Электронный фотосенсор включения освещения

Электронный фотосенсор включения освещения

Фотосенсор (иначе, фотодатчик) является одной из составляющих фотореле, которая позволяет не отвлекаться на включение и выключение светильника или лампы.

По внешнему виду фотосенсор можно сравнить со светодиодом: корпус выполнен из прозрачного материала или со специальным окошком, оба устройства оснащены коллектором и эмиттером. Датчик чувствителен к ультрафиолетовому или инфракрасному излучению (точнее лишь к волне одной длины, входящей в любой из приведённых спектров).

Фотореле — схема, позволяющая управлять освещением при помощи фотодатчика.

Электронный фотосенсор

Основное назначение фотореле такое же, как и у энергосберегающих лампочек — экономия электроэнергии. В большинстве современных городов фотореле установлены на уличных фонарях.

Аналогичное устройство можно приобрести и для личного пользования, стоимость его составит чуть больше ста рублей (название:«Электронный фотосенсор включения освещения универсальный»).

Стандартные характеристики такого устройства: рабочий уровень напряжения — 220В/50Гц, наибольшее значение по току — 10А.

В комплекте с самим фотосенсором имеются:

  • дюбеля с винтами — 2 штуки;
  • инструкция по применению;
  • чёрный пакет (чтобы диагностировать работу устройства в светлое время суток).

Сам фотосенсор также имеет несколько составляющих:

  • белый светопроницаемый «стакан» из пластика;
  • разноцветные провода, выходящие из «стакана» — фаза, нейтраль, нагрузка;
  • Расположенная под «стаканом» плата.

Но, ясное дело, что такие простые и недорогие механизмы имеют определённо китайское происхождение. Особенно это заметно по качеству пайки.

Устройство и принцип работы фотосенсора

Рис.1: Устройство фотосенсора.

Принцип работы электронного фотосенсора не отличается сложностью. К резистору R1 и конденсатору C1 подводится напряжение на 220 Вольт, там значение напряжения снижается примерно до 20 Вольт и далее проходит через выпрямительные диоды VD1-VD4.

После происходит сглаживание напряжения на конденсаторе C2 и стабилизация при помощи стабилитронаVD5.

Эту цепочку условно счесть источником питания для фотосенсора, который включает в себя ключ-транзистор VT1, фоторезистор R4 и обвязку. Как следствие, в момент контакта фоторезистора со световыми волнами снижается уровень напряжения, оно становится недостаточным для того, чтобы держать транзистор открытым, всё устройство оказывается обесточено, и никакого свечения не наблюдается.

Соответственно, когда естественное освещение становится менее интенсивным идёт рост уровня сопротивления и напряжения до того момента, пока значение напряжения не станет достаточным для того, чтобы транзистор VT1 открылся, реле замкнулось, и включилось освещение.

В схеме можно отметить присутствие резистора R2 необходимого для избавления от остаточного напряжения с C1. Пока транзистор открыт, происходит свечение диода, хотя это и нельзя пронаблюдать. При помощи диода VD6 осуществляется защита транзистора от обратного напряжения в момент выключения схемы. А C3 и R5 обеспечат плавность работы и отсутствие ложных включений.

Электронный фотосенсор Camelion LXP-02

Один из видов электронных фотосенсоров Camelion LXP-02 (на 2200Вт), как и подобные ему устройства, управляет освещением на протяжении суток без постороннего участия.

Параметры устройства:

  1. Уровень максимальной мощности нагрузки сенсора — 2200 Ватт;
  2. Степень освещённости сенсора — 100 люкс;
  3. Уровень напряжения сети — 230 В / 50 Гц;
  4. Ток — не более 10 А;
  5. Цветовое решение корпуса — белое;
  6. Наличие светового индикатора — отсутствует;
  7. Вес — 160 гр.

При использовании этого фотосенсора не следует ожидать, что он среагирует на действие направленного света небольшой (в несколько секунд) продолжительности. То же самое относится к затемнению сенсора, переключение произойдёт не сразу, а лишь спустя некоторое время.

К тому же в этом фотосенсоре отсутствует регулировка чувствительности устройства, значит момент переключения будет зависеть и от того, где именно расположен датчик.

Кстати, про прямое управление света силовым полупроводниковым прибором, можете узнать здесь.

Установка электронного фотосенсора

Если фонари, работу которых необходимо регулировать, имеют независящее друг от друга питание, то для каждого из них понадобится отдельный фотосенсор. То, насколько синхронно будут действовать устройства зависит от того, как расположены лампы (насколько сильно затемнён или освещен фотосенсор).

