплив чи його зміну.(мал.2)[2]
Фотореле принцип роботи
Робота фотодатчика, контролюючого рівень вуличної освітленості, лежить в основі принципу роботи будь-якого фотореле. Існує два типи таких фотодатчиків:
- вбудовані, коли датчик встановлений разом з реле безпосередньо в самому електрощитку;
- виносні, коли датчик розташований поза корпусу реле.
Корпус виносних фотореле повинен бути обов'язково міцним і мати підвищений рівень герметичності і захищеності від впливів навколишнього середовища.(мал.3)
Цей пристрій має досить простий принцип дії і складається воно з вбудованого або виносного датчика. З огляду на інтенсивність освітлення, такий датчик передає інформацію електронній платі або блоку, які, в свою чергу, при досягненні певного порогу спрацьовування, спрацьовують і вмикають освітлення, замикаючи електричний ланцюг.
Слід зазначити, що будь-який фотореле може бути запрограмовано в індивідуальному режимі. Це означає, що, якщо, наприклад, в літню пору року фотореле встановлено в гаражі, то діапазон його спрацьовування буде відрізнятися від пристрою, встановленого на ганку будинку. Даний нюанс необхідно враховувати і, по можливості, виставляти найбільш підходящий до умов розміщення фотореле діапазон його чутливості до світла. [3]
Історична довідка
Простий пристрій, який ми тепер називаємо реле, було включено у початковий 1841 року телеграфний патент Семюеля Морзе. Зазначений механізм, діяв як цифровий підсилювач, який повторював телеграфний сигнал і, таким чином, давав можливість розмножувати його, наскільки то було потрібно. Це вирішило проблему обмеженого діапазону попередніх схем телеграфії. Слово реле з'являється у контексті електромагнітних операцій з 1860 року.[4]
Коли на поверхню провідника падають промені світла, то метал випускає електрони і сам заряджається тому позитивно. Це явище випускання електронів освітлюваної поверхнею металу носить назву фотоелектричного ефекту, або скорочено фотоефекту.
Фотоефект був відкритий в 1887 році німецьким фізиком Г. Герца і вивчений професором Московського університету Олександром Григоровичем Столєтова в 1888-1890 рр. Столетов встановив, що метал (перші досліди проводилися з цинком), заряджений негативно, швидко втрачає свій заряд, якщо на поверхню металу направити промені світла, і особливо ультрафіолетові промені (мал. 1). Столетов вимірював величину розрядного струму і виявив, що, по-перше, розрядний струм миттєво припинявся при виключенні світла і, по-друге, величина розрядного струму, що вимірюється, очевидно, кількістю електронів, що вириваються світлом з металу, пропорційна падаючої на поверхню металу енергії випромінювання даного спектрального складу.
Наступними дослідами було показано, що швидкість викидаються з металу електронів зростає зі зменшенням довжини хвилі випромінювання, інакше кажучи, швидкість електронів зростає при збільшенні частоти випромінювання.(мал.4)
В кінці XIX століття і в великих містах Росії з'явилися перші телефонні станції ручного обслуговування. Однак, у зв'язку з відсутністю власного (вітчизняного) телефонного обладнання, будівництво і експлуатація телефонних станцій велися іноземними компаніями. Всі найважливіші деталі, вузли, пристрої, в тому числі і реле, створювалися і вироблялися в Стокгольмі. У Петербурзі лише виконувалася збірка і зовнішня обробка. Шведські реле встановлювалися на всіх ручних станціях різних систем. Перший завод почав випускати реле це Завод "Червона зоря". У 1922 році на заводі почалося зародження вітчизняного виробництва високої частоти. Розпочате з 1927 року виробництво машинних АТС зажадало на заводі корінних інженерно-виробничих змін. Були закуплені нові верстати, розширені конструкторські та технологічні групи технічного відділу, організовано складально-монтажне конвеєрне виробництво. В інструментальному цеху виробництво реле було виділено в самостійну ділянку, де вже поряд з реле постійного струму випускаються реле змінного струму з утяжеленним якорем і перші теплові реле на термобіметалів. У довоєнний час завод "Червона зоря" був, по суті, єдиним вітчизняним заводом, які розробляють і виробляють електромагнітні реле. Так, наприклад, під час війни в Уфі було розроблено спеціальне реле для авіаційної апаратури, а розрахунки М.І. Вітенберга по підбору оптимальної довжини сердечника дозволили у виробництві реле змінного струму відмовитися від імпортної кремнієвої стали, використовуючи звичайну вітчизняну.http://bibliofond.ru/view.aspx?id=551645
В 2017 році фотореле широко використовується в побуті і на підприємствах, для економії електроенергії та коштів.
Технічні характеристики
Технічні характеристики фотореле
Рівень максимального робочого навантаження фотореле залежить від того, які пристрої до нього підключені. Необхідно знати, що максимальне навантаження пристрою становить від 1000 до 2300 Вт, номінальна робоча напруга дорівнює 220 В, а межі порогу спрацьовування фотореле рівні 2-2000 лк (люксам).
Щоб придбане вами фотореле довго і успішно вам послужило, потрібно з самого початку знати, на які критерії орієнтуватися при покупці даного пристрою і його допоміжних елементів. Пристрій може пропрацювати протягом тривалого періоду часу, не створюючи жодних проблем, а може щотижня виходити з ладу.(мал. 5)
Постараємося розібратися, чи можна в процесі установки і експлуатації уникнути проблем і як це зробити. Хотів би відзначити те що колір проводів для підключення реле у різних фірм виробників різні, тому обов'язково прочитайте інструкцію в якій зображена схема підключення фотореле.
Найпопулярнішими пристроями на сучасному ринку є фотореле класу економ від таких виробників, як ИЕК, TDM, EKF і ін.
Фотореле ФР-601 і ФР-602 зі ступенем захисту IP44 пропонує нам компанія ИЕК. Завдяки захисту IP44 використання даних пристроїв можливо під відкритим небом, адже IP44 захищає нас від падаючих в різних напрямках бризок. Межі, в яких знаходиться поріг спрацьовування даних фотореле, можуть становити від 5 до 50 лк. Робочі температури варіюються в межах від -25 ° С до +40 ° С.( мал. 6)[5]
Сфера застосування
Використання фотореле
Застосування фотореле надзвичайно різноманітні. Воно вмикає і вимикає в потрібний час освітлення вулиць, сортує різні деталі за формою і розміром, вмить зупиняє верстат, якщо рука людини опиниться у небезпечній зоні перекривши хід світла. Зокрема, на шахтах використовується для контролю місцезнаходження вагонетки, в пристроях автоматизації процесу відкатки та навантаження вугілля в залізничні вагони, визначення рівня завантаження бункерів тощо.[6]
Фотореле призначені для автоматичного включення і відключення вуличного і внутрішнього освітлення (підсвічування вітрин, світлової реклами тощо) в залежності від рівня освітленості.(мал. 7)
Загальні вимоги до експлуатації:
- Відносна вологість повітря до 93%, температура 25 ° С
- Наколишнє середовище не повинно бути вибухобезпечна, не містить агресивних парів і електропровідний пилу, що впливають на параметри фотореле.
- Швидкість спрацьовування
- По техніці безпеки реле відповідають ГОСТ 12.2.007.0 75 і ГОСТ 12.2.007.6 75.http://bibliofond.ru/view.aspx?id=551645
Опис поширених типів Найчастіше фотореле використовуються для управління вуличним освітленням, але також вони використовуються в автоматичних системах, системах контролю, управління і захисту в якості регуляторів параметрів технологічних процесів, рахункових пристроїв, комутаторів, підсилювачів і т.д. Поширені види і типи фотореле: ФР-7, ФР-2, ФР-16, DS-GS / 1S, Z7-LMK, ФР-94-2, ФР-5-10. З цих фотореле сучасними вважаються DS-GS / 1S, а також DLS-1/50, ФР-IIУ3 (АС-7) Розглянемо деякі з них Фотореле типу ФР-7: Фотореле типу ФР-7 призначений для включення і виключення освітлення при зміні інтенсивності денного освітлення. Широкий діапазон настройки чутливості дозволяє використовувати фотореле для керування вуличним і внутрішнім освітленням, для включення освітлення вітрин, світлової реклами, індивідуальних робочих місць і т. П., А також для застосування в якості комплектуючого виробу в пристроях промислової автоматики. Фоторезистор R1, R2 і R3 утворюють дільник напруги, який визначає струм бази транзистора VT1. У денний час, коли фоторезистор освітлений, його опір порівняно велике, тому транзистор VT1 відкритий і насичений, а VT2 закритий. Колекторний струм транзистора VT2, а, отже, і