Exitonservice.ru

Экситон Сервис
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Выключатель света с фотодиодами

Сумеречные выключатели освещения с гальванической развязкой (220В)

Принципиальные схемы сумеречных выключателей для управление ночным освещением. В простейшем случае это фотореле, включающее уличный или садовый фонарь снаступлением темноты, чуть сложнее -устройство с таймером, ограничивающим продолжительность ночного освещения (чтобы свет не горел всю ночь, а только вечером). Сейчас в продаже есть много таких устройств, особенно первого типа. Но, на мой взгляд, практически всем им свойственен существенный недостаток -наличие гальванической связи с электросетью, а это может привести к поражению электрическим током.

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.

Читать еще:  Юсб кабель куда какие провода

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.

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.

Применение [ править | править код ]

В настоящее время уже появляются коммерческие образцы массивов (фоточувствительных матриц) лавинных фотодиодов.

Сфера применения и эффективность ЛФД зависят от многих факторов. Наиболее важными являются:

  • квантовая эффективность, которая показывает, какая доля падающих фотонов приводит к образованию носителей заряда и возникновению тока;
  • суммарный ток утечек, который складывается из темнового тока и шумов.

Датчики движения: виды, принцип работы и схемы подключения

Датчик движения чаще всего используется для включения освещения, когда вы проходите или находитесь рядом с ним. С его помощью можно хорошо экономить электричество и избавить себя от необходимости щелкать выключателем. Это устройство также используется и в системах сигнализации, для определения нежелательных проникновений. Кроме этого их можно встретить и на производственных линиях, они там нужны для автоматизированного выполнения каких-либо технологических задач. Датчики движения иногда называют датчикам присутствия.

Типы датчиков движения

Датчики движения различают по принципу действия от этого зависит их работа, точность срабатывания и особенности использования. У каждого из них есть сильные и слабые стороны. От конструкции и рода используемого элемента зависит и конечная цена такого датчика.

Датчик движения может быть выполнен в одном корпусе и в разных корпусах (блок управления отдельно от датчика).

Контактные

Самый простой вариант датчика движения – использовать концевой выключатель или геркон. Геркон (герметичный контакт) это переключатель который срабатывает при появлении магнитного поля. Суть работы заключается в установки концевого выключателя с нормально-разомкнутыми контактами или геркона на дверь, когда вы её откроете и зайдете в помещение контакты замкнутся, включат реле, а оно включит освещение. Такая схема изображена ниже.

Инфракрасные

Срабатывают от теплового излучения, реагируют на изменение температуры. Когда вы входите в поле зрения такого датчика он срабатывает на тепловое излучение от вашего тела. Недостатком такого способа определения являются ложные срабатывания. Тепловое излучение присуще всему что есть вокруг. Приведем несколько примеров:

1. ИК датчик движения стоит в помещении с электрообогревателем, который периодически включается и отключается по таймеру или термостату. При включении обогревателя возможны ложные срабатывания. Можно попробовать этого избежать долгой и скрупулезной настройкой чувствительности, а также попыткой направить его так, чтобы в прямой видимости не было обогревателя.

2. При установке на улице возможны срабатывания от порывов тёплого ветра.

В целом эти датчики нормально работают, при этом это самый дешевый вариант. В качестве чувствительного элемента используется PIR-сенсор, он создает электрическое поле пропорционально тепловому излучению.

Но сам по себе сенсор не имеет широкой направленности, поверх него устанавливается линза Френеля.

Правильнее будет сказать – многосегментная линза, или мультилинза. Обратите внимание на окошко такого датчика, оно разбито на секции это и есть сегменты линз, они фокусируют попадающие излучения в узкий пучок и направляют его на чувствительную область датчика. В результате этого на маленькое приемное окошко пироэлектрического сенсора попадают пучки излучений с разных сторон.Для увеличения эффективности детектирования движения могут устанавливать сдвоенные, или счетвертненные сенсоры или несколько отдельных. Таким образом, расширяется поле зрение прибора.

Читать еще:  Кабель каналы с розетками касторама

Исходя из вышесказанного нужно отметить и то, что на датчик не должен попадать свет от лампы, а также в поле его зрения не должно быть ламп накаливания, это также сильный источник ИК-излучения, тогда работа системы в целом будет нестабильной и непредвиденной. ИК-излучения плохо проходят через стекло, поэтому он не сработает, если вы будете идти за окном или стеклянной дверью.

Это самый распространённый вид датчика его можно купить, а можно и собрать самому на основе, поэтому рассмотрим его конструкцию подробно.

Ультразвуковые

Излучатель работает на высоких частотах – от 20 кГц до 60 кГц. Отсюда выходит одна неприятность – животные, например, собаки, чувствительны к этим частотам, более того они используются для их отпугивания и дрессировки. Такие датчики могут раздражать их и с этим возникают проблемы.

Ультразвуковой датчик движения работает на эффекте Допплера. Излучаемая волна, отражаясь от подвижного объекта, возвращается и принимается приёмником, при этом длина волны (частота) незначительно изменяется. Это детектируется, и датчик выдает сигнал, который используют для управления реле или симмистором и коммутации нагрузки.

Датчик неплохо отрабатывает движения, однако если движения очень медленные – он может не срабатывать. Преимуществом является то, что они не чувствительны к изменениям условий окружающей среды.

