Світлове фотореле. Які існують види пристроїв для автоматичного підсвічування. Як працює чутливий елемент фотодатчика

20

Тепер публікую інформацію по датчику освітленості.

У статті розгляну загальні питання — пристрій, застосування, параметри, а також наведу фото реальних датчиків освітленості, їх нутрощі. Загалом, читайте, якщо що упустив-доповнюйте і запитуйте в коментарях.

Головне! підключення датчиків світла, їх настройка і принципові схеми — я розглядаю в другій частині статті,.

Цей пристрій ще називають датчиком освітлення, датчиком світла, сенсором освітленості, світлоконтролюючим вимикачем, фотореле, фотодатчиком або сутінковим вимикачем.

Я в статті буду називати і так, і так — вибирайте, кому що більше подобається.

Чому я датчик руху ставлю в один ряд з датчиком освітленості?

У них багато схожого:

  • застосовуються для економії енергії (енергозбереження),
  • пристрій домашньої автоматики,
  • однакова схема підключення,
  • у кожного три висновки: фаза, нуль, вихід, включають в якості навантаження (як правило) лампу освітлення

Увечері іноді, проходячи повз, можна не відрізнити роботу одного від іншого.

Як працює датчик освітленості

Принцип роботи простий, простіше ніж у датчика руху. У датчику освітлення є світлочутливий елемент. Як правило, це фоторезистор або фотодіод. Ці елементи мають властивість змінювати свій опір в залежності від рівня освітлення.

Далі через схему регулювання (калібрування) сигнал зі світлочутливого елемента потрапляє на вхід ключового елемента (транзистора). Ключовий транзистор має в своїй навантажувальної ланцюга реле, яке своїми контактами комутує «навантаження користувача» — лампу, вуличний прожектор, і т.п. Детальніше принцип роботи буде розглянуто в цій статті в описах принципових схем датчиків освітлення.

Нагадую, що схема датчика наведена в окремій статті, посилання на початку.

Можна сказати, що датчик освітленості і руху з точки зору навантаження працюють точно так же, як і звичайний, «людський» вимикач. Тільки тут цей вимикач автоматичний, і реагує на світло, тому його і називають датчиком світла. Причому світловий поріг, при якому датчик світла спрацює, можна виставити вручну.

Пристрій, зовнішній вигляд

Нижче на фото наведено зовнішній вигляд датчиків освітлення lxp-02 , lxp-03, опис по ходу.

Датчик lxp — 01 має спрощену конструкцію, без регулювання часу і зі зниженою потужністю.

Датчик освітленості вуличний lxp — 02-найпопулярніший. Зовнішній вигляд збоку

Той же датчик, фото з боку висновків:

Датчик освітленості вуличний lxp-02. 2 зовнішній вигляд внизу

Опис виходів датчика:

  • коричневий (може бути чорним) провід-фаза (живлення датчика)
  • синій — зелений) — нуль
  • червоний-підключення навантаження — вихідна фаза)

Знімаємо білий ковпак, бачимо друковану плату, на якій зібрана схема датчика:

Датчик освітлення lxp-02. 4 друкована плата

В датчику використовується реле de3f-n-a на 24 vdc , зі струмом контактів 10а. Цей струм визначає максимальну потужність навантаження, яку може комутувати цей датчик: 10х220 = 2,2 квт. Як і написано в інструкції до датчика. Але я б не ризикнув підключати таке навантаження до цього датчика. На мою думку, максимум, на що здатне це реле — 1 квт (4 ампера). Все, що потужніше, потрібно підключати через проміжний пускач достатньої потужності.

Інший ракурс, фото плати:

Датчик освітленості вуличний lxp-02. 5 друкована плата

Lxp-02. 6 друкована плата, вид з боку пайки

Бачите доріжки, на які нанесений шар припою? саме вони найчастіше горять через перевантаження, кз, неправильного підключення в системі освітлення. Разом з ремонтом цих доріжок, як правило, доводиться міняти і реле.

Тепер переходимо до фотографій датчика освітлення lxp-03 .

