Как подключить датчик освещенности

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.

Принцип работы датчика света для уличного освещения

Датчик освещения входит в число управляющих элементов электрическими цепями. По сути, он является автоматическим выключателем, который под воздействием света отдает определенные команды.

В принцип работы реле заложена реакция вещества на интенсивность светового потока. Основным элементом прибора является фоторезистор (фотодиод, фототранзистор). Изменение его сопротивления (или других показателей) отражается на параметрах электросхемы, в которую включено реле, подающее питание на нагрузку.

Основная задача устройства – оптимизация режима работы источников освещения, которая способствует экономии электроэнергии.

Выбор места установки

Для корректной работы фотореле важно правильно выбрать его местоположение. Необходимо учесть несколько факторов:

• На него должен падать солнечный свет, то есть он должен быть под открытым небом.
• Ближайшие источники искусственного света (окна, лампы, фонари и т.д.) должны находится как можно дальше.
• Не желательно чтобы на него попадал свет фар.
• Желательно расположить его не очень высоко — для удобства обслуживания (надо периодически протирать поверхность от пыли и смахивать снег).

Чтобы светочувствительные автоматы работали корректно, надо правильно выбрать местоположение

Как видите при организации автоматического освещения на улице выбрать место для установки фотореле — не самая простая задача. Иногда приходится переносить его несколько раз, пока найдешь приемлемое положение. Часто, если датчик света используют для включения фонаря на столбе, фотореле стараются расположить там же. Это совершенно не обязательно и очень неудобно — счищать пыль или снег приходится довольно часто и каждый раз залезать на столб не очень весело. Само фотореле можно разместить на стене дома, например, а к светильнику дотянуть кабель питания. Это наиболее удобный вариант.

Устройство датчика освещенности и рекомендации по их выбору

Устройство датчика освещенности

Прежде, чем приступать непосредственно к выбору, давайте ознакомимся с устройством и принципом действия датчиков данного типа. Они могут быть выполнены на фоторезисторе или фотодиоде, но принцип действия от этого не меняется.

• Датчики света для уличного освещения для своей нормальной работы должны быть подключены к электрической сети. То есть, на выводы датчика должны быть подведены фаза и ноль. Кроме этого, там есть третий провод, который подает напряжение непосредственно на сеть освещения, но о нем мы поговорим, когда будем подключать наш датчик.
• Сразу к выводам датчика подключен диодный мост, который преобразует переменное напряжение в постоянное. Кроме того, там установлен конденсатор, который сглаживает постоянное напряжение.
• Параллельно схеме диодного моста подключается наш фоторезистор с добавочным сопротивлением. Именно на это добавочное сопротивление вы воздействуете, вращая ручку регулятора на корпусе датчика.
• Сопротивление фоторезистора изменяется в зависимости от уровня освещенности. Чем темнее, тем выше сопротивление нашего фоторезистора. Соответственно выше напряжение на его контактах.
• При определенном напряжении открывается транзистор, подключенный параллельно нашим сопротивлениям. Благодаря этому образуется цепь на катушку силового реле.
• Реле срабатывает и замыкает цепь. А благодаря тому, что к контактам этого реле подключены наши провода питания сети освещения, включается свет.
• При увеличении уровня освещенности датчик ночного освещения размыкает контакты нашего силового реле. Происходит это по причине снижения сопротивления нашего фоторезистора, которое влечет за собой соответственно снижение напряжения и закрытие транзистора. Следствием этого является размыкание цепи, которая питает катушку силового реле.

Выбор датчиков освещенности

Имея общее представление о работе датчика, можно приступать непосредственно к его выбору. Здесь мы советуем вам обратить внимание на некоторые аспекты.

• Как и любое коммутационное устройство, перед установкой фотодатчик для уличного освещения стоит проверить на соответствие коммутируемой нагрузки. На данный момент на рынке представлены модели с номинальным током в 6 и 10А. Чуть реже встречаются модели на 16 и 25А. Но, честно говоря, я бы не стал доверять этим цифрам и как минимум на один шаг занизил их.

Обратите внимание! Согласно п.6.2.3 ПУЭ , каждая групповая линия должна содержать не более 20 ламп. Если принять мощность каждой лампы в 100Вт, то получается, что датчика в 10А нам будет вполне достаточно. Установка большего количества ламп в одной группе , согласно п.6.3.4 ПУЭ, потребует от вас установки дополнительных автоматических выключателей или предохранителей.

