Как работает датчик света

Датчик освещенности, как работает, виды устройств, популярные модели, монтаж

В темное время суток необходимо освещение улиц. Ежедневно включать и выключать уличный свет довольно обременительно. Кроме того, постоянная непрерывная работа осветительных приборов расходует немало электроэнергии. От плохой или хорошей погоды, сезона сумерки наступают в разное время. Для рационального расхода электроэнергии и практичности пользования созданы датчики автоматизированного освещения.

Назначение и принцип действия

Названий фотодатчиков существует немало. Но едиными остаются принцип работы и устройство датчиков: с наступлением ночи лампа включается и с рассветом выключается. Как это работает: на устройстве установлены фототранзисторы, фотодиоды и фототиристоры. Чувствительные к свету элементы взаимосвязаны с работой реле. Когда естественное освещение меняется и наступает определенный уровень темноты, срабатывает детектор, контакты реле замыкаются, свет включается, с рассветом происходит обратная реакция.

Основное назначение фотодатчика — это контроль освещенности улиц, дворов, частных владений. Такая система позволяет экономить средства и не беспокоиться о безопасности даже во время отсутствия хозяина. Ведь главный показатель наличия жильца в доме — это свет, и при автоматическом регулировании эффект присутствия будет постоянно.

Виды фотореле

По принципу действия фотореле разделяются на три группы:

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

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.

Характеристики и выбор

Нужно учитывать класс защиты и напряжение. Класс защиты лучше выбирать не меньше IP44, это обеспечит надежную защиту устройства от попадания загрязнений меньше 1 мм, плюс в датчик не попадают дождь и снег.

По максимальному напряжению датчики могут быть 220 В или 12 В. Зависит от исходного напряжения тока в сети. Рекомендуется устанавливать с запасом. Также важен температурный режим: фотоэлемент рассчитан на работу при определенных температурах. На коробке указан максимальный режим, в соответствии с регионом и климатическими особенностями подбирается устройство. Также нужно приобретать с запасом, от самой низкой до максимально высокой допустимой температуры, чтобы работающий аппарат не замкнуло.

В некоторых фотореле есть функция настройки для уличного освещения. Таким образом, интенсивность освещения можно настраивать в соответствии с уровнем естественного освещения. Это выгодно для экономии электроэнергии, когда от снега отражается свет и не нужна яркая лампа. Настройки таймера позволяют избегать лишнего включения или отключения, при настройке задержки на несколько секунд датчик не будет срабатывать на проезжающие автомобили.

Обзор популярных моделей

В борьбе за покупателя разные компании выпускают модели датчиков, способные экономить электроэнергию, обеспечивать нужный уровень освещенности и обладать длительным сроком эксплуатации.

Топ-5 популярных моделей

1. «IEK ФР-601». Производитель — Китай. Мощность — 2.2 кВт. Работает от сети 220 В. Уровень защиты — IP 44. Доступная цена.

2. «IEK ФР-602». Производство — Китай. Мощность — 4.4 кВт. Напряжение — 220 В. Уровень защиты — IP 44. Приемлемая стоимость.

3. «Реле и автоматика ФР-7М». Производитель — Россия. Нагрузка — 10 А. Напряжение — 220 В. Уровень защиты — IP 40. Цена выше средней.

4. «Zamel WZM-01/S1». Производство — Польша. Нагрузка — 4 кВт. Напряжение — 220 В. Уровень защиты — IP 20. Высокая цена.

5. «Elektrostandard SNS L 07». Производство — Россия. Нагрузка — 3.5 кВт. Напряжение — 220 В. Уровень защиты — IP 44. Средняя ценовая категория.

Как подключить датчик света для уличного освещения

Схема установки довольно проста. В аппарате находится три провода, у всех производителей разные цвета, но один обязательно красный. Провода: фаза, ноль, питание. Соединяются провода в герметичном распределительном блоке, его можно расположить недалеко от реле, если не планируется подключение более одного устройства. Подробная информация от том, как подключить фотореле, указана в руководстве пользования.

