Что такое световой датчик
Датчик освещенности для включения света. Устройство и применение
Датчик освещения LXP-02
У меня на блоге уже много статей про датчик движения, теперь публикую информацию по датчику освещенности.
В статье рассмотрю общие вопросы – устройство, применение, параметры, а также приведу фото реальных датчиков освещенности, их внутренности. В общем, читайте, если что упустил – дополняйте и спрашивайте в комментариях.
Главное! Подключение датчиков света, их настройка и принципиальные схемы – я рассматриваю во второй части статьи, вот ссылка.
Данное устройство ещё называют датчиком освещения, датчиком света, сенсором освещенности, светоконтролирующим выключателем, фотореле, фотодатчиком или сумеречным выключателем.
Я в статье буду называть и так, и этак – выбирайте, кому что больше нравится.
Почему я датчик движения ставлю в один ряд с датчиком освещенности?
У них много схожего:
Вечером иногда, проходя мимо, можно не отличить работу одного от другого.
Как работает датчик освещенности
Принцип работы прост, проще чем у датчика движения. В датчике освещения имеется светочувствительный элемент. Как правило, это фоторезистор или фотодиод. Эти элементы имеют свойство изменять своё сопротивление в зависимости от уровня освещения.
Далее через схему регулировки (калибровки) сигнал со светочувствительного элемента попадает на вход ключевого элемента (транзистора). Ключевой транзистор имеет в своей нагрузочной цепи реле, которое своими контактами коммутирует “нагрузку пользователя” – лампу, уличный прожектор, и т.п.
Напоминаю, что схема датчика приведена в отдельной статье, ссылка в начале.
Можно сказать, что датчик освещенности и движения с точки зрения нагрузки работают точно так же, как и обычный, “человеческий” выключатель. Только тут этот выключатель автоматический, и реагирует на свет, поэтому его и называют датчиком света. Причем световой порог, при котором датчик света сработает, можно выставить вручную.
Устройство, внешний вид
Ниже на фото приведен внешний вид датчиков освещения LXP-02, LXP-03, описание по ходу.
Датчик LXP-01 имеет упрощенную конструкцию, без регулировки времени и с пониженной мощностью.
Датчик освещенности уличный LXP-02 – самый популярный. Внешний вид сбоку
Тот же датчик, фото со стороны выводов:
Датчик освещённости уличный LXP-02. 2 внешний вид внизу
Описание выходов датчика:
Снимаем белый колпак, видим печатную плату, на которой собрана схема датчика:
Датчик освещения LXP-02. 4 Печатная плата
Другой ракурс, фото платы:
Датчик освещённости уличный LXP-02. 5 Печатная плата
LXP-02. 6 Печатная плата, вид со стороны пайки
Видите дорожки, на которые нанесен слой припоя? Именно они чаще всего горят из-за перегруза, КЗ, неправильного подключения в системе освещения. Вместе с ремонтом этих дорожек, как правило, приходится менять и реле.
Теперь переходим к фотографиям датчика освещения LXP-03.
Датчик освещения LXP-03. 1
Согласно инструкции, этот датчик способен коммутировать токи 25А (220-240VAC). Смотрим на реле на плате. Ток реле 30А. То есть, производитель перестраховался. Я перестраховываюсь ещё больше, как и в случае с LXP-02. И ограничиваю ток через датчик на уровне 16А. В большинстве случаев для включения освещения хватает с головой.
Как правильно подойти к выбору датчика света, описание и классификация
Для организации уличного освещения зачастую требуется немало средств, кроме того, эта тенденция сохраняется и в период его дальнейшего эксплуатирования. В связи с этим в последнее время очень актуальным становится применение в данных целях датчика, реагирующего на уровень естественного света. Это позволяет сэкономить до 70% потребляемой электроэнергии при общем улучшении качества уличного освещения.
Общее описание и назначение
Уличный фонарь может включать в конструкцию фотореле или сумеречные выключатели, которые и являют собой традиционные датчики света. Фотореле состоит из фотодатчика, реагирующего на появление/исчезание световых лучей. Под их воздействием изменяются свойства веществ, составляющих функциональную основу главных элементов фотодатчика, например, сопротивление, или происходит эмиссия электронов из отрицательно заряженного электрода лампы.
Нередко фотореле используются в частных секторах в качестве более удобной и экономичной замены стандартному уличному освещению, которая за счет автоматизации исключает необходимость в ручном управлении его режимами. Датчики света и более продвинутые их вариации — с датчиками движения — обеспечивают бесперебойную подачу искусственного светового потока в течение долгих лет.
