No Image

Как работает датчик освещенности

СОДЕРЖАНИЕ
53 просмотров
15 ноября 2019

В настоящее время для включения внешнего освещения чаще всего используют датчики освещения. Они дают возможность экономить на потреблении электроэнергии, а также автоматизируют подключение освещения при наступлении темного времени суток.

Сумеречный выключатель (датчик освещенности) является устройством, входящим в систему автоматического управления приборами освещения, в зависимости от степени освещенности пространства. Он подключает и отключает свет в автоматическом режиме, чаще всего снаружи помещений: витрин магазинов, освещение автомобильных дорог, тротуаров, въездов в гаражи, подъезды домов.

Стоимость датчиков невысокая, поэтому быстро окупаются. Рассмотрим более детально их устройство, принцип работы и другие особенности, связанные с применением таких датчиков.

Устройство и принцип действия

Перед тем как выбирать датчики освещения, необходимо разобраться с их устройством и принципом работы. Чаще всего они изготавливаются на основе фотодиода, фоторезистора или фототранзистора. В обоих случаях принципиальная схема работы одна и та же.

Датчики уличного освещения для нормального функционирования должны подключаться к электрической бытовой сети. На клеммы датчика должны подходить фазный и нулевой проводники. В датчике имеется также третий вывод, подающий сигнал на линию освещения, который будет рассмотрен позже в разделе «подключение».

Датчик подключен к усилителю сигнала, который соединен с силовым реле, подающим питание на приборы освещения.

В зависимости от освещенности изменяется сопротивление чувствительного элемента. Чем меньше освещенность, тем больше его сопротивление. При достижении заданной величины напряжения датчик выдает сигнал на усилитель, который приводит в действие реле. Это реле замыкает цепь приборов освещения. Вследствие этого на них подается питание, и включается свет.

При наступлении светлого времени суток уровень освещенности повышается. В результате датчик размыкает контакты реле, которое выключает питание приборов освещения, и свет выключается.

Разновидности и выбор

По мощности до:
  • 1 кВт.
  • 2 кВт.
  • 3 кВт.
По типу установки:
  • Для установки в электрощит на дин-рейку.
  • Внешние, накладные (на стену).
  • С выносным чувствительным элементом.
  • Для уличной установки.
  • Для монтажа внутри помещений.
По типу нагрузки:
  • Для энергосберегающих ламп.
  • Дляламп накаливания.
По методу управления:
  • Программируемые.
  • С функцией энергосбережения в ночное время.
  • С принудительным отключением.
  • Автоматические.

Сначала необходимо выбрать эксплуатационное напряжение и степень защиты. Если датчик будет монтироваться снаружи помещения, то его класс защиты должен быть не менее, чем IР 44. Это означает защиту датчика от попадания посторонних предметов внутрь размером больше 1 мм, защиту от влаги.

Далее следует обратить внимание на режим эксплуатации по температуре. Нужно выбирать модели, которые способны работать при температуре в вашем регионе.

Мощность устройства также играет большую роль. Лучше выбрать датчики освещения с запасом по мощности.

Некоторые модели оснащены регулятором порога срабатывания. То есть, настраивается чувствительность датчика. Например, при выпадении снега лучше снизить чувствительность, так как снег отражает свет, который может повлиять на срабатывание датчика. Пределы настройки чувствительности также бывают разными.

Время задержки включения датчика также может регулироваться. Такая регулировка необходима для защиты от ложных срабатываний. Например, в темное время на чувствительный элемент может на короткое время попасть свет от случайного источника (фар автомобиля). При малом времени задержки датчик сработает и свет выключится. Если задержка достаточная, то датчик не сработает, свет будет продолжать гореть.

Место установки

При проектировании системы автоматического освещения большое значение имеет правильное расположение датчика освещения, для его корректной работы.

При выборе места монтажа датчика следует учесть следующие факторы:
  • Высота установки не должна быть слишком высокой, так как датчик придется периодически обслуживать: очищать от пыли и загрязнений, протирать.
  • Место установки должно исключать попадание на датчик света фар автомобилей.
  • Приборы освещения должны быть удалены как можно дальше.
  • Необходимо обеспечить беспрепятственное попадание света солнца на датчик, для его правильного срабатывания.

Иногда датчики освещения в виде эксперимента приходится располагать в разных местах, чтобы добиться его правильной работы.

