Как выбрать и установить фотодатчики освещения

Датчики освещения (сумеречный выключатель) является устройством, входящим в систему автоматического управления приборами освещения…

Общее описание и назначение

Уличный фонарь может включать в конструкцию фотореле или сумеречные выключатели, которые и являют собой традиционные датчики света. Фотореле состоит из фотодатчика, реагирующего на появление/исчезание световых лучей. Под их воздействием изменяются свойства веществ, составляющих функциональную основу главных элементов фотодатчика, например, сопротивление, или происходит эмиссия электронов из отрицательно заряженного электрода лампы.

Датчик света с проводами

Нередко фотореле используются в частных секторах в качестве более удобной и экономичной замены стандартному уличному освещению, которая за счет автоматизации исключает необходимость в ручном управлении его режимами. Датчики света и более продвинутые их вариации — с датчиками движения — обеспечивают бесперебойную подачу искусственного светового потока в течение долгих лет.

Что это такое?

Широко распространено применение такой техники для включения света при наступлении темноты на:

  • придомовых территориях;
  • пешеходных дорожках;
  • подъездных дорогах;
  • внутренних проездах.

Также с помощью автоматических регуляторов можно обеспечить идеальную подсветку строительных сооружений, декоративных конструкций. Описание применения датчиков освещенности будет неполным без упоминания сумеречного выключателя. Иногда еще его называют сумеречным реле. Основное назначение этого элемента состоит в полной автоматизации освещения. Такие системы срабатывают не только при окончании светового дня, но и при сумрачной, пасмурной погоде.

Стоит тучам разойтись — и свет отключается или убавляется до минимума. Особенно это важно именно в те моменты, когда освещенность меняется резко. Даже самые ответственные и внимательные люди вряд ли смогут так же быстро реагировать, как автоматика. Современные сумеречные реле могут настраиваться на определенные программы действий. Разумеется, можно и вручную выключить свет, если происходит что-то, не предусмотренное программой.

Достоинства и недостатки использования

Датчик освещённости может быть встроен в корпус уличного светильника или установлен самостоятельно в цепь управления работой наружного освещения придомовой территории, проезжих дорог и пешеходных дорожек, а также подсветки строительных конструкций и различных элементов декора. Наряду с прочими элементами автоматики, датчик освещённости позволяет осуществлять работу системы освещения в автоматическом режиме, что позволяет снизить потребление электрической энергии, а также облегчить использование этой системы. Кроме этого, к достоинствам использования датчиков освещённости в системах наружного освещения следует отнести такие показатели, как:

  • продолжительные сроки эксплуатации;
  • простота конструкции позволяет выполнить установку своими руками;
  • достаточно высокая точность настройки в широком диапазоне световосприятия;
  • работа прибора может осуществляться в целях управления светотехническими устройствами посредством малых электрических токов, являющихся безопасными для человека и окружающего мира.

Внешний вид уличного датчика освещённости Внешний вид уличного датчика освещённости Из недостатков, свойственных подобным устройствам при их использовании, следует отметить:

  • подверженность загрязнению корпуса датчика, что снижает его чувствительность к световосприятию и требует периодической очистки фотоэлемента от внешних загрязнений;
  • степень защиты корпуса должна быть такой, чтобы обеспечивать надёжность срабатывания контактов фотореле, исключающего их окисление в процессе использования.

Устройство и принцип работы

Все действия датчиков освещения были бы немыслимы без фотореле. Его электрические контакты замыкают цепь, если освещенность падает до заданного уровня. Размыкание контактов происходит, как только поток света вырастает до другого установленного заранее значения. Световое реле устроено довольно просто. Корпус служит для размещения основных элементов. Также в нем подготавливают отверстия для крепежей или прочих приспособлений. Оценку освещенности берет на себя фотоэлемент. Под действием света в нем возникает электрический ток. По параметрам этого тока автоматика может оценить, насколько сильный поток света поступает извне. Электронная часть содержит:

  • усилитель сигнала;
  • блок питания;
  • электромеханическое реле, которое и помогает непосредственно «щелкать выключателем».

Но такое устройство характерно только для самых простых моделей. Иногда приходится коммутировать нагрузку большой мощности. Тогда к электронному блоку добавляется повторитель контактов реле. Чтобы свести к минимуму ложные срабатывания, конструкторы часто предусматривают включение или отключение света с определенной задержкой. Благодаря этому тень, отбрасываемая проехавшим грузовиком, не заставит систему включить освещение. И наоборот, упавший ночью на датчик отблеск фар, иной случайный луч не приведет к отключению света. Фотоэлементы могут очень сильно различаться между собой. Есть 4 основных типа датчиков:

  • фототиристор;
  • световой транзистор;
  • фотосимисторный блок;
  • светодиодный элемент.