Достоинства и недостатки использования
Продолжая отмечать достоинства фотореле, следует выделить следующие:
Последнее особенно активно применяется в охранных системах. Уровень безопасности значительно повышается, когда имеется устройство, включающее свет автоматически при обнаружении перемещения в определенном радиусе. Так создается иллюзия присутствия людей, что отпугивает воров.
Световой датчик не обладает сколь-нибудь значимыми недостатками. Некоторое увеличение расходов на приобретение полностью компенсируется экономичностью при эксплуатации в быстрые сроки.
Устройство и принцип действия
Когда на светочувствительную деталь (фотоэлемент), входящую в схему фотореле, попадает свет, ее сопротивление изменяется, после чего через регулировочную схему на запускающий транзистор поступает сигнал. Роль фотоэлемента обычно играет фоторезистор, фотодиод или фототранзистор, но в зависимости от сложности устройства могут попадаться и фотосимисторы, фототиристоры. Транзистор подключен к реле, которое коммутирует нагрузку, то есть замыкает контакты подсоединенных к датчику лампочек.
Разновидности
Первичная классификация сумеречных выключателей разделяет их на две группы:
Фотореле с таймером
Обладает одним явным преимуществом, которое заключается в возможности выставить время активности. Выходы фотореле будут активированы только тогда, когда степень освещения будет ниже заданного порога. В противном случае они отключатся и будут оставаться неактивными, что касается также значений, выходящих за пределы заданного диапазона освещения.
Фотореле с датчиком движения
Усложнено наличием в конструкции специальных фотоэлементов с мультилинзой, выполняющих функцию фотоприемника. Мультилинза составлена из 20-60 линз, фокусирующих инфракрасный свет на сенсорном фотоэлементе. При пересечении человеком сектора оптической системы, на фотоэлементе возникает импульс, усиливающийся и преобразовывающийся в цифровой формат. Затем он передается исполнительному механизму, который производит включение/отключение лампочек.
Фотореле с программируемыми настройками
Наиболее дорогостоящий тип сумеречных выключателей с дополнительными настраиваемыми режимами освещения по дням недели, сезону.
Технические характеристики
Паспорт любого фотореле содержит сведения о его характеристиках. Среди них важнейшими являются следующие:
Напряжения питания
Частный случай — 220 вольт при 50-ти герцах. Существуют модели на 12 В и 24 В, но они не пользуются широким спросом по причине возникающей необходимости дополнительно обустраивать и защищать соответствующие блоки питания.
Максимально допустимый ток
Параметр крайне важен, если речь заходит об управлении большим количеством лампочек. Напротив, для освещения небольшой парковой зоны, одного подъезда он не существенен — с такими задачами легко справится любая модель.
Наличие настроек движения
Если фотореле совмещено с датчиком движения, тогда оно будет срабатывать только во время темноты при обнаружении передвигающегося объекта.
Температурный режим использования
Степень защиты корпуса от попадания воды и влаги
Поддержка стандартов IP65, IP40 и других. Первый позволяет установить фотореле под открытым небом, второй разрешает использовать устройство только при наличии защитного кожуха либо в помещении. Степень защиты может быть указана отдельно для клеммника и основной части датчика света.
Габаритные размеры и вес
Также немаловажные характеристики, которыми руководствуются согласно условиям монтажа.
Обзор популярных моделей
На современном рынке присутствуют как импортные, так и отечественные фотодатчики, рассчитанные на различные факторы освещения, мощности лампочек и снабженные дополнительным функционалом. Самые популярные из наших стандартных однофазных фотореле — это ФР-601 и усовершенствованная модель ФР-602 производства компании ІЕК. Основные технические характеристики нескольких моделей приведены ниже.
ФР-601
ФР-602
Имеет те же основные технические характеристики, но отличается по форме и габаритам:
WZM-01/S1
SNS L 07
Основные критерии выбора
Разные виды фотореле служат для конкретных целей, которые определяют их характеристики, эксплуатационные параметры и дизайн. Это могут быть устройства, предназначенные для работы в закрытых помещениях, как-то лестничные клетки подъездов, либо специализированные на открытые пространства, где на них постоянно воздействуют атмосферные осадки.