Згідно з інструкцією, цей датчик здатний коммутировать струми 25а (220-240vac). Дивимося на реле на платі. Струм реле 30а. Тобто, виробник перестрахувався. Я перестраховуюся ще більше, як і у випадку з lxp-02. І обмежую струм через датчик на рівні 16а. У більшості випадків для включення освітлення вистачає з головою.

Датчик освітлення lxp-03. 2. Інший ракурс

Технічні характеристики датчиків освітленості

  • напруга живлення — 220-240 в
  • частота-50-60 гц
  • сила струму-6 а (для lxp-01)
  • сила струму-10 а (для lxp-02)
  • сила струму-25 а (для lxp-03)
  • регулювання рівня освітленості-5…50 lux (для lxp-02 і lxp-03)
  • рівень освітленості — нерегульований) — 5…15 lux (для lxp-01)

Нагадую — у другій частині статті наведені .

Багато людей сьогодні хочуть у всьому крокувати в ногу з часом і всіляко намагаються організувати своє житло на манер «розумного будинку». В цьому відношенні найлегше зробити автоматичне включення і управління світлом. Особливо затребувана дана система управління в приватних будинках, на дачах і котеджах, де вона ідеально підійде для вуличного типу освітлення.

Дуже часто для створення зовнішнього освітлення використовують автоматичний вимикач освітлення. Головним елементом подібної системи вуличного освітлення є блок управління для автоматичного включення світла. Таку систему і блок можна зробити своїми руками, головне знати, яка схема тут потрібно. Детальніше про цей пристрій і про систему в цілому розповість наша стаття.

Для чого необхідні автоматичні вимикачі для світла

Коли настає темний час доби, а ви живете в приватному будинку, актуальним питанням стає ефективне підсвічування прилеглої до будинку території та/або присадибної ділянки. Така потреба виникає для:

  • підсвічування веранди або ганку;
  • створення повноцінного охоронного комплексу, що включає не тільки звукові, але і світлові сигнали;
  • оптимізації процесу включення світла на вулиці під час вечірніх посиденьок;
  • підсвічування певних зон садової ділянки.

Як бачимо, автоматична система управління вимиканням і включенням світла в темний час доби є досить затребуваною річчю.

З чого складається система автоматичного підключення світла і її переваги

Для організації на своїй ділянці системи автоматичного включення і управління світлом можна використовувати спеціальний автоматичний вимикач освітлення.

Зверніть увагу! найчастіше такий вимикач встановлюють в розподільному електричному щитку.

Автоматичний вимикач

Правильно встановивши вимикач для виключення і управління рівнем зовнішнього освітлення, ви отримаєте можливість вимикати і включати як окремі освітлювальні прилади, так і їх групи. Це дуже зручно, так як за допомогою одного такого вимикача можна відразу висвітлити досить велику ділянку на вулиці у вечірній або нічний час доби. Причому все це можна легко зробити своїми руками. Головне тут визначитися з тим, яка потрібна схема підключення приладів. При бажанні можна зробити навіть сам блок вимикача для управління освітленням вуличного плану.
Використання такої системи освітлення для вулиці несе в собі наступні переваги:

  • швидкий і простий монтаж. Зазвичай схема установки наведена в інструкції або на упаковці вимикача;
  • дешеві компоненти системи. По суті, потрібно купити тільки блок управління і сам вимикач. У деяких випадках знадобиться докупити світильники вуличного призначення для організації зовнішнього типу підсвічування;
  • є можливість включити мають елементи (блок і вимикач) в охоронну систему, зробивши її більш ефективною.

Як бачимо, створити у себе на присадибній ділянці якісну і ефективну систему для автоматичного управління і включення світла можна досить просто і без особливих витрат. До того ж сама така система дозволить економити на споживанні електроенергії.

Підсвічування котеджу

Окремо варто відзначити, що світильники, підключені до такої системи, можна розмістити по всьому периметру ділянки:

  • на ганку;
  • поблизу воріт;
  • на газоні;
  • по периметру паркану і т. Д.

