Стоимость киловатт/часа электроэнергии, в наше время, заставляет серьезно задуматься об экономии. Один из источников перерасхода электроэнергии — это осветители, установленные у входной двери, на участке улицы, прилегающему к частному дому и т.д. Такие осветители должны работать только в темное время суток, а с рассветом выключаться.
Но, как часто бывает, люди забывают выключать свет утром. В результате лампы горят почти круглые сутки. Конечно, можно установить несложный таймер, но из-за изменения продолжительности светового дня, такой таймер будет недостаточно эффективным.
Решить проблему экономии оптимально можно при помощи электронного фотовыключателя, который будет автоматически включать свет при наступлении темноты и выключать его если естественная освещенность достаточна. Такой выключатель реагирует не на время суток, а на фактическую освещенность.
В радиолюбительской литературе опубликовано немало устройств такого назначения, но роднит их то, что в качестве фотосенсора почти всегда используется фоторезистор. Но это относительно редкий элемент. Сейчас более доступны фотодиоды для систем дистанционного управления. Других же фотосенсоров, таких как фотоэлементы, фототранзисторы, фоторезисторы, в продаже, практически, не бывает.
Как показывает практика, фотодиод, включенный как фоторезистор, не менее эффективен. На схеме представлен фотовыключатель, который используется для управления светильниками общей мощностью около 300Вт. В качестве фотосенсора используется фотодиод ФД-611, применяемый в системах дистанционного управления отечественных телевизоров. Фотодиод включен в обратном направлении, вместе с резистором R2 он образует делитель напряжения. При достаточной освещенности сопротивление фотодиода мало, и напряжение на конденсаторе СЗ будет около логической единицы. Это приводит к тому, что на выводах 4 и 3 микросхемы D1 будет логический ноль. Транзистор VT1 закрыт, светодиоды оптопар U1 и U2 погашены, а симистор VS1 закрыт, — освещение выключено. При понижении освещенности ниже некоторого порогового значения, сопротивление фотодиода становится таким большим, что напряжение на конденсаторе СЗ падает до уровня около логического нуля. Это вызывает логическую единицу на выводах 4 и 3 D1, что приводит к открыванию транзистора VT1, зажиганию светодиодов оптопар U1 и U2, и открыванию симистора. При этом включаются осветительные приборы, подключенные в качестве нагрузки.
Теперь более подробно о назначении некоторых деталей. Питается микросхема и оптопары от бестрансформаторного источника, состоящего из гасящего конденсатора С1, диодного моста VD1-VD4 и стабилитрона VD5. Светодиод HL1 нужен только для индикации включения устройства в сеть. Конденсатор С2 сглаживает пульсации выпрямленного напряжения. Напряжение на С2 складывается из напряжения стабилизации VD5 и прямота напряжения HL1 и составляет, примерно, 11-12В.
Конденсатор СЗ необходим для замедления реакции фотодиода на изменение внешней освещенности. Конденсатор не дает выключателю переключаться от быстрых изменений освещенности, например от света фар проезжающего автомобиля.
Резистор R2 выбран подстроечным, чтобы можно было оперативно (при помощи отвертки) регулировать порог срабатывания выключателя. К тому же, подстроенный резистор более удобен при настройке выключателя, чем подбор сопротивления постоянного резистора.
Применение двух оптопар U1 и U2 вызвано тем, что для получения полной яркости свечения ламп необходимо чтобы симистор открывался как на положительной так и на отрицательной полуволне сетевого напряжения. Для этого фотодинисторы оптопар включены встречно-параллельно. Один открывается на положительной полуволне, а второй на отрицательной. Резистор R4 ограничивает ток через эти фотодинисторы. Резистор R3 ограничивает ток через светодиоды оптопар.
Фотодиод VD6 должен быть расположен так, чтобы на него поступал солнечный свет, но не поступал свет от осветительных приборов, светодиода HL1. Его можно вынести за пределы корпуса выключателя соединив с ним экранированным проводом.
В приборе вместо фотодиода ФД-611 можно использовать любой другой фотодиод от систем дистанционного управления, но именно фотодиод, а не интегральный фотоприемник. Это может быть ФД-320, ФД-260, ФД-263. В настоящее время такие фотодиоды бывают в широкой продаже. Микросхему К561ТЛ1 можно заменить аналогом серии К1561, 564, KAS61. Использовать К176ТЛ1 нежелательно из-за её низкой надежности, что особенно проявляется при эксплуатации прибора вне помещения. Стабилитрон Д814А можно заменить любым другим стабилитроном аналогичной мощности на напряжение 6…11В. Диоды КД102А, примененные в выпрямительном мосте можно заменить на КД105, КД109 или заменить их готовым выпрямительным мостом.
Налаживание заключается в подстройке сопротивления резистора R2 таким образом, чтобы свет включался с наступлением темноты и выключался на рассвете. Следует заметить, что у фотодиодов разных марок могут быть различные обратные сопротивления, поэтому, в некоторых случаях может потребоваться последовательное включение с резистором R2 дополнительного постоянного резистора.
