Схема подключения датчика освещенности. Датчик освещенности: принцип работы, схемы подключения и монтаж

alexxlabСхем
Как работает датчик освещенности. Какие бывают типы датчиков света. Как правильно подключить и настроить фотореле. Какие схемы используются для автоматизации освещения.

Принцип работы датчика освещенности

Датчик освещенности (фотореле, сумеречный выключатель) — это устройство для автоматического включения и выключения освещения в зависимости от уровня естественного света. Основные компоненты датчика:

  • Светочувствительный элемент (фоторезистор, фотодиод или фототранзистор)
  • Электронная схема обработки сигнала
  • Коммутирующее реле

Принцип работы датчика освещенности:

  1. Светочувствительный элемент преобразует падающий свет в электрический сигнал
  2. Электронная схема анализирует уровень сигнала
  3. При достижении заданного порога освещенности срабатывает реле
  4. Контакты реле включают или выключают подключенные осветительные приборы

Таким образом, датчик автоматически включает освещение с наступлением сумерек и выключает на рассвете.

Основные типы датчиков освещенности

По типу чувствительного элемента датчики освещенности делятся на:

  • Фоторезистивные — на основе фоторезистора, меняющего сопротивление под действием света
  • Фотодиодные — используют фотодиод, генерирующий ток при освещении
  • Фототранзисторные — на базе фототранзистора, усиливающего фототок

По конструктивному исполнению различают:

  • Датчики со встроенным фотоэлементом — компактные, удобны в установке
  • С выносным фотоэлементом — позволяют размещать сенсор отдельно от блока управления
  • С таймером — дополнительно программируются по времени

Схема подключения датчика освещенности

Типовая схема подключения фотореле включает:

  • Подвод питания к датчику (фаза L и ноль N)
  • Подключение нагрузки через контакты реле
  • Соединение фотоэлемента (если выносной)

Пример схемы на базе фотореле Schneider Electric IC2000:

Схема подключения фотореле

Особенности подключения:

  • Соблюдайте полярность при подключении выносного фотоэлемента
  • Не превышайте максимально допустимую мощность нагрузки
  • При больших нагрузках используйте дополнительный контактор
  • Обеспечьте надежное заземление корпуса датчика

Настройка и регулировка датчика освещенности

Для корректной работы датчика освещенности необходимо правильно его настроить:

  1. Установите порог срабатывания по освещенности с помощью регулятора LUX
  2. Настройте задержку включения/выключения (если есть)
  3. Отрегулируйте чувствительность сенсора (при наличии такой опции)
  4. Запрограммируйте таймер, если он предусмотрен конструкцией

Рекомендации по настройке:

  • Для включения в полной темноте установите минимальное значение LUX (2-10 лк)
  • Для срабатывания в сумерках — около 50-100 лк
  • Задержку включения установите 20-30 секунд
  • Задержку выключения — 1-2 минуты

Особенности монтажа датчика освещенности

При установке датчика освещенности учитывайте следующие рекомендации:

  • Размещайте датчик на северной стороне здания
  • Избегайте прямого попадания света фар и уличных фонарей
  • Не устанавливайте под навесами и козырьками
  • Обеспечьте защиту от осадков (класс IP54 и выше)
  • Располагайте на высоте 2-3 метра от земли
  • Не превышайте максимальную длину кабеля до выносного фотоэлемента

Применение датчиков освещенности

Датчики освещенности широко используются для автоматизации освещения в различных сферах:

  • Уличное и фасадное освещение зданий
  • Подсветка рекламных конструкций
  • Освещение подъездов и лестничных клеток
  • Управление светом в теплицах
  • Автоматизация освещения в умном доме
  • Включение габаритных огней автомобиля

Преимущества использования датчиков освещенности:

  • Экономия электроэнергии до 50-70%
  • Продление срока службы ламп
  • Повышение безопасности и комфорта
  • Автоматизация рутинных процессов

Схемотехника датчиков освещенности

Рассмотрим принципиальную схему простого датчика освещенности на базе фоторезистора:

Схема датчика освещенности на фоторезисторе

Основные элементы схемы:

  • Фоторезистор LDR1 — чувствительный элемент
  • Компаратор IC1 — сравнивает сигнал с порогом
  • Таймер IC2 — формирует задержку включения
  • Транзистор Q2 — управляет реле

Принцип работы:

  1. При снижении освещенности сопротивление LDR1 растет
  2. Напряжение на входе компаратора падает ниже порога
  3. Компаратор переключается, запуская таймер
  4. Таймер включает транзистор и реле

Такая схема обеспечивает высокую чувствительность и надежность срабатывания датчика освещенности.

