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.

Определяем место для размещения

Чтобы оборудование исправно функционировало и для исключения возможности ложных срабатываний необходимо тщательно подойти к вопросу выбора точки расположения датчика. При этом важно учитывать следующие критерии:

• защитить прибор от внешних факторов, из-за которых может происходить включение света;
• обеспечение зоны обнаружения, совпадающей с объемом площади комнаты;
• обеспечить правильное подключение датчика движения к электропроводке;
• устанавливать оборудование вблизи радиаторов отопления или труб с горячей водой не рекомендуется;
• тепловые или электромагнитные приборы могут излучать помехи, которые негативным образом влияют на работу устройства.

Правильно подобрать место расположения датчика, основываясь только на теоретических знаниях и не имея практического опыта довольно проблематично. Необходимо внимательно подойти к этому вопросу, изучить литературу и проконсультироваться со специалистами.

Мнение эксперта

It-Technology, Cпециалист по электроэнергетике и электронике

Задавайте вопросы «Специалисту по модернизации систем энергогенерации»

С галогенной лампой В заключение рекомендую для датчика движения использовать расширенную схему включения, которая позволяет управлять таким датчиком как угодно. Спрашивайте, я на связи!

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).

Принцип функционирования фотоэлемента в осветительных сетях

Для того чтобы понять, что такое фотореле в линии освещения, можно рассмотреть простейшую схему, где в роли фотоэлемента с обозначением на схеме — «ФЭ», применяют стандартные фотодиоды, фоторезисторы или фототранзисторы. В стандартных схемах освещения, как правило, предусматривают аналоговый тип срабатывания, имеющий возможность установки градации или чувствительности к уровню природного освещения.

Современные схемы с фотореле (ФР) состоят из следующих важных частей:

1. Сам чувствительный детектор или ФЭ.
2. Компаратор пороговый в модульном исполнении, или в форме самостоятельной микросхемы, или, что реже — на дискретных компонентах.
3. Силовой или коммутирующий элемент, скорее всего, симисторы или реле, включающие электронагрузку.

Принцип работы ФР:

1. Установка фотореле в систему освещения выполняется по схеме, определенной заводом изготовителем.
2. При попадании света на восприимчивую область ФЭ, изменяется его электропроводимость.
3. Изменение электропроводности от нормирующего показателя регистрируется электронным модулем, который предварительно настраивают на совместную работу с фотореле.
4. Данный узел исполняет роль компаратора, который способен включатся только в условиях, когда будет достигнут порог срабатывания освещения.
5. Впоследствии компаратор отправит управляющий электросигнал на исполняющий модуль, отключающий напряжение питания к фонарю.
6. После завершения цикла включения-выключения, уличный светильник с фотореле переходит в выключенное положение до наступления сумерек.

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.

Разновидности

По типу применяемых датчиков их разделяют на несколько групп:

1. Инфракрасные. Срабатывают на тепло в поле работы датчика. Так как теплокровным, кроме человека, относятся и домашние животные, среагировать инфракрасные детекторы могут и на них.

2. Акустические. Реагируют на шум. Если двери открываются со скрипом, или громкие шаги человека датчик сработает.
3. Микроволновые. Датчики активного типа. Сами формируют волны в микроволновом диапазоне и выслеживают их возврат обратно. Если есть разница от движущегося объекта, электрические цепи замыкаются/размыкаются.
4. Ультразвуковые. Принцип работы аналогичен микроволновым датчикам, но в практике применяются редко. На ультразвук неадекватно могут среагировать домашние животные.
5. Комбинированные. В одном устройстве освещённости может сочетаться сразу несколько типов обнаружения движения. Более надежные системы, но и более дорогие.
6. Астрономический таймер. Реле нового поколения. Также контролирует работу осветительных приборов, но основано на ином принципе управления. В микрокомпьютер астротаймера заложена программа с данными о времени движения солнца в разных регионах планеты. Для того чтобы настроить прибор, надо вбить в прибор данные GPS своего населённого пункта, текущие дату и время. Опираясь на эти ключевые настройки, он автоматически будет определять, когда пора включать лампы освещения. Если у фотореле возможны ложные срабатывания, то у астротаймера таких ошибок нет. Он работает в любую погоду.

Обычно инфракрасный датчик освещения применяется для уличного фонаря, так как он обладают рядом преимуществ:

• недорогой;
• с большим радиусом действия;
• можно легко отрегулировать под свои предпочтения.

