Что такое датчик света: Датчик света в автомобиле что это? Принцип работы + реальное видео

что это такое и как он работает

Датчик света в автомобиле – одна из популярных опций, прочно вошедших в быт автомобилистов за последние годы.

Тем не менее, далеко не все представляют себе, что это – датчик света в машине, а также особенности работы этого удобного устройства.

Датчик света в автомобиле: что это такое

Принцип действия датчика света или, как его еще называют, датчика освещенности, предельно прост. Как только освещенность вокруг автомобиля падает, и наступают сумерки – электроника, зафиксировав это, автоматически включает габаритные огни и ближний свет фар.

Техническая реализация подобной автоматики также предельно проста. Для этого используется фотодиод в качестве датчика и реле, которое замыкает цепь включения освещения в случае, если фотоэлемент не фиксирует достаточного количества света.

Видео — как работают датчики света и дождя в автомобиле Фольксваген Поло Седан:

При этом сам фотодатчик размещается в местах, наиболее хорошо освещаемых и менее всего подверженных загрязнениям – в большинстве своем, под лобовым стеклом автомобиля. При этом, несмотря на простоту технической реализации, датчики света в автомобилях появились относительно недавно.

Их преимущества и недостатки

Достоинства датчика света очевидны – водителю не требуется самостоятельно включать освещение при езде в темное время суток. Однако подобная схема работы светотехники имеет и два серьезных недостатка.

Первым из них является тот факт, что, привыкнув к датчику света, водитель может забывать включать свет днем, как того требуют Правила. Кроме того, неисправность датчика также может привести к тому, что автомобиль будет долгое время двигаться без внешнего освещения до того момента, как водитель заметит это визуально (а во время сумерек или пасмурным днем отсутствие внешнего освещения не всегда очевидно для водителя).

Еще одним существенным недостатком датчика света является его работа на ряде моделей автомобилей без ключа зажигания. То есть, перейдя в автоматический режим и забыв о нем, водитель столкнется с тем, что оставленный на стоянке автомобиль может включить фары в темное время суток, что негативно скажется на заряде аккумуляторной батареи. Конечно, многие современные машины имеют защиту от подобного несанкционированного срабатывания, но ее наличие зависит от конкретной модели авто, и об этом всегда следует помнить.

Датчик света в автомобиле своими руками

Многие владельцы авто задаются вопросом, возможно ли сделать датчик света в автомобиле своими руками при условии, что он отсутствует в стандартной комплектации автомобиля. Подобная доработка вполне возможна, и в продаже можно отыскать уже готовые комплекты, которые можно легко установить при наличии комплектной инструкции и определенных навыках работы с автомобильной электрикой.

Видео —  датчик света в автомобиле Nexia:

Также существует вариант более сложный – самостоятельно при наличии соответствующих электротехнических деталей воспроизвести схему датчика освещенности. При этом в качестве фоточувствительного элемента можно использовать «солнечную батарею», то есть, фотоэлемент, от некоторых бытовых приборов (калькулятора, садового светильника и т.д.).

Также в роли фотодатчика может выступить обычный диод от старого электрооборудования, у которого следует аккуратно спилить верхнюю часть корпуса. Кремний внутри диода в таком случае будет работать в качестве фотоэлемента. Само собой, потребуется и реле, которое будет замыкать электрическую цепь при снижении уровня освещенности.

Итоги

Как видим, датчик освещенности в автомобиле является довольно полезной опцией. Однако, как и любая автоматика, она лишь помогает водителю, но не может служить панацеей во всех жизненных ситуациях, имея свои особенности и недостатки. Следует помнить, что никакая автоматизация не способна заменить человека, и только внимание и ответственность водителя за рулем может быть гарантией безопасности в поездке.

Будет ли приложение Убер такси таким же популярным у нас как и во всем мире — покажет время.

Советуем прочитать статью про сумку-холодильник для дальних поездок.

Повторите запрещающие дорожные знаки https://voditeliauto.ru/voditeli-i-gibdd/pdd/dorozhnye-znaki/zapreshhayushhie.html и их обозначения.

Видео — как работает датчик света в автомобиле Фольксваген Поло Седан:

Что такое датчик света в машине и зачем он нужен?

С каждым годом автомашины становятся всё более удобными и «самостоятельными», позволяя водителю пристально следить за дорогой и не отвлекаться на мелочи.

Одним из приятных дополнений к конструкции авто можно назвать датчик света, который избавляет водителя от необходимости вручную переключать фары в темнее время суток. Рассмотрим, как устроен датчик света и как он работает.

Принцип действия датчика света

Фотоэлектронный датчик света, которым оборудованы сегодня многие новые модели авто, не относится к чересчур сложным электронным устройствам. Как правило, его основным элементом служит фотодиод, изменяющий электрическое сопротивление в зависимости от количества света, попадающего на фоточувствительную площадку, либо фототранзистор, который при попадании на его фотоприёмник световых лучей генерирует слабый электроток.

Датчик света устанавливают снаружи на кузове машины, чтобы при изменении освещённости он подавал сигнал для включения фар и/или габаритных огней.

Как функционирует датчик света?

Применение датчиков света позволяет сделать процесс управления машиной более комфортным и безопасным для водителя. При снижении уровня освещённости ниже определённого уровня датчик посылает сигнал, по которому автоматически включаются фары ближнего или дальнего света и габаритные огни. Датчик света срабатывает при наступлении сумерек, после въезда в туннель или даже в туманную погоду, когда естественного освещения недостаточно для нормальной видимости.

Можно настроить датчик так, чтобы ночью при появлении встречного авто, освещающего дорогу своими фарами, машина автоматически переключала свет с дальнего на ближний. Благодаря такой автоматизации водитель не отвлекается от наблюдения за дорогой в непростых ночных условиях. Как только встречный источник света исчезнет, фары вновь переключатся на дальний свет.

Для корректной работы автоматической системы необходимо, как минимум, два датчика света: один фиксирует изменение освещённости в горизонтальной плоскости перед машиной, второй отслеживает наличие световых лучей, падающих сверху.

Управляющий блок принимает данные с обоих датчиков и генерирует команды после анализа обоих сигналов. Такая система позволяет учитывать все нюансы освещённости и, к примеру, не допускает кратковременного отключения фар, когда машина проезжает под включенным уличным фонарём.

Для наиболее точной фиксации освещённости может быть установлен и третий датчик, определяющий уровень освещённости в салоне.

Немного истории

Первые датчики света появились не на легковых автомобилях, а на грузовиках Actros, которые выпускал и продолжает выпускать знаменитый германский концерн Mercedes-Benz. Исследователи компании, заботясь о дорожной безопасности, решили, что чем меньше водитель будет отвлекаться во время вождения на незначительные действия, тем более собранным и внимательным он будет в длительных рейсах.

Грузовик, самостоятельно включающий фары и габаритное освещение, очень быстро стал одной из самых востребованных моделей в своём классе. Увидев столь ошеломляющий успех, инженеры из Mercedes решили оборудовать датчиками света как можно больше автомобилей, в том числе легковых. Все машины премиум-класса этой компании теперь оборудуются «умными» фарами и габаритами.

Преимущества и недостатки датчиков света

По большому счёту, у датчиков света достоинство всего одно, но очень важное: они позволяют водителю полностью сосредоточиться на дорожной обстановке и не отвлекаться на щёлканье переключателями. В сложных условиях плохой видимости это чрезвычайно важный плюс, благодаря которому датчики, возможно, уже спасли не одну жизнь.

Что касается минусов, то к ним можно отнести разве что пресловутый человеческий фактор. Привыкнув к вождению с датчиками света, человек забывает переключать фары и включать габариты, если приходится садиться за руль обычной машины.

Кроме того, выход электронного устройства из строя может некоторое время оставаться незамеченным, и водитель какое-то время движется по дороге с выключенными огнями. Однако очевидные преимущества «умного» устройства позволяют пренебречь перечисленными недостатками. В целом же наличие датчиков света делает вождение гораздо более безопасным и приятным.

Как работает датчик света на автомобиле (датчик освещенности)

Автоматическое включение света является одной из систем активной безопасности автомобиля. Подобная функция встречается не только в авто представительского класса, но и на бюджетных моделях. Рассмотрим, как работает датчик света фар.

Принцип работы

Работа датчика света основана на способности некоторых элементов изменять свое сопротивление при воздействии света. Светочувствительные элементы, используемые в качестве датчиков освещения, можно разделить на 2 вида:

• фотодиоды. При попадании световых лучей на чувствительную область на выводах фотодиода изменяется сопротивление, что позволяет определять уровень освещенности;
• фототранзистор – оптоэлектронный полупроводник, предназначение которого не отличается от обычного транзистора. Напомним, что транзистор, как и реле, используется в качестве электронного ключа со слаботочным управлением силовыми выводами. В транзисторе ток между коллектором и эмиттером протекает лишь при подаче тока на вывод базы. В фототранзисторе вывод базы доступен световому излучению. Попадание лучей на чувствительный элемент генерирует ток на выводе базы, что позволяет использовать фототранзистор в качестве исполнительного устройства для автоматического включения потребителей.

Особенности применение в автомобиле

Датчик света в автомобиле используется не только для удобства водителя, но и для повышения уровня безопасности дорожного движения. В дневное время суток водителю больше нет необходимости отвлекаться на включение фар при въезде в туннели либо затемненные участки дороги. Фоточувствительный транзистор управляет освещением в автоматическом режиме. При этом функция ручного включения и выключения сохраняется.

Если в дневное время с работой датчика все понятно, то как быть ночью при движении встречных авто и проезде фонарей дорожного освещения? Ведь датчик, среагировав на появление света, не должен выключить фары автомобиля. Именно поэтому узкого диапазона реакции на свет недостаточно. Вектор чувствительности к световым лучам расположен в двух направлениях: фронтальном и вертикальном. Это позволяет точно оценивать уровень освещения. В некоторых автомобилях чувствительный элемент направлен в салон, что также позволяет нивелировать влияние переменных факторов.

Датчик освещения в автомобиле часто совмещен с датчиком дождя и располагается вверху лобового стекла. Также может быть установлен перед ветровым стеклом по центру торпеду.

Дополнительные функции

Даже в простейшем датчике света можно настроить чувствительность с помощью подстроечного резистора. Водитель на свое усмотрение может настроить уровень чувствительности, при котором автоматически будут включаться фары на границе дневного и сумеречного времени суток.

При этом использование умного датчика света позволяет реализовать не только автоматическое включение/выключение ближнего света, но и адаптацию осветительных приборов под изменяющиеся условия. Ярким примером таких возможностей является управление дальним светом. Для предотвращения ослепления водителей, при регистрации свечения фар встречного авто датчик автоматически выключит дальний свет. В некоторых типах систем можно настроить включение габаритных огней и ближнего света фар в зависимости от степени освещенности. Габариты будут автоматически включаться даже в дневное время, но в пасмурную погоду.

Недостатки

Причислить минусы автоматизированного управления светом фар к недостаткам самой системы было бы неправильно. Все они связаны с особенностью работы человеческого сознания. После привыкания к работе датчика света водители, пересаживаясь на автомобили без электронного помощника, могут забыть вовремя включить фары. Опасность в таком случае не столько в получении штрафа, сколько в повышении риска возникновения ДТП. Подобная ситуация может случиться, если вовремя не заметить поломку датчика. Проверить работоспособность светочувствительного элемента можно даже в дневное время. Для этого достаточно перевести включатель света в положение Auto, а затем накрыть место датчика ветошью, сымитировав тем самым наступление сумерек.

что это такое и как работает, как установить своими руками (схема)

Чтобы повысить комфорт при управлении автомобилем, производители транспортных средств оснащают свои машины множеством различных устройств. Еще двадцать лет назад нельзя было подумать, что дворники могут включаться автоматически с наступлением дождя, а свет фар — при наступлении темноты. Датчик света в автомобиле что это — основная информация касательно таких устройств приведена ниже.

Содержание

[ Раскрыть]

[ Скрыть]

Описание датчика света

Итак, что такое датчик света, для чего он используется в автомобиле и в чем заключается его принцип работы? Для начала рассмотрим описание устройства.

Предназначение, местонахождение и принцип работы

Световые контроллеры предназначены для автоматической активации света оптики при наступлении темноты или движении по неосвещенным участкам дороги. Когда на улице становится темно, контроллер сам активирует габаритные они, а также ближнее освещение. То же самое касается и поездок в тоннеле — при въезде датчик включит фонари, а при выезде из тоннеля — отключит их.