струм управління електрода симистора практично дорівнюють нулю. Симистор, таким чином, закритий, і струм через навантаження не протікає. Зі зменшенням освітленості опір фоторезистора зростає, і струм бази транзистора VT1 починає зменшуватися. При досягненні певного значення транзистор VT1 виходить з насичення і починає закриватися. Збільшується падіння напруги на резисторі R6, R7 підтримує симистор відкритим протягом обох напівперіодів мережевої напруги. Лампи починають світиться в повний накал. Процес вимкнення фотореле відбувається в зворотному порядку. Поріг спрацьовування фотореле встановлюють змінним резистором R2, а резистор R3 служить для обмеження струму дільника при попаданні на фотодатчик прямих сонячних променів. Резистор R6 визначає ток керуючого електрода симистора, який при відкритому транзисторі VT2 повинен бути більше струму симистора, але менше допустимого струму колекторного струму транзистора VT2. Резистор R5 зрівнює напруга на керуючому електроді і катоді симистора, коли транзистор VT2 закрит.Ето забезпечує надійне вимикання симистора і стійкість фотореле в цілому. Граничне пристрій виконаного за схемою тригера Шмітта (VT1, VT2). Тригер Шмітта являє собою пристрій, охоплений позитивним зворотним зв'язком. Наявність позитивного зворотного зв'язку призводить до практично миттєвого зміни напруги на виході схеми при перевищенні вхідним сигналом порогового напруги. Налаштування фотореле Можна змінити параметри рівня природної освітленості, при якій фотореле включає висвітлення. Для ручного налаштування служить підлаштування резистор R6 ( «Ручна установка моменту включення фотореле»). Якщо повернути резистор за годинниковою стрілкою, то фотореле включиться при більшій природної освітленості, а якщо проти годинникової стрілки - при меншій. Для автоматичної настройки: в момент, коли природна освітленість відповідає обраному рівню, натисніть кнопку і утримуйте її до тих пір, поки миготіння індикатора не зміниться на постійне горіння і далі на подвійне блимання (приблизно через 8 ... 12 сек), тоді відпустіть кнопку. Фотореле буде включатися при знову заданому рівні освітленості. Фотореле типу Z7-LMK: Розпізнавальних особливості: Фотореле Z7-LMK є компактним приладом для зовнішнього монтажу. Час затримки запобігає небажаному включення при миттєвих змінах інтенсивності освітлення. Смуга нечутливості при зміні інтенсивності освітлення становить близько 15% від налаштованого діапазону. Виробники:
- Компанія "Енергіс".
- Technoma Ltd. (Болгарія)
- ТОВ електропроектів
- Лепельський електромеханічний завод (Білорусія)
Критерії вибору фотореле:
- За способом кріплення
- За діапазону спрацьовування
- По типу знаходження фотодатчика
- За діапазону комутованих струмів [A]
- За експлуатаційних умов
- По вартості і доступності http://bibliofond.ru/view.aspx?id=551645
Фото, відео-матеріали
[Відеоматеріал, види фотореле для освітлення]
Список використаних джерел
- Вікіпедія: Реле
- Вікіпедія: Фотореле
- Сайт: Електрик в доме
- К.А. ПУТИЛОВ./КУРС ФИЗИКИ/Том II. Часть третья. Учение об электричестве. — М.: ГИ ФМЛ,1963. — 583 с.
- Низьковольтні електричні та електронні реле, контактори, пускачі: навч. посіб. для студ. електромех. та електротехн. профілю вищ. навч. закл. / М. В. Бурштинський, Б. І. Крохмальний, М. В. Хай ; М-во освіти і науки України, Нац. ун-т «Львів. політехніка». — Л. : Вид-во Нац. ун-ту «Львів. політехніка», 2011. — 172 с. : іл. — Бібліогр.: с. 169—170 (16 назв).
- Програмовані електронні реле керування: навч. посіб. напряму «Електротехніка» / М. В. Бурштинський, А. І. Ковальчук, М. В. Хай ; М-во освіти і науки України, Нац. ун-т «Львів. політехніка». — Львів: ТзОВ «Простір М», 2014. — 304 с. : іл. — Бібліогр.: с. 303 (8 назв).