В результаті охоплення системи підсвічування і управління світлом буде максимальним, що особливо важливо для охоронної системи.

Варіанти організації

Сьогодні різноманітність автоматичних пристроїв, призначених для управління світлом на вулиці, досить велике. на сьогоднішній день можна використовувати наступні пристрої:

  • інфрачервоні вимикачі. Принцип їх дії схожий на функціонування датчиків руху. Вони можуть використовуватися на відносно невеликій відстані, яка є між передавачем і приймачем;
  • радіокеровані вимикачі. Такі вироби можуть розміщуватися на набагато більшій відстані, на відміну від інфрачервоних моделей. Ця відстань може становити 100 і більше метрів.

Радіокерований вимикач

Обидва таких пристрої працюють на принципі дистанційного керування. В їх конструкції є приймач і передавач. При цьому вони можуть забезпечувати управління одночасно декількома електричними навантаженнями.

  • створювати різні комбінації з іншими пристроями для унікального і неповторного підсвічування певних зон (наприклад, газону, клумби, веранди і т.д.).
  • Використовуючи сучасні пристрої, що працюють в автоматичному режимі, можна в рази підвищити ефективність вуличного освітлення, зробивши його більш зручним для себе.

    Що являє собою автоматичний вимикач світла

    Вимикач для управління світлом активується тільки при настанні сутінків. В його основі є спеціальна мікросхема кр1211еу1. Вона використовується для імпульсних нестабілізованих перетворювачів напруги і оснащена rc-генератором, двома потужними вихідними підсилювачами, а також парою елементів управління.

    Схема автоматичного вимикача

    Завдяки своїм конструкційним особливостям ця мікросхема сьогодні активно використовується в комплексі автоматичного підключення освітлення.
    Крім цього в такій системі часто використовується функціональний блок (бауо). Блок бауо оснащений захисною апаратурою для групових ланцюгів в загальнобудинковому освітленні. Він автоматично включає підсвічування на вулиці в залежності від рівня природного освітлення.

    Які існують види пристроїв для автоматичного підсвічування

    Різноманітність сучасного обладнання, призначеного для автоматичного підключення світла, досить велике. Але серед усього асортименту найбільшою популярністю користуються наступні моделі:

    • сутінкові реле або фотореле. Такі прилади спрацьовують тоді, коли рівень освітленості на вулиці знизиться до певного показника, самостійно включаючи підсвічування;
    • світильники, оснащені датчиками руху. Такого роду прилади ефективно працюють поблизу споруд-гаражні ворота, центральний і чорний вхід в будинок, веранда і т. Д. Активація відбувається тоді, коли в радіусі дії з’являється рух;

    Світильник з датчиком руху

    Астрономічне реле

    • астрономічне реле. Даний тип апаратури використовується для вирішення певних завдань. Особливістю таких реле є те, що вони програмуються за координатами. Тут немає потреби встановлювати сам датчик на присадибній ділянці. Цей прилад здатний до самостійного обчислення часу заходу і світанку, а також пори року, завдяки чому він може ефективно включати світло в автоматичному режимі в потрібний час;
    • реле, що мають функцію затримки для відключення світла. Такі прилади можуть управлятися кнопковими вимикачами, а також відключатися через запрограмований час.

    Будь-який варіант обладнання, що працює в режимі автоматичного включення підсвічування, можна легко встановити своїми руками. Для підключення тут знадобиться лише схема, що додається виробником.

    Висновок

    Як бачимо, організація автоматичного освітлення зовнішнього плану може відбуватися найрізноманітнішими приладами. Незважаючи на якісь відмінності в принципах роботи, всі такі пристрої здатні якісно автоматизувати систему освітлення на вулиці і зробити її більш зручною для експлуатації.

    як підібрати і встановити датчики обсягу для автоматичного управління світлом

    З настанням осені починає скорочуватися світловий день.

    Людям доводиться раніше включати електричне освітлення, витрачати на нього більше електроенергії.

    Зараз будь-який домашній майстер може економити кошти за оплату електрики, забезпечивши його оптимальне споживання для освітлювальних приладів, розташованих в приміщеннях або на відкритому повітрі.