Если питание общее, то достаточно будет одного детектора на одном из фонарей.

При желании можно совместить фотодатчик с датчиком движения.

Каждое устройство оснащено схемой подключения и имеет указания относительно максимальной допустимой нагрузки. Перед приобретением фотореле следует высчитать мощность, необходимую для обслуживания всех осветительных устройств, прибавить ещё примерно 20% от этого значения и выбирать устройство в соответствии с полученной цифрой.

Рис.2: Схема подключения фотосенсора

Обычно фотореле оснащено тройным клеммником, с которым соединяется не коммутируемый «нулевой» проводник, который далее прокладывается напрямую к светильнику. Прокладывание второго, фазного проводника идёт через клемму L, а от другой клеммы уже подводится к осветительному устройству.

Два этих контакта работают, как и в стандартных выключателях, но автоматически. Третий проводник защитного назначения прокладывается напрямую к светильнику.

Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта , буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное.

Экономия и энергосбережение с каждым днём настойчиво преследуют и навязчиво пропагандируются среди мирного населения нашей страны. Здравый смысл и рациональное зерно в этом, конечно же, есть. Зачем, спрашивается, светят фонари днём? Или круглосуточно светящаяся лампочка в подъезде на лестничной площадке, хотя действительно нужна бывает всего несколько минут в сутки? Электричество тратят, ресурс свой впустую вырабатывают, а в это время леса вырубают да бобры голодуют . И напридумывали люди всяких устройств электронных от простых, вроде выключателя на стенке и бабушки-оператора, до сложных, компьютером управляемых и данные куда надо регулярно отправляющих. Не прошло и меня стороной желание усовершенствования подъездного освещения.

Читайте также:  Уличные фонари освещения на столб

Структура устройства, на мой взгляд, должна выглядеть как энергосберегающая лампочка минимальной мощности и автомат включающий/выключающий эту лампочку как стемнеет/посветлеет. Из-за конструктивных особенностей помещения, варианты с датчиками присутствия и освещённости неудобны, хотя в плане экономичности и предпочтительны.

И приобрёл я себе девайс заграничный "Электронный фотосенсор Camelion LXP-02". О нём и расскажу.

Обошёлся он мне в 100 рублей. Вот такая симпатичная коробочка. Руссифицированная. Из параметров на коробочке только напряжение сети 230 В 50 Гц да коммутируемый ток до 10 А.

Внутри лежали: сам датчик с тремя проводами для подключения, кронштейн для закрепления на месте установки, два пластиковых дюбеля с винтами, инструкция на русском и. чёрный пакет! Атрибут важный и практически не заменимый Служит он для проверки работоспособности фотосенсора. О нём даже в инструкции написано.

Сенсор представляет собой основание из синего пластика, накрытый сверху светопрозрачным колпаком из пластика белого. Снизу же выходят три разноцветных провода для подключения к электросети и нагрузки. К проводу L подключается фаза электросети, к A — нагрузка, N — ноль сети и нагрузки. Центральный крупный винт (хорошо виден на фото) служит для крепления тела сенсора к кронштейну. Колпак фиксируется двумя винтами помельче (на фото уже выкручены). Внутри плата с элементами, прикручена на два винтика к основанию.

Монтаж удовлетворительный, комплектующие нареканий не вызвали. Обычный китайский ширпотреб. Пайка с обратной стороны платы тоже ничем не примечательна. По дорожкам печатной платы накидал схемку. Нумерация элементов моя, на плате сразу проставлены номиналы.

Как и следовало ожидать, устроено всё просто. На R1, C1 напряжение сети гасится примерно до 20В (резистор R2 разряжает конденсатор С1 после отключения питания). Мост, образованный диодами VD1-VD-4, выпрямляет переменное напряжение. Конденсатор C2 сглаживает пульсации, а стабилитрон VD5 не даёт напряжению превысить уровень в 21-24 вольта. R3 и R4 образуют делитель напряжения. Фоторезистор R4 меняет свое сопротивление от 20 кОм при полной темноте до минимального 1-0,5 кОм (чем ярче — тем меньше) при полной освещённости. Маркировки на нём нет, указанные значения сопротивлений были измерены мультиметром. Таким образом при попадании светя на фоторезистор его сопротивление минимально и напряжения на его верхнем по схеме выводе, подключенного через светодиод и резистор R5 к базе VT1, недостаточно для открытия транзистора. Обмотка реле К1 обесточена. Напряжение сети, коммутируемое контактами реле, на нагрузке отсутствует.