Сравнение датчиков освещенности

При выборе датчика освещенности стоит учитывать следующие характеристики:

ПараметрФоторезисторФотодиодФототранзистор
ЧувствительностьСредняяВысокаяОчень высокая
БыстродействиеНизкоеВысокоеСреднее
ЛинейностьНизкаяВысокаяСредняя
Температурная зависимостьВысокаяНизкаяСредняя
СтоимостьНизкаяСредняяВысокая

Выбор конкретного типа датчика зависит от требований к точности, быстродействию и условий эксплуатации.

Заключение

Датчики освещенности — простой и эффективный способ автоматизации управления освещением. Правильный выбор, установка и настройка датчика позволяет существенно снизить затраты на электроэнергию и повысить комфорт использования осветительных систем. При монтаже важно учитывать особенности размещения сенсора и схемы подключения. Широкий выбор готовых устройств на рынке позволяет подобрать оптимальное решение для любой задачи по автоматизации освещения.


Как подключить датчик движения к светодиодному прожектору

Время чтения: 6 минут(ы)

Освещение — важный аспект благоустройства территории возле дома, ведь удобнее не в темноте пытаться попасть ключом в замочную скважину, а иметь хороший обзор. Кроме того, уличное освещение повышает уровень безопасности, так как освещенному двору вряд ли грозит проникновение злоумышленников. Поэтому информация о том, как подключить датчик движения к светодиодному прожектору, может представлять интерес для владельцев частных домов. Особым удобством отличаются уличные осветительные устройства с датчиками присутствия.

Но перед подключением датчика к светодиодному прожектору необходимо ознакомиться с особенностями непосредственно этого процесса и самого функционирования осветительного оборудования.

Содержание статьи

  • 1 Принцип работы системы
  • 2 Как подключить датчик движения к светодиодному прожектору?
  • 3 Настройка работы датчика движения
    • 3. 1 Освещенность
    • 3.2 Время срабатывания
    • 3.3 Чувствительность
  • 4 Установка системы и подключение ее к сети

Принцип работы системы

Предназначение датчика движения заключается во включении освещения при появлении человека в зоне его действия. Через установленное время после исчезновения человека освещение отключается. Если смонтировать систему правильно, расход электроэнергии, затрачиваемой на освещение территории, уменьшается примерно на 70%.

Схема включения датчика зависит от его типа:

  1. Инфракрасные. Датчик определяет тепловое излучение (ИК) в зоне действия и реагирует на его изменения. В случае движения объекта каждая линза датчика фокусируется на человеке и включает прожектор. Чувствительность устройства зависит от количества установленных линз — чем их больше, тем чувствительнее прибор.

    К недостаткам таких устройств можно отнести сниженную точность и ложное срабатывание, а также невозможность работы при любых температурных условиях.

    Среди положительных качеств можно выделить доступность регулировки расстояния действия, а также отсутствие какого-либо излучения.

  2. Ультразвуковые. Зона действия «исследуется» посредством использования звуковых волн, не слышных для человеческого слуха. Если выявляется изменение отражения волны, происходит включение прожектора. В таких датчиках основным эффектом является эффект Доплера.

    Среди недостатков подобных приборов можно выделить негативное влияние на домашних животных и небольшую дальность действия. Срабатывание устройства происходит в случае резких перемещений либо при медленном передвижении мелкого объекта — особенности поведения датчиков определяются настройками.

    При неправильной настройке существует риск, что преступник обманет датчик.

    К положительным сторонам прибора можно отнести доступную стоимость, возможность работы в любых температурных условиях, а также определение движения независимо от преград перед объектом.

  3. Микроволновые. Данный вариант устройства излучает высокочастотные электромагнитные волны, которые отражаются от объектов и меняются, после чего их фиксирует приемник. По принципу работы они похожи на ультразвуковые.

    К недостаткам подобных моделей можно отнести риск ложного срабатывания и высокую цену. Считается, что микроволновое излучение представляет опасность для человека.

    Среди преимуществ можно выделить способность определять наличие объектов за дверью, стеклом или тонкими стенами. Работоспособность прибора не изменяется при различной температуре.

    Дополнительным преимуществом являются небольшие габариты

    .

  4. Комбинированные. В основном используются в охранной сигнализации. Совмещают несколько приведенных выше технологий. При таком подходе удается исключить недостатки и приумножить преимущества. Чаще всего применяются комбинации микроволновых и инфракрасных датчиков — в этом случае получается добиться точного выявления движущихся объектов, а следовательно, и включения прожектора.

Важно! Такие датчики могут работать с прожекторами на лампах накаливания, галогенных или светодиодах.

Прожекторы Led с датчиками классифицируются по нескольким признакам. Важно разделение устройств по защищенности от влаги и пыли, так как на улице множество негативных факторов, от влияния которых необходимо оградить прибор.

Оптимальным вариантом защиты является уровень IP65. При данном уровне сенсор имеет полную защиту от пыли, а вода не попадает в него при любом направлении движения струи.

Также можно найти рекомендации по применению датчика с защитой IP44, однако этого мало для улицы. Такой уровень подразумевает защиту прибора от проникновения любых объектов размером более 1 миллиметра, а также защиту от брызг или капель, летящих под углом. При таких качествах не гарантируется беспрепятственная работа устройства.

Важно! Применение именно технологии Led в прожекторе дополнительно увеличивает экономию электроэнергии. Также такие приборы отличаются наибольшей долговечностью.

Как подключить датчик движения к светодиодному прожектору?

Датчик движения имеет следующие возможность размещения:

  1. Как единое целое с led-прожектором, однако в отдельном корпусе.
  2. В корпусе прожектора — такие приборы считаются компактным вариантом, поскольку они отличаются самыми маленькими размерами.
  3. Датчик присутствия и осветительный прибор как отдельные элементы. Допускается монтаж сенсора отдельно от прожектора.

При покупке прибора следует принимать во внимание дальность и угол действия. Необходимо при этом соизмерять их с размером участка и местом монтажа.

От правильности подключения устройства зависит, насколько работоспособной будет система. Главный ориентир — инструкции пользователя к датчикам, в них детально описывается подключение к 220-вольтной сети.

Если сенсор и корпус прожектора — отдельные элементы, их можно устанавливать независимо один от другого. Такое решение является оптимальным, при этом датчик следует размещать в месте появления людей. Прожектор можно располагать в месте, удобном для освещения и полного охвата светом необходимого участка.

Стандартная схема подключения представлена на картинке:

Для подключения сенсора к прожектору нужно открыть на устройстве крышку, которая предоставит доступ к клемме подсоединения проводов. До работы с электропроводкой необходимо найти фазный кабель, прозвонив провода тестером. Его нужно подключить к коричневому, а ноль подсоединяется к датчику и к прожектору. Осталось лишь подсоединить к свободной клемме оставшийся провод.

Важно! Иногда лучше оставить в схеме выключатель — это даст возможность вручную контролировать освещенность. Подсоединять его следует параллельно. Если требуется, через выключатель можно оставить свет на более продолжительный период, чем предусмотрено настройками прибора.

Кроме того, к одному прожектору можно подвести несколько датчиков, если не удается охватить всю зону одним прибором. В таком случае сенсоры подключаются параллельно, а прожектор будет включаться при срабатывании любого из датчиков. Подключается по следующей схеме:

Настройка работы датчика движения

Современные сенсоры движения позволяют производить настройки: чувствительность, время задержки, освещенность. При правильной настройке удастся снизить расходы электроэнергии.

Важно! Не у всех датчиков есть возможность регулировать указанные параметры, иногда можно изменять только чувствительность и время задержки или уровень освещенности и время задержки.

Освещенность

Этот регулятор на корпусе прибора обозначается как «lux». Он позволяет менять параметр включения для ночного времени. Если не провести настройку, то он сможет включаться в любое время. Настройку лучше проводить, когда на улице стемнеет. Начинать нужно с максимально доступного значения, проверить и таким образом постепенно снижать до оптимального параметра.

Важно! Если на датчике движения нет подобной настройки, то следует дополнительно подключить в цепь датчик освещенности. Это позволит использовать прожектор исключительно в ночное время.

Время срабатывания

На корпусе обозначается «time». Данный параметр указывает продолжительность промежутка времени между отключением самого датчика после исчезновения объекта движения и отключением прожектора.

Чтобы избежать его «моргания», лучше не устанавливать минимальное значение. Настройка этого параметра обычно варьируется пределах 5 секунд — 10 минут.

Чувствительность

Этот параметр на различных моделях обозначается «sens». Регулировка осуществляется посредством переменного резистора. Это сложная подстройка, смысл которой заключается в предотвращении реакции датчика на животных при сохранении чувствительности к движению человека, что проблематично при приобретении варианта без выключателя.

Установка системы и подключение ее к сети

Прежде всего, следует ознакомиться с инструкцией к прибору. Это важный этап, так как пренебрежение данной рекомендацией впоследствии может привести к неправильной работе сенсора или ее быстрому приходу в состояние непригодности.

Внимание! Все работы допускается проводить только при отсутствии электроэнергии, поэтому следует заранее отключить электричество в щитке.

Сам светильник нужно подключать к сети при помощи кабелей типа ШВВП или ПВС. Обязательно следует обратить внимание на важность использования трехжильного провода, если планируется заземление. Хотя для led-прожекторов допускается применение и двухжильных проводов ввиду их низкой мощности.

Задачу можно упростить, если вы заранее обеспокоились наличием розетки. Тогда подключиться можно напрямую в нее. Однако для постоянного светильника рекомендуется выделить отдельный провод, ведущий к щитку, в этом случае возможна такая его укладка, которая обезопасит прибор в любую пору года.

Самый простой вариант — это когда led-прожектор имеет встроенный датчик движения либо если сенсор жестко закреплен на корпусе. Подобное размещение имеет важное преимущество — здесь уже решена серьезная задача — датчик движения уже подключен к осветительному элементу. В таком случае необходимо выполнить следующие действия: раскрутить коробку, завести и подключить провод. Обязательно контролируйте, чтобы цветовая маркировка проводов совпадала с обозначениями на контактах.

Сенсор движения для светодиодных прожекторов — оптимальный вариант для частного дома и дачи. Такое устройство позволяет рационально и экономно использовать led-прожектор. Подобную систему можно установить во дворе для освещения территории или возле ворот с целью удобного заезда автомобиля.

Вам помогла эта статья? Будем благодарны за оценку:

Вы уже голосовали

Фотореле для уличного освещения

Фотореле, или по другому сумеречный выключатель, чаще всего применяются для автоматического включения и отключения нагрузки при установленном уровне освещенности, т.е с наступлением темноты автоматически включает уличное освещение, а с рассветом выключает его.

Контроль за степенью освещенности осуществляется при помощи встроенных в корпус прибора, либо выносных датчиков на основе светочувствительных элементов — фоторезистора, фотодиода, фототранзистора.

Датчики, при попадании на них светового излучения, меняют свои электрические параметры — сопротивление, ЭДС, величина которых зависит от интенсивности освещения. При достижении заданной величины с датчика поступает сигнал на усилитель, который в свою очередь управляет силовым коммутационным реле. Это реле уже своими контактами замыкает цепь питания, что в свою очередь приводит к включению освещения. В качестве усилителей могут использоваться либо транзисторы, либо микросхемы.

Практически все фотореле имеют регулятор уровня освещенности на основе потенциометра, которым выставляется порог срабатывания в определенном диапазоне.

Фотореле бывают нескольких типов:

  • С выносным фотоэлементом, датчик расположен вне корпуса реле. Само устройство устанавливается в данном случае в электрощите, а фоточувствительный датчик располагается на улице. Для различных типов реле надо учитывать максимально возможное расстояние от фотоэлемента до устройства.
  • С встроенным фотоэлементом. Фотоэлемент монтируется в одном корпусе с устройством. Преимуществом такого типа является легкость монтажа.
  • С таймером, позволяющим гибко настроить фотореле по собственному желанию. Таймер позволяет запрограммировать временной интервал срабатывания для ночного и дневного времени суток, выставлять разные значения для различных дней недели. Таймеры могут быть как суточными так и недельными и даже годовыми.

Рассмотрим подробнее технические характеристики и схему подключения фотореле на примере устройства от Schneider Electric IC2000 с выносным датчиком.

Основные технические характеристики фотореле

  • Номинальное напряжение: 230 В.
  • Номинальная частота: 50 Гц
  • Потребляемая мощность: 6 ВА
  • Рабочая температура: От -20 до +50 °C
  • Макс. коммутируемый ток: 16 А для активной нагрузки, 10 А для индуктивной нагрузки
  • Диапазон уставок освещенности: 2 — 2000 люкс
  • Степень защиты от пыли и влаги: IP20 для фотореле, IP55 для датчика
  • Материал корпуса: поликарбонат

В корпус фотореле встроены два светодиода-индикатора. Красный светодиод, расположенный выше, сигнализирует о том, что яркость меньше заданного значения в люксах, зеленый светодиод загорается при замыкании релейного контакта.

Также на корпусе имеется регулятор уровня освещенности.

Если необходимо включать освещение только при наступлении полной темноты, то потенциометр выставляется на минимальное значение. В случае, если срабатывание освещения предусмотрено в условиях небольшого затемнения, например когда на улице пасмурная погода, то потенциометр устанавливаем примерно в положение, равное 500-700 люкс, здесь значение надо подбирать опытным путем. Ниже приведены типовые значения освещенности в LUX:

  1. Яркое солнце 50.000-100.000
  2. Солнечный день в тени 5000—2000
  3. Обычный день 2000—1000
  4. Пасмурный день 1000-400
  5. Заход солнца 130-100
  6. Сумерки
  7. Белая ночь 5
  8. Лунная ночь 0,3
  9. Звездная ночь 0.00005
  10. Тьма 0,0…1

Переключение контактов реле осуществляется с задержкой по времени (20 с. при включении, 80 с. при выключении), чтобы избежать нежелательных срабатываний.

В качестве рекомендуемой нагрузки могут использоваться различные источники освещения — светодиодные лампы, лампы накаливания, галогенки, энергосберегающие, люминесцентные лампы. Главное, стоит учитывать максимально допустимую мощность, которую способно коммутировать реле, в зависимости от типа нагрузки. Не стоит подключать нагрузку, что называется на «пределе», лучше задействовать дополнительный контактор, который будет коммутировать силовую цепь, а фотореле при срабатывании выдавать  сигнал на катушку контактора.

При установке датчика не забываем о правилах монтажа: место установки должно быть вдали от источников освещения, иначе будут ложные срабатывания, необходимо исключить попадание на датчик прямых солнечных лучей, независимо от степени защиты, датчик желательно устанавливать под навесом.

Схема подключения фотореле

Стандартная схема подключения типовая для подобного вида устройств. На нижние клеммы L и N приходит фазное напряжение. Также фаза подключается на один контакт релейного выхода, а второй соединяется с нагрузкой. Нулевой проводник на нагрузку идет напрямую.

На верхние клеммы подключается датчик освещенности. Здесь важно соблюдать полярность при подключении, на корпусе реле и датчика есть соответствующая маркировка + и — .

И общая схема подключения будет выглядеть следующим образом:

Обратите внимание, что рекомендуемое производителем расстояние, на которое можно вынести датчик, не должно превышать 50 м.

Данную схему можно усовершенствовать, я например на дачном участке для уличного освещения, помимо фотореле, дополнительно установил контактор и трехпозиционный переключатель режимов ручной/авто. Теперь можно будет в ручном режиме, с помощью одноклавишного выключателя, включать и выключать уличное освещение в любое удобное время. Также это пригодится, если вдруг датчик или фотореле выйдет из строя.

Схема

Super Light Sensor

Главная » Схемы


Этот «Суперсенсор освещенности» реагирует на мельчайшие колебания уровня освещенности, автоматически настраиваясь в диапазоне от 200 до 60 000 люкс (т. е. от слабо освещенной комнаты до прямых солнечных лучей). У него много потенциальных применений — например, обнаружение автомобиля, въезжающего на подъездную дорожку, человека, движущегося в комнате, или шелеста листьев на ветру. В то же время он имеет высокий уровень отклонения естественных световых вариаций, таких как восход, закат и движение облаков. Хотя это «пассивная» система, ее также можно использовать как «активную» систему, т. е. использовать вместе со световым лучом.

Его большое преимущество здесь в том, что, поскольку он реагирует на колебания уровня освещенности, а не на пересечение определенного светового порога, он намного более гибок, чем другие типичные «активные» системы. Его можно разместить в пределах прямой видимости практически любого источника света, в том числе «расплывчатого» окружающего света, и просто включить. Как показано, LDR подключается как часть делителя напряжения, так что в темноте и при ярком солнечном свете его выходной сигнал в точке «X» колеблется примерно от одной четверти до трех четвертей напряжения питания. Вместо LDR можно использовать широкий спектр датчиков, включая фототранзисторы, фотодиоды, инфракрасные и ультрафиолетовые устройства.

Принципиальная схема:

Принципиальная схема суперсветового датчика

Рис. 1: Флуктуации уровня освещенности обнаруживаются LDR1, и результирующий сигнал подается на каскад компаратора IC1. IC1, в свою очередь, запускает таймер 7555 IC2, который подключен как моностабильный и управляет транзистором Q2 и реле.

Сигнал с датчика подается на входы компаратора IC1 через два резистора 150кОм. Однако любые колебания сигнала будут немного задерживаться на выводе 3 по сравнению с выводом 2 из-за конденсатора емкостью 220 нФ. В результате вывод 6 компаратора (IC1) переключается в низкий уровень при кратковременных колебаниях сигнала, что запускает моностабильный таймер IC2. IC2, в свою очередь, включает транзистор Q2, который активирует реле 1. Он также зажигает LED1 через токоограничивающий резистор 1,5 кОм. Trimpot VR2 позволяет регулировать период моностабильности в пределах от 3 до 30 с.

Как и все подобные схемы, Super Light Sensor может работать не так хорошо при переменном освещении, как при естественном освещении. Если освещение переменного тока вызывает проблему, можно подключить электролитический конденсатор емкостью 16 мкФ (16 В) между выходом датчика и землей для фильтрации сигнала, поступающего на компаратор. Когда на выводе 3 IC2 появляется высокий уровень, полевой транзистор Q1 также включается и переводит вывод 2 IC2 в высокий уровень. Этот транзистор остается включенным в течение очень короткого периода времени после того, как контакт 3 снова становится низким из-за конденсатора емкостью 100 нФ на его затворе. Это «гашение» делается для того, чтобы время цепи снова установилось после того, как реле отключится (и перестанет потреблять ток).

Размещение LDR:

Рис. 2: LDR должен быть установлен внутри черной трубки, как показано здесь.

«Заглушка» также позволяет подключать внешние цепи к тому же источнику питания, что и датчик Super Light, без нарушения цепи. Потребление тока составляет менее 10 мА в режиме ожидания, поэтому возможна работа от батарей (например, 8 батарей типа АА). После построения схемы включите и подождите, пока схема установится. Тогда остается только отрегулировать VR1 так, чтобы схема имела хорошую чувствительность без ложных срабатываний. Немного поэкспериментировав, можно настроить схему на плавное переключение с естественного на переменное освещение. Если максимальная чувствительность при естественном освещении ложно срабатывает при переменном токе, то отрегулируйте VR1, чтобы получить максимальную чувствительность при переменном токе (и наоборот).

При дневном свете датчик Super Light Sensor обычно обнаруживает движение одного пальца на расстоянии 3 м без использования каких-либо линз. Он также обнаружит человека, пересекающего дорогу на расстоянии более 10 м, опять же без линз. А при использовании в качестве «активной» системы она обычно обнаруживает человека, идущего перед обычным источником света (например, лампочкой накаливания мощностью 60 Вт) на расстоянии более 10 м. Обратите внимание, что эти диапазоны достигаются за счет размещения LDR (который используется в качестве датчика освещенности) в черной трубке, как показано на рис.2. Одна линза удвоит эти расстояния, а использование двух линз в «активной» системе умножит базовый диапазон в 6 или 7 раз.0004

Автор: Томас Скарборо — Copyright: Silicon Chip Electronics Magazine

Как самостоятельно собрать простой сенсорный модуль

Gadgetronicx > Электроника > Электрические схемы и схемы > Цепи датчиков > Как самостоятельно собрать простой модуль датчика