Fotossensor (relé fotoelétrico) para iluminação externa: construção, princípio de funcionamento e dicas de instalação

O complemento ao dispositivo de iluminação na forma de um fotorrelé permite reduzir o consumo de energia elétrica. Este dispositivo pequeno e de construção simples assume totalmente o controle de ligar/desligar as lâmpadas de acordo com o nível de luminosidade externa.

Ao anoitecer, o fotossensor para iluminação externa ativa a iluminação próxima à casa e, ao amanhecer, a desliga. É simples em construção e operação, mas antes de adquirir o modelo ideal, é preciso considerar muitos fatores. Explicaremos como escolher a opção perfeita.

Princípio de funcionamento do fotossensor

A base do fotorrelé (interruptor crepuscular) que controla a iluminação externa é um elemento fotossensível, que reage ao brilho existente da luz solar e artificial.

Quando o anoitecer chega, o fotossensor fecha os contatos e fornece energia elétrica às luminárias instaladas do lado de fora perto da casa. E quando a intensidade do fluxo luminoso aumenta pela manhã, ele abre novamente o circuito, desligando os dispositivos de iluminação.

O relé fotossensível controla automaticamente o funcionamento do dispositivo de iluminação a ele conectado, desligando e ligando conforme necessário.

Graças à presença do fotorrelé no circuito de iluminação externa, os moradores não precisam acender a luz à noite na área externa e desligá-la pela manhã – tudo acontece automaticamente.

Isso reduz significativamente o consumo de energia elétrica das luminárias externas e também prolonga sua vida útil. Afinal, elas funcionam apenas quando realmente necessário, e não por 8 a 9 horas por dia.

No setor residencial, esses sistemas são instalados para iluminação de:

• escadas externas;
• áreas próximas a casas;
• caminhos de parques e jardins;
• quiosques, áreas de churrasco e terraços abertos.

As organizações instalam fotorrelés ao projetar a iluminação em pátios de edifícios residenciais, em centros comerciais e em patamares de escadas de edifícios altos, bem como na iluminação de estruturas externas com publicidade. Em todos os lugares, o objetivo é o mesmo: economizar energia e prolongar a vida útil dos dispositivos de iluminação.

Na sua forma mais simples, o dispositivo de comutação em questão consiste em uma fonte de alimentação, um sensor fotossensível, um amplificador de corrente e um relé de comutação.

Existem vários tipos de fotorrelés, mas o princípio de funcionamento é o mesmo para todos. Eles possuem um sensor fotossensível conectado à alimentação que monitora o nível de iluminação na área controlada.

Ao entardecer, esse sensor aciona o relé, ligando a iluminação externa. Quando o sol nasce novamente, ocorre o desligamento inverso das luminárias externas.

Principais tipos de dispositivos elétricos

Qualquer fotorrelé que controle a iluminação externa possui em seu circuito três blocos com funcionalidades diferentes:

1. Sensorial – fotossensor baseado em semicondutores.
2. Intermediário – amplificador de corrente elétrica.
3. Atuador – o próprio relé (comutador).

Estruturalmente, o primeiro desses elementos pode ser separado do corpo principal. Mas também existem dispositivos onde esse sensor fotossensível é montado em um único bloco com as demais partes do circuito interno do aparelho elétrico.

Graças à sua compacidade, o sensor fotossensível pode ser instalado até mesmo em postes de iluminação pública, perto do poste ou diretamente nele.

Consequentemente, todos os modelos de fotorrelés de controle de iluminação são divididos em:

• dispositivos com fotocélula embutida;
• dispositivos com fotossensor separado, que fica fora do corpo.

Equipamento com sensor embutido é instalado diretamente na rua. Seu invólucro tem maior proteção contra umidade e poeira. No segundo caso, o bloco de comutação é montado em trilho DIN no quadro elétrico interno da residência. E o sensor remoto é conectado a ele por meio de fios comuns.

Além de monitorar o nível de luminosidade, esses sistemas de controle frequentemente são equipados com sensores de movimento embutidos, temporizadores e vários botões de controle. Em lojas de iluminação, também é possível encontrar fotorrelés construídos em controladores digitais. No entanto, esses dispositivos custam várias vezes mais do que os modelos comuns.

Os dispositivos digitais são caros, mas permitem controlar as luminárias com mais precisão. O princípio de funcionamento dos fotorrelés domésticos e os elementos básicos são idênticos aos dos aparelhos padrão.