Технические характеристики
Так кроме вышеописанных основных технических характеристик, на выбор сумеречного выключателя влияют следующие дополнительные:
Важно: выбрать импортный датчик по номинальному напряжению не всегда просто, поскольку указанные в инструкции и на корпусе значения не соответствуют стандартам для стран СНГ. В целом, отечественная фоторелейная продукция не уступает зарубежным аналогам по качеству и больше подходит для условий работы в наших электросетях.
Место размещения
Зависимо от рабочей среды, в которой будет работать датчик света, должны изменяться и его физические параметры. На открытом воздухе нужен прибор с герметичным корпусом, защищающим внутренние детали от осадков, грязи. С понижением температуры появляется необходимость в обогреве — он применяется в некоторых моделях. А для устройств, которые служат для освещения жилых помещений, это не актуально.
Возможные схемы подключения
Подключить датчик света к осветительной системе можно воспользовавшись подсказками, нанесенными на коробку или на само устройство. От корпуса может отходить 3 или 2 проводка — с заземлением и без. Схема, по которой подключается фотореле с заземлением представлена ниже:
Фазовый провод с маркировкой L обычно имеет красный цвет, нулевой с маркировкой N — синий, а заземляющий с маркировкой PE — зеленый.
В моделях с 2-мя выводами проводок заземления отсутствует. Они используются прежде всего в случаях с отдельно оборудованной системой заземления и подключаются еще проще — входной кабель вешается на клеммы L и N (фазой и нолем соответственно), а к выходу подключается только фазовый кабель. Ноль подается на прожектор через пускатель КМ в обход датчика:
Монтаж и подключение
Совет: для создания надежной и обеспечивающей безопасность системы освещения иногда нужно одновременно подключить фотореле и датчик движения, как два отдельных устройства. Совместное их использование вместо одного цельного датчика света с определителем движения дает определенное преимущество в плане экономии — в случае выхода из строя одного из них не придется заменять все.
Выбор места установки
В непосредственной близости от сумеречного выключателя не должно находиться никаких других фонарей, а также высоких заборов, деревьев. Любые преграждения нужно устранить, либо стоит подыскать для фотореле более подходящий уголок. Еще важно расположение фотоэлемента, который время от времени следует протирать от пыли — оно не должно быть через чур высоким.
Монтажные работы
В процессе монтажа нужно предусмотреть для датчиков движения малозаметные места или вовсе зоны за пределами досягаемости. На них не должны воздействовать электромагнитное излучение и высокая температура. В случае с датчиками движения расположение также имеет строгое нижнее ограничение по высоте — не меньше 1-го метра от поверхности земли, что исключит их реагирование на кошек, собак и так далее.
Важно: нельзя монтировать сумеречные выключатели «вниз головой». Основание направляют вниз, для предотвращения неисправностей, связанных с попаданием воды, пыли и прочего.
Настройка датчика освещенности
Точная настройка параметров сумеречного выключателя позволяет избежать ситуаций, когда он включается раньше положенного и горит при свете дня.
Порог срабатывания
Регулировка данного параметра выполняется круглой ручкой, находящейся под колпаком фотореле. В начале эксплуатации ее нужно выкрутить в крайнее правое положение (со значком минуса). На этом этапе, чтобы прибор включился, нужна полная темнота. Подключаем его к сети и в то время суток, когда по плану он должен включаться, открываем корпус и поворачиваем ручку до тех пор, пока не прозвучит сигнал включения. Если ручка останется на той же позиции, запуск системы будет происходить при аналогичной степени освещения.
Важно: световые лучи, отраженные от снега, ускоряют отключение освещения, поэтому зимой порог срабатывания уменьшают, а весной увеличивают
Задержка на включение и отключение.
В продвинутых фотореле с выносными датчиками можно устанавливать отсрочку на включение и выключение. На это выделена соответствующая ручка не с плавной прокруткой, а с позиционной, при чем каждая из позиций подписана на корпусе.
Регулируемый диапазон освещенности.
С помощью регулируемого диапазона освещенности выполняется настройка уровней освещенности, при которых фотореле включает питание (нижний) и выключает его (верхний). Диапазоны могут быть различными: 2-100 Лк (нижний уровень соответствует кромешной тьме), 20-80 Лк («двадцатка» соответствует сумеркам, когда очертания предметов еще различимы).
Датчики автоматического управления освещением
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.
Виды датчиков управления освещением
Датчики для автоматического управления освещением можно классифицировать по типу срабатывания:
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:
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:
А по типу монтажа они могут быть:
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:
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:
Недостатки ИК датчиков:
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:
Недостатки УЗ датчиков:
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.
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.