Чтобы экономить электроэнергию, рекомендуется приобрести модель с датчиком движения, лампа будет включена только в момент нахождения рядом человека в темное время суток. Чтобы датчик не срабатывал на все подряд (птицы, собаки, ветки), устанавливается задержка включения на несколько секунд.

Красный провод соединяет светильник и датчик движения. Два других отвечают за фазу и ноль, это указано в инструкции. Светочувствительность настраивается вручную, регулировка расположена на нижней части реле. Настраивать лучше в темное время суток, так можно отрегулировать оптимальный уровень освещения и чувствительность датчиков.

Выбор места установки датчика освещенности

Один из самых важных моментов при установке фотореле для уличного освещения. При выборе места для установки датчика освещенности нужно учитывать несколько фактов: освещение, надежность крепления, доступность. Определиться, где будет находиться короб: в помещении или снаружи.

Для рациональной работы устройства на датчики не должен попадать искусственный свет (окна, фары машин, свет других фонарей). Естественный свет должен попадать беспрепятственно.

Оптимальная высота для установки — 180—200 см. Может быть и выше, но при профилактических работах, уборке, ручном включении потребуется лестница.

Крепление не должно соприкасаться с другими узлами, обязано быть прочным, надежным.

Нередко приходится перемещать устройство по нескольку раз, поэтому сразу не рекомендуется крепить «намертво».

Монтажные работы

Для того чтобы установить датчик освещенности на улице, нужно следовать инструкции. Важно правильно подключить устройство, и для этого:

1. обесточить щиток;
2. протянуть провод питания к фотореле;
3. зачистить провода под клеммы;
4. для подключения фотореле в корпусе создать подходящие отверстия;
5. все отверстия в корпусе нужно герметизировать, это защитит устройство от попадания влаги и грязи;
6. подсоединить устройство согласно инструкции;
7. отмерить нужную длину провода для соединения со светильником, зачистить их и присоединить к соответствующим клеммам;
8. настроить фотореле вручную;
9. закрыть крышку корпуса, включить ток и протестировать работу.

В зависимости от вида устройства схема подключения датчика освещенности может различаться. Монтаж и подключение через выключатель не требуют особых навыков, нужно лишь соблюдать правила безопасности и следовать инструкции.

Настройка датчика освещенности

После завершения всех монтажных работ наступает время настройки. Для этого нужно дождаться того уровня темноты, при котором нужно включение наружного света. Регулировка фотореле для уличного освещения осуществляется вручную. На нижней части реле находится небольшой диск, который отвечает за включение света при определенных условиях. Его нужно покрутить с наступлением темноты, подождать, пока свет включится. Возможно, придется не один раз отрегулировать фотоэлемент и найти оптимальное световое воздействие на него.

Заключение

Выбрать и купить датчик освещенности для включения света на улице — дело непростое. Но современные производители позаботились о создании моделей, подходящих для разных нужд. Для установки освещения в частном доме не нужно, чтобы свет горел всю ночь, достаточно срабатывания от датчика движения. Для освещения городских улиц можно установить освещение, которое будет работать всю ночь. Для охраны объектов подойдет прожектор с датчиком движения.

Что такое датчик света в автомобиле?

Автомобили с развитием технологий становятся все больше укомплектованы всевозможными средствами, повышающими безопасность при движении и комфортабельность. Одним из таких средств является датчик света.

Датчик света в автоматическом режиме производит включение габаритных огней и света фар (ближний) при снижении освещенности. То есть, при наступлении вечера во время движения датчик сам включит габаритные огни авто и ближний свет. Сработает он и при въезде в тоннель, а после выезда из него – отключит фары.

Наличие данного элемента обеспечивает не только комфортабельность – водителю не приходится каждый раз тянуться к клавише включения света, но влияет на безопасность – надобность во включении освещения не отвлекает от дорожной ситуации.