Mas essas variantes são complementadas por um microcontrolador que pode ser ajustado para que as luminárias liguem apenas em determinados horários. Isso permite uma sintonia mais fina do relé, vinculando seu funcionamento às condições climáticas e até mesmo ao mês do ano.

Seleção do fotorrelé para iluminação externa

Antes de ir à loja comprar um fotossensor para ajustar o sistema de iluminação externa, é necessário definir a quantidade e o tipo de luminárias a serem conectadas. Para um ou dois postes, um relé ao qual os aparelhos de iluminação serão conectados diretamente é suficiente.

Se houver muitas lâmpadas, o fotorrelé não conseguirá suportar a corrente que passa por ele. Nesse caso, é necessário um equipamento com contator magnético.

Aqui, o interruptor fotossensível aciona um dispositivo especial por meio do qual a alimentação dos equipamentos de iluminação é realizada. Ou seja, grande parte da escolha do modelo do fotossensor depende da potência do circuito de luminárias a ele conectado.

A seleção de um fotorrelé para um sistema de iluminação externa com painéis solares requer uma abordagem especial e a realização obrigatória de cálculos preliminares. Sua potência e o número de dispositivos conectados dependem diretamente do número médio anual de dias ensolarados na região, bem como da quantidade de painéis solares no circuito.

Quanto mais lâmpadas forem planejadas para serem conectadas ao fotorrelé, maiores devem ser os parâmetros de corrente comutada – atualmente, existem no mercado dispositivos com corrente nominal na faixa de 6–63 Ampères, há opções para escolher.

Quanto ao tipo de conexão à rede elétrica, os relés de controle de luz para iluminação externa são divididos em:

• monofásicos (domésticos, para rede de 220 V);
• trifásicos (para redes de 380 V).

No entanto, o próprio relé de comutação e todo o circuito com o fotossensor são alimentados por uma tensão de 12 V, que vem de um transformador abaixador. A escolha entre um dispositivo monofásico ou trifásico depende exclusivamente da rede de lâmpadas conectada a ele e da potência consumida.

Para instalar um fotorrelé de controle para iluminação externa em casas particulares, o melhor é escolher modelos domésticos comuns de 220 V. Eles serão mais do que suficientes, especialmente se forem conectados a luminárias LED econômicas.

Parâmetros técnicos – no que observar

Alguns aparelhos elétricos importados são projetados para redes de 110 ou 127 V. É raro, mas podem ser encontrados em lojas de iluminação. Assim, eles não funcionarão nas redes russas de 220 V. Será necessário instalar um transformador adicional. Melhor adquirir logo o equipamento que cause menos problemas de conexão.

O primeiro e principal indicador é o grau de proteção. Para instalação ao ar livre, deve-se escolher modelos com invólucro hermético com IP65 ou superior. Para montagem sob o telhado ou em um quadro protegido, um dispositivo com IP44 é suficiente.

O segundo parâmetro é o limiar de disparo, expresso em lux. Normalmente, a faixa é de 2 a 50 lux. O fotorrelé possui ajuste deste parâmetro para que o usuário possa configurá-lo de acordo com suas preferências pessoais. Só vale a pena adquirir um dispositivo com limiar não ajustável em último caso.

O terceiro indicador é o tipo de lâmpadas conectadas. Muitas vezes, o fotorrelé é destinado exclusivamente para funcionar com lâmpadas incandescentes, que criam uma carga ativa.

Para conectar lâmpadas fluorescentes, que já possuem carga reativa, é necessário usar outro tipo de interruptor crepuscular. E para conectar luminárias de mercúrio ou sódio, é necessário um equipamento com circuito de proteção adicional, projetado para suportar picos de corrente de partida.

Ao escolher um relé com fotocélula remota, é necessário considerar o comprimento do cabo entre eles – ele tem limitações específicas, não podendo ser substituído por um mais longo.

E os últimos parâmetros são dimensões e peso. A maior parte do fotorrelé é a fonte de alimentação com transformador abaixador interno. O próprio sensor de luz (LED) tem dimensões bem pequenas.

O contator ou a chave magnética (contator magnético) ocupa muito mais espaço, através dos quais as luminárias são conectadas. Tudo isso deve caber no quadro elétrico ou próximo à luminária.

As funções adicionais são importantes?

Muitos modelos de relés de controle de luz são equipados com sensor de movimento e timer. O primeiro garante que a iluminação seja ligada apenas quando uma pessoa se movimenta pela área controlada, e o segundo permite desligar completamente o dispositivo durante o dia, independentemente do nível de luz natural.

Na prática, todos os sensores de luz são ajustados de fábrica para não serem ativados simplesmente pela iluminação momentânea dos faróis de um carro que passa.

