Fotocellula (fotorelè) per illuminazione esterna: struttura, principio di funzionamento e consigli per l'installazione

L'aggiunta di un fotorelé a un apparecchio di illuminazione consente di ridurre il consumo di energia elettrica. Questo dispositivo piccolo e semplice nella struttura gestisce completamente l'accensione/spegnimento delle lampadine in base al livello di illuminazione esterna.

Al crepuscolo, il fotosensore per l'illuminazione esterna attiva l'illuminazione vicino alla casa e all'alba la spegne. È semplice nella struttura e nell'uso, ma prima di acquistare il modello ottimale è necessario considerare molti aspetti. Le spiegheremo come scegliere la soluzione ideale.

Principio di funzionamento del fotosensore

La base del fotorelé (interruttore crepuscolare) che controlla l'illuminazione esterna è un elemento fotosensibile che reagisce alla luminosità esistente della luce solare e artificiale.

Quando sopraggiunge il crepuscolo, il fotosensore chiude i contatti e fornisce energia elettrica agli apparecchi di illuminazione installati all'esterno vicino alla casa. Con l'aumentare dell'intensità del flusso luminoso al mattino, riapre il circuito spegnendo i dispositivi di illuminazione.

Il relè fotosensibile in modalità automatica gestisce il funzionamento dell'apparecchio di illuminazione ad esso collegato, accendendolo e spegnendolo secondo necessità.

Grazie alla presenza del fotorelè nel circuito dell'illuminazione esterna, i proprietari di casa non hanno la necessità di accendere la luce la sera nell'area pertinenziale e di spegnerla al mattino: tutto avviene automaticamente.

Ciò riduce notevolmente il consumo di energia elettrica dei lampioni stradali e ne prolunga la durata. Infatti, in questo caso funzionano solo quando è realmente necessario, e non per 8-9 ore al giorno.

Nel settore privato, tali sistemi vengono installati per l'illuminazione di:

• scale esterne;
• aree vicino alle villette;
• viali dei parchi e dei giardini;
• gazebo, aree barbecue e terrazze scoperte.

I fotorelè vengono installati dalle organizzazioni per l'allestimento dell'illuminazione nei cortili dei condomini, nei centri commerciali e nei pianerottoli dei palazzi, nonché per l'illuminazione di strutture pubblicitarie esterne. L'obiettivo è sempre lo stesso: risparmiare energia elettrica e prolungare la vita degli apparecchi di illuminazione.

Nella sua forma più semplice, il dispositivo di commutazione in questione è composto da un'alimentazione, un sensore fotosensibile, un amplificatore di corrente e un relè di commutazione.

Esistono diversi tipi di fotorelè, ma il principio di funzionamento è lo stesso per tutti. In esso è presente un sensore fotosensibile collegato all'alimentazione, che monitora il livello di illuminazione nell'area controllata.

Al calare del crepuscolo, questo sensore chiude il relè, accendendo l'illuminazione esterna. Quando il sole sorge di nuovo, avviene lo spegnimento inverso dei lampioni stradali.

Principali tipi di apparecchi elettrici

Qualsiasi fotorelè che controlla l'illuminazione stradale ha nel suo circuito tre blocchi con diverse funzionalità:

1. Ricevente: un fotosensore basato su semiconduttori.
2. Intermedio: un amplificatore di corrente elettrica.
3. Attuatore: il relè stesso (commutatore).

Strutturalmente, il primo di questi elementi può essere separato dall'involucro generale. Ma esistono anche dispositivi in cui questo sensore fotosensibile è montato in un unico blocco con le altre parti del circuito interno dell'apparecchio elettrico.

Grazie alle sue dimensioni compatte, il sensore fotosensibile può essere montato anche sui pali dell'illuminazione stradale, vicino al lampione o direttamente su di esso.

Di conseguenza, tutti i modelli di fotorelè per il controllo dell'illuminazione si dividono in:

• dispositivi con fotocellula integrata;
• apparecchi con sensore fotosensibile separato, che è esterno all'involucro.

Apparecchiature con sensore integrato vengono installate direttamente all'esterno. Il loro involucro offre una maggiore protezione contro umidità e polvere. Nel secondo caso, il blocco di commutazione viene montato su guida DIN nel quadro elettrico interno dell'edificio. Il sensore esterno viene quindi collegato ad esso tramite normali cavi.

Oltre al monitoraggio del livello di illuminazione, questi sistemi di controllo sono spesso dotati di sensori di movimento incorporati, timer e vari pulsanti di comando. Nei negozi di illuminotecnica si possono trovare anche fotorele basati su controllori digitali. Tuttavia, questi dispositivi costano diverse volte più dei modelli standard.

I dispositivi digitali sono costosi, ma permettono un controllo più preciso degli apparecchi di illuminazione. Il principio di funzionamento dei fotorele domestici e i componenti principali sono identici a quelli dei dispositivi standard.

Tuttavia, queste varianti sono dotate di un microcontrollore che può essere regolato in modo che gli apparecchi di illuminazione si accendano solo in determinate ore. Ciò consente una regolazione più precisa del rele, collegandone il funzionamento alle condizioni meteorologiche e persino al mese dell'anno.

Scelta del fotorelé per l'illuminazione esterna

Prima di recarsi in negozio per acquistare un sensore di luce per la regolazione dell'illuminazione esterna, è necessario determinare il numero e il tipo di apparecchi di illuminazione da collegare. Per uno o due lampioni è sufficiente un rele a cui collegare direttamente gli apparecchi di illuminazione.

Se ci sono molte lampadine, il fotorele non riuscirà a sopportare la corrente che lo attraversa. In questo caso è necessaria un'apparecchiatura con un avviatore magnetico.

Qui l'interruttore fotosensibile avvia un dispositivo speciale attraverso il quale viene alimentata l'apparecchiatura di illuminazione. Cioè, gran parte della scelta del modello di sensore di luce dipende dalla potenza dello schema di apparecchi di illuminazione ad esso collegati.

La scelta di un relè fotoelettrico per un sistema di illuminazione stradale a pannelli solari richiede un approccio particolare e l'esecuzione obbligatoria di calcoli preliminari. La sua potenza e il numero di dispositivi collegabili dipendono direttamente dal numero medio annuo di giorni di sole nella regione, nonché dal numero di pannelli solari nello schema.

Più lampadine si prevede di collegare al fotorele, più elevati devono essere i parametri della corrente commutabile: sul mercato sono attualmente disponibili dispositivi con corrente nominale compresa tra 6 e 63 Ampere, quindi c'è una vasta scelta.

In base al tipo di collegamento alla rete elettrica, i relè di controllo della luce per l'illuminazione esterna si dividono in:

• monofase (domestici, per rete 220 V);
• trifase (per reti 380 V).

Tuttavia, il relè di commutazione stesso e l'intero schema con il sensore di luce sono alimentati con una tensione di 12 V proveniente da un trasformatore step-down. La scelta tra un dispositivo monofase o trifase dipende esclusivamente dalla rete di lampadine ad esso collegata e dalla potenza da essa consumata.

Per l'installazione di una fotocellula di controllo per l'illuminazione esterna su case private, è meglio scegliere normali modelli domestici a 220 V. Sono più che sufficienti, specialmente se vi verranno collegati lampade a LED a basso consumo.

Parametri tecnici – a cosa prestare attenzione

Alcuni apparecchi elettrici importati sono progettati per reti a 110 o 127 V. Raramente, ma ci si può imbattere in essi nei negozi di illuminotecnica. Non possono funzionare semplicemente nelle reti a 220 V. Per loro sarà necessario installare un trasformatore aggiuntivo. È meglio prendere direttamente apparecchiature con cui ci saranno meno problemi di collegamento.

Il primo e principale parametro è il grado di protezione. Per l'installazione all'aperto, si dovrebbero scegliere modelli con custodia ermetica IP65 o superiore. Per il montaggio sotto tettoia o in un quadro elettrico protetto, è sufficiente un dispositivo con IP44.

Il secondo parametro è la soglia di intervento, espressa in Lux. Di solito è compresa tra 2 e 50 Lx. La fotocellula ha una regolazione di questo parametro in modo che l'utente possa adattarlo alle proprie preferenze personali. Acquistare un dispositivo con soglia di intervento non regolabile è consigliabile solo in casi estremi.

Il terzo indicatore è il tipo di lampade collegabili. Spesso il relè fotoelettrico è progettato esclusivamente per funzionare con lampadine a incandescenza, che generano un carico resistivo.

Per il collegamento di apparecchi fluorescenti con carico reattivo è necessario un altro tipo di interruttori crepuscolari. Per il collegamento di lampade a mercurio o al sodio, è necessaria un'apparecchiatura con un circuito di protezione aggiuntivo, progettato per sopportare le correnti di spunto.

Quando si sceglie un relè con fotocellula esterna, è necessario considerare la lunghezza del cavo tra di loro – ha dei limiti specifici, non è possibile sostituirlo con uno più lungo.

E gli ultimi parametri sono le dimensioni e il peso. La parte più grande della fotocellula è l'alimentatore con trasformatore step-down all'interno. Il fotosensore stesso (LED) ha dimensioni molto ridotte.

Un contattore o un avviatore magnetico, attraverso cui vengono collegati gli apparecchi di illuminazione, occupa molto più spazio. Tutto ciò deve essere contenuto nel quadro elettrico o vicino al lampione.

Sono importanti le funzioni aggiuntive?

Molti modelli di relè di controllo luce sono dotati di sensore di movimento e timer. Il primo garantisce l'accensione dell'illuminazione solo quando una persona si muove nell'area controllata, mentre il secondo consente di spegnere completamente il dispositivo durante il giorno, indipendentemente dal livello di illuminazione naturale.

In pratica, tutti i fotosensori vengono impostati in fabbrica in modo da non attivarsi semplicemente in caso di illuminazione momentanea dai fari di un'auto in transito.

I modelli più costosi sono i fotorelè con display elettronico e controller programmabile. Questi dispositivi consentono di impostare un programma di lavoro per ogni stagione e situazione.

Ad esempio, in inverno l'illuminazione si accenderà prima, mentre in estate più tardi. Si può anche prevedere lo spegnimento del relè stesso insieme ai lampioni stradali dopo l'una di notte, in modo che non sprechino energia.

Dettagli sull'installazione del sensore di luminosità

L'apparecchio di controllo della luce viene solitamente montato in prossimità della lampada a cui è collegato. Per ciascun modello, lo schema di collegamento viene scelto secondo le istruzioni contenute nel manuale tecnico. Prima di iniziare i lavori, è obbligatorio studiarlo.

Non sono necessarie competenze particolari per eseguire l'installazione. È solo necessario calcolare tutto in modo che gli apparecchi elettrici di illuminazione non sovraccarichino la linea. Il relè fotoelettrico non crea praticamente carico sulla rete. Tuttavia, l'interruttore differenziale nel quadro e il fotosensore stesso devono essere selezionati in base al numero e alla potenza delle lampadine collegate.

Per installare autonomamente un fotorelè, è sufficiente possedere conoscenze minime nel campo dell'elettrotecnica e osservare le più semplici norme di sicurezza durante l'esecuzione.

Esistono alcune semplici norme per l'installazione dei relè fotosensibili:

1. È consigliabile collegare l'interruttore crepuscolare e l'intera linea dei dispositivi di illuminazione a valle di esso su una linea separata dal quadro elettrico con il proprio interruttore automatico di protezione.
2. È severamente vietato installare il fotosensore capovolto. Da un lato deve essere esposto alla luce solare, mentre dall'altro lato deve ricevere la luce delle lampade ad illuminazione artificiale.
3. Non installare questo apparecchio elettrico vicino a materiali infiammabili, in prossimità di apparecchi di riscaldamento e di ambienti chimicamente attivi.
4. Se al fotorelè sono collegate molte lampadine, nello schema è necessario prevedere un contattore magnetico.

L'importante è che la luce di qualsiasi lampada non cada sull'elemento fotosensibile. Altrimenti funzionerà costantemente in modo errato. Il fotosensore reagisce a qualsiasi luce, sia essa artificiale o naturale dal sole.

Lo schema di collegamento degli apparecchi di illuminazione al fotorelè (diretto o tramite contattore) viene scelto in base alla potenza totale delle lampade collegate.

Sul corpo del fotorelè è presente uno schema con la codifica a colori di tutti i cavi che ne escono. Di solito, il marrone va alla fase dal quadro («L»), il blu al neutro («N»), mentre il rosso o il nero va alla lampada di illuminazione stradale. È sufficiente spellare le estremità di questi conduttori e collegare il tutto secondo lo schema elettrico allegato.

Se il fotosensore ha due contatti, uno di essi viene collegato alla fase dal quadro, mentre l'altro va alla lampada. In questo caso, il neutro non è presente.

Nel caso di collegamento dell'illuminazione esterna tramite un avviatore magnetico, questo si collega al fotorelè come una lampadina. Gli apparecchi di illuminazione stessi vengono alimentati da esso.

In questo caso, il relè non chiude il circuito che alimenta le lampade, ma solo l'avviatore. Attraverso l'interruttore in questo schema passa una corrente minima, quindi è adatto un dispositivo più economico e di potenza inferiore. Tutto il carico viene trasferito su un contattore esterno.

Informazioni dettagliate su come scegliere gli apparecchi di illuminazione per l'organizzazione dell'illuminazione stradale a pannelli solari sono fornite nell'articolo seguente, che consigliamo di consultare.

Conclusioni e video utili sull'argomento

Non dovrebbero esserci difficoltà nella scelta e nell'inserimento di un sensore fotosensibile nel sistema di illuminazione esterna. Tutto è estremamente semplice. I seguenti materiali video permetteranno anche agli elettricisti principianti di comprendere tutte le sottigliezze dell'installazione di questo dispositivo.

Video #1. Tutte le sfumature del collegamento del sensore fotografico 'giorno-notte':

Video #2. Panoramica del fotorelè di accensione/spegnimento dell'illuminazione notturna esterna:

Video #3. Descrizione dello schema di collegamento dell'interruttore crepuscolare tramite contattore esterno:

I relè di controllo della luce per l'installazione con apparecchi di illuminazione esterna sono semplici nella costruzione e nel collegamento. Semplificano notevolmente la vita dei proprietari di case private e consentono di ridurre il consumo energetico. Nei negozi si trovano molti modelli di tali dispositivi. È sempre possibile sceglierne uno con i parametri necessari per una situazione specifica.

E se si hanno conoscenze ed esperienza in ingegneria elettrica, è possibile assemblare un tale fotorelè da un fotodiodo, un diodo normale, un relè e un paio di transistor con resistori.

Si prega di scrivere commenti nel blocco sottostante. Porre domande su punti controversi o complessi. Condividere la propria opinione, informazioni utili e foto sull'argomento dell'articolo.