Но в этом скрывается и некий недостаток, который негативно влияет на безопасность. К автоматическому включению света при снижении видимости водители привыкают быстро, и если датчик выйдет из строя, то при наступлении темноты водитель просто не сразу заметит, что освещение не включилось и автомобиль его менее заметен для других участников на дороге.

Принцип работы, устройство

Принцип работы датчика света довольно прост – имеется фотоэлемент, измеряющий освещение вокруг автомобиля, блок управления, обрабатывающий сигнал фотоэлемента, и реле, которое непосредственно производит включение-выключение света.

Обычно фотоэлемент производит замеры в двух зонах – общее освещение вокруг автомобиля и освещение непосредственно перед ним. Это практически полностью исключает ложные срабатывания, к примеру, при движении днем по затененному участку, фотоэлемент не подаст сигнал на включение освещения, а вот при въезде в тоннель – свет обязательно включиться.

Чувствительность датчика обычно можно регулировать, что дает возможность срабатывать ему при определенном снижении степени освещенности. То есть, можно задавать порог срабатывания датчика.

Видео: Датчик света в автомобиле — что это и как работает?

Срабатывание датчика – достаточно быстрое, при снижении освещенности до заданного порога габаритные огни и ближний свет фар включаться уже через 1-2 секунды. А вот отключение выполниться не так быстро – свет отключится по прошествии не менее 6 секунд.

Блок управления обрабатывает сигнал, идущий от фотоэлемента, и при снижении освещенности, он подает команду на включение света на реле. Именно на этом блоке и располагается регулировочный винт, которым задается чувствительность фотоэлемента.

Реле же, входящее конструкцию просто обеспечивает включение фар. Оно подключено к проводке, запитывающей габаритные огни и ближний свет фар.

Многие водители, на авто которых установлено данное устройство, отмечают его положительные качества и удобство.

Виды датчиков света

На данный момент производится множество моделей авто, в комплектацию которых входит датчик света. Причем заводской датчик света работает не всегда, поскольку его можно отключить. Делается это на селекторе включения света. У авто без датчика этот селектор имеет три режима – выключено, включены габаритные огни, и включен свет. У моделей же с датчиком есть еще одно положение – «Auto», и при переводе селектора в данное положение свет включается автоматически, основываясь на данных фотоэлемента.

Рынок автомобильных аксессуаров постоянно расширяется, и если у автовладельца на авто не имеется датчика света, то его можно просто купить и смонтировать на машину. Есть данные устройства – универсальные, которые можно установить на любую машину, но есть и модели, предназначенные для монтажа и использования только на определенных авто.

Отличие между этими устройствами сводится к тому, что у универсальных устройств в комплекте нет селектора включения света с дополнительным положением «Auto», что является его недостатком.

Установка датчика

Рассмотрим, как производится установка датчика света на автомобиль. Для начала разберем монтаж устройства на Volkswagen Polo Sedan. Для этих авто есть датчики с новым селектором, который устанавливается вместо штатного.

Итак, сначала следует выбрать местом для установки фотоэлемента. Некоторые устанавливают его на лобовое стекло за зеркалом заднего вида, другие же размещают его на передней панели возле лобового стекла. При этом важно понимать, что фотоэлемент не должен чем либо прикрыт, иначе его работа будет некорректной.

Далее проводка фотоэлемента прокладывается так, чтобы она не провисала и не попадала в поле зрения, конец ее нужно завести внутрь панели к месту расположения штатного селектора.

Селектор извлекается и от него отсоединяется фишка с проводкой. К новому селектору подключается блок управления фотоэлементом и фишка с проводкой. На этом подключение закончено, и селектор устанавливается на место. Далее производится проверка работоспособности датчика.

Видео: Датчик света на Polo Sedan

Универсальный датчик не имеет селектора, поэтому после его установки будет работать всегда, что не очень удобно. В комплекте у него идет только фотоэлемент, блок управления и реле.

Установка всех элементов производится, как и описано выше – фотоэлемент крепится на стекло, а блок управления и реле заводится под панель. Но врезку в проводку здесь придется выполнять самому. Для этого с датчиком всегда идет схема. Отклоняться от этой схемы не рекомендуется, иначе это может привести перегоранию блока управления.

Чтобы убрать такой недостаток, как постоянная работа датчика, можно в проводку, от которой запитывается блок управления, врезать клавишу включения и вывести ее на панель. Это даст возможность использовать датчик света только при надобности.

Вывод

Это мы рассмотрели только датчик света. Но сейчас уже встречаются и комбинированные приборы, включающие в себя сразу датчик свет и датчик дождя, что позволяет установив только один комплект, оборудовать автомобиль сразу двумя датчиками. Но во время установки и подключения тоже очень важно правильно сделать врезку и запитать прибор. Для этого обязательно нужно следовать схеме.

Напоследок хочется отметить, что датчик света в некоторых странах может оказаться полностью бесполезным. К примеру, в РФ согласно законодательству на всех авто во время движения должен быть обязательно включен ближний свет фар или дневные ходовые огни. Причем гореть они должны и днем, поэтому датчик света в данном случае становиться бесполезным.

В таких случаях лучше автомобиль оснастить автоматическим реле, которые будет самостоятельно включать ближний свет фар после запуска силовой установки.

Датчики света: принцип, типы, 5 приложений

Датчик света — это фотоэлектрический прибор, который преобразует световую энергию или фотоны (которые могут варьироваться от инфракрасного до ультрафиолетового спектра) в электрический (электронный) сигнал. Световой датчик генерирует электрический выходной сигнал, имеющий энергию, соответствующую входящей световой энергии. Датчики света также называют фотодатчиками или фотоэлектрическими датчиками.

Содержание

В чем принцип работы датчиков света?

Принцип работы светового датчика основан на внутреннем фотоэлектрическом эффекте, который гласит, что когда световая энергия или фотоны бомбардируются на металлическую поверхность, это может вызвать возбуждение и выпрыгивание свободных электронов из металла, в результате чего возникает поток электронов или электрический ток. . Количество производимого тока зависит от энергии фотона (то есть длины волны света). Эмиссия электронов с поверхности металла происходит только после того, как свет достигает определенной пороговой частоты, которая соответствует минимальной энергии, необходимой электронам для разрыва металлических связей.

Представление фотонной бомбардировки, приводящей к эмиссии электронов с поверхности металла. Источник изображения: Понор, Фотоэлектрический эффект в твердом теле — диаграмма, CC BY-SA 4.0

Как работает датчик освещенности?

Светочувствительный элемент состоит из фотоэлектрической трубки очень высокой точности. Внутри фотоэлектрической трубки находится небольшая плоская металлическая пластина, состоящая из «двух трубок игольчатого типа». Воздействие света на концы фотоэлектрической трубки при приложении обратного фиксированного давления приводит к высвобождению электронов или электрического тока. Генерация электрического тока или изменение электрического тока демонстрирует наличие световой энергии, т.е. воспринимает свет.

Какие бывают типы световых датчиков?

Датчики света могут быть нескольких типов. Эти датчики могут генерировать энергию либо в присутствии света, либо с различными другими электрическими свойствами. Наиболее распространенными типами датчиков света являются фотоэлементы, фотодиоды, фоторезисторы и фототранзисторы.

Фотоэлектрические элементы:

Фотогальванические элементы, как следует из названия, следуют принципу фотоэлектрического эффекта для преобразования энергии света непосредственно в электрическую энергию. Эти клетки производят электродвижущую силу, пропорциональную полученной лучистой энергии. Наиболее популярные однопереходные кремниевые элементы генерируют максимальное напряжение холостого хода примерно от 0.5 до 0.6 вольт. Солнечные элементы используют селен в качестве фотогальванического материала.