Схемы подключения

Датчики освещения любых фирм изготовителей оснащены тремя выводами. Они имеют цвета: красный, синий и черный. Из них:

  • На черный провод подключается фаза.
  • К синему проводу подключают нулевой проводник.
  • Красный провод отходит на подачу питания на освещение.

Чаще всего все схемы изображают с соблюдением этих цветов.

Датчики освещения подключаются по схеме. На вход датчика поступают фаза и ноль, а выходит провод фазы на приборы освещения. Нулевой проводник на освещение подключают от шины сети.

Согласно правилам, провода нужно соединять в монтажных коробках. Сегодня не проблема купить любой вид коробки. При уличном монтаже лучше приобрести защищенную от влаги модель. Ее устанавливают в доступном месте. Датчик подключается по приведенной схеме.

Если датчик устанавливается для подключения мощного фонаря, имеющего дроссели, то в схему необходимо добавить магнитный пускатель, который способен функционировать при частом пользовании при выключении и включении освещения. Он рассчитан на прохождение пусковых значений тока.

Читайте также:  Ультрафиолетовые лампы для обеззараживания воды

Если освещение необходимо только при наличии людей, то в схему добавляют датчик движения. По такой схеме датчик движения сработает только в темноте.

Настройка чувствительности датчика

После монтажа датчика необходимо настроить его чувствительность. Чтобы отрегулировать границы срабатывания, внизу корпуса должен находиться регулятор. Вращая его, можно выполнить настройку чувствительности.

На корпусе датчика имеются изображения стрелок, обозначающих направление настройки для уменьшения или повышения чувствительности датчика.

При первой настройке лучше выставить минимальную чувствительность. При постепенном снижении освещения на улице, когда, по вашему мнению, должен уже включаться свет, производите подстройку, плавно поворачивая регулятор, пока свет не включится. На этом настройка закончена.

Достоинства
  • Автоматическое включение освещения и ручная регулировка экономят электроэнергию.
  • Увеличение уровня безопасности, так как работа освещения в автоматическом режиме отпугивает злоумышленников.
  • Оснащение многих моделей дополнительными функциями в виде таймеров и других функций.
  • Простая схема установки и подключения без привлечения квалифицированных специалистов.

Серьезных недостатков такие устройства не имеют, кроме расходов на их приобретение.

С наступлением осени начинает сокращаться световой день.

Людям приходиться раньше включать электрическое освещение, расходовать на него больше электроэнергии.

Сейчас любой домашний мастер может экономить денежные средства за оплату электричества, обеспечив его оптимальное потребление для осветительных приборов, расположенных в помещениях или на открытом воздухе.

Сделать это можно за счет их включения только с наступлением сумерек и отключения при рассвете. Причем работать они могут полностью в автоматическом режиме.

Для этих целей служит датчик света, который используется в фотореле, управляющим работой освещения.


Такую общую конструкцию, заключенную в единый корпус, принято называть сумеречным выключателем.

Принцип работы фотореле

Для автоматического управления светильниками по величине освещенности рабочего места и фактору «День-ночь» используется специальный светочувствительный датчик. Он меняет свои электрические характеристики в зависимости от интенсивности падающего на него света.


Для корректировки уровня срабатывания имеется регулятор. После него сигнал от чувствительного элемента усиливается до необходимой величины и подается на обмотку реле электромеханической или статической конструкции.

Таким способом, в зависимости от дневного или ночного освещения, датчик света управляет подачей напряжения на обмотку реле. А последнее — подключает или отключает через свой контакт фазу питания сети на светильник.

Как работает чувствительный элемент фотодатчика

Для контроля величины светового потока используются различные электронные компоненты, входящие в состав:

  • фоторезисторов;
  • фотодиодов;
  • фототранзисторов;
  • фототиристоов;
  • фотосимисторов.

Как работает датчик света на фоторезисторе

Полупроводниковый слой, облучаемый электромагнитными волнами оптического спектра, изменяет свое электрическое сопротивление.


К нему прикладывается источник стабилизированного напряжения, под действием которого в замкнутой цепи начинает протекать ток, вычисляемый по закону Ома. Его величина зависит от характера изменения сопротивления полупроводникового слоя датчика света.

При увеличении светового потока электрический ток возрастает, а при уменьшении — снижается. Остается только определить граничные состояния, при которых необходимо включать источник освещения в рабочее состояние или отключать его.

