Как сделать фотодетектор

Добавил пользователь Алексей Ф.
Обновлено: 04.10.2024

Дополнение к осветительному прибору в виде фотореле позволяет снизить расход электроэнергии. Это небольшое и простое по конструкции устройство полностью берет на себя управление включением/выключением лампочек в зависимости от уровня освещенности на улице.

При наступлении сумерек фотодатчик для уличного освещения активизирует подсветку возле дома, а на рассвете выключает ее. Он прост в устройстве и эксплуатации, но перед приобретением оптимальной модели, надо многое предусмотреть. Мы расскажем, как подобрать идеальный вариант.

Принцип работы фотодатчика

Основа управляющего уличным освещением фотореле (сумеречного выключателя) – это светочувствительный элемент, реагирующий на имеющуюся яркость солнечного и искусственного света.

Когда наступают сумерки, фотодатчик смыкает контакты и подает электроэнергию на светильники, смонтированные на улице возле дома. А при увеличении интенсивности светового потока поутру он снова размыкает контур, выключая осветительные электроприборы.

Фотореле или фотодатчики систем уличного освещения предназначены для организации управления расположенными на улице приборами

Управляющее уличными приборами освещения устройство может устанавливаться непосредственно рядом с прибором или перед всей линией освещения

По мощности сейчас можно подобрать любой фотодачик, найти устройство, способное управлять как одним светильником над входом в дом, так и системой приборов для освещения большой площадки или пешеходной дорожки

В предложенной потребителю комплектации фотореле уличного освещения есть все для монтажа устройства, а также подключения его к электропитанию и сети уличного освещения

Если у установщика прибора управления есть опыт в производстве электромонтажа, соединить провода допускается скрутками, но лучше использовать зажимные клеммы

В схему фотодатчика включен фоторезистор, реагирующий на интенсивность светового потока, фотодиод, вырабатывающий заряд, фототранзистор, фототиристор, фотосимистор, синхронизирующий ток из разных источников

Крепление фотореле для освещения на улице производится с помощью приложенной к изделию монтажной планки. Фиксация возможна буквально на любых конструкциях

Прибор управления уличным освещением не вызывает малейших затруднений ни в установке, ни в настройке, ни в дальнейшей эксплуатации

Светочувствительное реле в автоматическом режиме управляет работой подключенного к нему осветительного прибора, выключая и включая его по мере необходимости.

Благодаря наличию в схеме уличного освещения фотореле хозяевам дома нет необходимости постоянно включать свет вечером на придомовой территории, а утром выключать – все происходит автоматически

Это существенно сокращает расход электрической энергии уличными светильниками, а также продлевает срок их службы. Ведь они в этом случае работают только тогда, когда это действительно необходимо, а не по 8–9 часов в сутки.

В частном секторе подобные системы устанавливаются для освещения:

уличных лестниц;
территорий возле коттеджей;
парковых и садовых дорожек;
беседок, мангальных зон и открытых террас.

Организациями фотореле монтируются при обустройстве освещения во дворах многоквартирных домов, в ТРЦ и на лестничных площадках многоэтажек, а также при подсветке уличных конструкций с рекламой. Везде цель одна – экономия электроэнергии и ресурса осветительных приборов.

В простейшем исполнении рассматриваемое коммутирующее устройство состоит из блока питания, светочувствительного датчика, усилителя тока и реле переключения

Существует несколько видов фотореле, но принцип работы у всех них един. В нем есть подключенный к питанию светочувствительный датчик, который отслеживает уровень освещенности на контролируемой территории.

При наступлении сумерек этот сенсор замыкает реле, включая освещение на улице. Когда солнце опять встает, происходит обратное выключение уличных светильников.

Основные виды электроприборов

Любое контролирующее уличную освещенность фотореле имеет в своей схеме три блока с разным функционалом:

Воспринимающий – фотодатчик на базе полупроводников.
Промежуточный – усилитель электротока.
Исполнительный – как таковое реле (коммутатор).

Конструктивно первый из этих элементов может быть вынесен из общего корпуса. Но есть и устройства, где данный фоточувствительный сенсор смонтирован в едином блоке с остальными частями внутренней схемы этого электроприбора.