Виды фотореле

По принципу действия фотореле разделяются на три группы:

  • запрограммированное включение;
  • оснащенное датчиком срабатывание на движение;
  • с таймером.

Разберем отличия

Запрограммированное включение. Наиболее удобная и экономная система. Программируется на определенное время суток, сезон, месяц. Может оснащаться датчиком движения с фотореле. Датчик света будет срабатывать в соответствии с условиями естественного освещения и нахождения в области действия человека, мощность регулируется настройками.

Оснащенное датчиком реакции на движение. Применяется при установке над подъездами, в частных домах, в парках. Лампа включается при приближении человека, что позволяет значительно экономить электроэнергию и продлевает срок эксплуатации ламп.

С таймером. Лампа будет загораться в определенное время суток или с заданной периодичностью.

Система подключения фотореле для уличного освещения бывает внешней или встроенной. При выборе типа важно учитывать множество моментов. На датчики лампы не должен попадать искусственный свет, это спровоцирует некорректную работу устройства. При креплении датчиков на улице важно обеспечить подход для очистки от снега и загрязнений. Кроме автоматического срабатывания, на блоках устанавливаются тумблеры для ручного управления выключением и включением света.

Правильный монтаж датчика освещения.

Конечно, подключить и настроить дело не трудно, куда труднее, определить правильно место для установки датчика. Рассказывал мне знакомый историю, как у него в районе уличный фонарь, то включался, то выключался.

А после наступления полной темноты на улице, он, наконец, начинал нормально работать. Знаете, в чем было дело?

Датчик освещенности установили прямо под фонарь. Из-за этого, при наступлении темноты, он включал фонарь, распознавал, что светло и выключал. Подобная ситуация может случиться у всех. Но, чтобы такого не было, нужно не устанавливать датчики освещенности, рядом с источником света.

Фотодиод

Фотодиод относится к классу фотоэлектрических устройств, которые в основном представляют собой светочувствительные элементы с PN-переходом. Обычно они изготавливаются из полупроводниковых материалов, которые чувствительны к видимому и инфракрасному свету. Когда свет падает на фотодиод, электроны и дырки разделяются и происходит PN-переход.

Фотодиоды устроены так же, как и любые другие обычные переходные диоды. 

Непрозрачное покрытие, используемое в сигнальных и выпрямительных диодах, отсутствует в фотодиодах. Это делает диод достаточно прозрачным, чтобы пропускать свет и влиять на проводимость перехода.

Принцип действия

Фотодиод смещен против направления тока в обратном направлении. Если фотон с достаточной энергией падает на диод в месте его перехода, электрон освобождается. Если он обладает достаточной энергией, он может пройти через энергетический барьер, вызывая протекание небольшого тока утечки. Сила тока пропорциональна освещенности перехода.

Характеристики фотодиода

В отсутствие света вольт-амперная характеристика фотодиода аналогична характеристике обычного диода. Как и в случае с обычным диодом, при прямом смещении фотодиода происходит экспоненциальное увеличение тока. Когда он смещен в обратном направлении, появляется небольшой ток утечки, называемый током обратного насыщения, который вызывает увеличение области истощения.

Когда фотодиод используется в качестве светового датчика, для диодов германиевого типа темновой ток составляет около 10 мкА, а для диодов кремниевого типа – 1 мкА. Темновой ток – это ток, когда интенсивность света составляет 0 люкс.

Светочувствительность с помощью фотодиода

Фотодиод может работать и смещаться в двух режимах: фотоэлектрический и фотопроводящий.

Когда фотоны падают, создается напряжение, которое усиливается операционным усилителем. Помимо термически генерируемого тока, нет основного тока утечки, поскольку нет постоянного смещения на диоде.

В этих схемах используется характеристика операционного усилителя, в котором две входные клеммы находятся под нулевым напряжением, чтобы диод работал без какого-либо смещения постоянного тока. Такая конфигурация операционного усилителя обеспечивает высокую импедансную нагрузку на фотодиод, что приводит к более широкому диапазону тока по сравнению с интенсивностью падающего света.