    Зробити це можна за рахунок їх включення тільки з настанням сутінків і відключення при світанку. Причому працювати вони можуть повністю в автоматичному режимі.

    Для цих цілей служить датчик світла, який використовується в фотореле, керуючим роботою освітлення.

    Таку загальну конструкцію, укладену в єдиний корпус, прийнято називати сутінковим вимикачем.

    Для автоматичного управління світильниками за величиною освітленості робочого місця і фактору «день-ніч» використовується спеціальний світлочутливий датчик. Він змінює свої електричні характеристики в залежності від інтенсивності падаючого на нього світла.

    Для коригування рівня спрацьовування є регулятор. Після нього сигнал від чутливого елемента посилюється до необхідної величини і подається на обмотку реле електромеханічної або статичної конструкції.

    Таким способом, в залежності від денного або нічного освітлення, датчик світла управляє подачею напруги на обмотку реле. А останнє-підключає або відключає через свій контакт на світильник.

    Як працює чутливий елемент фотодатчика

    Для контролю величини світлового потоку використовуються різні електронні компоненти, що входять до складу:

    • фоторезисторів;
    • фотодіодів;
    • фототранзисторів;
    • фототиристоов;
    • фотосимисторов.

    Як працює датчик світла на фоторезисторі

    Напівпровідниковий шар, опромінюваний електромагнітними хвилями оптичного спектра, змінює свій електричний опір.

    До нього прикладається джерело стабілізованої напруги, під дією якого в замкнутому ланцюзі починає протікати струм, обчислюваний за законом ома. Його величина залежить від характеру зміни опору напівпровідникового шару датчика світла.

    При збільшенні світлового потоку електричний струм зростає, а при зменшенні — знижується. Залишається тільки визначити граничні стани, при яких необхідно включати джерело освітлення в робочий стан або відключати його.

    Як працює датчик світла на фотодіоді

    Світлочутливий елемент цього типу перетворює енергію електромагнітних коливань видимого спектру в електричний струм.

    Його величина теж залежить від сили опромінення, що дозволяє встановлювати межі спрацьовування фотореле.

    Датчики світла на фотодіодах можуть підключатися для роботи в схемах з:

    1. живленням від зовнішнього, додаткового джерела напруги;
    2. або обходитися без його використання.

    Як працює датчик світла на фототранзисторі

    Принципи роботи, використовувані для двох попередніх випадків, тут теж дотримуються. Фототранзистори, працюють так само, як і їх біполярні або польові аналоги. На їх характеристики впливає інтенсивність опромінення світловим потоком.

    Визначивши цю закономірність, виставляють межі робочих уставок для кінцевої схеми фотореле. Таким же чином створюються датчики світла на фототиристорах і фотосимісторах.

    Як працює електрична схема датчика світла на фотореле

    Як приклад розглянемо найпростіший пристрій зі світлочутливим елементом на основі фоторезистора pr1, що володіє опором в кілька мегаом при повній темряві.

    Під дією потоку світла воно знизиться до декількох кілоом. Цієї величини досить для відкриття першого транзистора vt1, коли через нього стане протікати колекторний струм, що відкриває другий каскад на транзисторі vt2.

    В це плече включена обмотка звичайного електромагнітного реле к1. Вона перекине власний якір в друге положення і перемкне свій контакт к1.1, який керує роботою світильника.

    При відключенні реле від схеми його обмотка формує ерс самоіндукції. Для його обмеження встановлений діод vd1. Підрядковий резистор r1 використовується в якості регулятора уставки спрацьовування датчика світла. У деяких випадках від нього взагалі можна відмовитися.

    За рахунок використання двох послідовно працюючих транзисторів чутливість такої схеми досягається дуже великої величини, коли слабкий сигнал світла, що падає на поверхню фоторезистора, здійснює перемикання вихідного реле і управління світильником в автоматичному режимі.

    Така схема є досить універсальною. Вона дозволяє застосовувати різні марки транзисторів, електромагнітних реле і встановлювати для них різну напругу. Чим його величина буде більше, тим вищою чутливістю володіє датчик світла.

