Capteur photoélectrique (photorelay) pour l'éclairage extérieur : conception, principe de fonctionnement et conseils d'installation

L'ajout d'un photorelais à un appareil d'éclairage permet de réduire la consommation d'électricité. Ce petit appareil de construction simple prend entièrement en charge l'allumage/extinction des lampes en fonction du niveau de luminosité extérieure.

À la tombée de la nuit, le capteur de lumière pour l'éclairage extérieur active l'éclairage près de la maison, et à l'aube, il l'éteint. Il est simple de conception et d'utilisation, mais avant d'acheter le modèle optimal, il faut prévoir beaucoup de choses. Nous vous expliquerons comment choisir la variante idéale.

Principe de fonctionnement du capteur de lumière

La base du photorelais (interrupteur crépusculaire) commandant l'éclairage extérieur est un élément photosensible qui réagit à la luminosité existante de la lumière solaire et artificielle.

Lorsque le crépuscule arrive, le capteur de lumière ferme les contacts et fournit de l'électricité aux luminaires installés à l'extérieur près de la maison. Et lorsque l'intensité du flux lumineux augmente le matin, il ouvre à nouveau le circuit, éteignant les appareils d'éclairage.

Le relais photosensible gère automatiquement le fonctionnement de l'appareil d'éclairage qui lui est connecté, en l'allumant et en l'éteignant selon les besoins.

Grâce à la présence d'un photorelais dans le circuit d'éclairage extérieur, les propriétaires n'ont pas besoin d'allumer les lumières le soir sur le terrain attenant ni de les éteindre le matin : tout se fait automatiquement.

Cela réduit considérablement la consommation d'énergie électrique des lampadaires et prolonge leur durée de vie. En effet, ils ne fonctionnent alors que lorsque cela est réellement nécessaire, et non 8 à 9 heures par jour.

Dans le secteur résidentiel, de tels systèmes sont installés pour éclairer :

• les escaliers extérieurs ;
• les abords des maisons individuelles ;
• les allées de parcs et de jardins ;
• les tonnelles, les zones de barbecue et les terrasses ouvertes.

Les photorelais sont installés par les organisations lors de l'aménagement de l'éclairage dans les cours d'immeubles résidentiels, dans les centres commerciaux et sur les paliers d'immeubles à plusieurs étages, ainsi que pour l'éclairage des structures publicitaires extérieures. Partout, l'objectif est le même : économiser l'énergie électrique et la durée de vie des appareils d'éclairage.

Dans sa version la plus simple, ce dispositif de commutation se compose d'une alimentation électrique, d'un capteur photosensible, d'un amplificateur de courant et d'un relais de commutation.

Il existe plusieurs types de photorelais, mais le principe de fonctionnement est le même pour tous. Ils comportent un capteur photosensible connecté à l'alimentation qui surveille le niveau d'éclairement de la zone contrôlée.

À la tombée de la nuit, ce capteur active le relais, allumant l'éclairage extérieur. Lorsque le soleil se lève à nouveau, il se produit l'inverse : l'extinction des lampadaires.

Principaux types d'appareils électriques

Tout photorelais contrôlant l'éclairage extérieur comprend dans son circuit trois blocs avec des fonctions différentes :

1. Capteur – un photocapteur à base de semi-conducteurs.
2. Intermédiaire – un amplificateur de courant électrique.
3. Exécutif – le relais proprement dit (commutateur).

Structurellement, le premier de ces éléments peut être déporté du boîtier principal. Mais il existe aussi des dispositifs où ce capteur photosensible est monté dans un seul bloc avec les autres parties du circuit interne de cet appareil électrique.

Grâce à sa compacité, le capteur photosensible peut être monté même sur des poteaux d'éclairage public, près du lampadaire ou directement sur celui-ci.

Par conséquent, tous les modèles de photorelais de contrôle de l'éclairement se divisent en :

• dispositifs avec cellule photoélectrique intégrée ;
• appareils avec capteur photo séparé, déporté du boîtier.

Le matériel doté d'un capteur intégré s'installe directement à l'extérieur. Son boîtier offre une protection renforcée contre l'humidité et la poussière. Dans le second cas, le bloc de commutation se monte sur un rail DIN dans le tableau électrique intérieur. Le capteur déporté y est ensuite raccordé par des fils ordinaires.

Outre le suivi du niveau de luminosité, ces systèmes de contrôle sont souvent équipés de capteurs de mouvement intégrés, de minuteries et de divers boutons de commande. Dans les magasins d'éclairage, vous pouvez également trouver des photo-relais basés sur des contrôleurs numériques. Cependant, ces appareils coûtent plusieurs fois plus cher que les modèles ordinaires.

Les appareils numériques sont coûteux, mais ils permettent un contrôle plus précis des luminaires. Le principe de fonctionnement des photo-relais domestiques et les éléments de base sont identiques à ceux des dispositifs standards.