В фотопроводящем режиме фотодиод смещен по постоянному току, и ток, протекающий через диод, возникает из-за смещения постоянного тока, а также светочувствительность преобразуется в напряжение резистором и усиливается операционным усилителем. Такой подход расширяет область обеднения, поскольку приложенное смещение уменьшает емкость фотодиода.

Конденсатор используется для установки выходной полосы пропускания как 1 / (2πR F C F ), а также предотвращает колебания. Однако есть задержка RC, так как конденсатор должен заряжаться.

Плюсы и минусы

Основным достоинством применения датчика освещенности является то, что он помогает экономить электроэнергию. Причем регулировка производится автоматически. Нет необходимости составлять скрупулезный график или отслеживать малейшее изменение обстановки. Также отмечается, что современные датчики освещенности работают в течение долгого времени, дополнительно продлевая срок эксплуатации освещения. Установить подобные устройства можно без посторонней помощи.

Настраиваются датчики весьма точно, что позволяет исключить многие ошибки. Возможно подстраивание под световосприятие конкретных людей, под род занятий в определенном месте и так далее. Для управления используются довольно малые токи, не представляющие опасности для человека и животных. Но надо учитывать, что корпус датчика может загрязняться, тогда световосприятие нарушается. Также не всякий корпус может защитить реле от окисления контактов при обычной работе.

Где купить

Приобрести оборудование для управления светом можно как в специализированном магазине, так и онлайн в Интернет-магазине. Во втором случае, особого внимания заслуживает бюджетный вариант приобретения изделий на сайте Алиэкспресс. Для некоторых видеокамер есть вариант отгрузки со склада в РФ, их можно получить максимально быстро, для этого при заказе выберите «Доставка из Российской Федерации»:

Разновидности

Фотореле с таймером — один из самых частых вариантов. Благодаря ему можно задавать настройки включения света не только по уровню освещенности, но и по временному расписанию. Это бывает нужно, к примеру, если люди бывают где-то регулярно не сразу при наступлении темноты, а чуть позже. Также довольно часто используются реле с датчиком движения. Подобное устройство помогает максимально эффективно использовать электричество. Особенно велика польза от него на пешеходных дорожках и вблизи дома.

Если рядом находится человек, проезжает автомобиль или движется что-то еще, предусмотренное настройками, свет включится точно. И наоборот, если даже поблизости движется какой-то предмет, не соответствующий настройкам, освещение будет по-прежнему выключено. Это очень важно там, где есть домашние животные. Да и отсутствие реакции на каждого пролетающего голубя тоже полезно. Однако простое реле (как срабатывающее при движении, так и типа день/ночь) недостаточно совершенно.

Куда сложнее (и удобнее) третий тип — релейный блок с программируемыми установками. Можно гарантировать как зажигание света при движении, так и неукоснительное соблюдение настроек даже на целый сезон. В бытовом сегменте чаще всего используют реле с рабочим напряжением 220 В. Но если есть цепи управления с более низким напряжением, применяют и его. Важной характеристикой считается наибольший допустимый ток, его учитывают всегда, когда речь идет об устройствах на 220 В.

Каждый рабочий режим настраивается с той или иной степенью детализации. Это тоже учитывается при классификации приборов. Дополнительно делят датчики освещения по допустимому температурному диапазону, по стойкости к влаге. Есть еще две категории измерителей освещенности — по размерам и по массе. Некоторые из них поставляются с выносным фотоэлементом, вынос позволяет разместить фотореле в стороне от датчика (на улице, внутри распределяющего шкафа и так далее).

Внешний вид датчика движения.

Датчик LXP-02.

Как работает датчик освещения.

Как работает датчик освещения.

Назначения выходов датчика:

1. Красный нужен для подведения нагрузки

2. Синий, может быть зеленым, это ноль

3. Коричневый (черный) – датчик питания.

Если убрать белый корпус, то под ним увидим схему датчика, расположенную на печатной плате.

Для простого расчета необходимого числа ламп воспользуйтесь Калькулятором расчета количества ламп

В датчике расположено реле DE3F-N-A на 24 VDC. Ток контактов 10А. Это значение определяет максимальную нагрузки, на которую способен датчик. То есть, 10 на 220, будет 2,2кВт. Точно также заявлено в инструкции.

Но мое мнение: к этому датчику, не стоит подключать больше 4 ампер. Все, что выше, только через промежуточный пускатель.

