Fotodetector (fotorrelé) para iluminación exterior: construcción, principio de funcionamiento y consejos de instalación

El complemento para el dispositivo de iluminación en forma de fotorrelé permite reducir el consumo de electricidad. Este pequeño y sencillo dispositivo se encarga por completo de controlar el encendido/apagado de las lámparas según el nivel de iluminación exterior.

Al anochecer, el fotosensor para iluminación exterior activa la iluminación cerca de la casa, y al amanecer la apaga. Es simple en construcción y funcionamiento, pero antes de adquirir el modelo óptimo, hay que prever muchas cosas. Le explicaremos cómo elegir la opción ideal.

Principio de funcionamiento del fotosensor

La base del fotorrelé (interruptor crepuscular) que controla la iluminación exterior es un elemento fotosensible que reacciona a la luminosidad existente de la luz solar y artificial.

Cuando llega el anochecer, el fotosensor cierra los contactos y suministra electricidad a las luminarias instaladas en el exterior cerca de la casa. Y al aumentar la intensidad del flujo luminoso por la mañana, vuelve a abrir el circuito, apagando los dispositivos de iluminación.

El relé fotosensible controla automáticamente el funcionamiento del dispositivo de iluminación conectado, encendiéndolo y apagándolo según sea necesario.

Gracias a la presencia del fotorrelé en el circuito de iluminación exterior, los propietarios no tienen que encender las luces al anochecer ni apagarlas al amanecer; todo sucede automáticamente.

Esto reduce significativamente el consumo de energía de las luminarias exteriores y prolonga su vida útil, ya que solo funcionan cuando es realmente necesario, y no de 8 a 9 horas al día.

En el sector privado, estos sistemas se instalan para iluminar:

• escaleras exteriores;
• áreas cercanas a las casas;
• senderos de parques y jardines;
• pérgolas, zonas de barbacoa y terrazas abiertas.

Las organizaciones instalan fotorrelés al diseñar la iluminación en patios de edificios de apartamentos, centros comerciales y rellanos de escaleras de edificios altos, así como para iluminar estructuras publicitarias exteriores. En todos los casos, el objetivo es el mismo: ahorrar energía y prolongar la vida útil de los dispositivos de iluminación.

En su versión más simple, este dispositivo de conmutación consta de una fuente de alimentación, un sensor fotosensible, un amplificador de corriente y un relé de conmutación.

Existen varios tipos de fotorrelés, pero el principio de funcionamiento es el mismo en todos. Cuentan con un sensor fotosensible conectado a la alimentación que monitorea el nivel de iluminación en el área controlada.

Al caer el crepúsculo, este sensor activa el relé, encendiendo la iluminación exterior. Cuando el sol vuelve a salir, las luminarias exteriores se apagan automáticamente.

Tipos principales de dispositivos eléctricos

Cualquier fotorrelé que controle la iluminación exterior consta de tres bloques con diferentes funciones:

1. Perceptor: un fotosensor basado en semiconductores.
2. Intermedio: un amplificador de corriente eléctrica.
3. Ejecutor: el relé propiamente dicho (conmutador).

Estructuralmente, el primero de estos elementos puede estar separado del cuerpo principal. Pero también hay dispositivos donde este sensor fotosensible está montado en un solo bloque con el resto del circuito interno de este aparato eléctrico.

Gracias a su compacidad, el sensor fotosensible puede montarse incluso en postes de alumbrado público, cerca de la farola o directamente sobre ella.

En consecuencia, todos los modelos de fotorrelé de control de iluminación se dividen en:

• dispositivos con fotocélula incorporada;
• aparatos con sensor fotosensible separado, montado fuera de la carcasa.

El equipo que tiene un sensor incorporado se instala directamente en el exterior. Su carcasa tiene una mayor protección contra la humedad y el polvo. En el segundo caso, el bloque conmutador se monta en un riel DIN dentro del cuadro eléctrico de la vivienda. Y el sensor externo se conecta a él mediante cables comunes.

Además de monitorear el nivel de iluminación, estos sistemas de control suelen estar equipados con sensores de movimiento integrados, temporizadores y varios botones de control. En las tiendas de iluminación también se pueden encontrar fotorrelés que están construidos con controladores digitales. Sin embargo, estos dispositivos cuestan varias veces más que los modelos comunes.

Los dispositivos digitales son caros, pero permiten controlar las luminarias con mayor precisión. El principio de funcionamiento de los fotorrelés domésticos y los elementos principales son idénticos a los que se encuentran en los dispositivos estándar.