Cependant, ces versions sont complétées par un microcontrôleur que l'on peut régler de manière à ce que les luminaires ne s'allument qu'à certaines heures. Cela permet un réglage plus fin du relais, en liant son fonctionnement aux conditions météorologiques et même au mois de l'année.

Choix du photorelais pour l'éclairage extérieur

Avant de vous rendre en magasin pour acheter un capteur de lumière destiné à réguler un système d'éclairage extérieur, vous devez déterminer le nombre et le type de luminaires à connecter. Pour un ou deux lampadaires, un relais auquel les appareils électriques d'éclairage seront directement raccordés suffit.

Si le nombre de lampes est important, le photo-relais ne pourra pas supporter le courant qui le traverse. Dans ce cas, un équipement avec un démarreur magnétique est nécessaire.

Ici, l'interrupteur photosensible active un dispositif spécial par lequel l'alimentation des appareils d'éclairage est effectuée. Ainsi, le choix du modèle du capteur de lumière dépend en grande partie de la puissance du circuit de luminaires qui lui est connecté.

Le choix d'un photorelais pour un système d'éclairage extérieur à panneaux solaires nécessite une approche particulière et la réalisation obligatoire de calculs préliminaires. Sa puissance et le nombre d'appareils connectés dépendent directement du nombre annuel moyen de jours ensoleillés dans la région, ainsi que du nombre de panneaux solaires dans le schéma.

Plus vous prévoyez de brancher de lampes sur le photo-relais, plus ses paramètres de courant commuté doivent être élevés – le marché propose actuellement des appareils avec un courant nominal compris entre 6 et 63 Ampères, vous avez l'embarras du choix.

Selon le type de raccordement au réseau électrique, les relais de contrôle de la lumière pour l'éclairage extérieur se divisent en :

• monophasés (domestiques, pour réseau 220 V) ;
• triphasés (pour réseaux 380 V).

Cependant, le relais de commutation lui-même et l'ensemble du circuit avec le capteur de lumière sont alimentés en 12 V, provenant d'un transformateur abaisseur. Le choix entre un appareil monophasé ou triphasé dépend uniquement du réseau de lampes qui lui est connecté et de la puissance consommée.

Pour l'installation d'un relais photodectrique pour l'éclairage extérieur des maisons individuelles, il est préférable de choisir des modèles domestiques ordinaires en 220 V. Ils seront plus que suffisants, surtout si des lampes LED économiques y sont connectées.

Paramètres techniques – à quoi faire attention

Certains appareils électriques importés sont conçus pour des réseaux de 110 ou 127 V. Il est rare, mais on peut en trouver dans les magasins d'éclairage. Ils ne peuvent pas fonctionner tels quels dans les réseaux russes de 220 V. Il faudra installer un transformateur supplémentaire. Il vaut mieux choisir directement un équipement avec lequel il y aura moins de problèmes.

Le premier et principal indicateur est le degré de protection. Pour une installation en extérieur, il faut choisir des modèles avec un boîtier étanche IP65 ou supérieur. Pour un montage sous un toit ou dans un boîtier protégé, un appareil avec IP44 convient parfaitement.

Le deuxième paramètre est le seuil de déclenchement, exprimé en lux. Il s'agit généralement d'une plage de 2 à 50 lx. Le relais photodectrique dispose d'un réglage de cette valeur pour que l'utilisateur puisse l'ajuster à ses préférences personnelles. Il ne faut acheter un appareil avec un seuil de déclenchement non réglable qu'en dernier recours.

Le troisième indicateur est le type de lampes connectées. Il n'est pas rare qu'un photorelais soit conçu exclusivement pour fonctionner avec des ampoules à incandescence, qui créent une charge active.

Pour connecter des appareils fluorescents avec une charge réactive, il faut utiliser un autre type d'interrupteur crépusculaire. Et pour raccorder des lampes au mercure ou au sodium, il faut un équipement avec un circuit de protection supplémentaire conçu pour les surintensités de démarrage.

Lors du choix d'un relais avec photodétecteur externe, il faut tenir compte de la longueur du câble entre eux – celui-ci a des limitations spécifiques ; on ne peut pas le remplacer par un câble plus long.

Et les derniers paramètres sont les dimensions et le poids. La partie la plus volumineuse du relais photodectrique est le bloc d'alimentation avec un transformateur abaisseur à l'intérieur. Le capteur photo lui-même (photodiode) a des dimensions très réduites.

Un contacteur ou un démarreur magnétique, via lequel les appareils d'éclairage sont connectés, prend beaucoup plus de place. Tout cela doit tenir dans le tableau électrique ou à proximité du luminaire.

Les fonctions supplémentaires sont-elles importantes ?

De nombreux modèles de relais de contrôle de lumière sont équipés d'un détecteur de mouvement et d'une minuterie. Le premier garantit que l'éclairage ne s'allume que lorsqu'une personne se déplace dans la zone surveillée, tandis que le second permet d'éteindre complètement l'appareil pendant la journée, quel que soit le niveau de lumière naturelle.