Контроллер света с проводкой для подключения

Как работает датчик? В соответствии со схемой, принцип функционирования девайса довольно простой. В устройстве используется специальный фотоэлемент, предназначенный для измерения освещения вокруг транспортного средства.

Для обработки сигналов фотоэлемента используется управляющий модуль, а непосредственно функцию активации и отключения освещения выполняет реле. Фотоэлемент производит измерение света в двух зонах — вокруг транспортного средства, а также конкретно перед ним. Такой принцип позволяет исключить возможные ложные срабатывания.

При необходимости автовладелец в любой момент сможет произвести регулировку устройства, чтобы девайс активировал оптику при определенном снижении степени света. Иными словами, водитель может выставить определенный порог срабатывания. Сам по себе контроллер срабатывает вольно быстро — когда освещенность улицы снижается до указанного порога, для активации оптики потребуется не более двух секунд. Что касается отключения, то для этого требуется не меньше шести секунд.

Управляющий модуль, осуществляющий функцию обработки импульсов, при уменьшении освещенности на дороге передает соответствующий сигнал на реле. На модуле имеется специальный болт, использующийся для регулировки чувствительности контроллера. Само реле напрямую подключено к проводке управления оптикой. Что касается места расположения, то оно может отличаться в зависимости от авто. Как правило, устройства устанавливаются в салоне авто, под лобовым стеклом. Также его монтаж возможен на центральной консоли либо на зеркале заднего вида.

Фотогалерея «Место расположения контроллера»

Разновидности

В настоящее время производители выпускают множество моделей машины, которые изначально комплектуются контроллерами такого типа. Устройство может функционировать не всегда, так как при необходимости автовладелец может его отключить.

По разновидностям эти устройства можно разделить на два вида:

1. Универсальные контроллеры. Их монтаж возможен в соответствии со схемой на любую модель транспортного средства в силу универсальности устройства и способе его подключения.
2. Модели для определенных транспортных средств. То есть предназначенные для конкретной модели авто (автор видео — Евгений офф).

Что касается отличий, то их практически нет. Единственно различие заключается в том, что универсальные девайсы не комплектуются селектором с положением «Auto», который можно установить на подрулевой переключатель.

Однако следует отметить, что существуют и типы контроллеров:

1. Для ближнего освещения, используются только для выполнения этой функции.
2. Для активации габаритных огней, как правило, такие девайсы применяются для подсветки грузовиков. Они не будут функционировать в светлое время суток, а также при активации оптики. Но когда на улице станет темно, автомобиль сам начнет светиться.
3. Устройства салонного типа. С помощью таких девайсов можно произвести регулировку уровня освещенности в салоне машины.

Характерные неисправности и способы их устранения

Какие неполадки могут произойти в работе датчиков:

1. Выход из строя фоточувствительного элемента. Такая ошибка приведет к неработоспособности девайса, а заменить сам чувствительный компонент может быть проблематично. Как правило, при таких неисправностях устройство просто меняется на новое.
2. Выход из строя управляющего модуля. Также неприятная проблема, поскольку она чревата полной заменой блока управления, если его не удастся отремонтировать.
3. Поломка реле. Наименее затратный вариант. Поскольку само реле не может работать вечно, рано ли поздно оно в любом случае выйдет из строя, для решения проблемы этот элемент нужно просто поменять.
4. Повреждения проводки. При такой проблеме нужно прозванивать электроцепь и икать обрыв или пробой провода, поврежденные участки подлежат замене (автор видео — канал KingSyze911).

Инструкция по установке контроллера освещенности своими руками

Как установить датчик света своими руками (на пример Фольксваген Поло):

1. В первую очередь, подбирается место для монтажа. Установка контроллера может быть произведена на лобовое стекло либо на центральной консоли, но учитывайте, что устройство не должно прикрываться.
2. После установки девайса производится укладка проводки. Улаживать провода необходимо таким образом, чтобы они не висели и не мешали обзору водителя. Поэтому все кабеля укладываются под облицовкой салона. Конец провода при этом следует завести в саму консоль к месту монтажа селектора.
3. Далее, извлекается селектор, от него следует отключить разъем с проводкой. К новому рычагу необходимо подключить управляющий модуль, а также разъем с проводами. Переключатель ставится на место, после чего можно проверить работоспособность контроллера.

 Загрузка …

Видео «Проверка работоспособности снятого датчика»

Процесс диагностики работоспособности датчика света в демонтированном виде приведен в ролике ниже (автор — канал Interceptor).

что это такое и для чего он нужен?

Сегодня автомобиль – это не просто средство передвижения, это вещь, к которой предъявляется все больше и больше требований. Водителя уже не удивишь наличием всевозможных устройств в авто. Скорее, удивишь их отсутствием. Некоторые из современных технических устройств значительно упрощают жизнь владельца транспорта.

Так, например, определенно нужное для современного автомобилиста устройство – датчик света, он же датчик освещения автомобиля. Он фиксирует недостаточную внешнюю освещенность и исправляет это без вмешательства водителя.

Девайс позволяет сделать автоматизированным процесс включения и выключения ближнего света, а также габаритных огней в случаях, когда на улице становится слишком темно.

Как работает датчик света на автомобиле

Устройство само определяет, что видимость стала недостаточной и без вмешательства человека включает дополнительное освещение.

При этом, Вы можете не переживать, что включится слишком яркий свет и это приведет к неприятным последствиям. У каждого датчика в настройках есть определенные параметры недостатка освещенности.

Так, в случаях определенного уровня недостаточности освещенности ваш авто самостоятельно зажжет габариты, а для того, чтобы включился ближний свет, необходимы другие внешние условия. Поэтому Вы можете не переживать о том, что система что-то перепутает и сработает не то освещение, которое вам нужно.

Конечно, это устройство, на первый взгляд, лишь незначительно снижает нагрузку на водителя, но именно из таких мелких мелочей и складывается, в целом, управление машиной.

Стоит отметить, что автомобильный датчик света срабатывает очень быстро, практически моментально. Поэтому вам не придется ждать, пока он загорится, если на вашем пути появился темный тоннель. Свет, в таком случае, загорится уже через одну, максимум две секунды.

В конечном итоге такое небольшое и очень узкоспециальное устройство, позволяет сделать процесс вождения намного безопаснее, поскольку водителю не придется отвлекаться. Концентрация водителя во время вождения останется на более высоком уровне.

Датчик света в машине не только самостоятельно включает фары, а также самостоятельно отключает лишний свет, если освещение на улице стало достаточным для безопасности дорожного движения. Это значит, что, если Вы внезапно из темного участка выедете на более освещенный участок дороги, то Вы не оставите случайно включенными фары.

Этот девайс особенно пригодится тем, кто часто передвигается на дальние расстояния. Если за время вашего пути солнце успевает сесть, а затем снова встать, а на дороге попадается множество тоннелей, то такое устройство значительно упростит процесс вождения и сделает передвижение более простым, приятным и безопасным.

А, если после долгого пути Вы попробуете случайно оставить ваш автомобиль со включенными фарами, то датчик отреагирует на это и выключит их.

Кроме того, есть также аналогичные датчики освещения, но только для салона автомобиля. Это устройство не упрощает дорожное движение, но делает жизнь автомобилиста приятнее.

Автоматическое включение света в салоне автомобиля при помощи датчика освещения

Как только Вы установите датчик света на машину, то сразу почувствуете, что ваш авто теперь заботится о Вас. Если вам приходится подолгу сидеть в салоне и ждать кого-то, то автомобиль сам зажжет свет, когда станет темнеть. Вы сможете спокойно читать любимую книгу и не переживать, что случайно зачитаетесь, не заметите, как потемнеет и ваши глаза устанут. Машина позаботится об этом и сама включит свет в нужный момент.

Во многих современных автомобилях датчики света устанавливаются еще на заводе. Вам очень повезло, если такое устройство было в вашей комплектации. Однако не во всех комплектациях они есть. Как правило, световые датчики идут только в достаточно дорогих моделях автомобилей. Вы легко можете докупить его самостоятельно, если в вашей машине не было установлено это устройство.

Цена этого приятного девайса не велика, а установка датчика света не является большой сложностью. Но, заплатив один раз за такое важное и нужное устройство, Вы в дальнейшем сможете забыть о постоянном включении и выключении фар и освещения в салоне авто.

После приобретения Вы можете настроить новое устройство индивидуально под себя и свои требования.

Конечно, каждому водителю нужно самостоятельно решать, нужен ли конкретно ему автомобильный датчик включения освещения. Но, если Вы заботитесь о безопасности и хотите сделать вождение машины более комфортным, то вам стоит задуматься о приобретении этого устройства.

Машина сама будет заботиться о вас, включая свет, как только в этом действительно появится необходимость. Вероятность, что Вы попадете в ДТП из-за того, что вовремя не включили свет, сократится. А ваши глаза всегда будут находится в комфортном освещении.

Поделитесь информацией с друзьями:

Что такое датчик дождя и света?

Современные технологии не стоят на месте и сегодня практически каждый автомобиль перестал быть просто транспортным средством. Машина сегодня – это нечто большее. Она оснащена дополнительной техникой, оборудованием, которое значительно облегчает пребывание за рулем авто, делая поездки удобными и комфортными. Датчики дождя и света – это система, которая воспринимается неоднозначно. Мы поможем вам найти ответы на вопросы: «что такое датчик дождя и света?» и «для чего они нужны?», а также рассмотрим основной принцип работы модуля.

Единая система датчика

Датчик дождя и света – это единая система, она автоматически управляет включением или выключением стеклоочистителей (в зависимости от погодных условий) и фар автомобиля (в зависимости от освещенности). Производители данной системы постарались сделать так, чтобы водители меньше отвлекались от наблюдения за дорогой. Представьте следующую ситуацию: вас в пути застал сильный дождь или снегопад, который налипает на лобовое стекло. Вам необходимо включать/выключать стеклоочиститель. Для того, чтобы это сделать, вам придётся отвлечься от дороги. В такой ситуации, датчик полностью возьмет на себя данную функцию. Подобный принцип работает и в случае с включением света, когда автомобиль заезжает в туннель или на улице становится темно. Техника сама определяет уровень освещенности, который влияет на качество видимости за рулем.

Место крепления датчика

Ранее такое решение было большой редкостью, сегодня же подобный модуль доступен практически каждому водителю. Он монтируется на ветровое стекло. Очень часто водители оснащают машину комбинированными датчиками, которые реагируют на уровень света и на осадки.

Основной принцип работы датчика дождя

Для того, чтобы определить количество влаги на лобовом стекле датчик дождя использует закон преломления сета. Прибор оснащен инфракрасным излучателем и фотоприемником небольшого размера. Есть встроенные светодиоды, которые излучают инфракрасный спектр, он преломляется и проходит через лобовое стекло, попадая в приемник датчика. В основной блок управления заложены параметры преломления света наружной поверхностью мокрого или сухого стекла. Если лобовое стекло сухое, то свет проходит сквозь него максимально, при мокрой же поверхности лобового стекла способность пропускать свет несколько снижается. Чувствительность датчика осадков очень большая. Она фиксирует тысячные доли миллилитра осадков и срабатывает мгновенно (в течение миллисекунд). Многие датчики реагируют на степень загрязненности стекла и автоматически включают стеклоомыватели, чтобы помыть ветровое стекло.

Назначение сенсора света

Это невзрачное устройство отвечает за автоматическое включение/выключение фар, а также активизирует функции Coming Home/Leaving Home. Датчик определяет день и ночь. На трассе редко кто может забыть включить фары ночью, но в городе можно иногда встретить автомобиль без включённых фар в темное время суток. Иногда, даже в сумеречное время автомобиль может получить повреждения или попасть в ДТП. Избежать подобной ситуации вам поможет датчик света. Он включает автоматически головной свет и габариты при изменении уровня освещенности или въезде в туннель, гараж, при передвижении по лесной дороге и при наступлении темноты, сумерек – на все эти ситуации срабатывает датчик, и тогда в автомобиле быстро включается свет. Рассмотрим датчики дождя и света, которые помогут максимально обеспечить вам комфортное и безопасное передвижение по автомобильным дорогам. К ним можно отнести устройства фирм-производителей Premier DS01, Quantoom RLS-01 и Valeo

Premier DS01

Устройство может быть установлено на любую марку и модель автомобиля. Оно сочетает в себе датчик света и дождя, автоматически включает габариты, головной свет и очистители лобового стекла. С ним вы сможете не тратить время на включение дополнительных приборов вашего автомобиля, все это сделает за вас данный датчик. Он легко монтируется и подключается к сети автомобиля 12 В. Легок в управлении и не требует дополнительного обслуживания. Прекрасно совмещается с электроникой автомобиля и не конфликтует с бортовым компьютером.

Quantoom RLS-01

Данный модуль – это полезное и невероятное устройство, которое совмещает в себе датчики света и дождя. Оно сделает ваше передвижение максимально комфортным и безопасным. Реагирует на наступление сумерек, въезд в туннель или гараж, а также на пыль и грязь на лобовом стекле. Его преимущества заключаются в том, что он фиксирует изменение природного освещения и появление осадков в течение 0,1 секунды. В случае, если вы попали под дождь, вы будете уверены в том, что капли не станут преградой для хорошей видимости. Датчик может зафиксировать даже 0,005 миллиметров воды.

Valeo

Модуль реагирует на изменение природного освещения в пути. Он способен мгновенно определить наступление темноты или сумерек. Если вы въедете в гараж или будете передвигаться по лесной местности, устройство поможет вам вовремя осветить дорогу. Датчик крепится на лобовое стекло и потребляет совсем небольшое количество энергии машины. Выпускается французской компанией Valeo и относится к автомобильной технике, которая пользуется достаточно большой популярностью. Происходит считывание информации о количестве света из окружающего пространства, затем передается на блок управления бортовой сети. Существует две зоны освещенности: передняя и глобальная. Передняя зона – это зона, которая находится спереди автомобиля. Глобальная зона – это зона освещения у автомобиля.

Из вышеописанного материала можно сделать следующие выводы:

• решать, нужен ли датчик света и дождя или нет, каждому автомобилисту предстоит лично;
• автомобили, которые не особо оснащены электроникой (датчиками и т. п.), наверное, лучше оборудовать дополнительной техникой.

Единственное, о чем хотелось бы предупредить водителей – не стоит думать, что включать фары стоит только при «особой» необходимости, то есть при полной темноте. Не забывайте, что вы не единственный участник дорожного движения и включенные фары – это также и ориентир для водителей встречной полосы. Чистое стекло сможет значительно повысить видимость в плохую погоду.

Помните! Освещение дороги и отличная видимость никогда не будут лишними, пусть лучше фары работают в светлое время суток, чем их не будет видно в темноте. Отсутствие датчиков может повлиять на создание ДТП. Будьте бдительны, обезопасьте себя правильно.

Фотореле (датчики света и освещенности)

Полезная информация

Фотореле иначе называют сумеречным выключателем. В конструкции лежит фотодатчик, который реагирует на изменение попадающего на него светового потока и в зависимости от этого передает сигналы электронной плате. Цепь замыкается или размыкается, и автоматический прибор включает или выключает освещение.

Виды приборов

• С выносным фотоэлементом – прибор, фотодатчик которого находится не в корпусе, а в отдельном блоке. Блок можно установить на расстоянии от основного корпуса в 100 – 150 м, в защищенном месте, например в электрощитке помещения.
• С внутренним фотоэлементом – фотодатчик находится внутри корпуса, выполненного из прозрачного материала, ударопрочного и влагозащищенного для установки, например, снаружи дома.
• С внутренним фотоэлементом и настройкой порога срабатывания – если изделия без этой функции включают освещение только в полной темноте, то приборы с этой функцией можно настроить на включение даже, например, в пасмурную погоду или в начале сумерек. Это корректирует освещение в зависимости времени года и от погоды.
• С внутренним фотоэлементом и таймером – прибор с возможностью настройки определенного времени включения и выключения освещения. Это контролирует таймер, который может быть дневным, недельным или даже годовым. Он позволяет программировать режим работы устройства, например, на неделю вперед или в течение года только по выходным дням.

На что обращать внимание при выборе

Приборы могут устанавливаться внутри и снаружи помещений. В последнем случае следует смотреть на такие характеристики, как степень пыле- и влагозащиты корпуса и диапазон рабочих температур.

Значительная экономия средств на оплате счетов за электричество – это датчики освещенности с возможностью регулировки времени и порога срабатывания, как и с наличием ручного выключателя, с помощью которого прибор отключается, если в его функционировании нет необходимости. Работа устройства контролируется в зависимости от ситуации.

Важна и возможность подключения датчика движения. В этом случае прибор будет срабатывать не только на освещение, но и приближение людей. Такие осветительные устройства удобно устанавливать возле подъезда, крыльца или гаража, на любой придомовой территории.

Датчик освещенности

, включая фотоэлемент и датчик LDR

A Light Sensor генерирует выходной сигнал, указывающий интенсивность света, путем измерения энергии излучения, которая существует в очень узком диапазоне частот, который в основном называется «свет», и который находится в диапазоне от «инфракрасного» до «видимого». вплоть до «ультрафиолетового» светового спектра.

Световой датчик — это пассивное устройство, которое преобразует эту «световую энергию», видимую или инфракрасную, в выходной электрический сигнал.Световые сенсоры более известны как «фотоэлектрические устройства» или «фотодатчики», поскольку они преобразуют световую энергию (фотоны) в электричество (электроны).

Фотоэлектрические устройства можно разделить на две основные категории: те, которые вырабатывают электричество при освещении, такие как Фотоэлектрические или Фотоэмиссионные и т. Д., И те, которые каким-либо образом изменяют свои электрические свойства, такие как Фоторезисторы или Фотопроводы . Это приводит к следующей классификации устройств.

• • Фотоэмиссионные элементы — это фотоустройства, которые высвобождают свободные электроны из светочувствительного материала, такого как цезий, при ударе фотона достаточной энергии. Количество энергии фотонов зависит от частоты света, и чем выше частота, тем больше энергии фотоны преобразуют энергию света в электрическую.
• • Фотопроводящие элементы. Эти фотоустройства изменяют свое электрическое сопротивление под воздействием света. Фотопроводимость возникает в результате попадания света на полупроводниковый материал, который контролирует ток, протекающий через него.Таким образом, большее количество света увеличивает ток для данного приложенного напряжения. Наиболее распространенным фотопроводящим материалом является сульфид кадмия, используемый в фотоэлементах LDR.
• • Фотовольтаические элементы. Эти фотоустройства генерируют ЭДС, пропорциональную полученной лучистой световой энергии, и по своему эффекту аналогичны фотопроводимости. Световая энергия падает на два полупроводниковых материала, зажатых вместе, создавая напряжение примерно 0,5 В. Наиболее распространенным фотоэлектрическим материалом является селен, используемый в солнечных элементах.
• • Устройства с фото-переходом. Эти фотоустройства в основном представляют собой настоящие полупроводниковые устройства, такие как фотодиод или фототранзистор, которые используют свет для управления потоком электронов и дырок через их PN-переход. Устройства с фотопереходом специально разработаны для детекторов и проникновения света, их спектральный отклик настроен на длину волны падающего света.

Фотопроводящий элемент

A Фотопроводящий датчик света не вырабатывает электричество, а просто изменяет свои физические свойства под воздействием световой энергии.Наиболее распространенным типом фотопроводящих устройств является фоторезистор , который изменяет свое электрическое сопротивление в ответ на изменения интенсивности света.

Фоторезисторы — это полупроводниковые устройства, которые используют световую энергию для управления потоком электронов и, следовательно, током, протекающим через них. Обычно используемый фотопроводящий элемент называется светозависимым резистором или LDR .

Светозависимый резистор

Типичный LDR

Как следует из названия, светозависимый резистор (LDR) изготовлен из куска открытого полупроводникового материала, такого как сульфид кадмия, который изменяет свое электрическое сопротивление с нескольких тысяч Ом в темноте до нескольких сотен Ом, когда на свет падает свет. это путем создания пар дырка-электрон в материале.

Чистый эффект — улучшение проводимости при уменьшении сопротивления для увеличения освещенности. Кроме того, фоторезистивные клетки имеют длительное время отклика, требующее многих секунд, чтобы отреагировать на изменение интенсивности света.

Материалы, используемые в качестве полупроводниковой подложки, включают сульфид свинца (PbS), селенид свинца (PbSe), антимонид индия (InSb), которые обнаруживают свет в инфракрасном диапазоне, причем наиболее часто используемым из всех фоторезистивных датчиков света является Сульфид кадмия (CD).

Сульфид кадмия используется в производстве фотопроводящих ячеек, потому что его спектральная кривая отклика близко соответствует кривой человеческого глаза, и его можно контролировать даже с помощью простого фонаря в качестве источника света. Обычно длина волны максимальной чувствительности (λp) составляет от 560 до 600 нм в видимом спектральном диапазоне.

Ячейка светозависимого резистора

Наиболее часто используемый фоторезистивный датчик света — это фотоэлемент на основе сульфида кадмия ORP12 и .Этот светозависимый резистор имеет спектральный отклик около 610 нм в желто-оранжевой области света. Сопротивление элемента в неосвещенном состоянии (темновое сопротивление) очень высокое и составляет примерно 10 МОм, которое падает до примерно 100 Ом при полном освещении (сопротивление горению).

Чтобы увеличить темновое сопротивление и, следовательно, уменьшить темновой ток, резистивный путь образует зигзагообразный узор на керамической подложке. Фотоэлемент CdS — это очень дешевое устройство, которое часто используется для автоматического затемнения, определения темноты или сумерек для включения и выключения уличных фонарей, а также для приложений типа фотографических экспонометров.

Подключение светозависимого резистора последовательно со стандартным резистором, подобным этому, к одному источнику постоянного напряжения имеет одно важное преимущество: на их стыке будет появляться разное напряжение для разных уровней света.

Величина падения напряжения на последовательном резисторе R ₂ определяется значением сопротивления светозависимого резистора R _LDR . Эта способность генерировать различные напряжения дает очень удобную схему, называемую «потенциальный делитель» или Сеть делителей напряжения .

Как мы знаем, ток через последовательную цепь является обычным явлением, и поскольку LDR изменяет свое резистивное значение из-за интенсивности света, напряжение, присутствующее на V _OUT , будет определяться формулой делителя напряжения. Сопротивление LDR, R _LDR , может варьироваться от примерно 100 Ом при солнечном свете до более 10 МОм в абсолютной темноте, при этом это изменение сопротивления преобразуется в изменение напряжения на V _OUT , как показано.

Одним из простых способов использования светозависимого резистора является светочувствительный переключатель, как показано ниже.

Переключатель LDR

Эта базовая схема светового датчика представляет собой реле с активированным освещением. Между фоторезистором, LDR и резистором R1 сформирована схема делителя потенциала. Когда нет света, то есть в темноте, сопротивление LDR очень велико в диапазоне мегом (МОм), поэтому на транзистор TR1 подается нулевое смещение базы, и реле обесточивается или находится в положении «ВЫКЛ».

По мере увеличения уровня освещенности сопротивление LDR начинает уменьшаться, вызывая повышение напряжения смещения базы на V1.В какой-то момент, определяемый цепью делителя потенциала, образованной резистором R1, напряжение смещения базы становится достаточно высоким, чтобы включить транзистор TR1 и, таким образом, активировать реле, которое, в свою очередь, используется для управления некоторыми внешними схемами. Когда уровень света снова падает до темноты, сопротивление LDR увеличивается, вызывая падение базового напряжения транзистора, что приводит к выключению транзистора и реле при фиксированном уровне освещенности, который снова определяется цепью делителя потенциала.

Путем замены постоянного резистора R1 потенциометром VR1 точка, в которой реле включается или выключается, может быть предварительно установлена ​​на определенный уровень освещенности.Этот тип простой схемы, показанной выше, имеет довольно низкую чувствительность, и ее точка переключения может не совпадать из-за изменений температуры или напряжения питания. Более чувствительную прецизионную схему, активируемую светом, можно легко создать, включив LDR в схему «моста Уитстона» и заменив транзистор на операционный усилитель, как показано.

Цепь измерения уровня освещенности

В этой базовой схеме обнаружения темноты светозависимый резистор LDR1 и потенциометр VR1 образуют одно регулируемое плечо простой резистивной мостовой схемы, также известной как мост Уитстона , в то время как два фиксированных резистора R1 и R2 образуют другое плечо. .Обе стороны моста образуют цепи делителей потенциала на питающем напряжении, выходы которых V1 и V2 подключены к неинвертирующим и инвертирующим входам напряжения соответственно операционного усилителя.

Операционный усилитель сконфигурирован как дифференциальный усилитель, также известный как компаратор напряжения с обратной связью, состояние выходного напряжения которого определяется разностью между двумя входными сигналами или напряжениями, V1 и V2. Комбинация резисторов R1 и R2 формирует фиксированное опорное напряжение на входе V2, задаваемое соотношением двух резисторов.Комбинация LDR — VR1 обеспечивает переменное входное напряжение V1, пропорциональное уровню освещенности, определяемому фоторезистором.

Как и в предыдущей схеме, выход операционного усилителя используется для управления реле, которое защищено свободным диодом D1. Когда уровень освещенности, измеряемый LDR, и его выходное напряжение падает ниже опорного напряжения, установленного на V2, выход операционного усилителя меняет состояние, активируя реле и переключая подключенную нагрузку.

Аналогичным образом, когда уровень освещенности увеличивается, выход снова переключается, переводя реле в положение «ВЫКЛ».Гистерезис двух точек переключения устанавливается резистором обратной связи. Rf может быть выбран таким образом, чтобы получить любой подходящий коэффициент усиления по напряжению усилителя.

Работа схемы светового датчика этого типа также может быть изменена на противоположную, чтобы включить реле, когда уровень освещенности превышает опорный уровень напряжения, и наоборот, поменяв местами датчик освещенности LDR и потенциометр VR1. Потенциометр можно использовать для «предварительной установки» точки переключения дифференциального усилителя на любой конкретный уровень освещенности, что делает его идеальным в качестве простой проектной схемы светового датчика.

Устройства фотоперехода

Устройства с фотопереходом — это в основном световые датчики с PN-переходом или детекторы, изготовленные из кремниевых полупроводниковых PN-переходов, которые чувствительны к свету и могут определять уровни как видимого света, так и инфракрасного света. Устройства с фотоэлементами специально созданы для восприятия света, и этот класс фотоэлектрических датчиков света включает фотодиод и фототранзистор .

Фотодиод.

Фотодиод

Конструкция светового датчика Photodiode аналогична конструкции обычного диода с PN-переходом, за исключением того, что внешний кожух диода либо прозрачен, либо имеет прозрачную линзу для фокусировки света на PN-переход для повышения чувствительности.Переход будет реагировать на свет, особенно с более длинными волнами, такими как красный и инфракрасный, а не на видимый свет.

Эта характеристика может быть проблемой для диодов с прозрачными или стеклянными шариками, таких как сигнальный диод 1N4148. Светодиоды также могут использоваться в качестве фотодиодов, поскольку они могут как излучать, так и обнаруживать свет от своего перехода. Все PN-переходы светочувствительны и могут использоваться в режиме фотопроводящего несмещенного напряжения с PN-переходом фотодиода, всегда «смещенным в обратном направлении», так что могут протекать только диоды утечки или темновой ток.

Вольт-амперная характеристика (ВАХ) фотодиода без света на его переходе (темный режим) очень похожа на нормальный сигнальный или выпрямительный диод. Когда фотодиод смещен в прямом направлении, происходит экспоненциальное увеличение тока, как и для обычного диода. Когда применяется обратное смещение, появляется небольшой обратный ток насыщения, который вызывает увеличение области истощения, которая является чувствительной частью перехода. Фотодиоды также могут быть подключены в токовом режиме с использованием фиксированного напряжения смещения на переходе.Текущий режим очень линейен в широком диапазоне.

Конструкция и характеристики фотодиода

При использовании в качестве светового датчика темновой ток фотодиодов (0 люкс) составляет около 10 мкА для герани и 1 мкА для диодов кремниевого типа. Когда свет падает на переход, образуется больше пар дырка / электрон, и ток утечки увеличивается. Этот ток утечки увеличивается по мере увеличения освещенности перехода.

Таким образом, ток фотодиодов прямо пропорционален интенсивности света, падающего на PN-переход.Одним из основных преимуществ фотодиодов при использовании в качестве датчиков света является их быстрая реакция на изменение уровня освещенности, но одним из недостатков этого типа фотоустройств является относительно небольшой ток, протекающий даже при полном освещении.

Следующая схема показывает схему преобразователя фототока в напряжение, в которой в качестве усилительного устройства используется операционный усилитель. Выходное напряжение (Vout) задается как Vout = I _P * Rƒ и пропорционально характеристикам силы света фотодиода.

Этот тип схемы также использует характеристики операционного усилителя с двумя входными клеммами при примерно нулевом напряжении для работы фотодиода без смещения. Эта конфигурация операционного усилителя с нулевым смещением обеспечивает высокую импедансную нагрузку на фотодиод, что приводит к меньшему влиянию темнового тока и более широкому линейному диапазону фототока по сравнению с интенсивностью излучаемого света. Конденсатор C _f используется для предотвращения колебаний или пиков усиления и для установки выходной полосы пропускания (1 / 2πRC).

Схема усилителя на фотодиоде

Фотодиоды — это очень универсальные датчики света, которые могут включать и выключать свой ток за наносекунды и обычно используются в фотоаппаратах, люксметрах, приводах CD и DVD-ROM, пультах дистанционного управления телевизорами, сканерах, факсах. копировальные аппараты и т. д., а также при интеграции в схемы операционных усилителей в качестве детекторов инфракрасного спектра для оптоволоконной связи, схем обнаружения движения охранной сигнализации и многочисленных систем визуализации, лазерного сканирования и позиционирования и т. д.

Фототранзистор

Фототранзистор

Альтернативой фотодиоду является фототранзистор , который в основном представляет собой фотодиод с усилением. Фототранзисторный светочувствительный элемент имеет обратное смещение PN-перехода коллектор-база, подвергая его воздействию лучистого источника света.

Фототранзисторы

работают так же, как фотодиоды, за исключением того, что они могут обеспечивать усиление по току и намного более чувствительны, чем фотодиод, при этом токи в 50-100 раз больше, чем у стандартного фотодиода, и любой нормальный транзистор может быть легко преобразован в фотодатчик света. подключив фотодиод между коллектором и базой.

Фототранзисторы

состоят в основном из биполярного NPN-транзистора с большой базой, электрически неподключенной, хотя некоторые фототранзисторы позволяют базовое соединение для управления чувствительностью и используют фотоны света для генерации базового тока, который, в свою очередь, заставляет коллектор эмиттерный ток поток. Большинство фототранзисторов являются NPN-типами, внешний корпус которых либо прозрачен, либо имеет прозрачную линзу для фокусировки света на базовом переходе для повышения чувствительности.

Конструкция и характеристики фототранзистора

В NPN-транзисторе коллектор смещен положительно по отношению к эмиттеру, так что переход база / коллектор имеет обратное смещение.поэтому при отсутствии света на переходе протекает нормальная утечка или темновой ток, который очень мал. Когда свет падает на основание, в этой области образуется больше пар электрон / дырка, и ток, создаваемый этим действием, усиливается транзистором.

Обычно чувствительность фототранзистора является функцией усиления транзистора по постоянному току. Следовательно, общая чувствительность является функцией тока коллектора и может контролироваться путем подключения сопротивления между базой и эмиттером, но для приложений типа оптопары с очень высокой чувствительностью обычно используются фототранзисторы Дарлингтона.

Фото-Дарлингтон

Транзисторы Photodarlington используют второй биполярный транзистор NPN для обеспечения дополнительного усиления или когда требуется более высокая чувствительность фотодетектора из-за низкого уровня освещенности или избирательной чувствительности, но его отклик медленнее, чем у обычного фототранзистора NPN.

Устройства Photo Darlington состоят из обычного фототранзистора, выход эмиттера которого соединен с базой биполярного NPN-транзистора большего размера. Поскольку конфигурация транзистора Дарлингтона дает коэффициент усиления по току, равный произведению коэффициентов усиления по току двух отдельных транзисторов, устройство фотодарлингтона создает очень чувствительный детектор.

Типичные области применения фототранзисторов Световые датчики — это оптоизоляторы, щелевые оптические переключатели, датчики светового луча, волоконная оптика, пульты дистанционного управления телевизионного типа и т. Д. Иногда при обнаружении видимого света требуются инфракрасные фильтры.

Другой тип полупроводникового светочувствительного элемента с фотопереходом, заслуживающий упоминания, — это фототиристор . Это световой тиристор или кремниевый управляемый выпрямитель , SCR , который можно использовать в качестве светового переключателя в приложениях переменного тока.Однако их чувствительность обычно очень низкая по сравнению с эквивалентными фотодиодами или фототранзисторами.

Чтобы повысить их чувствительность к свету, фототиристоры сделаны более тонкими вокруг затворного перехода. Обратной стороной этого процесса является то, что он ограничивает количество анодного тока, который они могут переключать. Затем для приложений с более высоким током переменного тока они используются в качестве пилотных устройств в оптопарах для переключения более крупных более традиционных тиристоров.

Фотоэлектрические элементы.

Наиболее распространенным типом фотоэлектрических датчиков света является солнечная батарея .Солнечные элементы преобразуют световую энергию непосредственно в электрическую энергию постоянного тока в форме напряжения или тока для питания резистивной нагрузки, такой как свет, аккумулятор или двигатель. Тогда фотоэлектрические элементы во многом похожи на батарею, потому что они обеспечивают питание постоянного тока.

Однако, в отличие от других фотоустройств, которые мы рассмотрели выше, которые для работы используют силу света даже от фонаря, фотоэлектрические солнечные элементы лучше всего работают, используя лучистую энергию солнца.

Солнечные элементы используются во многих различных типах приложений, чтобы предложить альтернативный источник энергии от обычных батарей, например, в калькуляторах, спутниках, а теперь и в домах, предлагающих форму возобновляемой энергии.

Фотоэлектрический элемент

Фотоэлементы изготовлены из монокристаллических кремниевых PN переходов, как и фотодиоды с очень большой светочувствительной областью, но используются без обратного смещения. Они имеют те же характеристики, что и очень большой фотодиод в темноте.

При освещении энергия света заставляет электроны проходить через PN-переход, и отдельный солнечный элемент может генерировать напряжение холостого хода около 0,58 В (580 мВ).Солнечные элементы, как и батарея, имеют «положительную» и «отрицательную» стороны.

Отдельные солнечные элементы могут быть соединены друг с другом последовательно, чтобы сформировать солнечные панели, которые увеличивают выходное напряжение, или соединены вместе параллельно для увеличения доступного тока. Имеющиеся в продаже солнечные панели измеряются в ваттах, которые являются произведением выходного напряжения и тока (вольт, умноженного на ампер) при полном включении.

Характеристики типичного фотоэлектрического солнечного элемента.

Величина доступного тока от солнечного элемента зависит от интенсивности света, размера элемента и его эффективности, которая обычно очень мала и составляет от 15 до 20%.Для повышения общей эффективности ячеек коммерчески доступные солнечные элементы используют поликристаллический кремний или аморфный кремний, которые не имеют кристаллической структуры и могут генерировать токи от 20 до 40 мА на см ² .

Другие материалы, используемые при строительстве фотоэлементов, включают арсенид галлия, диселенид меди, индия и теллурид кадмия. Каждый из этих различных материалов имеет разную характеристику полосы спектра, поэтому их можно «настроить» для получения выходного напряжения на разных длинах волн света.

В этом руководстве о Light Sensors мы рассмотрели несколько примеров устройств, которые классифицируются как Light Sensors . Сюда входят устройства с PN-переходами и без них, которые можно использовать для измерения интенсивности света.

В следующем руководстве мы рассмотрим устройства вывода под названием Actuators . Приводы преобразуют электрический сигнал в соответствующую физическую величину, такую ​​как движение, силу или звук. Одним из таких широко используемых устройств вывода является электромагнитное реле.

Что такое датчик освещенности?

I Введение

Датчик света разработан на основе принципа фотоэлектрического эффекта полупроводников. Его можно использовать для определения интенсивности окружающего света, а также для определения разницы в освещении между разноцветными поверхностями.Пользователи могут создавать проекты, которые взаимодействуют с ним со светом, такие как интеллектуальное затемнение света, система лазерной связи или что-то более интересное.

Датчик освещенности

с использованием Arduino и LDR | Датчик освещенности Arduino

Каталог

II Определение

2.1 Что такое датчик?

В широком смысле датчик — это датчик, который преобразует результат измерения в сигнал, который можно воспринимать или количественно определять. В узком смысле это устройство, которое воспринимает результат измерения и преобразует его в выходной сигнал той же или иной природы по определенному закону.Датчик обычно состоит из чувствительного элемента, преобразовательного элемента, измерительной схемы и вспомогательного источника питания. Чувствительный элемент и преобразовательный элемент могут быть объединены в один, и для некоторых датчиков не требуется вспомогательный источник питания.

2.2 Определение светового сенсора

Световой сенсор обычно относится к устройству, которое может чувствительно воспринимать световую энергию ультрафиолетового света в инфракрасный свет и преобразовывать световую энергию в электрический сигнал.

Светочувствительный датчик — это своего рода чувствительное устройство, которое в основном состоит из светочувствительных элементов. Он в основном делится на четыре категории: датчик внешней освещенности, датчик инфракрасного света, датчик солнечного света и датчик ультрафиолетового света. Он в основном используется в области изменяющихся приложений кузовной электроники и интеллектуальных систем освещения. Современные электрические измерительные технологии становятся все более зрелыми. Благодаря своим преимуществам, таким как высокая точность и простота подключения микрокомпьютера для автоматической обработки в реальном времени, он широко используется для измерения электрических и неэлектрических величин.

Однако метод электрических измерений чувствителен к помехам. При измерении переменного тока частотная характеристика недостаточно широкая, и существуют определенные требования к выдерживаемому напряжению и изоляции. Сегодня быстрое развитие лазерных технологий позволило решить вышеуказанные проблемы.

Рисунок 1. Датчик света

III Спектр и фотометрическая физическая величина

3.1 Спектр

Спектр представляет собой образец, в котором монохроматический свет, который рассеивается диспергирующей системой (такой как призма и решетка), последовательно размещается в зависимости от длины волны (или частоты).Наибольшая часть видимого спектра — это видимая часть электромагнитного спектра человеческого глаза. Электромагнитное излучение в этом диапазоне длин волн называется видимым светом. Спектр не включает все цвета, которые может различать человеческий мозг, например коричневый и розовый.

Рисунок 2. Спектр

3.2 Фотометрические физические величины

3.2.1 Интенсивность света (I / интенсивность)

(1) Определение: интенсивность света, излучаемого монохроматическим источником света (частота 540 × 1012 Гц, длина волны 555 нм) в единице телесного угла в заданном направлении (интенсивность излучения в этом направлении составляет 1/683 Вт на сферический градус). .

(2) Единица: cd (кандела)

(3) Сила света обычных источников света:

● Sun, 2.8E27 cd

● Фонарик подсветки, 10000 кд

● Сверхяркий светодиод 5 мм, 15 кд

3.2.2 Световой поток (F / поток)

(1) Определение: энергия, излучаемая точечным источником света или неточечным источником света за единицу времени. Среди них визуальный человек (поток излучения, который может ощущать человек) называется световым потоком.

(2) Единица: лм (люмен)

(3) Эффективность обычных источников света (люмен / ватт, лм / Вт)

● Лампа накаливания, 15

● Белый светодиод, 20

● люминесцентная лампа, 50

● Солнце, 94

● Натриевая лампа, 120

3.2.3 E / Освещенность

(1) Определение: световой поток, излучаемый на единицу площади.

(2) Единица измерения: Люкс / Люкс (1), 1 (Люкс) = 1 Лм / м2.

(3) Общее освещение (лк):

● Прямой солнечный свет (полдень), 110 000

● Пасмурный день, 1000

● Внутри торгового центра, 500

● Облачное помещение с окном, 100

● При нормальном комнатном освещении, 100

● Полнолуние, 0.2

3.2.4 L / Яркость

(1) Определение: интенсивность света, излучаемого единичной областью источника света в нормальном направлении и в пределах единичного телесного угла.

(2) Единица: nt (нит), 1 (nt) = 1 кд / м2.

(3) Яркость обычного светящегося тела (нт):

● Солнечная поверхность, 2,000,000,000

● Нить накаливания, 10 000 000

● Белая книга под солнцем, 30 000

● Яркость, к которой могут привыкнуть человеческие глаза, 3,000

● Человеческий глаз может лучше различать яркость цвета, 1

● Нет луны в ночном небе, 0.0001

3.3 Восприятие яркости подсветки MID-дисплеем при разном освещении

Рисунок 3. Ambient Illumination-LUX

IV Как работает датчик освещенности

Датчик освещенности фактически работает по принципу фотоэлектрического эффекта. Так называемый фотоэлектрический эффект относится к явлению, при котором определенные специальные вещества могут преобразовывать световую энергию в электрическую после поглощения света. Фотоэлектрический эффект можно разделить на два типа: внешний фотоэлектрический эффект и внутренний фотоэлектрический эффект.Внешний фотоэлектрический эффект относится к тому факту, что при облучении светом электроны могут испускаться изнутри материала для выработки электричества. Фотоэлемент и фотоумножитель — оригиналы, основанные на внешнем фотоэффекте.

Соответственно, внутри вещества возникает внутренний фотоэффект. Когда на вещество попадает свет, сопротивление внутри вещества изменяется, создавая электродвижущую силу.Фотоэлектрические элементы, такие как фоторезисторы и фотоэлектрические элементы, изготавливаются на основе внутреннего фотоэлектрического эффекта.

В качестве примера возьмем датчик освещенности на мобильном телефоне:

Датчик освещенности в мобильном телефоне должен фактически представлять собой датчик внешней освещенности, который в основном состоит из двух частей: светового проектора и светоприемника. Белая точка рядом с передней камерой действует как линза, которая фокусирует свет в окружающей среде и передает его на приемник через проектор.В соответствии с фотоэлектрическим эффектом светоприемник может преобразовывать различные световые сигналы в соответствующие электрические сигналы, а затем обрабатывать их в различные коммутационные и управляющие действия для реализации регулировки чувствительности мобильного телефона.

Пленка, отсекающая инфракрасное излучение, часто прикрепляется к микросхеме датчика внешней освещенности, чтобы устранить помехи инфракрасного света, чтобы наши электронные устройства, такие как мобильные телефоны и ноутбуки, могли точно определять интенсивность видимого света в окружающей среде.Когда дисплей потребляет слишком много энергии, датчик освещенности также может автоматически уменьшать яркость экрана, чтобы продлить время работы аккумулятора.

Рисунок 4. Датчик света в телефоне

В Типы и характеристики датчиков света

5.1 Тип фотодиода

Фотодиоды и полупроводниковые диоды похожи по конструкции, а их кристалл представляет собой PN-переход со светочувствительными характеристиками, который имеет однонаправленную проводимость, поэтому при работе необходимо добавить обратное напряжение.

Когда нет света, возникает небольшой обратный ток утечки насыщения, то есть темновой ток, при котором фотодиод выключается. При воздействии света ток обратной утечки насыщения значительно увеличивается, образуя фототок, который изменяется с интенсивностью падающего света.

Когда свет освещает PN-переход, в PN-переходе может образовываться электронно-дырочная пара, что увеличивает плотность неосновных носителей.Эти носители дрейфуют под действием обратного напряжения, вызывая увеличение обратного тока. Таким образом, вы можете использовать силу света для изменения тока в цепи. Он отключается, когда нет света, и включается, когда свет есть.

Характеристики:

(1) Высокая чувствительность снижает влияние постороннего света

(2) Фотодиод (фотодиод) — это устройство фотоэлектрического преобразования, которое может преобразовывать полученный свет в изменение тока

(3) Режим работы фотодиода (фотодиода) — увеличивать обратное напряжение или не увеличивать напряжение.Когда к нему приложено обратное смещение, обратный ток в трубке будет изменяться в зависимости от интенсивности света. Чем больше сила света, тем больше обратный ток.

Рисунок 5. Фотодиод

5.2 Тип фоторезистора

(1) Принцип

Работает на основе полупроводникового фотоэффекта. Фоторезистор неполярный и представляет собой чисто резистивный элемент. Может применяться как с постоянным, так и с переменным напряжением.

(2) Рабочие характеристики фоторезистора: при включенном свете сопротивление небольшое; когда свет выключен, сопротивление велико.Чем сильнее свет, тем меньше сопротивление; когда свет гаснет, сопротивление возвращается к исходному значению.

(3) Спектральный диапазон: от ультрафиолета до инфракрасного.

(4) Характеристики:

● Внутренний фотоэлектрический эффект не имеет ничего общего с электродом (связан только с фотодиодом), то есть можно использовать источник постоянного тока.

● Чувствительность зависит от материала полупроводника и длины волны падающего света.

● Корпус из эпоксидной смолы, высокая надежность, малый размер, высокая чувствительность, быстрая скорость отклика и хорошие спектральные характеристики.

Рисунок 6. Фоторезистор

VI Применение световых датчиков

6.1 Типы световых сенсоров в приложении

(1) Датчик внешней освещенности

Датчик внешней освещенности может определять условия окружающего освещения и сообщать процессору о необходимости автоматически регулировать яркость подсветки дисплея, чтобы снизить энергопотребление продукта.

С другой стороны, датчик внешней освещенности помогает дисплею обеспечивать мягкое изображение.При высокой яркости окружающей среды ЖК-монитор с датчиком внешней освещенности автоматически настраивается на высокую яркость. Когда внешняя среда темная, дисплей будет настроен на низкую яркость для достижения автоматической регулировки яркости.

(2) Инфракрасный датчик света

Датчик инфракрасного света использует заряженную термобатарею и окно из иодида бромида скандия (KRS-5) для измерения длин волн от 580 до 40 000 нм. Датчик можно использовать для измерения ряда явлений, включая инфракрасное излучение на ладони.

(3) Датчик солнечного света

Солнечный датчик. Он может распознавать горизонтальные и вертикальные 360 градусов. Расположение солнца, опознавание, облачно, пасмурно, полуоблачно, солнечно и вечером днем. Идентификация слежения за пеленгом. Обработка идентификационной схемы и серверный привод. Цифровой чип используется для завершения обработки вышеуказанной информации. Он может обслуживать самые разные обычные двигатели, шаговые двигатели. Потребляемая мощность всей машины составляет 3 мА, а рабочее напряжение чипа составляет 5 В.

International передовое оборудование для слежения за солнцем использует теорию компьютерных данных, которая требует данных и настроек для широты и долготы Земли. Принципиальная схема и технология оборудования сложны. Интеллектуальный трекер солнца использует технологию теории распознавания, простую схему и несколько компонентов, без теории широты, долготы и информации о данных. Нет необходимости рассматривать маршрут, по которому солнце проходит через год. С какой стороны восходит солнце и с какой стороны оно падает, он может точно определить положение, где солнце встает и падает.Если его поместить в прогулочную машину или лодку, трекер может смотреть на солнце независимо от того, куда он идет.

(4) УФ-датчик

Датчик УФ-излучения использует фильтр для измерения полосы УФ-излучения (315-400 нм). Снимите фильтр, датчик может одновременно воспринимать видимый свет. Датчик включает УФ-фильтр, прицел и рукоятку датчика.

Рисунок7. Типы световых датчиков

6.2 Типичные области применения

Регулировка подсветки: телевизор, компьютерный монитор, подсветка ЖК-дисплея, мобильный телефон, цифровая камера, MP4, КПК, GPS;

Энергосберегающее управление: машины для наружной рекламы, индукционные осветительные приборы, игрушки; приборы и измерители: приборы и промышленные контроли для измерения силы света;

Экологически безопасная замена: заменить традиционные фоторезисторы, фотодиоды, фототранзисторы

6.3 практических случая применения

6.3.1 Изменение приложений корпусной электроники

(1) Обнаружение окружающего света

В электронике кузова датчики внешней освещенности используются для регулировки интенсивности подсветки приборной панели, а также яркости подсветки ЖК-дисплея в навигационных системах (GPS), контроле температуры и экранах DVD. Это особенно важно для таких дисплеев, как BMW iDrive и Prius Multi-Info. Например, когда дневной свет становится тусклым и темным, подсветка приборной панели будет регулироваться в разной степени для достижения наилучшей видимости и уменьшения бликов, которые могут быть вызваны водителем.Использование этих датчиков устраняет проблему включения фар в дневное время, а дисплей автоматически регулирует яркость. Ключевой функцией датчика внешней освещенности является использование чувствительности видимой длины волны 380–780 нм для воспроизведения чувствительности человеческого глаза.

(2) Обнаружение туннелей

Обнаружение туннелей требует ввода двух датчиков. Первый датчик имеет более широкое поле зрения «смотрящего вверх» и относительно длительный средний период движения, что предотвращает включение и выключение света.Второй датчик имеет более узкое поле зрения, «смотрящее вперед» и относительно короткое среднее время движения. Это позволяет туннельному датчику быстро реагировать на внезапные изменения дневного света, включать фары автомобиля и регулировать яркость подсветки дисплея при входе в туннель. Датчики, направленные вперед, избавляют от необходимости включать и выключать свет при входе под мостом или деревом, закрывающим солнце. В этих случаях датчик по-прежнему «видит» свет впереди.

При въезде в туннель сигнал туннельного датчика упадет, а сигнал широкопольного датчика останется высоким; фары автомобиля будут включены.При выходе из туннеля сигнал от туннельного датчика будет увеличиваться, а сигнал от датчика широкого поля зрения уменьшаться; фары автомобиля будут выключены. Контроллер делает четкое различие с разными периодами скользящего среднего.

6.3.2 Интеллектуальная система освещения

Для повышения комфорта рабочей среды в системе управления освещением используется датчик освещенности для автоматического управления осветительным оборудованием в соответствии с освещенностью текущей среды, так что освещенность регулируется в комфортном диапазоне.В традиционных системах управления освещением обычные датчики света часто сочетаются с аналого-цифровыми преобразователями (АЦП). Поскольку световой сигнал, обнаруживаемый датчиком света, содержит компоненты как видимого света, так и компоненты инфракрасного света, инфракрасный свет фильтруется для обнаружения результатов обнаружения датчика света.

VII Принципиальная схема светового датчика

7.1 Введение в модель

Показанный ниже датчик света представляет собой недорогой цифровой датчик освещенности (ALS) I2C, который может преобразовывать силу света в цифровой выходной сигнал, который может напрямую взаимодействовать с I2C, обеспечивая широкий динамический диапазон от 0.От 01lux до 64K lux Линейный отклик очень подходит для приложений с высокой внешней яркостью.

Рисунок 8. Модель

7.2 Внешний вид и размер

Рисунок 9. Внешний вид и размер модели

7.3 Приложение

(1) Управление подсветкой в ​​мобильных / переносных устройствах

(2) Сенсорная панель управления в мобильных / портативных устройствах

7.4 Функциональная структурная схема

Рисунок 10.Функциональная структурная схема

7.5 Схема приложения

Рисунок 11. Прикладная схема

VIII Руководство по программированию

Программирование, описанное ниже, основано на датчике света Me, разработанном на основе принципа фотоэлектрического эффекта в полупроводниках.

8,1 Программирование mBlock

Модуль светового датчика поддерживает среду программирования mBlock. Ниже приводится краткое описание инструкций модуля:

Рисунок 12.Руководство по программированию

Вот пример того, как использовать mBlock для управления модулем светового датчика

Когда светодиод загорится, M-Panda будет двигаться влево и вправо и говорить, что я люблю солнечный свет; Закройте светодиодный свет, M-Panda перестанет двигаться и скажет, что я люблю ночь. Результаты следующие:

Рисунок 13. Результат

8.2 Программирование Arduino

Если вы пишете программу с использованием Arduino, вы должны вызвать библиотеку Makeblock-Library-master для управления датчиком света Me.Эта программа инструктирует Me Light Sensor считывать текущую интенсивность света с помощью программирования Arduino.

Рисунок14. Программирование Arduino

Список функций светового датчика:

Рисунок15. Список функций датчика освещенности Me

8.3 Схема

Рисунок16. Схема

9.1 Вопрос

Как объединить эти две схемы вместе, чтобы в полной темноте на LDR светодиод включался мгновенно, а когда свет падает на LDR, перед полностью отключиться?

Схема будет работать от источника питания 5 В постоянного тока и питать светодиодную матрицу.

Как их совместить?

Рисунок 17. Схема 1

Рисунок 18. Circuit2

9.2 Ответ

В схеме 555 конденсатор контролирует время ожидания, если конденсатор закорочен, цепь будет работать вечно.

В цепи LDR транзистор действует как переключатель, но, к сожалению, он переключается на землю, но конденсатор в цепи 555 подключен к + 9V

Чтобы решить эту проблему, я переставил части в цепи 555 вверх ногами, чтобы конденсатор был заземлен.Тогда мне было просто объединить две схемы.

Рисунок19. Ответ

В темноте R1 включает Q1 на выключателе C1, поэтому выход 555 будет высоким.

, когда есть свет, LDR выключает Q1 и C1 заряжается, как только он набирает достаточно заряда, выход 555 становится низким.

Вместо этого мы могли бы построить перевернутую версию схемы LDR, используя транзистор BC557 (или другой аналогичный тип PNP) вместо транзистора BC547 NPN и объединить его с исходной схемой 555.

Ⅹ FAQ

1. Как добавить реле в цепь датчика освещенности?

Предположительно, ваш датчик освещенности будет генерировать сигнал переменного напряжения в зависимости от того, сколько света попадает на него, и вы хотите отключить реле, когда этот свет выше (или, возможно, ниже) порогового значения. Один из способов сделать это — использовать схему компаратора, которая сравнивает два напряжения и выводит высокий или низкий уровень в зависимости от того, какое из них выше. Затем вы сравниваете сигнал от светового датчика с опорным напряжением, которое вы можете установить с помощью потенциометра, и генерируете из него высокий или низкий выходной сигнал.

Вы также можете использовать микроконтроллер и считывать сигнал с датчика освещенности с помощью аналогового входного контакта. Это более сложно, но полезно, если вы хотите реализовать такие функции, как гистерезис при сравнении.

Теперь сигнал логического уровня не может напрямую управлять катушкой реле, поэтому вам нужно будет использовать транзистор для переключения тока катушки реле. Какой транзистор использовать, будет зависеть от задействованного напряжения и величины тока, который вам нужно переключить, но это будет какой-то небольшой сигнальный транзистор.Вам также понадобится токоограничивающий резистор на затворе, возможно, также понижающий на затворе и обратный диод через катушку реле.

2. Что такое датчик освещенности?

Датчики света реагируют на изменения инфракрасного света для обнаружения движения или приближения к другому объекту. Датчики приближения помогают роботизированным машинам преодолевать препятствия и избегать столкновений с объектами. Они также используются для устройств в транспортных средствах, которые подают сигнал тревоги, когда автомобиль приближается к объекту.

3. Какие недостатки у светового датчика?

Ниже приведены недостатки датчика освещенности:

• LDR очень неточны с большим временем отклика (около 10 или 100 миллисекунд).

• Сопротивление фоторезисторов постоянно изменяется (аналогично) и является прочным по своей природе.

• Фотодиоды чувствительны к температуре и однонаправлены, в отличие от фоторезисторов.

4.Что делает датчик освещенности?

Датчики света — это электронные устройства, которые показывают интенсивность дневного или искусственного света. Они преобразуют световую энергию в выходной электрический сигнал. Датчики света находят несколько применений в промышленных и бытовых потребительских приложениях.

5. Где используются датчики света?

Датчики света находят множество применений. Чаще всего в нашей повседневной жизни используются сотовые телефоны и планшеты. В большинстве портативных персональных электронных устройств теперь есть датчики внешней освещенности, используемые для регулировки яркости.

6. Сколько существует типов световых датчиков?

Используя LDR в качестве схемы, мы можем откалибровать изменения его сопротивления для измерения интенсивности света. Есть еще два световых датчика (или фотодатчика), которые часто используются в сложных электронных системах. Это фотодиоды и фототранзисторы. Все это аналоговые датчики.

7. Как долго прослужит датчик освещенности?

Настройки длительного времени — в большинстве случаев свет вашего детектора движения должен гореть только от 20 до 30 секунд после срабатывания.Однако вы можете изменить настройки, чтобы он оставался включенным дольше. Например, многие источники света имеют настройки от нескольких секунд до часа и более.

8. Датчик освещенности аналоговый или цифровой?

Аналоговые датчики, которые используются для определения количества света, падающего на датчики, называются датчиками света. Эти аналоговые световые датчики снова подразделяются на различные типы, такие как фоторезистор, сульфид кадмия (CdS) и фотоэлемент.

9.Что такое датчик освещенности в телефоне?

Датчики внешней освещенности (ALS) широко используются в смартфонах для предоставления информации об уровнях внешней освещенности для поддержки цепи питания светодиодной подсветки.

10. Как подключить датчик освещенности к внешнему свету?

Подключите один черный провод фотоэлемента к черному проводу, идущему от здания. Обязательно скрутите оголенный медный провод так, чтобы он образовал плотное соединение. Подключите второй черный провод фотоэлемента к черному проводу светильника, убедившись, что медный провод полностью скручен.

единиц, виды использования и принцип работы

Датчики света кажутся довольно простыми. Они воспринимают и свет , точно так же, как термометр измеряет температуру, а спидометр измеряет скорость. Температуру и скорость легко понять, потому что мы воспринимаем их напрямую. Но свет — это очень сложно.Температура и скорость — важные свойства, поэтому они не зависят от массы или размера объекта. Свет можно измерить как обширное свойство, то есть общий собранный свет зависит от размера коллектора (например, солнечная батарея на свалке собирает больше света, чем крошечное солнечное зарядное устройство для телефона) или интенсивно путем деления по площади.

А что вообще датчики света измеряют? Фотоны? Энергия? Все сложно. Прежде чем пытаться понять датчики света, важно понять их.

---

Блоки светового датчика

Прежде чем мы сможем правильно понять датчики света и способы их применения, нам необходимо иметь возможность количественно определять свет. К сожалению, при измерении света используются некоторые странные единицы. Например, лампочки обычно измеряются в люменах, но датчики света обычно измеряют в люксах. Вдобавок к этому и люмен, и люкс основаны на таинственной базовой единице, называемой канделой.

Кандела

Эта единица используется для описания силы света , то есть того, насколько сильный свет кажется человеческому глазу.Он основан на официальной формуле SI, которая взвешивает каждую длину волны света в луче в зависимости от того, насколько чувствителен к нему человеческий глаз. Чем выше сила света луча света, тем чувствительнее к нему человеческий глаз. (Свечи раньше назывались «свечами», а сила света обычной свечи составляет примерно одну канделу. Умно, правда?) Причина, по которой свечи не используются для сравнения лампочек и фонариков, заключается в том, что сила луча зависит не только от выход лампы, но также и то, какая часть этого выхода сконцентрирована в определенном направлении.В большинстве фонарей используются зеркала позади лампы, чтобы сконцентрировать больше света в выходном направлении и, следовательно, выглядеть ярче. Это означает, что лампочка имеет увеличенную яркость в одном направлении, при этом потребляя такое же количество энергии и излучая такое же общее количество света. Чтобы правильно измерить световой поток лампочки, нам понадобится новая единица: люмен.

Люмен

Люмен используется для измерения общего светового потока лампочки. Это произведение силы света (в канделах) и телесного угла, который заполняет луч (в стерадианах).Лампа, излучающая свет во всех направлениях, может иметь силу света 10 кандел, что при умножении на полные 4π стерадианы будет иметь световой поток 126 люмен. Как и в фонарике, зеркало на одной стороне лампы сделает другую сторону ярче из-за отражения половины мощности лампы. Интенсивность света увеличилась бы вдвое до 20 кандел, но телесный угол уменьшился бы вдвое до 2π стерадианов. Умножение интенсивности света напротив зеркала на новый телесный угол все равно даст 126 люмен светового потока.Независимо от того, как свет отражается и концентрируется, эта лампа всегда будет производить световой поток 126 люмен.

Люкс

Если лампы накаливания рассчитаны на люмен, почему датчики света должны использовать другую единицу измерения? Поэтому на концертах музыкантов не ослепляют. Один фонарик может показаться ослепляющим, если его светить в дюйме от глаз Дрейка, но море телефонных фонарей, направленных на сцену, совсем не яркое. Поскольку свет рассеивается, покидая телефон, на сцене ему в глаза попадает лишь небольшое количество света.По мере того, как объект удаляется от источника света, доля света, который он получает, также уменьшается. Чтобы правильно измерить световой поток, воспринимаемый поверхностью, называемый освещенностью , , мы используем единицу, называемую люкс, которая равна одному люмену на квадратный метр. На том же расстоянии от источника света лист площадью 1 квадратный метр подвергается такой же освещенности, как и лист площадью 10 квадратных метров. Лист большего размера собирает в десять раз больше света, если измерять световой поток в люменах, но его площадь такая же большая, поэтому освещенность такая же.Если листы движутся к источнику света, телесный угол, занимаемый каждым листом, увеличивается, и, следовательно, увеличивается также освещенность. Интенсивность света постоянна, а площадь листов постоянна, но занимаемый телесный угол увеличивается, что увеличивает получаемую ими освещенность. Датчики света должны измерять освещенность, потому что они представляют свет, падающий на единицу площади, и потому что они не могут знать, какой телесный угол они занимают.

---

Области применения датчиков света

Обнаружение размещения

Датчики света измеряют освещенность, которая может использоваться для измерения не только яркости источника света.Поскольку освещенность уменьшается по мере удаления датчика от постоянного источника света, датчик освещенности можно использовать для измерения относительного расстояния от источника.

Рисунок 1: График показывает зависимость освещенности от расстояния

Датчики света почти всегда представляют собой плоскую одностороннюю поверхность, поэтому телесный угол, занимаемый датчиком, если смотреть со стороны источника света, может изменяться в зависимости от его ориентации. С датчиком света, перпендикулярным направлению света, он занимает максимально возможный телесный угол.По мере того, как датчик света поворачивается от источника света, его телесный угол уменьшается, и, следовательно, также уменьшается освещенность, пока датчик света в конечном итоге не обнаруживает прямой освещенности, когда он параллелен световым лучам или когда он направлен в сторону. Этот факт можно использовать для определения угла падения светового луча на датчик.

Рисунок 2: График показывает зависимость освещенности от угла

Регулировка яркости

Датчики света имеют много, применений.Чаще всего в нашей повседневной жизни используются сотовые телефоны и планшеты. В большинстве портативных персональных электронных устройств теперь есть датчики внешней освещенности, используемые для регулировки яркости. Если устройство чувствует, что находится в темном месте, оно снижает яркость экрана для экономии энергии и не удивляет пользователя очень ярким экраном.

Еще одним распространенным применением датчиков света является управление автоматическим освещением автомобилей и уличных фонарей. Использование датчика освещенности для включения лампочки, когда на улице темно, избавляет от небольших хлопот, связанных с включением света, и экономит электроэнергию днем, когда солнце достаточно яркое.

Безопасность

Однако существует гораздо больше возможностей, чем просто удобство для потребителя. Обнаружение вторжения в контейнеры или помещения — важное приложение для обеспечения безопасности. При транспортировке дорогостоящего груза может быть важно знать, когда транспортный контейнер был открыт, чтобы легче было разрешить случаи, связанные с потерей продукта. Дешевый фоторезистор можно использовать для регистрации каждого открытия контейнера, чтобы можно было определить, в какой момент процесса воры совершили набег на контейнер, или если отправитель был нечестным и утверждал, что контейнер был ограблен.

Хотя датчики света — единственные продукты, которые могут дать значимые данные о свете, многие другие товары чувствительны к свету. Например, картины и фотографии на бумаге и старые произведения искусства могут быть повреждены из-за воздействия солнечного света, поэтому важно знать, сколько света они подвергаются. При отправке произведения искусства можно использовать датчик освещенности, чтобы убедиться, что оно не оставалось на солнце слишком долго.

Планирование

Датчик освещенности также можно использовать для размещения произведений искусства на постоянном месте.В областях возле входа или окон музея солнечный свет может быть слишком резким для определенных материалов, поэтому для правильного определения местоположения произведений искусства можно использовать датчик освещенности. Это похоже на метод размещения солнечных батарей в домах или на полях. Нет смысла строить и устанавливать солнечную панель в определенном месте, если на нее не будет попадать много прямых солнечных лучей, поэтому используется датчик освещенности, чтобы найти лучшее место с сильнейшим прямым солнечным светом. (Как я уже упоминал, солнечная панель — это просто очень большой датчик освещенности, но легче использовать портативное устройство для проверки солнечного света, чем использовать саму панель.)

Сельское хозяйство

Солнечный свет имеет важное значение для сельского хозяйства, особенно на американском Западе, лишенном воды. Разным культурам требуется разное количество солнечного света, поэтому важно знать, какие участки земли подвергаются наибольшему воздействию. Поскольку водоснабжение становится все более напряженным в таких местах, как Юта, у фермеров есть финансовые и социальные обязательства по ограничению потребления воды, а также поддержанию гидратации урожая. Одна из используемых тактик — поливать посевы днем ​​или вечером, чтобы не допустить, чтобы жаркое солнце испарило воду до того, как почва и растения смогут ее должным образом поглотить.Датчик освещенности можно использовать для автоматического управления спринклерной системой, поливая только тогда, когда солнце не самое яркое. В сочетании с другим оборудованием для мониторинга погоды для сбора данных о температуре, давлении и влажности система может не только поливать при тусклом солнце, но и интеллектуально обнаруживать приближающийся дождь или облака, чтобы оптимизировать график полива.

---

Как работают датчики света

Теперь, когда вы понимаете беспорядок единиц измерения света, мы можем начать понимать, как освещенность определяется с помощью световых датчиков.

Фотодиод

Световые датчики

иногда используют компонент, называемый фотодиодом , для измерения освещенности. Когда лучи света попадают на фотодиод, они имеют тенденцию выбивать электроны, вызывая электрический ток. Чем ярче свет, тем сильнее электрический ток. Затем можно измерить ток, чтобы вернуть яркость света. Если светоиндуцированный электрический ток звучит знакомо, это потому, что это принцип работы солнечных панелей, используемых для питания дорожных знаков и домов.Солнечные панели — это в основном очень большие фотодиодные датчики света.

Фоторезистор

Другой тип светочувствительного элемента — фоторезистор . Фоторезистор — это светозависимый резистор. Это означает, что при изменении яркости падающего на него света произойдет изменение сопротивления. Фоторезисторы дешевле, чем фотодиоды, но гораздо менее точны, поэтому они в основном используются для сравнения относительных уровней освещенности или просто для определения того, включен или выключен свет.

---

Доступные датчики света

Как упоминалось ранее, датчики света (фоторезисторы и фотодиоды) универсальны и не очень дороги, поэтому существует множество вариантов, от базовых компонентов до высокоточных регистраторов данных.

Одним из методов сбора данных об освещенности является использование обычных небольших вычислительных платформ, таких как Arduino или Raspberry Pi. Использование этих платформ для измерения освещенности полезно, потому что программирование и взаимодействие с компьютером просты, а фоторезисторы очень доступны.Кроме того, можно использовать датчик освещенности в тандеме с другим оборудованием для сбора данных. Однако такая система не будет очень точной или удобной для пользователя.

У Amazon есть много потребительских люксметров, которые обычно используются для фотографии. Все они компактны и просты в использовании, данные отображаются на экране в режиме реального времени, и все они имеют достаточно хорошую частоту обновления в несколько герц. Скорее всего, их лучше всего использовать для сравнения относительной яркости между комнатами в помещении, но у большинства из них есть широкий диапазон, поэтому использование на открытом воздухе также является вариантом.

Фактически, мы продаем датчик освещенности как часть наших датчиков enDAQ. Он использует фотодиод Si1133 и регистрирует данные об освещенности устройства, а также данные об ускорении, температуре и давлении. Поскольку в качестве основной единицы освещенности используется кандела, измерения света необходимо скорректировать с учетом невидимого электромагнитного излучения. Si1133 делает это, отдельно измеряя инфракрасный свет и используя его для правильной настройки данных об освещенности. Датчик света датчика enDAQ также измеряет УФ-индекс в дополнение к видимому свету.

Датчики света — это очень универсальные, доступные по цене компоненты с множеством потенциальных применений. Как вы планируете использовать датчики света? Хотелось бы услышать ваши идеи в комментариях.

Типы световых датчиков

Датчики света — бесценный инструмент во многих отраслях промышленности. С точки зрения непрофессионала, датчик освещенности обнаруживает окружающий свет на территории и преобразует это излучение в электрический ток.В этой статье будет представлен краткий обзор различных типов световых датчиков. Каждый тип светового датчика работает по-своему и имеет уникальное применение.

Фоторезисторы

Фоторезисторы также известны как светозависимые резисторы. Фоторезисторы состоят из полупроводников. Когда свет попадает на объект, объект поглощает излучение света, и электроны перемещаются из балансовой зоны полупроводника в зону проводимости. Если в зоне проводимости находятся тонны электронов, сопротивление будет невероятно низким.По сути, по мере увеличения света сопротивление уменьшается. Это означает, что если бы фоторезистор находился в полностью темной комнате, сопротивление было бы 100%. Эти устройства обычно используются в уличных фонарях или некотором фотооборудовании, таком как люксметр. Эти датчики измерения освещенности помогают фотографам делать более точные снимки, потому что они помогают профессионалам понять, как свет повлияет на сцену фотографии, которую они пытаются сделать.

Фотодиоды

Фотодиоды — это датчик света, который преобразует свет в электрический ток.В основном, когда свет попадает на фотодиод, образуется электронно-дырочная пара. Тем не менее, важно отметить, что для образования этой пары свет должен иметь не менее 1,1 электрон-вольт. Электроны будут иметь отрицательный заряд, а дырка — положительный. Это создает в фотодиоде области истощения. Пара электрон-дырка не может оставаться в обедненной зоне, поэтому они движутся к положительному заряду там, где дырка была впервые создана. Фотодиоды используют эту пару электрон-дырка для преобразования света в электрический ток.Фотодиоды используются в различных устройствах, включая детекторы дыма и телевизоры.

Фототранзистор

Фототранзисторы похожи на фотодиоды в том, что они оба преобразуют световую энергию в электрический ток. Тем не менее, фототранзисторы более точны, чем фотодиоды, потому что они могут регулировать свои настройки в зависимости от количества полученного света. Фототранзисторы могут видеть свет различной интенсивности, потому что эти устройства могут изменять создаваемый ими электрический ток.Поскольку фототранзисторы относительно просты в использовании и регулируются, их можно использовать по-разному. Фототранзисторы используются в системах безопасности и управления освещением.

Оптический датчик освещенности

Sensor | Ньюарк

	КПС-3227СП1С	27X9137	Датчик внешней освещенности, серия KPS, фототранзистор, 60 Vceo, 4 Veco КИНГБРАЙТ ДАТЧИК ОПТИЧЕСКИЙ, ФОТОТРАНЗИСТОР, NPN; Выход датчика: напряжение; Длина волны пиковой чувствительности: 580 нм; Напряжение питания Мин .: -; Максимальное напряжение питания: -; Тип корпуса датчика внешней освещенности: SMD; Нет.контактов: 4 контакта; Рабочая температура Мин .: -40 ° C Соответствие RoHS: Да	7 000 в наличии + Проверьте запасы и сроки поставки Доставка 2-4 рабочих дня (UK Stock) На неделе, начинающейся 20.12.21, доступно больше запасов	Каждый Доставка в течение 2-4 рабочих дней с нашего склада в Великобритании для товаров, имеющихся в наличии.		Запрещенный товар Этот товар был ограничен для покупки администратором вашей компании. Минимальный заказ 5 шт. Только кратное 5 Пожалуйста, введите действительное количество Добавлять Мин .: 5 Mult: 5
	MAXREFDES23DB #	01AC2004	REF DESIGN BOARD, ДАТЧИК ОСВЕЩЕНИЯ IO LINK МАКСИМАЛЬНАЯ ИНТЕГРИРОВАННАЯ ПРОДУКЦИЯ ПЛАТА ДИЗАЙНА, ДАТЧИК СВЯЗИ ВВОДА-ВЫВОДА; Производитель кремния: Maxim Integrated Products; Номер кремниевого сердечника: -; Подтип приложения: Датчик освещенности; Основная архитектура: -; Основная под-архитектура: -; Фамилия кремния: -; Комплект соответствует требованиям RoHS: Да Информация о дате и коде партии будет отображаться на этикетке вашей упаковки, как указано производителем.	4 в наличии + Проверьте запасы и сроки поставки Доставка 2-4 рабочих дня (UK Stock) На неделе, начинающейся 11.10.21, доступно больше запасов	Каждый Доставка в течение 2-4 рабочих дней с нашего склада в Великобритании для товаров, имеющихся в наличии.		Запрещенный товар Этот товар был ограничен для покупки администратором вашей компании. Минимальный заказ от 1 шт. Только кратное 1 Пожалуйста, введите действительное количество Добавлять Мин .: 1 Mult: 1
	ISL76671AROZ-T7A	82Y6722	ДАТЧИК ОКРУЖАЮЩЕГО ОСВЕЩЕНИЯ, AEC-Q100, ODFN-6 RENESAS ДАТЧИК ОКРУЖАЮЩЕГО ОСВЕЩЕНИЯ, AEC-Q100, ODFN-6; Выход датчика: напряжение; Длина волны пиковой чувствительности: 550 нм; Мин. Напряжение питания: 1.8В; Максимальное напряжение питания: 3,3 В; Тип корпуса датчика внешней освещенности: ODFN; Количество контактов: 6 контактов; Рабочая температура Соответствует RoHS: Да	250 в наличии + Проверьте запасы и сроки поставки Доставка 2-4 рабочих дня (UK Stock) На неделе, начинающейся 21.02.22, доступно больше запасов	Каждый (поставляется на отрезанной ленте) Доставка в течение 2-4 рабочих дней с нашего склада в Великобритании для товаров, имеющихся в наличии.		Запрещенный товар Этот товар был ограничен для покупки администратором вашей компании. Минимальный заказ от 1 шт. Только кратное 1 Пожалуйста, введите действительное количество Добавлять Мин .: 1 Mult: 1
	AMS302	11N1073	Датчик внешней освещенности, высокая чувствительность, сквозное отверстие, 1.От 5 до 6 В постоянного тока PANASONIC ДАТЧИК ОСВЕЩЕНИЯ; Выход датчика: ток; Длина волны пиковой чувствительности: 580 нм; Напряжение питания Мин .: 1,5 В; Максимальное напряжение питания: 6 В; Тип корпуса датчика внешней освещенности: Сквозное отверстие; Количество контактов: 2 контакта; Рабочая температура Мин .: -30 ° C Соответствие RoHS: Да	Больше не доступно	Каждый		Запрещенный товар Этот товар был ограничен для покупки администратором вашей компании. Минимальный заказ от 500 шт. Только кратные 500 Пожалуйста, введите действительное количество Добавлять Мин .: 500 Mult: 500

Оптический датчик освещенности

| element14

Световой датчик — это пассивное устройство, которое преобразует световую энергию в выходной электрический сигнал.Датчики света более известны как фотоэлектрические устройства или фотодатчики, поскольку они преобразуют световую энергию (фотоны) в электронный сигнал (электроны). Фототранзисторы, фоторезисторы и фотодиоды — одни из наиболее распространенных типов датчиков интенсивности света.

Фотоэлектрические датчики используют луч света для обнаружения присутствия или отсутствия объекта. Он излучает световой луч (видимый или инфракрасный) от своего светоизлучающего элемента.Фотоэлектрический датчик отражательного типа используется для обнаружения светового луча, отраженного от цели. Луч света излучается из светоизлучающего элемента и принимается светопринимающим элементом. Как светоизлучающие, так и светопринимающие элементы содержатся в одном корпусе. Датчик принимает свет, отраженный от цели.

Фототранзистор, с другой стороны, использует уровень света, который он определяет, чтобы определить, какой ток может пройти через цепь.Таким образом, если датчик находится в темной комнате, он пропускает только небольшой ток. Если он обнаруживает яркий свет, он пропускает большее количество тока. Фоторезистор изготовлен из сульфида кадмия, сопротивление которого максимально, когда датчик находится в темноте. Когда фоторезистор подвергается воздействию света, его сопротивление падает пропорционально интенсивности света. При сопряжении со схемой и балансировке с потенциометром изменение интенсивности света будет отображаться как изменение напряжения.Эти датчики просты, надежны и дешевы, широко используются для измерения силы света.

Вернуться на главную страницу Датчики

Датчики света: Обзор | DigiKey

Световые датчики обнаруживают свет и преобразуют световую энергию в выходной электрический сигнал. После преобразования в электрическую энергию можно измерить лучистую энергию в источнике частотного спектра от инфракрасного до ультрафиолетового света.

Одним из недавних, но в настоящее время почти решающих применение световых датчиков является управление подсветкой ЖК-дисплея.Здесь микросхемы датчиков внешней освещенности предназначены для определения яркости в широком диапазоне, от темноты до прямого солнечного света, и вывода данных для регулировки яркости ЖК-дисплея для обеспечения оптимальной видимости и снижения энергопотребления.

Другая разновидность световых датчиков, фотоэлектрические датчики, состоит из устройств, используемых для определения расстояния, отсутствия или присутствия объекта с помощью передатчика света (обычно инфракрасного) и фотоэлектрического приемника. Фотоэлектрические датчики используются в коммерческом и жилом освещении, а также в системах безопасности.

Эти и другие датчики света делятся на две основные категории. Первая группа генерирует электричество при освещении и известна как фотоэлектрическая, преобразующая солнечное излучение в электричество постоянного тока, или фотоэмиссионная, которая высвобождает свободные электроны из светочувствительного материала, такого как цезий, при ударе фотона достаточной энергии. Во вторую группу входят те, которые каким-либо образом изменяют свои электрические свойства, например фоторезистор (сопротивление которого уменьшается с увеличением интенсивности падающего света) или фотопроводник (который изменяет электрическое сопротивление под действием света).

Устройства этих двух широких категорий можно подразделить на следующие классификации:

• Фотоэлементы
• Устройства фотоперехода
• Фотоэлементы

Давайте посмотрим на эти типы устройств по очереди.

Фотопроводящие элементы

В фотопроводящем датчике света материал становится более электропроводным из-за поглощения электромагнитного излучения, такого как видимый свет, ультрафиолетовый свет, инфракрасный свет или гамма-излучение.Фотопроводящие ячейки состоят из тонкой монокристаллической или поликристаллической пленки сложных полупроводниковых веществ. Большинство имеющихся в продаже фотоэлементов производятся из сульфида кадмия (CdS), который чувствителен к свету в видимой области спектра. Другие примеры фотопроводящих материалов включают проводящий полимерный поливинилкарбазол, широко используемый при фотокопировании (ксерографии), сульфид свинца (PbS), используемый в приложениях инфракрасного обнаружения, таких как ракеты с тепловым наведением, селенид свинца (PbSe) и теллурид свинца (PbTe).

Фоторезистор, полупроводниковое устройство, которое использует световую энергию для управления потоком электронов, а также током, протекающим через них, является наиболее распространенным фотопроводящим устройством. Фотопроводящие элементы CdS часто называют светозависимыми резисторами (LDR). Они работают в том же общем спектральном диапазоне, что и человеческий глаз, и поэтому широко используются в приложениях, где требуется этот тип спектральной характеристики. Сопротивление ячейки в неосвещенном состоянии очень велико (около 10 МОм), но падает примерно до 100 Ом при полном освещении.

Примером LDR является фотомикросенсор Omron (трансмиссивный) серии EE-Sh4, доступный как деталь высокого разрешения с чувствительной апертурой 0,2 мм или 0,5 мм, высокочувствительная модель, которая может обнаруживать объекты диаметром 1,0 мм, и модель с горизонтальной чувствительной апертурой. Датчик использует центральную метку для упрощенной регулировки оптической оси и включает выводы для пайки (EE-Sh4) или выводы для печатной платы (EE-Sh4-B). Также доступны модели клемм под пайку и модели клемм для печатных плат.

Фотопроводящие элементы LDR улучшают проводимость с уменьшением сопротивления для увеличения освещенности. Клеткам требуется несколько секунд, чтобы отреагировать на изменение интенсивности света.

Устройства фото-перехода

Напротив, устройства фото-перехода — это светочувствительные датчики или детекторы, изготовленные из кремниевых полупроводниковых PN-переходов, чувствительных к свету. Устройства с фотопереходом предназначены для использования в детекторах и проникновении света, их спектральный отклик настроен на длину волны падающего света.Они обнаруживают как видимый, так и инфракрасный свет. Эти устройства включают фотодиоды и фототранзисторы.

Фотодиоды похожи на диоды с PN-переходом, но внешний корпус либо прозрачный, либо имеет прозрачную линзу для фокусировки света на PN-переход, что увеличивает чувствительность. Переход реагирует на более длинные волны красного и инфракрасного излучения.

ПИН-фотодиоды серии TEMD1000 компании Vishay (рис. 1) отличаются высокой светочувствительностью и светочувствительностью в черном пластиковом корпусе для поверхностного монтажа с линзой и фильтром, блокирующим дневной свет, совместимым с ИК-излучателями с длиной волны 870–950 нм.

Рис. 1. Фотодиоды Vishay серии TEMD1000.

Особенности серии из четырех частей:

• Форма упаковки: GW, RGW, вилка, осевая
• Размеры: 2,5 x 2 x 2,7 мм
• Область, чувствительная к излучению (в мм²): 0,23
• Быстрое время отклика
• Угол половинной чувствительности: φ = ± 15 °

Приложения включают высокоскоростные детекторы инфракрасного излучения, инфракрасные пульты дистанционного управления и системы передачи данных в открытом воздухе в сочетании с инфракрасными излучателями.

Когда свет падает на переход, образуется большее количество пар дырка / электрон, увеличивая ток утечки. Ток прямо пропорционален силе света, падающего на PN-переход. Преимуществом фотодиодов является их быстрое реагирование на изменение уровня освещенности. Однако у них относительно небольшой ток, даже когда они полностью горят.

Другой датчик фото-перехода — фототранзистор, который представляет собой фотодиод с усилением. Он работает так же, как фотодиод, но обеспечивает усиление по току и большую чувствительность.Фототранзисторы имеют токи в 50-100 раз больше, чем у стандартных фотодиодов.

Фотоэлементы

Самый распространенный фотоэлектрический датчик света — это фотоэлемент, который преобразует энергию света в электрическую энергию постоянного тока в виде напряжения или тока. Фотоэлектрические элементы лучше всего работают с использованием солнечной энергии, и их приложения включают калькуляторы и спутники.

Фотоэлектрический элемент, изготовленный из монокристаллических кремниевых PN переходов, имеет очень большую светочувствительную область.Световая энергия заставляет электроны проходить через PN-переход. Отдельный солнечный элемент может генерировать напряжение холостого хода приблизительно 0,48 В.

Величина доступного тока от солнечного элемента зависит от интенсивности света, размера элемента и его эффективности. Использование поликристаллического кремния или аморфного кремния увеличивает эффективность.

Солнечные элементы используются в линейке монокристаллических высокоэффективных солнечных элементов IXOLAR High Efficiency SolarBIT (рис. 2).Эти устройства используются для зарядки различных потребительских товаров с батарейным питанием и портативных устройств, таких как мобильные телефоны, камеры и резервного питания для ИБП, датчиков и носимых устройств. Промышленные применения включают использование в беспроводных датчиках, портативных приборах и зарядке резервных аккумуляторов.

Их преимущество заключается в возможности продлить время работы даже в условиях низкой освещенности, а также увеличить время автономной работы и время работы при небольшой занимаемой площади.

Рисунок 2: Солнечный элемент IXYS SolarBIT.

IXYS охарактеризовал чувствительность SolarBIT к оплавлению влаги с использованием стандарта IPC / JEDEC J-STD-020. Поглощение влаги из атмосферной влажности происходит путем диффузии. SolarBIT поставляются в прозрачных несущих трубках из ПВХ длиной 460 мм с антистатическим покрытием.

Солнечные элементы классифицируются в зависимости от используемого материала. Аморфный относится к объектам, не имеющим определенной формы. В отличие от кристаллического кремния, в котором атомное расположение является правильным, аморфный кремний имеет неправильное расположение.

Примером являются аморфные фотодатчики Sanyo, кремниевые солнечные элементы и фотодатчики, в которых в качестве исходного газа используется силан (SiHa4), изготовленные с использованием метода плазменного химического осаждения из паровой фазы. На стеклянной подложке последовательно формируются три слоя кремния, слой P, слой I и слой N. PIN-переход соответствует P / N-переходу кристаллического кремниевого солнечного элемента.

В аморфном кремнии (рис. 3) взаимодействие между атомами кремния и фотонами происходит чаще, поэтому поглощается больше света.Ультратонкая пленка аморфного кремния толщиной <1 мкм может быть произведена и использована для выработки электроэнергии. С помощью металлической или пластиковой подложки можно изготавливать гибкие солнечные элементы.