Фотореле: подробное руководство для начинающих

Реле — критически важная часть любого проекта, особенно тех, которым нужен высокий ток для питания некоторых секций. Однако дилемма обычно возникает при выборе между механическими реле и бесконтактными реле, но с появлением фотореле это больше не проблема.

Ниже вы узнаете о фотореле, что делает их уникальными и почему они предпочтительнее механических реле.

Читайте дальше.

Что такое фотореле?

Чтобы понять, что такое фотореле, сначала нужно четко представить, что такое реле.

Простыми словами: реле — это ключи, используемые для обеспечения как высокой, так и низкой мощности в электрических цепях.

Модели реле делятся на две группы:

• Полупроводниковые реле, также известные как бесконтактные реле.
• Электромагнитные реле. В основном известны как механические реле.

Механическое реле

Источник: Wikipedia

Теперь фотореле — это тип бесконтактных реле, использующих свет как импульсный сигнал. То есть, в отличие от механических реле, им не нужен контакт для коммутации тока к нагрузке.

Фотореле работают, излучая свет, когда ток проходит через LED.

Исходящий свет попадает через изоляционную границу на фотосенсор PDA, который управляет парой MOSFET.

MOSFET

Источник: Wikipedia

Когда пара MOSFET открывается, через её силовые выводы течет постоянный или переменный ток.

Фотореле против механических реле

В таблице ниже признаки фотореле сравниваются с механическими реле.

Фотореле	Механическое реле
Использует свет	Использует подвижные контакты
Быстрое и бесшумное переключение	Медленное переключение и громкий щелчок
Долговечные, нет контактных частей	Меньший ресурс из-за износа подвижных контактов
Низкое потребление входной мощности	Высокое потребление входной мощности

Преимущества фотореле

• Больший срок службы, так как нет механических частей — медленнее деградация, выше надежность.
• Сниженное потребление мощности. Фотореле требуют всего 3–5 мА тока. Для сравнения: контактные реле потребляют ~100 мВт, фотореле — 0,5 мВт.
• Меньшие размеры благодаря корпусу.
• Более высокие скорости переключения.
• Доступны, так как не требуют замены механических реле.
• Повышают функциональность устройства.

Как сделать портативное фотореле

Необходимые компоненты

• Трансформатор
• Неоновая лампа NE-2
• Пластиковый корпус, желательно 12×8×3 см
• Фоторезистор (LDR)
• Розетка
• Таймер 7555 CMOS
• Твердотельное реле (SSR); модель 2 А
• Штекерный разъем (Tip Jack)
• Крышка от бутылки
• Герметик на силиконовой основе
• Манжета для монтажа LED

Процедура

Установите твердотельное реле, выводы фоторезистора и трансформатор на пластиковый корпус. Закрепите их силиконовым герметиком.

Разместите мелкие детали (диод, конденсатор, интегральную схему) на печатной плате.

Печатная плата

Затем установите печатную плату на пластиковый корпус. Разместите плату между твердотельным реле и трансформатором рядом с выводами фоторезистора.

Подключите 2-пиновый разъем к фоторезистору.

Совместите твердотельное реле с печатной платой, затем соедините трансформатор с печатной платой.

Трансформатор схемы

Источник: Wikipedia

Установите выходную розетку на твердотельное реле, прокладывая провода трансформатора и входной шнур питания.

Наконец, установите неоновую лампу и заземляющий терминал, соединив их с трансформатором. Ваше портативное реле готово.

Ниже приведена принципиальная схема для ориентации:

Схема фотореле

Источник: Maxim Carter

Стоит отметить, что существует три вариации фотореле:

• 240 ВAC однополюсная версия
• Влагозащищенная версия
• Версия для высокого тока

Рассмотрим каждую и узнаем, как их сделать.

Версия 240 ВAC однополюсная

Сделать её просто: используйте трансформатор 230В/6В×2 вместо 240ВAC и уберите неоновую лампу и резистор (150 кОм).

Резисторы

Влагозащищенная версия

Убрав датчик света и используя низковольтную проводку, вы создадите влагозащищенную версию фотореле.

Однако нужно поместить часть датчика света в полупрозрачный водонепроницаемый контейнер, а остальную схему — в защищенное место. Как показано на схеме ниже:

Схема влагозащищенного фотореле

Источник: Wikimedia Commons

Закрытое реле

Источник: Wikipedia

Версия для высокого тока

Для высокотоковой версии нужно заменить исходные резисторы на более мощные, способные выдерживать большой ток.

Эта система предпочтительна, так как обеспечивает усиленную ночную безопасность.

Аналогично, можно следовать схеме ниже для управления 240В реле.

Высокотоковое фотореле

Источник: Wikimedia Commons

Меры предосторожности при изготовлении портативного фотореле

При работе с любыми цифровыми устройствами необходимо соблюдать правила безопасности, чтобы предотвратить вред для себя и оборудования.

Некоторые меры:

1. Работайте на сухой поверхности и в сухой среде, чтобы избежать удара током.
2. Убедитесь, что все источники питания, связанные с устройством, отключены перед работой. Также отсоедините всю проводку, подключенную к фотореле.
3. Проверьте полярность, чтобы убедиться, что все проводники обесточены. Тест полярности также предотвратит короткое замыкание и улучшит функциональность.
4. Используйте только напряжение, которое система может выдержать; более высокое напряжение может привести к взрыву при подключении фотореле к питанию.
5. Дважды проверьте проводку на цифровом устройстве, чтобы убедиться в правильности соединений перед подключением фотореле к источнику питания.

Проверьте проводку дважды

Источник:

Резюме

С непрерывным развитием технологий проектировщики ищут способы создания качественных релейных систем.

Систем, которые справляются с задачами легко, долговечны и экономичны.

Поэтому они уходят от механических реле.

Учитывая популярность и безупречную репутацию фотореле, можно с уверенностью сказать: они — будущее.

Это завершает статью. Не стесняйтесь обращаться к нам по любым вопросам — мы с радостью поможем.