    Заводські модулі фотореле для сутінкових вимикачів мають більш складну структуру схеми, більш потужний вихідний контакт, але в основі своєї роботи вони повторюють ці ж принципи.

    У саморобних конструкціях для автоматичного управління світлом добре зарекомендувала себе схема, описана в статті . Її нескладно повторити своїми руками тим, хто вміє і любить працювати з .

    Як підключити датчик світла з фотореле до світильника і виконати монтаж

    Використання колірної розмітки проводів

    Електрична схема підключення сутінкового вимикача збирається на основі розподільної коробки, в яку приходять кабелем три дроти від електрощитка:

    1. фази;
    2. нуля;
    3. заземлюючого провідника.

    На самому фотореле виконаний висновок теж трьох проводів. Зазвичай вони мають забарвлення:

    • коричневий, підключається на фазу живлення мережі;
    • червоний, що подає через вбудований контакт фазний потенціал на світильник при його включенні з настанням сутінків;
    • синій, що з’єднується з робочим нулем схеми.

    Способі монтажу схеми необхідно враховувати, щоб світло від включеної лампи джерела не потрапляв на поле огляду датчика світла. Інакше буде відбуватися помилкове спрацьовування. Для його виключення додатково застосовують таймер і датчики руху.

    Їх контакти включають в послідовну ланцюжок між червоним проводом, що виходить з фотореле і цоколем лампи світильника. Робота датчика руху і таймера підпорядковується запрограмованим алгоритмам логічної схеми сутінкового вимикача.

    Підключення декількох світильників до одного фотореле

    Вихідні контакти кінцевого датчика світла мають певну комутаційної здатністю. Їх величина вказується в технічній документації і на корпусі сутінкового вимикача в амперах. При необхідності управляти світлом від декількох джерел необхідно уважно порахувати навантаження, створювану ними всіма в комплексі.

    Якщо потужність контактів дозволяє, то світильники підключає паралельної ланцюжком, як показано на фотографії нижче.

    Іноді може виникнути ситуація, коли навантаження схеми перевищує допустиму потужність контактів сутінкового вимикача.

    В цьому випадку допустимо використовувати те ж саме фотореле, але до його контактів підключити проміжний елемент — обмотку магнітного пускача, що володіє меншим навантаженням.

    Потужні контакти цього комутаційного апарату будуть надійно перемикати ланцюжок з багатьох світильників або один потужний прожектор, як показано на схемі нижче.

    Підбирати магнітний пускач доведеться за типом котушки управління і потужності контактної групи.

    Важливі технічні характеристики датчика світла

    Фотореле вибирають по:

    • чутливості фотодатчика;
    • типу і величиною напруги живлення;
    • потужності комутованих контактів;
    • робочому середовищі сутінкового вимикача.

    Чутливість фотодатчика

    Під цим терміном розуміють відношення вироблюваного всередині фотоелемента струму в мікроамперах до величини падаючого на нього потоку світла в люменах. Для більш точного аналізу приладів чутливість класифікують за:

    1. частоті, пов’язаної з певним видом коливань-спектральний метод;
    2. діапазону падаючих світлових хвиль-інтегральна чутливість.

    Напруга живлення сутінкового вимикача

    На форму і величину сигналу звертають особливу увагу при роботі з моделями датчиків світла, випущених за кордоном, де стандарти електропостачання можуть відрізнятися від тих, які використовуються у нас.

    Робоче середовище

    Для управління світлом вуличних світильників створюються сутінкові вимикачі з фотореле герметичної конструкції, здатної протистояти дії атмосферних опадів і пилу. Їх відрізняє підвищений .

    Вони ж володіють збільшеним діапазоном робочих температур. Коли настає низька морозна погода, то може виникнути необхідність обігріву їх контактів або тимчасового відключення.

    Для роботи сутінкового вимикача всередині обігріваються приміщень цього робити не потрібно.

    Викладений у статті матеріал дозволяє краще зрозуміти відеоролик власника інженерні мережі «підключення фотореле».