Pero estas variantes están complementadas con un microcontrolador que se puede ajustar para que las luces se enciendan solo en ciertos horarios. Esto permite ajustar el relé de manera más precisa, vinculando su funcionamiento con las condiciones climáticas e incluso el mes del año.

Selección del fotorrelé para iluminación exterior

Antes de ir a la tienda a comprar un fotosensor para regular el sistema de iluminación exterior, debe decidir la cantidad y el tipo de luminarias que se conectarán. Para una o dos lámparas, será suficiente un relé al que se conecten directamente los dispositivos de iluminación.

Si hay muchas bombillas, el fotorrelé no podrá soportar la corriente que pasa a través de él. En este caso, se requiere un equipo con un arrancador magnético.

Aquí, el interruptor fotosensible activa un dispositivo especial a través del cual se alimenta el equipo de iluminación. Es decir, gran parte de la elección del modelo de fotosensor depende de la potencia del circuito de luminarias que se le conecta.

La selección de un fotorrelé para el sistema de iluminación exterior con paneles solares requiere un enfoque especial y la realización obligatoria de cálculos previos. Su potencia y el número de dispositivos conectados dependen directamente del promedio anual de días soleados en la región, así como de la cantidad de paneles solares en el esquema.

Cuantas más bombillas se planee conectar al fotorrelé, mayores deben ser los parámetros de corriente conmutable; actualmente en el mercado hay dispositivos con corriente nominal en el rango de 6–63 Amperios, hay mucho donde elegir.

Según el tipo de conexión a la red eléctrica, los relés de control de luz para iluminación exterior se dividen en:

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

Sin embargo, el propio relé conmutador y todo el circuito con el fotosensor se alimentan con un voltaje de 12 V, que proviene de un transformador reductor. La elección entre un dispositivo monofásico o trifásico depende exclusivamente de la red de bombillas que se le conecte y de la potencia que consume.

Para instalar un fotorreceptor de control para iluminación exterior en casas particulares, lo mejor es elegir modelos domésticos comunes de 220 V. Son más que suficientes, especialmente si se conectan a luminarias LED de bajo consumo.

Parámetros técnicos: qué tener en cuenta

Algunos aparatos eléctricos importados están diseñados para redes de 110 o 127 V. Es raro, pero se pueden encontrar en tiendas de iluminación. Simplemente no funcionarán en las redes rusas de 220 V. Requerirán la instalación de un transformador adicional. Es mejor comprar directamente el equipo que cause menos problemas de conexión.

El primer y principal indicador es el grado de protección. Para instalación a la intemperie, se deben elegir modelos con carcasa hermética IP65 o superior. Para montaje bajo techo o en un cuadro protegido, un dispositivo con IP44 es suficiente.

El segundo parámetro es el umbral de activación, que se expresa en lux. Generalmente es un rango de 2 a 50 lux. El fotorreceptor tiene un ajuste para que el usuario pueda configurarlo según sus preferencias. Solo se debe comprar un dispositivo con umbral no ajustable en caso extremo.

El tercer indicador es el tipo de lámparas conectadas. A menudo, el fotorrelé está diseñado exclusivamente para funcionar con bombillas incandescentes, que generan una carga activa.

Para conectar dispositivos fluorescentes con carga reactiva, se necesita otro tipo de interruptor crepuscular. Y para conectar lámparas de mercurio o sodio, se requiere un equipo con un circuito de protección adicional diseñado para soportar picos de corriente de arranque.

Al elegir un relé con fotosensor externo, se debe tener en cuenta la longitud del cable entre ellos: tiene ciertas limitaciones y no se puede cambiar por uno más largo.

Y los últimos parámetros son dimensiones y peso. La parte más grande del fotorreceptor es la fuente de alimentación con transformador reductor interno. El propio fotosensor (LED) tiene dimensiones muy pequeñas.

El contactor o arrancador magnético, a través del cual se conectan los dispositivos de iluminación, ocupa mucho más espacio. Todo esto debe caber en el cuadro eléctrico o cerca de la luminaria.

¿Son importantes las funciones adicionales?

Muchos modelos de relés de control de luz incorporan un sensor de movimiento y un temporizador. El primero garantiza que la iluminación se encienda solo cuando una persona se desplaza por el área controlada, y el segundo permite apagar completamente el dispositivo durante el día, independientemente del nivel de luz natural.

En realidad, todos los fotosensores se configuran de fábrica para que no se activen ante la iluminación breve de los faros de un automóvil que pasa.