Помимо генерации и хранения электроэнергии, фотоэлектрические элементы также действуют как фотодетекторы. Аналогичную функцию выполняют фотопроводящие и фотоэмиссионные клетки. Кристаллический кремниевый солнечный фотоэлектрический элемент. Источник изображения: Неизвестный автор, Солнечная батарея, помечено как общественное достояние, подробнее на Wikimedia Commons

Фотодиоды:

Фотодиодные датчики света — это диоды, которые преобразуют световую энергию в поток электронов. Фотодиоды сравнимы с обычными диодами с PN-переходом, но вместо непрозрачного корпуса эти диоды имеют прозрачную линзу для фокусировки света на PN-переходе. Эти диоды более чувствительны к свету с более длинными волнами, то есть к свету, принадлежащему к красному и инфракрасному спектру, чем к видимому или ультрафиолетовому спектру. Кремний и германий — наиболее часто используемые материалы в таких диодах. Поскольку фотодиоды чувствительны к инфракрасному свету, они находят широкое применение в медицине.

Фотодиоды Вверху (германий), три нижних (кремний). Источник изображения: http://Ulfbastel (https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Fotodio.jpg), „Fotodio“, https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/legalcode

Фоторезисторы:

Фоторезисторы также известны как светозависимые резисторы или LDR. Фоторезисторы — это устройства, которые меняют свое сопротивление в зависимости от количества получаемой световой энергии. Чем ниже интенсивность света, тем выше сопротивление. Это связано с тем, что большее количество света (интенсивности) обеспечивает больший поток электронов и, следовательно, меньшее сопротивление. Ячейки из сульфида кадмия (полупроводниковый материал с высоким сопротивлением), чувствительные к инфракрасному свету, в основном используются в фоторезисторах. Иногда также используются такие материалы, как антимонид индия (InSb), селенид свинца (PbSe) и сульфид свинца (PbS). Фоторезисторам требуется значительно больше времени (около нескольких секунд), чтобы реагировать на экспонированный свет.

Фототранзисторы:

Фототранзисторы можно отнести к фотодиодам с усилением. Фототранзисторы имеют обратно смещенный PN переход коллектор-база, на который воздействует лучистый источник световой энергии. Фототранзисторы намного более (примерно в 50-100 раз) чувствительны по сравнению с фотодиодами из-за усиления. Фототранзисторы имеют биполярные NPN-транзисторы с электрически неподключенной базой. Здесь лучистая световая энергия фокусируется на базовом переходе прозрачной линзой. Фототранзисторы широко используются в мобильных телефонах и автомобилях. Символ фототранзистора NPN. источник изображения: я, ФототранзисторСимвол, CC BY 3.0

Каковы области применения светового датчика?

На протяжении многих лет световые датчики использовались для множества приложений, таких как:

Солнечные батареи:

Фотоэлектрические элементы обычно используются в качестве солнечных элементов для выработки электроэнергии. С годами, когда использование возобновляемых источников энергии стало очень популярным, солнечные элементы играют чрезвычайно важную роль. С изобретением солнечных батарей стало возможным обеспечивать электроэнергией удаленные места.

Бытовая электроника:

Датчики света используются для выполнения широкого спектра функций в смартфонах и планшетах. Датчики движения и датчики автояркости, имеющиеся в смартфонах, используют световые детекторы, такие как фототранзисторы. Устройства дистанционного управления, работающие в инфракрасном свете, также используют фотодиоды для выполнения своих функций.

Автомобили:

Датчики света или детекторы света используются в автомобилях для обнаружения окружающего окружающего света. Эти детекторы автоматически включают автомобильные фары с наступлением темноты. В настоящее время световые извещатели также используются для обеспечения безопасного вождения и парковки в некоторых моделях автомобилей.

Устройства безопасности:

Световые датчики обычно используются для обработки грузов, чтобы убедиться, что ящики должным образом запечатаны или нет. Некоторые типы датчиков движения также используют световые детекторы, которые определяют изменение экспозиции света. Фотодиоды также используются в детекторах дыма в офисах, аэропортах, поездах и т. Д.