Благодаря компактности светочувствительный датчик можно монтировать даже на уличных столбах освещения, возле фонаря либо прямо на нем

Соответственно, все модели фотореле контроля освещенности делятся на:

устройства со встроенным фотоэлементом;
приборы с отдельным фотодатчиком, который вынесен из корпуса.

Оборудование, имеющее встроенный сенсор, устанавливается непосредственно на улице. Корпус его имеет более высокую защиту от влаги и пыли. Во втором случае коммутирующий блок монтируется на DIN-рейку во внутридомовом электрощитке. А вынесенный датчик к нему уже подключается посредством обычных проводов.

Помимо отслеживания уровня освещенности подобные контрольные системы нередко оснащаются встроенными сенсорами движения, таймерами и различными кнопками управления. В магазинах светотехники также можно встретить фотореле, которые построены на цифровых контролерах. Однако эти приборы стоят в несколько раз дороже обычных моделей.

Цифровые устройства дороги, но позволяют контролировать осветительные приборы более точно. Принцип работы бытовых фотореле и основные элементы идентичны тем, что имеются в стандартных девайсах.

Но эти варианты дополнены микроконтроллером, который можно отрегулировать так, что светильники будут включаться только в определенные часы. Это дает возможность более тонко настроить реле, увязав его работу с погодными условиями и даже месяцем года.

Подбор фотореле для освещения на улице

Прежде чем идти в магазин приобретать фотодатчик для регулировки системы уличного освещения, следует определиться с количеством и типом подключаемых светильников. Для одного-двух фонарей хватит реле, осветительные электроприборы к которому будут подсоединяться напрямую.

Если лампочек много, то фотореле не сможет выдержать проходящий через него ток. В этом случае требуется оборудование с магнитным пускателем.

Здесь светочувствительный переключатель запускает специальное устройство, посредством которого уже производится запитка аппаратуры освещения. Т.е. очень многое в выборе модели фотодатчика зависит от мощности подключаемой к нему схемы из светильников.

Особого подхода и обязательного выполнения предварительных расчетов требует подбор фотореле для системы уличного освещения на солнечных батареях. Его мощность и число подключаемых приборов напрямую зависит от среднегодового числа солнечных дней в регионе, а также от количества гелиопанелей в схеме.

Чем больше к фотореле планируется подключить лампочек, тем выше у него обязаны быть параметры коммутируемого тока – на рынке сейчас представлены приборы с номиналом по току в диапазоне 6–63 Ампер, выбирать есть из чего

По типу подключения к электросети светоконтролирующие реле для уличного освещения делятся на:

однофазные (бытовые, под сеть 220 В);
трехфазные (для сетей 380 В).

Однако само коммутирующее реле и вся схема с фотодатчиком запитываются напряжением 12 В, которое поступает с понижающего трансформатора. Выбор в пользу однофазного либо трехфазного прибора зависит исключительно от подключаемой к нему сети из лампочек и потребляемой ею мощности.

Для установки фотореле контроля для уличного освещения на частных домах лучше всего выбирать обычные бытовые модели на 220 В. Их с избытком хватит, особенно если к ним будут подключаться экономичные светодиодные светильники.

Технические параметры – на что смотреть

Некоторые импортные электроприборы рассчитаны на сети в 110 либо 127 В. Редко, но на них можно наткнуться в магазинах светотехники. Просто так в российских сетях на 220 В они работать не смогут. Для них потребуется устанавливать дополнительный трансформатор. Лучше сразу брать то оборудование, с подключением которого будет меньше проблем.

Первый и главный показатель – степень защиты. Для установки под открытым небом следует выбирать модели с герметичным корпусом под IP65 и выше. А для монтажа под крышей или в защищенном щитке вполне подойдет устройство с IP44.

Второй параметр – порог срабатывания, который выражается в Люксах. Обычно это диапазон от 2 до 50 Лк. Фотореле имеет регулировку данного показателя, чтобы пользователь мог настроить его свои под личные предпочтения. Приобретать прибор с нерегулируемым порогом срабатывания стоит только в крайнем случае.