Уличные или лестничные детекторы преимущественно используют или ультразвуковые или микроволновые. Способные среагировать на достаточно большом расстоянии от источника освещения. Микроволновые — могут среагировать, даже если человек еще находится за преградой.

Есть еще классификация автоматических осветительных приборов для уличного освещения по типу конструкции фотореле.

1. Все элементы управления светильником размещены в одном корпусе. Такая конструкция более объемная, но и довольно удобная — нет лишних проводов. Надо просто закрепить рядом со светильником.

2. Сам датчик «дня» крепится снаружи, а управляющее реле со светильником располагается в отдельном щитке внутри помещения. Таким образом, все элементы регулирования уличным освещением основательно предохранены от погодных катаклизмов.

Чувствительность приборов можно настраивать. Регуляторы размещены снизу корпуса и подписаны знаками «+» и «—».

Работать с регулированием датчика света лучше при наступлении темноты и когда он установлен и подключен к сети.

Накручивая винт в сторону знака минус, датчик теряет свою чувствительность. И реле начнет срабатывать только при полной темноте. И соответственно, поворотом в сторону плюса, чувствительность повышается.

Когда все манипуляции произведены, и результат работы будет положительный — настройка фотореле будет закончена.

Кроме таких регулируемых фотореле есть такие же девайсы, но дополненные детектором движения. Фонарь не включится в темноте до тех пор, пока детектор не среагирует на перемещение человека в зоне своего влияния.

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).

Чем можно регулировать детектор?

В современных датчиках движения (ДД) можно настроить чувствительность, освещенность, время задержки выключения света и угол установки.

Все эти параметры при правильной настройке позволяют сэкономить до 50% электроэнергии, что является весьма значительным показателем. Однако следует сразу же отметить, что не во всех датчиках движения три регулятора. В старых моделях можно отрегулировать только два параметра – время задержки и чувствительность либо время задержки и уровень освещенности, как на фото ниже:

Рекомендуем просмотреть инструкцию, на которой объясняется схема работы детектора:

Сейчас мы по отдельности разберем, как настроить датчик движения на прожекторе либо другом варианте светильника.

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.

Плюсы и минусы использования уличного фотореле

Главное преимущество, которым обладает датчик дневного света — ощутимая экономия электроэнергии. Несомненные достоинства систем с применением фотоэлементов это:

1. Устройство работает на малых токах.
2. Моментальное включение/выключение.
3. Высокая производительность.
4. Нет трущихся механических частей, что повышает долговечность устройства.
5. Продолжительный период эксплуатации.

Но следует учитывать, что прибор не рассчитан на применение в экстремальных условиях. Поэтому следует тщательным образом следить за его герметичностью. Попадание влаги может, если не полностью вывести датчик из строя, то повредить его, вызвав окисление контактов реле.

Грязный и запыленный датчик также не будет нормально функционировать. Необходимо всегда поддерживать всё устройство в чистоте.

Как настроить датчик движения для светильника в помещении

Приобретая детектор для инициации светильника в ответ на обнаружение перемещения объекта в зоне действия, каждый настраивает его в соответствии с конкретными условиями эксплуатации. Однако рассмотрим, как настроить датчик движения для освещения в помещении в общей ситуации:

• Установить и подключить датчик в соответствии с инструкцией от производителя и правилами электромонтажных работ.
• Отрегулировать угол обзора.
• Протестировать прибор с установленными заводскими настройками.
• Внести корректировки, если требуется, подкрутив регуляторы.

Электронный фотосенсор Camelion LXP-02

Один из видов электронных фотосенсоров Camelion LXP-02 (на 2200Вт), как и подобные ему устройства, управляет освещением на протяжении суток без постороннего участия.

Параметры устройства:

1. Уровень максимальной мощности нагрузки сенсора — 2200 Ватт;
2. Степень освещённости сенсора — 100 люкс;
3. Уровень напряжения сети — 230 В / 50 Гц;
4. Ток — не более 10 А;
5. Цветовое решение корпуса — белое;
6. Наличие светового индикатора — отсутствует;
7. Вес — 160 гр.

При использовании этого фотосенсора не следует ожидать, что он среагирует на действие направленного света небольшой (в несколько секунд) продолжительности. То же самое относится к затемнению сенсора, переключение произойдёт не сразу, а лишь спустя некоторое время.

К тому же в этом фотосенсоре отсутствует регулировка чувствительности устройства, значит момент переключения будет зависеть и от того, где именно расположен датчик.

Кстати, про прямое управление света силовым полупроводниковым прибором, можете узнать здесь.