Научная работа обучающегося по теме "Регулирование освещенности с применением фотореле".

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение Алданского района

«Средняя общеобразовательная школа №4 пос. Нижний Куранах»

              Регулирование освещенности с применением фотореле. 

Автор: Чернышов Кирилл Владимирович

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение Алданского района «Средняя общеобразовательная школа №4 пос. Нижний Куранах»

Руководитель: Герасимчук Валентина Владиславовна, учитель физики Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение Алданского района

«Средняя общеобразовательная школа №4 пос. Нижний Куранах»

Нижний Куранах

2012

Регулирование освещенности с применением фотореле. 

Чернышов Кирилл Владимирович

Муниципальное общеобразовательное учреждение Алданского района «Средняя общеобразовательная школа №4 пос. Нижний Куранах»

Краткая аннотация

Экономия электроэнергии одна из главных задач моей семьи. Иногда хочется иметь постоянную подсветку, например во дворе. Подсветка не потребляет много энергии (7...15 Вт), но экономичней, если она будет работать только в темное время суток. Включать и выключать подсветку вручную не всегда удобно. Тем более что это успешно может выполнять автоматика.

Тема:     Регулирование освещенности с применением фотореле. 

Проблема: Необходимость  создания доступных средств регулирования освещенности  двора с помощью фотореле.

Гипотеза: Можно ли своими руками изготовить прибор регулирующий освещенность с помощью фотореле.

Цель работы: Изготовить экономичный регулятор своими руками.

Задачи:

- Изучить литературу.

- Рассчитать схемы.

- Создать действующую регулятор с применением фотореле.

 Предмет исследования: существующие регуляторы освещенности.

Объект исследования: количество освещенности необходимое для функционирования фотореле.                    

Методы исследования:

- Исследование литературы.

- Сравнительный метод.

- Расчетный метод.

- Метод  моделирования.

Фотореле – это автоматическое включение/выключение осветительных приборов. Работа фотореле основана на показателях уровня естественной освещенности. По сути, работа главного элемента фотореле заключается именно в том, чтобы зафиксировать и определить уровень естественной освещенности (в Люксах). Если это значение соответствует порогу срабатывания, то фотореле автоматически включает/выключает освещение. Таким образом, Вы сможете навсегда забыть о фонарях, светящих в яркий солнечный день, но почему-то не работающих ночью.

Порог срабатывания устанавливается и может меняться по желанию заказчика в рамках диапазона, предусмотренного механизмом фотореле. Установить значение порога срабатывания можно вручную (аналоговое фотореле с ручкой-переключателем) или на специальном табло (цифровые фотореле с автоматизированной настройкой). Аналоговые и цифровые фотореле одинаково надежны и функциональны, поэтому выбор аппарата зависит исключительно от того, какой интерфейс Вы предпочитаете.

Схемы предложенные интернет-ресурсами и технической литературой.

Поэтому предлагаю схему рассчитанную мною.

При отсутствии освещения фоторезистора R1 узким пучком света сопротивление фотодатчика R1 велико, на входе и выходе триггера Шмитта, а также на входе элемента DD1.3 и выходе элемента DD1.4 действует напряжение низкого уровня. Транзисторы VT1 и VT2 закрыты. В таком, дежурном, режиме устройство потребляет небольшой ток — всего несколько миллиампер. При освещении устройства сопротивление фоторезистора начинает уменьшаться, а падение напряжения на резисторе R2 — увеличиваться. Когда это напряжение достигнет порога срабатывания триггера, на выходе его элемента DD1.2 появляется сигнал высокого уровня, который через резистор R5 и конденсатор СЗ поступает на вход элемента DD1.3. В результате элементы DD1.3 и DD1.4 формирователя импульса нормированной длительности переключаются в противоположное логическое состояние. Теперь сигнал высокого уровня на выходе элемента DD1.4 открывает транзисторы VT1 и VT2, а электромагнит YA1, срабатывая, приводит в действие запорное устройство.

При выключении источника света сопротивление фоторезистора увеличивается, а напряжение на резисторе R2 и, следовательно, на входе триггера уменьшается При пороговом напряжении триггер переключается в исходное состояние и конденсатор СЗ быстро разряжается через диод VD 1, резистор R5 и элемент DD1 2. Длительность работы электромагнита определяется временем заряда конденсатора СЗ через резистор R6. Изменением сопротивления этого резистора регулируют время работы электромагнита. Чтобы устройство не срабатывало при пропадании и последующем появлении сетевого напряжения, различных световых помех, параллельно резистору R2 подключен конденсатор С1.

Изучая литературу видим, что промышленные регуляторы с применением фотореле стоит от 900 руб.  А стоимость моих электродеталей  276 руб.

          Перечень и стоимость деталей для регулятора освещенности с применением фотореле по предлагаемой схеме:

Переменный резистор      R2 210 кОм – 7руб.

Реле                                        K1 – 67 руб.

Светодиод                            HL1 – 10 руб.

Транзистор                           VN КТ 315Б – 4 руб.

Фоторезистор                      R1  – 20 руб.

Микросхема                        D1-K561 ТЛ1 – 103 руб.

Диоды                                   VD1 – 3 руб.

                                                VD2 Д818А – 5 руб.

Диодный мост                    VD2-VD5 КЦ 405А – 14 руб.

Предохранитель                FU1 – 10 руб.

Конденсаторы                    C1 1мФ 250 В – 1,25 руб.

                                               С2 1мФ 250 В – 1,25 руб.

                                               С3 2200 мФ – 7 руб.

                                               С4 0,1 мФ – 0,10

Резисторы                           R3 10 кОм – 0,60 руб.

                                               R4 5,1 кОм – 0,40 руб.

                                               R5 1 кОм – 0,05 руб.

                                               R6 24 кОм – 12 руб.

                                               R7 24 кОм – 12 руб.                                                

Всего:  277 руб. 65 коп.                                                                            

Усовершенствование предлагаемой схемы можно продолжить подключив к регулятору таймер.

Вывод: мы собрали регулятор освещенности с применением фотореле на доступных и экономичных деталях.