Лазерные или фотодатчики

В них есть излучатель (например, ИК-светодиод) и приемник (фотодиод аналогичного спектра). Это простой датчик, возможна реализация в двух исполнениях:

1. Излучатель и фотодиод монтируются в проходе (контролируемой зоне) напротив друг друга. Когда вы проходите через него, вы заслоняете излучение, и оно не достигает приемника, тогда срабатывает датчик и включается реле. Это можно использовать и в системах сигнализации.

2. Излучатель и фотодиод стоят рядом друг с другом, когда вы находитесь в зоне действия датчика излучение отражается от вас и попадает на фотодиод. Это называется также датчиком препятствия, с успехом применяется в робототехнике.

Микроволновый

Состоит также из передатчика и приемника. Первый генерирует сигнал высокой частоты, второй их принимает. Когда вы проходите рядом изменяется частота. Приемник настроен таким образом, что при изменении частоты сигнал усиливается и передается на исполнительный орган, например, реле, и происходит включение нагрузки.

Микроволновые датчики движения очень чувствительны, позволяют «увидеть» объект даже за дверью или за стеклом, однако это вызывает и проблемы ложного срабатывания, когда объект находится вне поля предполагаемой видимости.


Это достаточно дорогостоящие датчики, но они реагируют даже на самые незначительные движения.

Подобным образом работают и емкостные приборы. Такая схема изображена ниже.

Как подключить датчик движения?

Можно придумать бесчисленное множество вариантов и схем подключения датчика движения в зависимости от ваших потребностей, иногда нужно чтобы система срабатывала при движении в разных местах, например уличное освещение по пути от дома до ворот и наоборот, в других случаях необходимо принудительное включение или отключение света и т.д. Мы рассмотрим несколько вариантов.

Читать еще:  Провод звука hdmi кабеле

Обычно у датчика движения есть три провода или три клеммы для подсоединения:

1. Приходящая фаза.
2. Фаза, отходящая для питания нагрузки.
3. Ноль.

Если вам не хватает мощности датчика – используйте промежуточное реле и магнитный пускатель с катушкой на 220В. Для этого вместо лампочки в нижеуказанных схемах подключаются выводы катушки.

Схема №1. Лампа включается только от датчика движения.

Схема №2. Лампа включается от датчика движения или от выключателя (принудительное включение).
Схема №3. Датчик движения отключается. Так он не будет срабатывать, когда вам это не нужно, например, в светлое время суток.
Схема №4 – включение лампы от двух датчиков, расположенных в разных местах.

На фото ниже изображены клеммы к которым подсоединяются питающие провода.

Заключение

Использование датчиков движения, как бы это ни звучало, это шаг к умному дому. Во-первых, это поможет экономить электроэнергию и ресурс ламп. Во-вторых, это избавит от необходимости каждый раз щелкать выключатель. Для освещения на улице при правильной настройки можно сделать так, чтобы свет включался, когда вы подходите к воротам дома.

Если расстояние от ворот до дома 7-10 – можно обойтись и одним датчиком, тогда не придется прокладывать кабель на второй датчик или собирать схему с проходным выключателем.

Как уже было сказано чаще всего встречаются ИК-датчики, их достаточно для простых задач, если вам нужна большая чувствительность или точность – присмотритесь к датчикам других типов.

Нюансы монтажа датчика освещенности

Светоконтролирующий прибор обычно монтируется поблизости с подсоединяемым к нему светильником. Для каждой модели схема подключения выбирается в соответствии с инструкцией в техпаспорте. Ее перед началом работ следует изучить в обязательном порядке.

Особых навыков для выполнения монтаж не требуется. Надо лишь все рассчитать так, чтобы осветительные электроприборы не перегрузили линию. Фотореле нагрузки на сеть практически не дает. Однако УЗО в щитке и сам фотодатчик должны быть подобраны исходя из количества и мощности подключаемых лампочек.

Существует несколько простых норм монтажа фоточувствительных реле:

  1. Подключать сумеречный выключатель и всю линию осветительных устройств после него рекомендуется на отдельную линию от электрощитка со своим защитным автоматом.
  2. Категорически запрещается устанавливать фотодатчик вверх ногами. С одной стороны он должен быть открыт солнечному свету, а с другой стороны на него должен падать свет от ламп искусственного освещения.
  3. Нельзя этот электроприбор монтировать возле легковоспламеняющихся материалов, вблизи нагревательного оборудования и химически активных сред.
  4. Если к фотореле подключается много лампочек , то в схеме необходимо предусмотреть магнитный пускатель.

Главное – свет от любых светильников не должен попадать на фотоэлемент. Иначе он постоянно будет работать не так, как положено. Фотодатчик реагирует на любой свет. Неважно, искусственное это освещение либо естественное от солнца.

На корпусе фотореле есть план с цветовым обозначением всех проводов, исходящих из него. Как правило, коричневый идет на фазу со щитка («L»), синий на ноль («N»), а красный или черный – на светильник уличного освещения. Необходимо лишь зачистить концы этих жил и подключить все в соответствии с приложенной электросхемой.

Если у фотодатчика два контакта, то один из них подсоединяется к фазе со щитка, а второй идет на светильник. Ноль в этом случае отсутствует.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector