Датчики автоматического управления освещением

Автоматическое управление освещением не только упрощает жизнь и экономит электроэнергию, но и во многом увеличивает безопасность как вашего жилья, так и любого другого объекта. Однако выбор датчиков для автоматического включения света введёт в ступор начинающего электрика или просто домашнего мастера. В этой статье мы рассмотрим какими они бывают.

Виды датчиков управления освещением

Датчики для автоматического управления освещением можно классифицировать по типу срабатывания:

• Датчики освещенности. Включают свет, когда на улице темнеет. Преимуществом является то, что не будет ложных срабатываний в светлое время суток, а недостаток один – бесполезный расход электроэнергии при освещении, когда рядом нет людей.
• Акустические датчики. Реагируют на звуки и шумы поблизости, например, на шаги и голос.
• Датчики движения или присутствия. Срабатывают, когда кто-то проходит рядом или появляется в поле зрения другим.Что и является преимуществом — свет включается только тогда, когда есть движение в поле зрения датчика, но это же и недостаток — нужно предусмотреть возможность его отключения днём (и не забывать включать его ночью).
• Комбинированные устройства срабатывают по двум вышеперечисленным факторам. Например, комбинированный датчик движения включает освещение при наличии движения в его зоне контроля только при недостаточной освещенности, а при достаточном уровне освещенности включение света происходить не будет, таким образом устраняется главный недостаток датчика движения.

Из приведенного выше обзора можно сделать следующие выводы:

Для решения проблемы с автоматическим включением и отключением света нужно определиться должен ли быть свет включен постоянно в темное время суток или должен включаться и выключаться в темноте при появлении человека или другого объекта.

У датчиков одного типа может быть разный принцип работы, от чего и зависит точность его срабатывания. Рассмотрим их подробнее.

Датчик освещенности (фотореле)

Датчики освещенности или как их ещё называют фотореле нашли широкое применение в области управления наружным освещением. Например, там, где желательно чтобы свет горел постоянно. Принцип их работы основан на том что светочувствительный элемент изменяет свою проводимость в зависимости от степени освещенности. В качестве такого элемента используют:

• Фоторезисторы (чаще и дешевле всего);
• Фотодиоды;
• Фототранзисторы.

Все три типа светочувствительных элементов объединяет то, что их проводимость возрастает вместе с освещенностью. Простым языком, они проводят ток тогда, когда на них попадает свет. Отличием является лишь чувствительность. Сигнал с датчика освещения приходит на усилитель, который в свою очередь управляет силовым коммутационным прибором – электромагнитным реле или симистором. В дешевых малогабаритных устройствах в качестве усилителя используется 1 транзистор. А в дорогих – микросхемы.

Чаще всего их называют «фотореле» или «сумеречный выключатель». Распространенные модели этих датчиков маркируются так – ФР-601, ФР-01 и т.д.

По конструкции фотореле выпускают трёх типов:

• Со встроенным датчиком;
• С выносным (внешним) датчиком (одним или несколькими);
• Встроенные в светильники.

А по типу монтажа они могут быть:

• Для установки на DIN-рейку электрощита;
• Для монтажа на стену, например с кронштейном.

Датчики движения

Датчики движения используют для управления светом в подъезде, на входе в дом и в других местах. Он будет реагировать на движения, как ночью, так и днём – независимо от освещенности

Принцип работы датчика движения зависит от его типа. Они бывают трёх видов:

• Инфракрасные (ИК);
• Ультразвуковые (УЗ);
• Микроволновые.

4.1 Инфракрасные датчики движения

В качестве чувствительного элемента используются т.н. PIR-сенсоры (пироэлектрический датчик). Это пассивные устройства – они ничего не излучают, а лишь воспринимают излучения окружающей среды:

Для того, чтобы сформировать направленное поле зрения используются линзы Френеля. Они наносятся на одной пластине, что легко заметить, если посмотреть на внешний вид такого устройства. Количество линз в мультилинзе может варьироваться в районе 20-60 штук, в некоторых случаях и более.

Датчики с круговым полем зрения содержат в себе несколько чувствительных элементов и мультилинзу в форме купола или его сектора.

Достоинства ИК датчиков:

• Низкая стоимость;
• Распространённость;
• Простота настройки.

Недостатки ИК датчиков:

• Слепнут в жаркое время года – возможны ложные срабатывания, например от потоков тёплого воздуха (ветер), испарений от обогревателей и даже сквозняков.
• Могут не срабатывать на человека, который зашёл в помещение из улицы в жаркую погоду, а также на фоне окон и прочих источников тепловых излучений. Исходя из этого – не слишком высокая точность обнаружения движения.

4.2 Ультразвуковые и микроволновые датчики движения

В основе принципа работы ультразвуковых датчиков лежит эффект Доплера. Это явление, при котором волна изменяет свою длину при движении излучателя или приёмника. Такие устройства состоят из двух элементов – излучателя и приёмника. Они закреплены неподвижно на стене или потолке.

В нормальном состоянии, когда ничто в поле действия не движется – посылаемые и принятые отраженные волны одинаковы, при возникновении движений – волны изменяются.На это реагирует схема приема сигнала УЗ-датчика, после чего включается исполнительный (силовой) элемент – реле или симистор.

Кстати, таким же образом в пространстве ориентируются некоторые птицы и животные, например, летучие мыши. В технике такой же принцип используется и для обнаружения преград при движении автомобилей (система «парктроник») и других механизмов.

Важно! Учтите, что животные реагируют на ультразвук, поэтому если ваш кот или собака стали себя ненормально вести после установки такого устройства – просто поменяйте его на ИК-датчик, например.

Достоинства УЗ датчиков:

• в отличие от приборов предыдущего типа не страдают от ложных срабатываний на перемещение тепловых воздушных масс;
• большая точность срабатывания.

Недостатки УЗ датчиков:

• Срабатывают на любые движущиеся предметы, а не только на человека.Это значит, что занавески или качающиеся ветви деревьев (если использовать на улице) станут причиной включения света.
• Не всегда реагируют на плавные движения.
• Могут раздражать животных.

4.3 Микроволоновые (радиоволновые) датчики

Микроволновые или, как их еще называют, радиоволновые датчики действуют по тому же принципу – есть приёмник и излучатель (обычно у них одна общая антенна), которые реагируют на изменение характера волн. Только в этом случае используются не звуковые, а радиоволны. Их принцип работы вы видите на рисунке ниже.

В отличие от ультразвуковых, микроволновые датчики движения не раздражают животных. При этом могут улавливать движения через стены и двери, что может быть как полезно, так и вредно в эксплуатации. Также существует мнение, что электромагнитные высокочастотные излучения могут быть вредны для живых организмов.

Акустические (шумовые) датчики

Как можно догадаться по названию акустические датчики реагируют на появление шумов и звуков. Самое близкое устройство к ним – хлопковый выключатель света. Отличием от последнего является лишь большая чувствительность и шире диапазон настроек. Чаще всего встречаются в составе комбинированных устройств, работая в паре с фотореле — так называемый светошумовой или фотоакустический датчик (выключатель). Отдельно акустические датчики используются чаще не в схемах управления освещением, а в охранных системах.

Пример фотоакустического выключателя (ФАВ):

Схемы подключения и советы по выбору датчиков

Схемы подключения фотореле:

Цветовая маркировка проводов и схемы могут незначительно отличаться, поэтому уточняйте в инструкции к конкретной модели. Чтобы сделать принудительное включение или отключение света схему можно дополнить выключателем как показано на рисунках ниже.

При такой схеме, фотореле управляет освещением, однако имеется возможность принудительно включить освещение выключателем независимо от освещенности.

Так же может применяться схема, при которой выключатель способен принудительно отключать освещение, даже при недостаточной освещенности:

В случае если нагрузка освещения превышает номинальный ток реле можно использовать схему подключения освещения через контактор.

При такой схеме фотореле управляет не осветительными приборами, а контактором, а он, в свою очередь, осуществляет включение и отключение освещения, таким образом ток нагрузки проходит не через контакты фотореле, а через контакты контактора.

Примечание: На рисунке приведен пример для трёхфазной цепи, для однофазной подключать таким же образом, отличаться будет лишь то что в силовой цепи будет 2 провода, а не 4.

Как уже говорилось выше существуют фотореле для монтажа в электрощит на дин-рейку с внешним светочувствительным датчиком. Схема их подключения несколько иная, но в целом особых отличий нет. У вашего прибора могут быть другие назначения клемм, проверяйте это в паспорте завода-изготовителя.

Чтобы свет включался вечером и горел до утра – используйте датчики освещенности (фото- или сумеречное реле). Если нужно чтобы свет включался только тогда, когда вы подходите к дверям или заходите в комнату – используйте один или несколько датчиков движения любого типа либо акустические (светошумовые) датчики . Подключаются они, в большинстве своём, аналогично фотореле.

Схемы подключения датчиков движения и фотоакустических (светошумовых) датчиков:

При такой схеме управление освещением осуществляется только датчиком движения. Так же можно применять и схемы с выключателем:

В случае если необходимо, чтобы свет включался, когда вы захотите в небольшую комнату с разных дверей (например, коридор или прихожая) – самым оптимальным будет установка двух ИК-датчиков движения в противоположных углах или на стенах:

Чтобы датчик движения не включал свет днём – либо подключите его последовательно с выключателем, либо используйте в паре с сумеречным реле. Для этих же целей разработаны комбинированные датчики света.

Такие устройства в себе совмещают фотореле и ИК-датчик движения. Ярким примером являются светошумовые датчики – их используют совместно или в составе светильников для ЖКХ. Часто их устанавливают в подъездах и других общественных местах, пример такого светильника вы видите на рисунке ниже.

Настройка датчиков управления освещением

Что объединяет все виды устройств для автоматического управления освещением, так это возможность везде настраивать чувствительность к движениям или пороговое значение освещенности. А также одинаковые или подобные схемы подключения.

В датчиках движения зачастую есть регулировка задержки отключения света.

То есть вы можете установить сколько секунд или минут будет гореть свет после срабатывания датчика. Это удобно, например, если датчик установлен около ворот участка частного дома, и вам нужно чтобы свет оставался включенным пока вы не дойдете до входной двери, где вас «встретит» второй датчик.

При выборе датчика обращайте внимание на его мощность. Это особенно важно, если вы собираетесь включать группу осветительных приборов, например, мощные прожекторы.Если вам не удалось найти прибор нужной мощности – не расстраивайтесь, к любому датчику движения или освещенности можно подключить контактор нужной величины, как мы показывали на схеме выше.

Была ли Вам полезна данная статья? Или может быть у Вас остались вопросы? Пишите в комментариях!

Не нашли на сайте статьи на интересующую Вас тему касающуюся электрики? Напишите нам здесь. Мы обязательно Вам ответим.

Схема подключения датчиков освещения для управления светом

Что такое датчик освещения и для чего он нужен? У этого прибора много названий, например, датчик света, светоконтролирующий выключатель, сумеречный выключатель, фотодатчик или фотореле. Предназначен он исключительно для экономии электрической энергии и представляет собой небольшое устройство с различными микросхемами внутри, подключаемый к электрической цепи.

В наше время существует огромное количество всевозможных устройств подобного типа. Например, датчик движения, который замыкает цепь при наличии движения в его поле деятельности. Индивидуальная особенность фотореле — возможность изменения мощности искусственного освещения в зависимости от уровня естественного света. В последнее время эти датчики завоёвывают все большую популярность и обширно применяются вместе с лампами для уличного освещения в тёмное время суток, с осветительными приборами на лестничных клетках и т. д.

В данной статье речь как раз пойдёт о том, как подключить фотореле, и будет представлена подробная схема подключения фотореле для уличного освещения.

Принцип работы сумеречного выключателя и схема его подключения

Данное устройство имеет простейшее строение. Внутри него устанавливается специальная деталь, называемая светочувствительным элементом. Обычно это фотодиод либо фоторезистор. Каждый из этих элементов способен увеличивать или уменьшать сопротивление внутри датчика, ориентируясь на уровень естественной освещённости. Этот процесс вызывает увеличение или уменьшение напряжения внутри фотореле, и осветительный прибор начинает производить искусственный свет либо отключается.

Говоря простыми словами, датчик света работает как выключатель, но происходит это в автоматическом режиме. Величина светового потока, при котором фотореле (датчик включения) срабатывает, настраивается вручную и не требует особых знаний.

Конструктивные особенности датчиков света

Данные приборы по своей конструкции имеют схожие черты. Как правило, датчики представляют собой небольшую пластмассовую коробку, которая монтируется на стене или на корпусе самого осветительного прибора.

Установка фотореле занимает немного времени и позволяет экономить достаточное количество электрической энергии. Сумеречный датчик окупает себя в минимальные сроки.

Подключение фотореле для уличного освещения в условиях повышенной мощности предполагает небольшие изменения в процессе монтажа. В данном случае прибор подсоединяют через магнитный пускатель.

Если предусмотрена установка нескольких датчиков света, то в таком случае они подключаются параллельно.

Также существуют приборы, имеющие выносной датчик. Такая конструктивная особенность позволяет устанавливать прибор освещения вместе с фотореле в местах недосягаемости естественного света.

Современные технологии не стоят на месте, вместе с ними меняется схема управления освещением. Регулировка яркости света, время освещения и другие показатели могут настраиваться и поддерживаться в автоматическом режиме через компьютер и сеть интернет.

Схема подключения фотодатчика

На рисунке представлена обобщённая стандартная схема подключения датчика освещённости. Производители этих приборов постоянно улучшают конструкцию и вносят корректировки в схемы и режимы работы. Все зависит от соотношения стоимости фотореле к качеству его изготовления.

Принципы замеров уровня освещенности сумеречным датчиком

Выше была описана схема установки датчика фотореле для уличного освещения. Но с помощью чего фотореле определяет тот момент, когда необходимо замкнуть или разомкнуть электрическую цепь? В данных устройствах применяются чувствительные элементы из разных полупроводниковых металлов, которые монтируются на том месте датчика, куда падает естественный свет. В месте соприкосновения этих металлов возникает небольшой электрический импульс, который и даёт дальнейшую команду для замыкания всей цепи. Рассмотрим основные разновидности этих элементов (принцип их работы):

• фоторезистор (сопротивление изменяется в зависимости от окружающего естественного светового потока благодаря содержанию сульфида или селенида кадмия внутри элемента);
• фотодиод (способен генерировать электрический заряд с помощью фотовольтатического эффекта);
• фототранзистор (является оптоэлектронным проводником, реагирующим на естественную освещённость с помощью облучения части своей базы);
• фототиристор (применяют в цепях с постоянным током, регулирует напряжение исходя из естественного луча света, падающего на его матрицу);
• фотосимистор (работает от переменного тока, синхронизирует подаваемый ток из нескольких каналов, например, из 2-ух фототиристоров, и передаёт его на главный электрод, который управляет всей схемой).

Наглядный поэтапный процесс подключения фонаря к фотореле на обычном стенде

Схема подключения датчика освещения для уличного освещения небольшой территории будет описана ниже. Для этого нам понадобится лампа, предварительно вкрученная в патрон, и само фотореле.

Для большей наглядности мы произведём установку на стенде. Для этого крепим рядом друг с другом датчик освещённости и лампу в патроне, которая будет символизировать светильник.

Далее следует подсоединить нулевую и входную фазы к самому датчику света (как правило, на корпусе отмечены места присоединения).

Вставив специальные прорезиненные пробки в эти отверстия, можно подсоединять провода. Данные резиновые заглушки хорошо защищают от пыли и других вредных воздействий извне.

«Совет специалиста»: места соединения входных проводов должны быть направлены вниз при монтаже датчика, что позволит увеличить защиту от влаги и пыли.

Кончики проводов перед присоединением хорошо зачищаем (примерно на величину в 1 см).

Далее подключаем провода к датчику в такой последовательности:

1. входную фазу;
2. нулевую фазу;
3. защитную фазу (заземление).

Аналогичным способом подключаются провода и к самому осветительному прибору. Входную и нулевую фазы подводим к патрону, а фаза заземления подключается к корпусу прибора для освещения.

Последним этапом будет настройка чувствительности регулятора нашего фотодатчика. На этом процесс монтажа заканчивается, осталось только установить на место защитную крышку и закрутить болты.

Вот так выглядит вся процедура подключения датчика освещения и осветительного прибора к электрической цепи. Она не представляет собой ничего сложного, необходимо только соблюдать правильный порядок подключения проводов. В противном случае можно получить негативные последствия, вплоть до короткого замыкания или даже пожара.

Процедура подключение фотореле для уличного освещения к диодным источникам света или прожекторам является аналогичной вышеописанной и не представляет особой сложности.

Технические показатели сумеречных выключателей

Основные параметры для работы фотореле прописаны в ГОСТах и технической документации приборов. Эти показатели подобраны с учетом реалий использования в нашей стране, однако, на рынке присутствуют аналоги данных световых датчиков. Перед покупкой прибора обязательно следует убедиться в том, что прибор будет корректно работать при подключении к нашей электрической цепи.

Основные характеристики датчиков света:

• величина номинального напряжения питания;
• мощностные показатели потребления электрической энергии и уровень тепловой нагрузки на осветительный прибор;
• условия эксплуатации в определённых климатических зонах (осадки, пыль, повышенная или пониженная температура окружающего воздуха и т. д.);
• показатели светочувствительности;
• разновидности и типы приборов (коммутируемые, люминесцентные и энергосберегающие).

Недостатки сумеречных переключателей

Наряду с неоспоримыми преимуществами фотореле имеют и ряд значительных недостатков, о которых тоже стоит упомянуть в данной статье.

В отличие от датчика движения световые датчики не способны освещать определённое место в нужный момент. Свет загорается сразу на всех осветительных приборах, и освещение происходит не совсем рациональным способом. Может работать только одна лампа либо все сразу одновременно.

Данные приборы очень чувствительны к воздействиям извне и погодным условиям. Особенно часто они негативно реагируют на обычную пыль. Также девайс может не совсем адекватно срабатывать при внезапной перемене погоды, например, при наплыве тёмных туч он может «подумать», что наступила ночь и включить освещение.

Фотореле с регулировкой уровня освещения отличаются своим высоким ценником относительно своих аналогов.

Заключение

Подводя итоги к данной статье, хочется отметить неоспоримую выгоду от использования датчиков света. Внимательно прочитав данный текст, вы найдёте рекомендации специалистов о том, как подключить датчик к уличному освещению, как правильно настроить датчик, как подключить это устройство к уличному фонарю либо к лампе на лестничной клетке и многое другое. Устанавливая данное приспособление на осветительные приборы, можно уже начинать подсчитывать прибыль.

Относительная простота всей конструкции фотореле и довольно несложный процесс монтажа не потребуют от человека особых знаний в области электротехники. Необходимо только обладать первоначальными знаниями в этой сфере, внимательно изучить инструкцию по эксплуатации датчика и можно смело устанавливать фотореле своими руками.

Обширное применение светодиодных осветительных приборов в связке с фотореле даёт видимый результат в области экономии денежных средств, особенно на территориях, требующих большой площади освещения. Стоит напомнить, что при выборе подобного рода датчиков и их последующим приобретением, стоит внимательно изучить все данные, указанные на упаковке. Зарубежные аналоги, которых сейчас очень много на рынке РФ, могут быть просто не приспособлены для работы в наших электрических цепях.

https://elektroshkola.ru/osveshhenie/datchiki-avtomaticheskogo-upravleniya-osveshheniem/
https://profazu.ru/svet/control/shema-podklyucheniya-datchika-osveshheniya-dlya-osveshheniya.html