При уменьшении освещённости сопротивление фоторезистора растёт, напряжение на нём так же увеличивается и достигает порога открытия транзистора VT1. При этом ток течёт через светодиод HL1, что вызывает свечение последнего — типа индикатор включения, правда через корпус колпака совсем невидимый Транзистор открывается, обмотка получает питание и контакты реле замыкаются. Нагрузка получает своё. Резистор R5 ограничивает базовый ток VT1 а диод VD6 защищает транзистор от всплесков напряжения при отключении питания обмотки. Конденсатор С3 делает устройство малость заторможенным и не позволяет транзистору переключаться туда суда слишком часто. Т.е. если кратковременно осветить включенный датчик, например светом фар автомобиля, нагрузка не отключится тут же, а только через несколько секунд, пока С3 не разрядится. Аналогично и наоборот — включение нагрузки происходит не сразу после затемнения датчика.

И никаких регулировок типа чувствительности и т.п. Либо свет есть, либо света нет. Поэтому момент срабатывания немало будет зависеть от места установки фотосенсора.

Конструкция фотосенсора подразумевает установку его на улице и реагирование на свет сверху. У меня же, в планируемом месте установки, свет идёт сбоку от окна. Поэтому плату я демонтировал и установил в круглую пластиковую коробку 80х40 для электромонтажа, а под фотосенсор просверлил отверстие.

Крепёжные отверстия платы идеально подошли для размеров фиксаторов коробки, как, впрочем, и винтики. Заодно установил клеммник для удобства монтажа.

Для проверки работоспособности собрал на столе макет.

Красный и чёрный "крокодильчики" создают опасность получить "трях", т.к. на них сетевое 220 вольт, и на каком фаза — ? Но в плане удобства быстрого подключения для проверки чего либо, равных им нет. Лампочка на 60 Вт.

Напоследок несколько секунд видео. Макет освещается сверху настольной люминесцентной лампой 11 Вт. Моргание лампы и кажущееся уменьшение яркости — особенность подстройки видеокамеры на изменение освещения. В реальности лампа светит ровно, т.к. включается контактами реле.

Регулировку момента срабатывания планирую осуществить закрытием отверстия в крышке коробки скотчем в несколько слоёв. Или увеличением диаметра отверстия, если маловато будет.

Введение

Автоматическое управление освещением не только упрощает жизнь и экономит электроэнергию, но и во многом увеличивает безопасность как вашего жилья, так и любого другого объекта. Однако выбор датчиков для автоматического включения света введёт в ступор начинающего электрика или просто домашнего мастера. В этой статье мы рассмотрим какими они бывают.

Читайте также:  Тналин алибек айбекович лукойл

Виды датчиков управления освещением

Датчики для автоматического управления освещением можно классифицировать по типу срабатывания:

  • Датчики освещенности. Включают свет, когда на улице темнеет. Преимуществом является то, что не будет ложных срабатываний в светлое время суток, а недостаток один – бесполезный расход электроэнергии при освещении, когда рядом нет людей.
  • Акустические датчики. Реагируют на звуки и шумы поблизости, например, на шаги и голос.
  • Датчики движения или присутствия. Срабатывают, когда кто-то проходит рядом или появляется в поле зрения другим.Что и является преимуществом — свет включается только тогда, когда есть движение в поле зрения датчика, но это же и недостаток — нужно предусмотреть возможность его отключения днём (и не забывать включать его ночью).
  • Комбинированные устройства срабатывают по двум вышеперечисленным факторам. Например, комбинированный датчик движения включает освещение при наличии движения в его зоне контроля только при недостаточной освещенности, а при достаточном уровне освещенности включение света происходить не будет, таким образом устраняется главный недостаток датчика движения.

Из приведенного выше обзора можно сделать следующие выводы:

Для решения проблемы с автоматическим включением и отключением света нужно определиться должен ли быть свет включен постоянно в темное время суток или должен включаться и выключаться в темноте при появлении человека или другого объекта.

У датчиков одного типа может быть разный принцип работы, от чего и зависит точность его срабатывания. Рассмотрим их подробнее.

Датчик освещенности (фотореле)

Датчики освещенности или как их ещё называют фотореле нашли широкое применение в области управления наружным освещением. Например, там, где желательно чтобы свет горел постоянно. Принцип их работы основан на том что светочувствительный элемент изменяет свою проводимость в зависимости от степени освещенности. В качестве такого элемента используют:

  • Фоторезисторы (чаще и дешевле всего);
  • Фотодиоды;
  • Фототранзисторы.