Как работает датчик света на фотодиоде

Светочувствительный элемент этого типа преобразует энергию электромагнитных колебаний видимого спектра в электрический ток.

Его величина тоже зависит от силы облучения, что позволяет устанавливать границы срабатывания фотореле.


Датчики света на фотодиодах могут подключаться для работы в схемах с:

  1. питанием от внешнего, дополнительного источника напряжения;
  2. или обходиться без его использования.

Как работает датчик света на фототранзисторе

Принципы работы, используемые для двух предыдущих случаев, здесь тоже соблюдаются. Фототранзисторы, работают так же, как и их биполярные или полевые аналоги. На их характеристики влияет интенсивность облучения световым потоком.


Определив эту закономерность, выставляют границы рабочих уставок для конечной схемы фотореле. Таким же образом создаются датчики света на фототиристорах и фотосимисторах.

Как работает электрическая схема датчика света на фотореле

В качестве примера рассмотрим самое простейшее устройство со светочувствительным элементом на основе фоторезистора PR1, обладающего сопротивлением в несколько мегаом при полной темноте.


Под действием потока света оно снизится до нескольких килоом. Этой величины достаточно для открытия первого транзистора VT1, когда через него станет протекать коллекторный ток, открывающий второй каскад на транзисторе VT2.

В это плечо включена обмотка обыкновенного электромагнитного реле К1. Она перекинет собственный якорь во второе положение и переключит свой контакт К1.1, который управляет работой светильника.

При отключении реле от схемы его обмотка формирует ЭДС самоиндукции. Для его ограничения установлен диод VD1. Подстрочный резистор R1 используется в качестве регулятора уставки срабатывания датчика света. В некоторых случаях от него вообще можно отказаться.

За счет использования двух последовательно работающих транзисторов чувствительность такой схемы достигается очень большой величины, когда слабый сигнал света, падающий на поверхность фоторезистора, осуществляет переключение выходного реле и управление светильником в автоматическом режиме.

Такая схема является довольно универсальной. Она позволяет применять различные марки транзисторов, электромагнитных реле и устанавливать для них различное напряжение. Чем его величина будет больше, тем высшей чувствительностью обладает датчик света.

Читайте также:  Сверлильный станок под дрель своими руками

Заводские модули фотореле для сумеречных выключателей имеют более сложную структуру схемы, более мощный выходной контакт, но в основе своей работы они повторяют эти же принципы.

В самодельных конструкциях для автоматического управления светом хорошо зарекомендовала себя схема, описанная в статье здесь. Ее несложно повторить своими руками тем, кто умеет и любит работать с паяльником.

Как подключить датчик света с фотореле к светильнику и выполнить монтаж

Использование цветовой разметки проводов

Электрическая схема подключения сумеречного выключателя собирается на основе распределительной коробки, в которую приходят кабелем три провода от электрощитка:


На самом фотореле выполнен вывод тоже трех проводов. Обычно они имеют расцветку:

  • коричневый, подключаемый на фазу питания сети;
  • красный, подающий через встроенный контакт фазный потенциал на светильник при его включении с наступлением сумерек;
  • синий, соединяемый с рабочим нулем схемы.


На фотографии сумеречного выключателя показаны эти провода и регулятор освещенности. При вращении его рукоятки устанавливается порог срабатывания датчика света.

Особенности монтажа

Обычная длина проводов, выступающих из корпуса фотореле, не превышает двадцати сантиметров. Поэтому его приято монтировать в непосредственной близости около распределительной коробки, а сам светильник:

  1. выносят на некоторое расстояние;
  2. или размещают рядом, как показано на фотографии.

При втором способе монтажа схемы необходимо учитывать, чтобы свет от включенной лампы источника не попадал на поле обзора датчика света. Иначе будет происходить ложное срабатывание. Для его исключения дополнительно применяют таймер и датчики движения.


Их контакты включают в последовательную цепочку между красным проводом, выходящим из фотореле и цоколем лампы светильника. Работа датчика движения и таймера подчиняется запрограммированным алгоритмам логической схемы сумеречного выключателя.

Подключение нескольких светильников к одному фотореле

Выходные контакты конечного датчика света обладают определенной коммутационной способностью. Их величина указывается в технической документации и на корпусе сумеречного выключателя в амперах. При необходимости управлять светом от нескольких источников необходимо внимательно посчитать нагрузку, создаваемую ими всеми в комплексе.

Если мощность контактов позволяет, то светильники подключает параллельной цепочкой, как показано на фотографии ниже.


Иногда может возникнуть ситуация, когда нагрузка схемы превышает допустимую мощность контактов сумеречного выключателя.

В этом случае допустимо использовать то же самое фотореле, но к его контактам подключить промежуточный элемент — обмотку магнитного пускателя, обладающей меньшей нагрузкой.

Мощные контакты этого коммутационного аппарата будут надежно переключать цепочку из многих светильников или один мощный прожектор, как показано на схеме ниже.


Подбирать магнитный пускатель придется по типу катушки управления и мощности контактной группы.

Важные технические характеристики датчика света

Фотореле выбирают по:

  • чувствительности фотодатчика;
  • типу и величине напряжения питания;
  • мощности коммутируемых контактов;
  • рабочей среде сумеречного выключателя.

Чувствительность фотодатчика

Под этим термином понимают отношение вырабатываемого внутри фотоэлемента тока в микроамперах к величине падающего на него потока света в люменах. Для более точного анализа приборов чувствительность классифицируют по:

  1. частоте, связанной с определенным видом колебаний — спектральный метод;
  2. диапазону падающих световых волн — интегральная чувствительность.

Напряжение питания сумеречного выключателя

На форму и величину сигнала обращают особое внимание при работе с моделями датчиков света, выпущенных за рубежом, где стандарты электроснабжения могут отличаться от тех, которые используются у нас.

Рабочая среда

Для управления светом уличных светильников создаются сумеречные выключатели с фотореле герметичной конструкции, способной противостоять действию атмосферных осадков и пыли. Их отличает повышенный класс защиты корпуса по IP.

Они же обладают увеличенным диапазоном рабочих температур. Когда наступает низкая морозная погода, то может возникнуть необходимость обогрева их контактов или временного отключения.

Для работы сумеречного выключателя внутри обогреваемых помещений этого делать не требуется.

Изложенный в статье материал позволяет лучше понять видеоролик владельца Инженерные сети «Подключение фотореле».

Если у вас остались вопросы, то можете задать их в комментариях. Сейчас наступил удобный момент для того, чтобы поделиться этим материалом с друзьями в соц сетях.

На чтение: 5 минут Нет времени?

Двигаться по улице в полной темноте — сомнительное удовольствие. На дороге могут присутствовать различные препятствия, ямы, а то и вовсе открытые люки. А на подходе к своему дому желательно бы не запнуться о ступеньки или пороги. Эту проблему решает уличное освещение. Но порождает другую проблему — как контролировать включение и выключение максимально экономично? Для этого существуют уличные датчики освещённости для включения света.

Реле активно используются в системах «умный дом»

Читайте в статье

Устройство и принцип действия реле для автоматического включения света

Такие виды датчиков могут также называться сумеречными реле, датчиками света или освещённости, фотореле управления уличным освещением. Самым главным элементом в датчике включения света при наступлении темноты является фотоэлемент. Он реагирует на освещение и замыкает или размыкает цепь. Также в датчике находятся реле времени, фотовыключатель и, собственно, сама лампа.

Читайте также:  Ручной распиловочный станок по дереву

При изменении уровня освещённости специальный резистор или фотодиод меняет сопротивление. В итоге через фотоэлемент поступает сигнал на транзистор, который, в свою очередь, передаёт сигнал реле, и оно замыкает контакты.

Разновидности датчиков освещённости для включения света

Существует несколько классификаций, по которым можно разделить все датчики. Во-первых, их можно разделить по уровню управления. Здесь есть 4 большие группы:

  • полностью автоматический режим;
  • с возможностью принудительного отключения;
  • с функцией отключения в ночное время для экономии энергии;
  • полностью настраиваемые человеком устройства.

По типам нагрузки датчики можно разделить на работающие с обычными лампами и работающие с энергосберегающими.

По типу крепления тоже есть своя иерархия: фотореле с выносным датчиком, накладные и для внутреннего монтажа.

