На страницах различных радиолюбительских изданий довольно часто встречаются описания схем сумеречных выключателей или фотореле, предназначенных для управления ночным освещением. Можно купить и готовые устройства в магазинах электротехники. Но большинство из них, – это фотореле, включающие свет когда темно, и выключающие свет когда светло.
Описываемая здесь схема имеет два важных отличия. Во-первых, в ней есть таймер на время от 1 до 10 часов, которым можно ограничить продолжительность горения лампы. Во-вторых, есть защита от засветки, а это значит, что датчик освещенности (фоторезистор) не нужно куда-то прятать, чтобы на него не светила лампа, которой он управляет. Более того, он даже может быть вмонтирован в светильник и находиться рядом с осветительной лампой.
Схема показана на рисунке. Настраивают сумеречный выключатель двумя переменными резисторами. Переменный резистор R1 служит для установки продолжительности горения лампы в пределах от одного до десяти часов. А переменный резистор R2 служит для установки чувствительности к свету.
В исходном состоянии счетчик D2 в состоянии с логической единицей на выводе 3. При этом, на выходе инвертора D1.4 – ноль. Транзистор VT1 закрыт, ток на светодиод оптопары U1 не поступает и тиристор VS1 закрыт. Лампа Н1 не горит. Кроме того, ноль с выхода D1.4 поступает на вывод 6 D1.2 и блокирует этим работу мультивибратора на элементах D1.1 и D1.2. А единица с вывода 3 D2 через цепь R10 С4 поступает на вывод 9 D1.3.
Если это происходит днем, то на выводе 8 01.3 имеется напряжение логической единицы (так как сопротивление фоторезистора FR1 ниже сопротивления R2). С наступлением темноты освещенность фоторезистора FR1 снижается и его сопротивление увеличивается. В какой-то момент оно становится значительно больше установленного сопротивления R2, и напряжение на выводе 8 D1.3 достигает верхнего порога логического нуля. На выходе элемента D1.3 появляется логическая единица. Цепь С2- R4 формирует импульс, обнуляющий счетчик D2. На его выходе D13 устанавливается ноль (на выводе 3). На выходе инвертора D1.4 – единица.
Транзистор VT1 открывается и поступает ток на светодиод оптопары U1. Тиристор VS1 открывается. Лампа Н1 горит. Кроме того, единица с выхода D1.4 поступает на вывод 6 D1.2 и разрешает этим работу мультивибратора на элементах D1.1 и D 1.2. А нуль с вывода 3 D2 через цепь R10 С4 с некоторой задержкой, вызванной работой этой цепи, поступает на вывод 9 D1.3. В результате лампа горит, мультивибратор работает и счетчик считает его импульсы, а выход элемента D1.3 зафиксирован в логической единице независимо от сопротивления фоторезистора FR1.
Вот это именно то место, где схема не боится зацикливания от того, что фоторезистор может быть освещен включенной лампой Н1. Потому что элемент D1.3 закрыт для фоторезистора пока лампа горит, и откроется не сразу после выключения лампы, а только после того как С4 зарядится через R10. И так, счетчик D2 считает импульсы мультивибратора на D1.1 и D1.2.
Через некоторое время, которое зависит от частоты импульсов мультивибратора, и устанавливается переменным резистором R1, на выводе 3 D2 появляется логическая единица. При этом, на выходе инвертора D1.4 устанавливается ноль. Транзистор VT1 закрывается, ток на светодиод оптопары U1 прекращается и тиристор VS1 закрывается.
Лампа Н1 гаснет. Кроме того, ноль с выхода D1.4 поступает на вывод 6 D1.2 и блокирует этим работу мультивибратора на элементах D1.1 и D1.2. А единица с вывода 3 D2 через цепь R10 С4 поступает на вывод 9 D1.3. Но так как это происходит с задержкой, возможны два варианта. Если еще темно, то на выходе D1.3 состояние не изменится. – там так и останется логическая единица. Что не приведет к сбросу счетчика D2 потому что конденсатор С2 заряжен.
Либо, если светло, состояние выхода D1.3 изменится, и там будет ноль. Но это тоже не приведет к сбросу счетчика D2, потому что конденсатор С2 разрядится через выход D1.3 и диод VD6. На рассеете схема вернется в исходное состояние. Выходной каскад можно сделать и по другой схеме. На рисунке 2 показан более современный вариант. Возможны и самые разные другие варианты.
В обоих случаях, мощность лампы в основном ограничена диодами выпрямительного моста VD2-VD5, и может быть не более 250 W. С заменой диодов выпрямительного моста более мощными и применением соответствующих радиаторов, можно управлять светильником мощностью до 2000 W. Это что касается большой мощности, но вот при работе со светодиодной лампой будет более предпочтителен вариант схемы выходного каскада по рисунку 2, потому что тиристор КУ202Н может и не открыться при недостаточной мощности лампы. Особенно если учесть что мощность светодиодной лампы может составлять единицы ватт.
Фоторезистор можно заменить другим. В Л.1 приводится таблица с параметрами популярных отечественных фоторезисторов. Можно применить и импортный фоторезистор. Возможно и без каких-то изменений в схеме. Но может быть так, что потребуется изменить номинал R2. Как уже сказано выше, настройка сумеречного выключателя производится двумя переменными резисторами. R1 – устанавливаем порог чувствительности к свету. R2 – устанавливаем продолжительность горения лампы (от 1 до 10 часов). Поэтому, желательно ручку R1 снабдить указателем с рисками в часах от 1 до 10.