Что выбрать

Выбирать фотореле для освещения стоит под конкретные потребности или проект. Для этого необходимо учесть несколько факторов:

  • общая мощность освещения;
  • положение участка для освещения;
  • напряжение освещения;
  • место установки датчика;
  • время работы освещения;
  • наличие системы наблюдения;
  • необходимость дополнительных модулей.

Рядом с каждым пунктом этого списка необходимо сделать требуемые пометки. Это позволит быстрее проанализировать характеристика фотореле, о которых говорилось выше. В некоторых случаях потребуется монтаж нескольких датчиков освещения.

На заметку

При подборе уличного детектора света стоит учесть некоторые моменты:

  • размеры придомовой территории;размеры придомовой территории
  • для загородных участков рекомендуются релюшки с функцией регулировки на срабатывание. Такие датчики света легко настроить самостоятельно;
  • на регулировку потребуется время и минимальные навыки;
  • датчик света с таймером позволит точнее подстроить включение/отключение, запрограммировав время срабатывания;
  • уличный фотодатчик лучше оборудовать ограничителем, чтобы оградить его от засветки от оконных и фонарных фонарей. Сделать такой световой козырек можно самостоятельно, например, из отрезка пластиковой трубы подходящего диаметра;
  • для уличных приборов освещения лучше применять не обычные лампы накаливания, а светодиодные или люминесцентные. Так можно сэкономить на счетах за электричество. Кроме того и сам датчик можно подобрать с меньшей пропускной способностью, а значит и дешевле;
  • место установки выбирать согласно прилагаемой инструкции.

Перед покупкой прибора важно выбрать угол осмотра в горизонтальной плоскости. Если в зону освещения могут подходить с любого курса движения, нужны реле с углом обзора от 180° до 360°:

  1. Стеновые с углом видимости 180°.Стеновые с углом видимости 180°
  2. Столбовые с углом видимости 360°.Столбовые с углом видимости 360°

Немаловажна и высота установки. Основное условие, когда работает фотореле — чтобы не было «мёртвых зон». Для бытовых приборов характерна узконаправленная зона обнаружения по вертикали — от 15° до 20°.

узконаправленная зона обнаружения

Для того чтобы датчики движения работали без поломок нужно знать, что они рассчитаны на определённую нагрузку. Просто перед покупкой рассчитайте суммарную мощь подключаемых ламп, которыми такое устройство будет управлять.

Как выбрать?

Уже даже общее знакомство с основными моделями датчиков указывает на важность технических характеристик. Нельзя просто так взять любое произвольное устройство и установить его, где хочется. Иной раз этого не позволяет слишком слабый допустимый ток. В других случаях мешает непригодность к эксплуатации в условиях повышенной влажности. Еще один нюанс: фотореле должно ставиться только там, где это позволяет конструкция прибора.

Его монтируют на капитальные несущие конструкции либо на конструктивные части электрооборудования. И всегда нужно оценивать, будет ли датчик в конкретном случае держаться надежно или нет. Фотореле подбирают еще и с учетом комфортности обслуживания, различных регулировок и настройки. Кроме этих требований, надо помнить про надежность и стабильность работы. Всегда рекомендуется обращать внимание на отзывы.

На улицу ставят только устройства с классом защиты IP55 и выше. Не будет никакого преувеличения считать, что класс IP65 подойдет еще лучше. И только если датчик будет размещен под навесом, можно ограничиться защитой уровня IP44. В помещениях требуемый уровень защищенности будет меньше. Но надо учитывать не только защиту от осадков, но и уровень влажности, а также засорение пылью.

В частном жилье оптимальным выбором будут инфракрасные датчики. Необязательно в «чистом» виде — полезно бывает и наличие ультразвукового модуля. Потолочные устройства с обзором во все стороны используют, если в помещение можно войти с двух и более сторон. А вот в коридорах, где свет нужен при проходе через определенные участки, подбирают датчики с обзором на 180 градусов. Не стоит забывать и про радиус действия прибора, внутри дома он минимален, а на улице подбирается по ситуации.

Как избежать ложного срабатывания

Во избежание ложного включения освещения в рассмотренных выше схемных решениях следуйте таким советам:

  1. Не размещайте датчики возле деревьев или устройств нагрева.
  2. Разрывайте всегда только фазу.
  3. Следите, чтобы к датчику не проникали лучи света, к примеру, от лампы накаливания.
  4. Крепите изделие с учетом типа (настенный, потолочный).
  5. Не монтируйте устройство возле кондиционеров или окна, где имеет место движение воздуха.
  6. Следите, чтобы стекло инфракрасного изделия было чистым и неповрежденным.