Технические характеристики фотореле для уличного освещения

Технические характеристики определяют уровень и возможности использования датчиков. Основных можно перечислить несколько:

  • параметры электросети. Здесь обычно указывается частота и напряжение, с которым может работать датчик. Наиболее частые — 220 В и 50 Гц. Перед тем, как подключить датчик света для уличного освещения, нужно внимательно убедиться в соответствии напряжения и частот;
  • максимальный ток. Допустимый ток, с которым может работать датчик;
  • допустимая мощность ламп. В зависимости от типа ламп указывается максимальное количество ватт;
  • порог включения. Это показатель интенсивности света, при котором сработает датчик. Измеряется в люксах (лк). Чаще всего регулируется на месте, непосредственно перед тем, как подключить фотореле для уличного освещения;
  • задержка включения и выключения. Показывает временные интервалы между циклами;
  • степень защиты. Показывает уровень использования в определённых условиях. Например, возможность установки фотореле для уличного освещения в особо влажных или холодных местах.

Реже может встречаться такой параметр, как угол освещения.

Обзор популярных моделей датчиков освещённости для включения света с ценами и отзывами

Теперь посмотрим на самые популярные модели фотореле, которые используются в уличном освещении. Узнаем цены и разберём отзывы.

ФР-601

На вид фотореле выглядит как колпачок

Одно из самых популярных фотореле. Применяется как в уличных светильниках с датчиком освещённости, так и во внутренних. Максимально можно подключить до 2200 Вт. Используемое напряжение — 220 В, а сила тока — 10 А. Порог срабатывания регулируемый и находится в диапазоне от 5 до 50 лк. Купить фотореле для уличного освещения можно за 235 рублей.

Подробнее на Otzovik.com: https://otzovik.com/review_3113438.html

Подробнее на Otzovik.com: https://otzovik.com/review_7118840.html

ФР-600

Угол поглощения лучей может зависеть от конструкции

Более дешёвый аналог ФР-601. Купить датчик света для уличного освещения можно за 150 рублей. Максимальная мощность подключаемых ламп составляет 1300 Вт. Ток нагрузки не должен превышать 6 А. Работает датчик в сети 220 В.

Подробнее на Otzovik.com: https://otzovik.com/review_4278508.html

EKF PS

Небольшой датчик может управлять целой системой светильников

Максимальная мощность датчика составляет 1350 Вт. Максимальный ток — 6А. Монтируется на поверхность и использует сети 220 В. Цена датчика света для уличного освещения — 150 рублей.

Подробнее на Otzovik.com: https://otzovik.com/review_3160883.html

Подробнее на Otzovik.com: https://otzovik.com/review_2747176.html

Фотореле ФР-602

В основе любого датчика лежит фотодиод

Подключить к этому датчику можно до 1500 Вт. Максимальная сила тока — 10 А. Стоит фотореле 270 рублей.

Подробнее на Otzovik.com: https://otzovik.com/review_1058332.html

Возможные схемы подключения фотореле для уличного подключения

Обычно подключение происходит довольно просто. К одной клемме подключается фаза, к другой, через нагрузку — ноль. Например, схема для подключения фотореле ФР-601 может выглядеть так:

Схема подключения ФР-601

Справа показан типовой вариант, а слева — вариант для выключения с помощью выключателя. В целом, это два базовых варианта подключения фотореле своими руками, от которых может строиться более сложная схема, в зависимости от топологии.

Монтаж и подключение фотореле для уличного освещения

Подключение датчика света — не такой сложный процесс, как кажется. Есть несколько основных правил. Перед тем, как подключать фотореле к фонарю, нужно установить на стене распределитель, в котором будут соединяться все провода. Для каждого фотореле имеется рекомендуемая схема подключения, которую желательно использовать. Для того, чтобы датчик мог собрать максимальное количество внешних лучей, надо установить его на специальный кронштейн. С помощью регулятора чувствительности можно настроить, на какую яркость будет реагировать фотореле. Любой датчик типа «день — ночь» для включения света нужно закреплять вдали от прямых лучей источника, который этот датчик и включает. При необходимости можно реализовать ещё более экономичную схему. Например, к датчику освещённости подключить датчик движения для уличного освещения. Это поможет светильнику срабатывать только при движении ночью.

Комментировать
53 просмотров
Комментариев нет, будьте первым кто его оставит

Это интересно
No Image Инструменты
0 комментариев
No Image Инструменты
0 комментариев
No Image Инструменты
0 комментариев
Adblock detector