Сельскохозяйственная техника:

С развитием технологий датчики света также внесли свой вклад в сферу сельского хозяйства. Эти датчики определяют количество окружающего окружающего света, чтобы активировать дождевальную оросительную систему. Датчики света активируют дождеватели только тогда, когда интенсивность солнечного света меньше для обеспечения адекватного увлажнения сельскохозяйственных культур.

Устройство и принцип работы датчика света в автомобиле

Дополнительные функции в современных автомобилях делают вождение удобнее и безопаснее. Одной из таких опций является датчик света автомобиля. В статье расскажем о его устройстве и принципе работы.

Что такое датчик света в автомобиле

Другое название этой опции – датчик освещенности. Его устройство довольно простое. Представляет собой фотоэлемент, блок управления и небольшое реле. Сам элемент устанавливается в наиболее освещенном месте автомобиля, не подверженном загрязнению. Обычно над или под лобовым стеклом. Косвенно датчик освещенности можно отнести к системам безопасности. Водитель может просто забыть или проигнорировать необходимость включения фар при въезде в тоннель или другой затемненный участок. Система это сделает сама.

Фотоэлемент фиксирует изменение освещенности в пространстве. Если света недостаточно, то передается сигнал в блок управления, а затем реле включает ближний свет и габаритные огни. Если система фиксирует достаточную освещенность – то светотехника выключается.

Устройство датчика света

Конструкция компонента и всей системы довольно простое. Если такая опция присутствует в базовой комплектации автомобиля, то он располагается в специальной выемке перед лобовым стеклом. В корпусе датчика находится светодиод и светочувствительные элементы. Датчик соединен с блоком управления, реле и контактами включения габаритов и ближнего света.

Переключатель управления освещением нужно выставить положение AUTO, чтобы система работала в автоматическом режиме.

Специальные фотодиодные фильтры распознают дневной и электрический свет. Очень удобно, например, при въезде в тоннель или крытую парковку. Также можно настроить время затухания фар после выключения зажигания или при нормальном освещении.

Виды датчиков света

Обычный сенсор освещенности

Если автомобиль не оснащен таким устройством, то его без труда можно установить самому. Стоит система недорого. Достаточно закрепить датчик, подключить реле и правильно соединить провода с электропроводкой автомобиля. Система будет исправно работать.

Встроенный датчик освещенности

Встроенные компоненты контроля освещенности идут в более дорогих комплектациях автомобилей. Как правило, набор их функций более широкий. Можно настроить систему на включение света в салоне, включение и выключение подсветки приборной панели.

Комбинированный датчик освещенности

Часто датчик света может быть объединен в одном устройстве с датчиком дождя. В этом случае он крепится в верхней части лобового стекла. Если с датчиком света все понятно, то в основе работы датчика дождя также лежат фотодиоды и фотоэлементы. Если на лобовое стекло попадают капли дождя, то проходящий свет преломляется по-другому и рассеивается на обратном пути. Фотоэлементы это улавливают и включают стеклоочистители. При сильном дожде автоматически включаются и фары. Водители отмечают, что система работает корректно и правильно. Водителю не нужно включать стеклоочистители всякий раз, когда намокнет стекло. Фотоэлемент определяет уровень воды на стекле и интенсивность дождя и корректирует частоту взмахов стеклоочистителей самостоятельно. В некоторых моделях при дожде включается подогрев стекла, чтобы предотвратить его запотевание.

Как проверить работоспособность устройства

Данная опция очень удобна и водители к ней быстро привыкают. Не нужно беспокоиться о включении или выключении фар – система делает это сама. Но если система выйдет из строя, то автолюбитель может вовремя и не заметить поломки.

Проверить датчик освещенности очень просто. Достаточно накрыть его темным материалом или ветошью. Если все в порядке, то система воспримет это как ночь и включит свет и габаритные огни.