Os modelos mais caros são os fotorrelés com display eletrônico e controlador programável. Esses dispositivos permitem configurar um programa de funcionamento para cada estação e situação.

Por exemplo, no inverno, a iluminação ligará mais cedo, e no verão, mais tarde. Também é possível programar o desligamento do próprio relé junto com as luminárias externas após a uma da manhã, para que não desperdicem energia.

Detalhes da instalação do sensor de luminosidade

O dispositivo de controle de luz geralmente é instalado próximo à luminária à qual está conectado. Para cada modelo, o diagrama de conexão é escolhido conforme as instruções da ficha técnica. É obrigatório estudá-lo antes de iniciar o trabalho.

Não são necessárias habilidades especiais para realizar a instalação. Basta calcular tudo de modo que os aparelhos elétricos de iluminação não sobrecarreguem a linha. O fotorrelé praticamente não impõe carga à rede. No entanto, o DR no quadro elétrico e o próprio fotossensor devem ser escolhidos com base no número e na potência das lâmpadas conectadas.

Para instalar o fotorrelé por conta própria, basta ter conhecimentos mínimos na área de instalações elétricas e seguir as regras básicas de segurança para sua execução.

Existem algumas normas simples para a instalação de relés fotossensíveis:

1. Recomenda-se conectar o interruptor crepuscular e toda a linha de dispositivos de iluminação após ele em uma linha separada do quadro elétrico com seu próprio disjuntor de proteção.
2. É terminantemente proibido instalar o fotossensor de cabeça para baixo. De um lado, ele deve estar exposto à luz solar; do outro lado, deve receber a luz das lâmpadas de iluminação artificial.
3. Não se deve montar este dispositivo elétrico perto de materiais inflamáveis, próximos a equipamentos de aquecimento ou ambientes quimicamente ativos.
4. Se muitas lâmpadas forem conectadas ao fotorrelé, é necessário incluir um contator magnético no esquema.

O principal é que a luz de qualquer luminária não incida sobre o fotoelemento. Caso contrário, ele funcionará constantemente de forma incorreta. O fotossensor reage a qualquer luz, seja artificial ou natural do sol.

O diagrama de conexão dos dispositivos de iluminação ao fotorrelé (direto ou através de um contator) é escolhido de acordo com a potência total das luminárias conectadas.

No corpo do fotorrelé há um diagrama com a identificação das cores de todos os fios que saem dele. Geralmente, o marrom vai para a fase do quadro elétrico ('L'), o azul para o neutro ('N'), e o vermelho ou preto para a luminária externa. Basta descascar as pontas desses condutores e conectar tudo conforme o diagrama elétrico fornecido.

Se o fotossensor tiver dois contatos, um deles é conectado à fase do quadro elétrico e o outro vai para a luminária. Neste caso, o neutro não está presente.

No caso de conectar a iluminação externa através de uma chave magnética, ela é conectada ao fotorrelé da mesma forma que uma lâmpada. E os próprios dispositivos de iluminação são alimentados a partir dela.

Neste caso, o relé não fecha o circuito que alimenta as lâmpadas, mas apenas a chave. Através do interruptor neste esquema passa uma corrente mínima, por isso um dispositivo mais barato e de menor potência é adequado. Toda a carga aqui é transferida para o contator externo.

Sobre como escolher luminárias para organizar a iluminação externa com painéis solares, está detalhado no próximo artigo, que recomendamos que você leia.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

Não deve haver dificuldades em escolher e integrar um sensor de luz no sistema de iluminação externa. Tudo é extremamente simples. Os vídeos abaixo permitirão até mesmo eletricistas iniciantes entender todas as nuances da instalação deste dispositivo.

Vídeo #1. Todas as nuances da conexão do fotossensor "dia-noite":

Vídeo #2. Visão geral do fotorrelé de ligar/desligar da iluminação noturna externa:

Vídeo #3. Descrição do esquema de conexão do interruptor crepuscular através de um contator externo:

Os relés de controle de luz para instalação com dispositivos de iluminação externa são simples em construção e conexão. Eles simplificam muito a vida dos proprietários de casas particulares e permitem reduzir o consumo de energia. Existem muitos modelos desses dispositivos nas lojas. Sempre é possível escolher um com os parâmetros necessários para uma situação específica.

E se você tem conhecimento e experiência em engenharia elétrica, é possível montar um fotorrelé semelhante a partir de um fotodiodo, um diodo comum, um relé e um par de transistores com resistores.

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