Следование указанным выше советам позволяет быстро и без ошибок подключить устройство для контроля освещения на лестнице, в квартире или на улице.

Как установить и настроить?

Существует немало вариантов подключения фотореле к системе внешнего освещения. Какой бы метод ни был избран, после окончания монтажа следует проверить работоспособность всех устройств и правильность регулировок. Проще всего подсоединить фотореле к сети на 220 В можно при помощи распределяющих коробок. Схема подразумевает стыковку контактов реле с фазным проводом, который подает ток на нужный источник света. При этом «ноль» соединяет светильник и распределяющую коробку без посредника.

Датчик движения следует монтировать на провод фазы сразу после фотореле. Иначе подходят к делу, когда нужно поставить реле в цепь, отдающую команды контактору либо магнитному пускателю. Готовые схемы отыскать не так трудно, гораздо сложнее разобраться в последовательности шагов. Пропустив хотя бы один шаг, легко столкнуться с множеством проблем. Прежде всего следует правильно выбрать место.

Хорошее место – только то, где можно без проблем обслуживать устройство, проводить профилактику и устранять неисправности. Но не всякое такое место годится для установки датчика освещения. Желательно, чтобы каждое утро фотореле было освещено солнцем. И даже если выбранное место соответствует обоим требованиям, это еще не все. Обязательно требуется обеспечить надежное крепление.

Если его не сделать и закрепить датчик как придется, то вполне вероятна преждевременная поломка. Точная последовательность шагов при установке определяется особенностями конкретного устройства. Разберем ее на примере «ФР-601» и аналогов этого датчика. Когда выбрано место окончательно, на нем отмечают все необходимые линии и точки. Сверлят или готовят отверстия, которые позволят установить кронштейн.

Далее присоединяют провода к фотореле. Делать это следует, постоянно сверяясь с рекомендованной производителем схемой. Лишь затем фиксируют фотореле. Как только оно смонтировано на отведенном месте, подключают к фазному проводу освещения те провода, которые отходят от фотореле. Обычно для этого приходится открывать распределяющую коробку. Каждая точка соединения должна быть изолирована. Нельзя забывать, что распределяющая коробка закрывается. Если фотореле ставят в шкафу для электрооборудования, его крепят на ДИН-рейку. При этом фотоэлемент должен находиться за пределами здания. Между ними оставляют ровно то расстояние, которое может быть покрыто соединительными проводами из комплекта поставки.

Некоторая часть датчиков освещения изначально настраивается на заводе. Но если куплено устройство не из самой дешевой категории, придется заняться регулировкой. Проще всего использовать поворачиваемые регуляторы. В самых продвинутых моделях на лицевой панели выставляются показатели освещенности. Они соответствуют пороговым уровням переключения реле.

Иногда люди жалуются, что уличный фонарь, регулируемый при помощи датчика освещения, нормально работает только в полной темноте. А пока длятся сумерки, он включается и сразу выключается. Обычно это связано с грубейшей ошибкой: датчик поставлен под сам фонарь. Естественно, при включении он сразу определяет, что «стало светло», поэтому дает команду на отключение. Для более точной калибровки можно использовать черные мешки, идущие в комплекте.

Важно! Датчики освещения не рекомендуется подключать для коммутирования максимального тока. Если он рассчитан согласно технической документации на 25А, не будет ошибкой ограничиться уровнем 16А. Во всяком случае, это повысит надежность системы и сократит вероятность появления проблем. Надо очень строго соблюдать позиционирование фазы и ноля, тем более не отключать ноль полностью.

Формально ничего страшного из путаницы не должно произойти. Однако требования электробезопасности написаны не зря. Если требуется выпрямлять напряжение, применяются диодные мосты. По мнению специалистов, фоторезисторы и фотодиоды вполне заменяют друг друга. Но лучше все же при подборе компонентов проконсультироваться с профессионалами. Тестирование датчиков в помещении должно производиться строго на уровне пола, максимум на 0,1-0,15 м выше его. Устройство не должно срабатывать при включенном освещении или в дневное время. Если регулировка производится со смартфона, требуется перезагружать его при любом сбое. Только когда это не помогает, прибегают к иным методам.

Важно! Прежде всего стоит убедиться, не выключен ли сам датчик, не нарушены ли контакты. Эта проверка поможет избежать долгих поисков в ряде случаев.

О том, как правильно подключить датчики освещения, смотрите в следующем видео.

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...