Все три типа светочувствительных элементов объединяет то, что их проводимость возрастает вместе с освещенностью. Простым языком, они проводят ток тогда, когда на них попадает свет. Отличием является лишь чувствительность. Сигнал с датчика освещения приходит на усилитель, который в свою очередь управляет силовым коммутационным прибором – электромагнитным реле или симистором. В дешевых малогабаритных устройствах в качестве усилителя используется 1 транзистор. А в дорогих – микросхемы.

Чаще всего их называют «фотореле» или «сумеречный выключатель». Распространенные модели этих датчиков маркируются так – ФР-601, ФР-01 и т.д.

По конструкции фотореле выпускают трёх типов:

  • Со встроенным датчиком;
  • С выносным (внешним) датчиком (одним или несколькими);
  • Встроенные в светильники.

А по типу монтажа они могут быть:

  • Для установки на DIN-рейку электрощита;
  • Для монтажа на стену, например с кронштейном.

    Датчики движения

    Датчики движения используют для управления светом в подъезде, на входе в дом и в других местах. Он будет реагировать на движения, как ночью, так и днём – независимо от освещенности

    Принцип работы датчика движения зависит от его типа. Они бывают трёх видов:

    • Инфракрасные (ИК);
    • Ультразвуковые (УЗ);
    • Микроволновые.

    4.1 Инфракрасные датчики движения

    В качестве чувствительного элемента используются т.н. PIR-сенсоры (пироэлектрический датчик). Это пассивные устройства – они ничего не излучают, а лишь воспринимают излучения окружающей среды:

    Для того, чтобы сформировать направленное поле зрения используются линзы Френеля. Они наносятся на одной пластине, что легко заметить, если посмотреть на внешний вид такого устройства. Количество линз в мультилинзе может варьироваться в районе 20-60 штук, в некоторых случаях и более.

    Датчики с круговым полем зрения содержат в себе несколько чувствительных элементов и мультилинзу в форме купола или его сектора.

    Достоинства ИК датчиков:

    • Низкая стоимость;
    • Распространённость;
    • Простота настройки.

    Недостатки ИК датчиков:

    • Слепнут в жаркое время года – возможны ложные срабатывания, например от потоков тёплого воздуха (ветер), испарений от обогревателей и даже сквозняков.
    • Могут не срабатывать на человека, который зашёл в помещение из улицы в жаркую погоду, а также на фоне окон и прочих источников тепловых излучений. Исходя из этого – не слишком высокая точность обнаружения движения.

    4.2 Ультразвуковые и микроволновые датчики движения

    В основе принципа работы ультразвуковых датчиков лежит эффект Доплера. Это явление, при котором волна изменяет свою длину при движении излучателя или приёмника. Такие устройства состоят из двух элементов – излучателя и приёмника. Они закреплены неподвижно на стене или потолке.

    В нормальном состоянии, когда ничто в поле действия не движется – посылаемые и принятые отраженные волны одинаковы, при возникновении движений – волны изменяются.На это реагирует схема приема сигнала УЗ-датчика, после чего включается исполнительный (силовой) элемент – реле или симистор.

    Кстати, таким же образом в пространстве ориентируются некоторые птицы и животные, например, летучие мыши. В технике такой же принцип используется и для обнаружения преград при движении автомобилей (система «парктроник») и других механизмов.

    Важно! Учтите, что животные реагируют на ультразвук, поэтому если ваш кот или собака стали себя ненормально вести после установки такого устройства – просто поменяйте его на ИК-датчик, например.

    Достоинства УЗ датчиков:

    • в отличие от приборов предыдущего типа не страдают от ложных срабатываний на перемещение тепловых воздушных масс;
    • большая точность срабатывания.
    Читайте также:  Теплый бассейн под открытым небом

    Недостатки УЗ датчиков:

    • Срабатывают на любые движущиеся предметы, а не только на человека.Это значит, что занавески или качающиеся ветви деревьев (если использовать на улице) станут причиной включения света.
    • Не всегда реагируют на плавные движения.
    • Могут раздражать животных.

    4.3 Микроволоновые (радиоволновые) датчики

    Микроволновые или, как их еще называют, радиоволновые датчики действуют по тому же принципу – есть приёмник и излучатель (обычно у них одна общая антенна), которые реагируют на изменение характера волн. Только в этом случае используются не звуковые, а радиоволны. Их принцип работы вы видите на рисунке ниже.

