Микропроцессорное фотореле с программируемыми порогами освещённости
На днях получил письмо от Вячеслава:
Здравствуйте Эдуард.
Буду признателен и даже отблагодарю пивом, за разработку регулируемого фотореле.
Суть устройства. Светочувствительный датчик (желательно распространённый), подключен к микропроцессорному блоку управления. На блоке две кнопки «вкл» и «выкл», нажатием которых задаётся соответствующий порог, который затем сохраняется в энергонезависимой памяти.
В моём, домашнем хозяйстве, установлено несколько фотореле заводского изготовления. Все они аналогового типа. Работают очень не устойчиво и практически не поддаются регулировке. На улице, уже (еще) достаточно светло, а лампы продолжают гореть, или наоборот, стемнело, но свет еще не включился.
С одной стороны, у меня три фотореле давно несут службу включая и выключая лампы на подворье, но с другой стороны вспомнил, как летом мой тесть мучил меня недавно купленным автоматом включения освещения. Это устройство умудрилось за неделю сгореть 2 раза..
Поэтому чего-то заинтересовала меня эта проблемка. Сперва сделал по идее Вячеслава, с двумя кнопками и двумя программируемыми порогами включения и выключения. Схема фотореле минималистична - в ней нет ничего лишнего. Все детали самые заурядные. Фоторезистор был извлечён из умершего китайского фотореле. Подойдёт совершенно любой фоторезистор. Можно отечественного производства. При повторении конструкции надо будет сделать маленькую лабораторную работу: измерить сопротивление Вашего фоторезистора при слабом освещении, примерно при том освещении, когда фотореле должно включать/выключать лампы. Резистор, включенный последовательно с фоторезистором надо взять примерно такого сопротивления. Это сильно облегчит настройку и улучшит стабильность работы микропроцессорного фотореле.
Схема фотореле проста и лаконично. Питается устройство от сети 220в через разделительный конденсатор.
После того, как устройство было реализовано в железе и я с ним поэкспериментировал, я понял, что в таком виде есть подводные грабли, на которые невольно наступаешь при программировании фотореле. Дело в том, что человеческий глаз не обладает достаточной метрологической точностью при определении уровня освещённости. Поэтому есть большая вероятность не правильно задать уровни освещённости, при этом работа фотореле станет крайне нестабильной. Пришлось вводить контроль программируемых уровней освещённости.
Для того, чтобы запрограммировать желаемый уровень освещённости, при котором фотореле будет включать лампы, нужно при этом освещении длительно нажать кнопку ON (более 2сек.) Это приведёт к записи в память микроконтроллера текущего значения освещённости. Аналогично можно запрограммировать значение освещённости, при котором фотореле будет обесточивать лампы освещения. Для этого служит кнопка OFF. Кратковременное нажатие кнопок ON/OFF приводит к включению/отключению реле. Если при записи выяснится, что записываемый уровень освещённости некорректный (относительно записанного второго уровня) светодиод сообщит об ошибке серией вспышек. Пока не будут записаны оба уровня в память микроконтроллера, управление работает только вручную, от кнопок. Корректная запись отображается длительным свечением светодиода.
После осознания неудобства такого способа программирования я решил переделать программу (и схему) фотореле. Переделка схемы заключается ..в удалении второй кнопки. Теперь кнопка программирования уровня только одна. Она же работает для оперативного включения/выключения ламп. При ручном включении/выключении ламп срабатывает автозапоминание состояния реле. Поэтому если Вы вечером выйдя во двор решите выключить фонарь, он до утра не включится. Следующее включение произойдёт автоматически вечером следующего дня. Аналогичная логика и с включением фонаря. Схема практически такая же.
Логика работы фотореле слегка изменена. Добавил программный гистерезис на включение и отключение реле. Немного поиграв со второй версией фотореле решил написать третью версию управляющей программы. Я добавил в неё более жестокую цифровую фильтрацию потока уровня с фотодатчика. Реле стало медленней реагировать на изменение уровня освещённости, что ещё больше повысило уровень помехозащищённости.
Так как плата и схема трёх версий микропроцессорного фотореле практически идентичны, могу посоветовать установить микроконтроллер в панельку и проверить, с какой из версий прошивок Вам удобней всего эксплуатировать этот автомат.
В конце повествования хотелось бы остановиться на вопросе правильного размещения фотореле на подворье. Очень важным фактором является то, как будет защищён от осадков прибор и как на фотодатчик будет попадать свет. Из своего опыта могу заключить, что лучшее направление фотоприёмника это вверх. Да, взгляд на небо. Тогда свет ламп, отражённый от земли и окружающих предметов не будет влиять на освещённость фоторезистора. Из подручных способов защиты от влаги могу посоветовать плату накрыть донышком от небольшой ПЭТ-бутылки от напитков (0,25-0,5л). Такой "светофильтр" практически вечный, не боится ни влаги ни солнца. Снизу вода на плату не попадёт (если силы гравитации не перестанут действовать), зато доступ воздуха будет способствовать лучшей вентиляции и отсутствию росы. Хотя окунуть собранную плату в лак тоже не помешает. Только надо принять меры по защите кнопки от попадания лака внутрь.
Файлы плат и прошивок, как обычно, доступны для бесплатного скачивания в разделе "Каталог файлов"
Если при повторении этой конструкции у Вас возникли какие-то вопросы или идеи по улучшению её, напишите мне в онлайн форме свои соображения по этому поводу.