Los modelos más caros son los fotorrelés con pantalla electrónica y controlador programable. Estos dispositivos permiten programar su propio funcionamiento para cada estación y ocasión.

Por ejemplo, en invierno la iluminación se encenderá más temprano, y en verano más tarde. También se puede prever que el propio relé se apague junto con las luminarias exteriores después de la una de la madrugada, para que no desperdicien energía.

Detalles de la instalación del sensor de iluminación

El dispositivo de control de luz generalmente se instala cerca de la luminaria que se conecta a él. Para cada modelo, el esquema de conexión se elige de acuerdo con las instrucciones de la ficha técnica. Es obligatorio estudiarlo antes de comenzar los trabajos.

No se requieren habilidades especiales para realizar la instalación. Solo es necesario calcular todo para que los dispositivos eléctricos de iluminación no sobrecarguen la línea. El fotorrelé prácticamente no carga la red. Sin embargo, el interruptor diferencial en el cuadro y el propio fotosensor deben seleccionarse según la cantidad y potencia de las bombillas conectadas.

Para la instalación independiente del fotorrelé, basta con tener conocimientos mínimos en el área de instalación eléctrica y cumplir con las reglas más simples de seguridad al realizarla.

Existen varias normas simples para la instalación de relés fotosensibles:

1. Se recomienda conectar el interruptor crepuscular y toda la línea de dispositivos de iluminación después de él a una línea separada del cuadro eléctrico con su propio interruptor automático de protección.
2. Está terminantemente prohibido instalar el fotosensor al revés. Por un lado debe estar expuesto a la luz solar, y por el otro lado debe recibir la luz de las lámparas de iluminación artificial.
3. No se debe instalar este aparato eléctrico cerca de materiales inflamables, cerca de equipos de calefacción y ambientes químicamente activos.
4. Si se conectan muchas bombillas al fotorrelé, entonces en el esquema se debe prever un contactor magnético.

Lo principal es que la luz de cualquier luminaria no debe incidir sobre el fotoelemento. De lo contrario, funcionará constantemente de manera incorrecta. El fotosensor reacciona a cualquier luz, sin importar si es iluminación artificial o natural del sol.

El esquema de conexión de los aparatos de iluminación al fotorrelé (directa o a través de un contactor) se selecciona en función de la potencia total de las luminarias conectadas.

En el cuerpo del fotorrelé hay un plano con la identificación de colores de todos los cables que salen de él. Por lo general, el marrón va a la fase del cuadro («L»), el azul al neutro («N»), y el rojo o negro al luminaria de iluminación exterior. Solo es necesario pelar los extremos de estos conductores y conectar todo de acuerdo con el esquema eléctrico adjunto.

Si el fotosensor tiene dos contactos, entonces uno de ellos se conecta a la fase del cuadro, y el segundo va al luminaria. En este caso no hay neutro.

En el caso de conectar la iluminación exterior a través de un arrancador magnético, este se conecta al fotorrelé de la misma manera que una bombilla. Y los propios aparatos de iluminación se alimentan desde él.

En este caso, el relé no cierra el circuito que alimenta las lámparas, sino solo el arrancador. Por el interruptor en este esquema pasa una corriente mínima, por lo que servirá un dispositivo más barato y de menor potencia. Toda la carga aquí se traslada al contactor externo.

Acerca de cómo elegir luminarias para organizar la iluminación exterior con paneles solares se detalla en el siguiente artículo, que le recomendamos leer.

Conclusiones y video útil sobre el tema

No deberían surgir dificultades con la selección e integración del sensor fotosensible en el sistema de iluminación exterior. Todo es extremadamente sencillo. Los siguientes materiales de vídeo permitirán incluso a los electricistas principiantes comprender todos los detalles de la instalación de este dispositivo.

Video #1. Todos los matices de la conexión del fotodetector «día-noche»:

Video #2. Revisión del fotorrelé de encendido/apagado de la iluminación nocturna exterior:

Video #3. Descripción del esquema de conexión del interruptor crepuscular a través de un contactor externo:

Los relés de control de luz para montaje con dispositivos de iluminación exterior son simples en construcción y conexión. Simplifican enormemente la vida de los propietarios de casas particulares y permiten reducir el consumo de energía. Hay muchos modelos de estos dispositivos en las tiendas. Siempre se puede elegir uno con los parámetros necesarios para una situación concreta.

Y si tiene conocimientos y experiencia en electrotecnia, es posible montar un fotorrelé similar a partir de un fotodiodo, un diodo común, un relé y un par de transistores con resistencias.

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