    В отличие от ультразвуковых, микроволновые датчики движения не раздражают животных. При этом могут улавливать движения через стены и двери, что может быть как полезно, так и вредно в эксплуатации. Также существует мнение, что электромагнитные высокочастотные излучения могут быть вредны для живых организмов.

    Акустические (шумовые) датчики

    Как можно догадаться по названию акустические датчики реагируют на появление шумов и звуков. Самое близкое устройство к ним – хлопковый выключатель света. Отличием от последнего является лишь большая чувствительность и шире диапазон настроек. Чаще всего встречаются в составе комбинированных устройств, работая в паре с фотореле — так называемый светошумовой или фотоакустический датчик (выключатель). Отдельно акустические датчики используются чаще не в схемах управления освещением, а в охранных системах.

    Пример фотоакустического выключателя (ФАВ):

    Схемы подключения и советы по выбору датчиков

    Схемы подключения фотореле:

    Цветовая маркировка проводов и схемы могут незначительно отличаться, поэтому уточняйте в инструкции к конкретной модели. Чтобы сделать принудительное включение или отключение света схему можно дополнить выключателем как показано на рисунках ниже.

    При такой схеме, фотореле управляет освещением, однако имеется возможность принудительно включить освещение выключателем независимо от освещенности.

    Так же может применяться схема, при которой выключатель способен принудительно отключать освещение, даже при недостаточной освещенности:

    В случае если нагрузка освещения превышает номинальный ток реле можно использовать схему подключения освещения через контактор.

    При такой схеме фотореле управляет не осветительными приборами, а контактором, а он, в свою очередь, осуществляет включение и отключение освещения, таким образом ток нагрузки проходит не через контакты фотореле, а через контакты контактора.

    Примечание: На рисунке приведен пример для трёхфазной цепи, для однофазной подключать таким же образом, отличаться будет лишь то что в силовой цепи будет 2 провода, а не 4.

    Как уже говорилось выше существуют фотореле для монтажа в электрощит на дин-рейку с внешним светочувствительным датчиком. Схема их подключения несколько иная, но в целом особых отличий нет. У вашего прибора могут быть другие назначения клемм, проверяйте это в паспорте завода-изготовителя.

    Чтобы свет включался вечером и горел до утра – используйте датчики освещенности (фото- или сумеречное реле). Если нужно чтобы свет включался только тогда, когда вы подходите к дверям или заходите в комнату – используйте один или несколько датчиков движения любого типа либо акустические (светошумовые) датчики . Подключаются они, в большинстве своём, аналогично фотореле.

    Схемы подключения датчиков движения и фотоакустических (светошумовых) датчиков:

    При такой схеме управление освещением осуществляется только датчиком движения. Так же можно применять и схемы с выключателем:

    В случае если необходимо, чтобы свет включался, когда вы захотите в небольшую комнату с разных дверей (например, коридор или прихожая) – самым оптимальным будет установка двух ИК-датчиков движения в противоположных углах или на стенах:

    Чтобы датчик движения не включал свет днём – либо подключите его последовательно с выключателем, либо используйте в паре с сумеречным реле. Для этих же целей разработаны комбинированные датчики света.

    Такие устройства в себе совмещают фотореле и ИК-датчик движения. Ярким примером являются светошумовые датчики – их используют совместно или в составе светильников для ЖКХ. Часто их устанавливают в подъездах и других общественных местах, пример такого светильника вы видите на рисунке ниже.

    Настройка датчиков управления освещением

    Что объединяет все виды устройств для автоматического управления освещением, так это возможность везде настраивать чувствительность к движениям или пороговое значение освещенности. А также одинаковые или подобные схемы подключения.

    В датчиках движения зачастую есть регулировка задержки отключения света.

    То есть вы можете установить сколько секунд или минут будет гореть свет после срабатывания датчика. Это удобно, например, если датчик установлен около ворот участка частного дома, и вам нужно чтобы свет оставался включенным пока вы не дойдете до входной двери, где вас «встретит» второй датчик.

    При выборе датчика обращайте внимание на его мощность. Это особенно важно, если вы собираетесь включать группу осветительных приборов, например, мощные прожекторы.Если вам не удалось найти прибор нужной мощности – не расстраивайтесь, к любому датчику движения или освещенности можно подключить контактор нужной величины, как мы показывали на схеме выше.

    Была ли Вам полезна данная статья? Или может быть у Вас остались вопросы? Пишите в комментариях!

    Не нашли на сайте статьи на интересующую Вас тему касающуюся электрики? Напишите нам здесь. Мы обязательно Вам ответим.

    Ссылка на основную публикацию
    Adblock detector