• Следующим параметром, на который стоит обратить внимание, является возможность регулирования датчика. Обычно минимальным значением является 2лк. А вот максимальное значение может колебаться. Наиболее распространенными являются значения в 50 и 2000лк. Насколько вам нужна регулировка в широком спектре — решать вам, но я бы напомнил, что возможности регулировки также отражает цена датчика. Поэтому выбор минимального регулирования, по-моему, вполне оправдан.
• Нельзя забывать и то, что датчик освещенности предназначен для наружной установки. Поэтому защита от влаги и пыли как минимум не будет лишней. Данный параметр указывают цифры после аббревиатуры «IP». Обычно это IP44, но могут быть и более высокие значения.

Обратите внимание! Первая цифра после аббревиатуры «IP» обозначает уровень пылезащищенности. Она может варьировать от 0 до 6. Вторая цифра обозначает влагозащищенность. Она может быть от 0 до 8. Чем выше цифра, тем выше защита.

• Ну а параметр температуры эксплуатации должен заинтересовать только жителей наиболее северных районов нашей страны. Ведь большинство «буржуйских» приборов может начать «выделываться» при температуре ниже -25⁰С.

Технические характеристики устройств

Сфера использования электронных устройств определяется их техническими характеристиками:

1. Рабочее напряжение – подключение светового датчика возможно к стандартной сети в 220 В или к источнику постоянного напряжения 12 В.
2. Степень защиты – устройство для наружного размещения нуждается в изоляции от влаги и пыли. Класс защиты обозначается маркировкой IP. Он должен быть не ниже IP44.
3. Максимальный ток – параметр показывает допустимую силу тока.
4. Настройки режима работы – выбирается чувствительность сенсора, время задержки его включения и выключения.
5. Температурный диапазон – производитель указывает, при какой температуре можно эксплуатировать фотореле. Обычно он достаточно широкий, но стоит уточнить предел отрицательных показателей.
6. Габариты – размеры устройства учитывают при выборе места размещения.

Специалисты советуют выбирать сумеречное реле с запасом по мощности нагрузки в 20%.

Реле времени

В начале статьи упоминалось использование датчика света совместно с реле времени. Может возникнуть вопрос о необходимости такой системы. Что ж, ответ на него достаточно прост — применяя фотореле для уличного освещения можно столкнуться с периодическим случайным зажиганием лампы днем. Причина во временном прекращении поступления света на сенсор, в результате попадания посторонних предметов на его поверхность или посадки птиц. Таймер как раз не даст зажечь лампу какое-то время после происхождения события, пока возможное препятствие не самоустранится. Пернатое улетит, а попавший кусок бумаги или пакет сдует дальше. Схема подключения фотореле в комплексе с реле времени к уличной лампе освещения или фонарю:

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.

Как подключить датчик освещенности к Ардуино

Для этого занятия нам потребуется:

• плата Arduino Uno / Arduino Nano / Arduino Mega;
• модуль датчика освещенности;
• один светодиод и резистор 220 Ом;
• беспаечная макетная плата;
• провода «папа-папа», «папа-мама».

На картинке представлена схема подключения датчика света к Arduino Uno с использованием аналогового сигнала. На модуль подается питание 5 Вольт, а в зависимости от освещенности в помещении на выходе модуля (S) меняется напряжение от 0 до 5 Вольт. При подаче этого сигнала на аналоговый вход микроконтроллера, Arduino преобразует сигнал при помощи АЦП в диапазон значений от 0 до 1023.

Счетч для аналогового датчика освещенности

Пояснения к коду:

1. в приведенном примере мы выводим на монитор порта данные с датчика освещенности, преобразованные с помощью АЦП Ардуино;
2. чтобы узнать приблизительно напряжение, поступающее на вход Arduino, следует умножить получаемое значение на 0,0048 или U = light * (5 / 1023). Так как тип данных float может хранить значения только с двумя знаками после запятой, то мы используем в скетче другую формулу для своих расчетов.

Схема подключения датчика освещенности к Ардуино

Следующая программа использует цифровой сигнал, идущий от датчика освещенности ky. На модуле имеется подстроечный резистор для настройки чувствительности. То есть вы можете отрегулировать, какой уровень освещенности необходим, чтобы модуль стал отправлять сигнал истина (логическая единица) на микроконтроллер Arduino. Подключите светодиод к пин 13 и загрузите следующий скетч.