En fait, tous les capteurs photo sont réglés en usine pour ne pas se déclencher lors d'un éclairage bref par les phares d'une voiture qui passe.

Les modèles les plus chers sont les photorelais avec écran électronique et contrôleur programmable. Ces appareils permettent de programmer leur fonctionnement pour chaque saison et chaque cas.

Par exemple, en hiver, l'éclairage s'allumera plus tôt, et en été plus tard. On peut également prévoir que le relais lui-même et les luminaires extérieurs s'éteignent après une heure du matin, afin qu'ils ne gaspillent pas d'énergie.

Nuances d'installation du capteur de luminosité

L'appareil de contrôle de la lumière est généralement installé à proximité du luminaire qui lui est connecté. Pour chaque modèle, le schéma de raccordement est choisi conformément aux instructions de la fiche technique. Il est impératif de l'étudier avant de commencer les travaux.

Aucune compétence particulière n'est requise pour l'installation. Il suffit de tout calculer de manière à ce que les appareils d'éclairage électrique ne surchargent pas la ligne. Un photorelais ne sollicite quasiment pas le réseau. Cependant, le disjoncteur différentiel dans le tableau et le capteur photodétecteur lui-même doivent être choisis en fonction du nombre et de la puissance des ampoules connectées.

Pour installer soi-même un photorelais, il suffit d'avoir des connaissances minimales en matière d'installation électrique et de respecter les règles de sécurité les plus élémentaires lors de son exécution.

Il existe plusieurs normes simples pour l'installation de relais photosensibles :

1. Il est recommandé de connecter l'interrupteur crépusculaire et toute la ligne de dispositifs d'éclairage qui le suit sur une ligne séparée du tableau électrique avec son propre disjoncteur de protection.
2. Il est strictement interdit d'installer le capteur photo à l'envers. D'un côté, il doit être exposé à la lumière du soleil, et de l'autre côté, la lumière des lampes d'éclairage artificiel doit tomber sur lui.
3. Il ne faut pas installer cet appareil électrique à proximité de matériaux inflammables, d'équipements de chauffage ou de milieux chimiquement actifs.
4. Si de nombreuses ampoules sont connectées au photorelais, il faut prévoir un contacteur magnétique dans le schéma.

L'essentiel est que la lumière des luminaires ne doit pas atteindre la cellule photoélectrique. Sinon, il fonctionnera constamment de manière incorrecte. Le capteur photo réagit à toute lumière, qu'elle soit artificielle ou naturelle du soleil.

Le schéma de raccordement des luminaires au photorelais (direct ou via un contacteur) est choisi en fonction de la puissance totale des luminaires connectés.

Sur le boîtier du photorelais se trouve un plan avec le code couleur de tous les fils qui en sortent. En général, le marron va à la phase du tableau (« L »), le bleu au neutre (« N »), et le rouge ou le noir va au luminaire d'éclairage extérieur. Il suffit de dénuder les extrémités de ces conducteurs et de tout connecter conformément au schéma électrique fourni.

Si le capteur photo a deux contacts, l'un d'eux est connecté à la phase du tableau, et l'autre va au luminaire. Le neutre est absent dans ce cas.

Dans le cas d'un raccordement de l'éclairage extérieur via un contacteur magnétique, celui-ci se branche au relais photocellule comme une ampoule. Les luminaires eux-mêmes sont ensuite alimentés par ce contacteur.

Dans ce cas, le relais ferme non pas le circuit d'alimentation des lampes, mais uniquement le contacteur. Un courant minimal traverse l'interrupteur dans ce schéma, donc un appareil moins cher et moins puissant convient. Toute la charge est alors reportée sur le contacteur externe.

La manière de choisir les luminaires pour organiser un éclairage extérieur à panneaux solaires est expliquée en détail dans l'article suivant, que nous vous conseillons de consulter.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

Vous ne devriez rencontrer aucune difficulté pour choisir et intégrer un capteur photosensible dans un système d'éclairage extérieur. Tout est très simple. Les vidéos ci-dessous permettront même aux électriciens débutants de comprendre toutes les subtilités de l'installation de cet appareil.

Vidéo n°1 : Toutes les nuances du raccordement du capteur de lumière « jour-nuit » :

Vidéo n°2 : Aperçu du relais photocellule marche/arrêt pour l'éclairage nocturne extérieur :

Vidéo n°3 : Description du schéma de raccordement d'un interrupteur crépusculaire via un contacteur externe :

Les relais de contrôle de la lumière pour installation avec des appareils d'éclairage extérieur sont simples à construire et à raccorder. Ils simplifient grandement la vie des propriétaires de maisons individuelles et permettent de réduire la consommation d'énergie. Il existe de nombreux modèles de ces appareils dans les magasins. Vous pouvez toujours en trouver un avec les paramètres nécessaires pour une situation donnée.

Et si vous avez des connaissances et de l'expérience en électrotechnique, vous pouvez assembler un tel relais photocellule à partir d'une photodiode, d'une diode ordinaire, d'un relais et de deux transistors avec des résistances.

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