Третий показатель – тип подключаемых ламп. Нередко фотореле предназначено исключительно для работы с лампочками накаливания, создающими активную нагрузку.

Для подключения люминесцентных приборов с уже реактивной нагрузкой требуется брать другой вид сумеречных выключателей. А для подсоединения ртутных либо натриевых светильников нужна аппаратура с дополнительным защитным контуром, рассчитанным на броски пускового тока.

При выборе реле с выносным фотоэлементом необходимо учесть длину кабеля между ними – он имеет определенные ограничения, менять его на больший по метражу нельзя

И последние параметры – габариты и вес. Самая большая по размерам часть фотореле – это блок питания с понижающим трансформатором внутри. Сам фотодатчик (светодиод) имеет совсем небольшие габариты.

Гораздо больше места занимает контактор или магнитный пускатель, через которые подключаются осветительные приборы. Все это должно уместиться в электрощите или возле светильника.

Важны ли дополнительные функции

Многие модели светоконтролирующих реле дополняются датчиком движения и таймером. Первый гарантирует включение освещения только при перемещении по контролируемой территории человека, а второй позволяет полностью отключать прибор днем независимо от уровня естественной освещенности.

Фактически все фотодатчики еще на заводе настраиваются так, чтобы при кратковременном освещении фарами проезжающего автомобиля попросту не срабатывать

Наиболее дорогие модели – это фотореле с электронным табло и программируемым контроллером. Эти приборы позволяют для каждого сезона и случая заложить свою программу работы.

Например, в зимний период освещение будет включаться раньше, а летом позже. Можно также предусмотреть выключение самого реле вместе с уличными светильниками после часа ночи, чтобы они не жгли энергию попусту.

Нюансы монтажа датчика освещенности

Светоконтролирующий прибор обычно монтируется поблизости с подсоединяемым к нему светильником. Для каждой модели схема подключения выбирается в соответствии с инструкцией в техпаспорте. Ее перед началом работ следует изучить в обязательном порядке.

Особых навыков для выполнения монтаж не требуется. Надо лишь все рассчитать так, чтобы осветительные электроприборы не перегрузили линию. Фотореле нагрузки на сеть практически не дает. Однако УЗО в щитке и сам фотодатчик должны быть подобраны исходя из количества и мощности подключаемых лампочек.

Для самостоятельной установки фотореле достаточно обладать минимальными познаниями в области электромонтажа и соблюдать простейшие правила безопасности его выполнения

Существует несколько простых норм монтажа фоточувствительных реле:

Подключать сумеречный выключатель и всю линию осветительных устройств после него рекомендуется на отдельную линию от электрощитка со своим защитным автоматом.
Категорически запрещается устанавливать фотодатчик вверх ногами. С одной стороны он должен быть открыт солнечному свету, а с другой стороны на него должен падать свет от ламп искусственного освещения.
Нельзя этот электроприбор монтировать возле легковоспламеняющихся материалов, вблизи нагревательного оборудования и химически активных сред.
Если к фотореле подключается много лампочек , то в схеме необходимо предусмотреть магнитный пускатель.

Главное – свет от любых светильников не должен попадать на фотоэлемент. Иначе он постоянно будет работать не так, как положено. Фотодатчик реагирует на любой свет. Неважно, искусственное это освещение либо естественное от солнца.

Схема подключения осветительных приборов к фотореле (прямая либо через пускатель) выбирается в зависимости от суммарной мощности подключаемых светильников

Если у фотодатчика два контакта, то один из них подсоединяется к фазе со щитка, а второй идет на светильник. Ноль в этом случае отсутствует.

Для установки фотодатчика уличного освещения выбираем удобное место непосредственно для него самого и распределительной коробки. Ориентируемся на длину провода. Определившись с местом размечаем и бурим в стене монтажные отверстия

Согласно цвету изоляции соединяем провода скрутками или пластиковыми зажимами. Погружаем соединения в закрепленную на стене монтажную коробку

Проверяем работоспособность собранной цепи, выполняем настройку прибора управления освещением согласно индивидуальным предпочтениям

а. Падающего света на фотоприемник может быть недостаточно для генерации сигнала. Для фотодетекторов EOT без усиления мы рекомендуем минимальную падающую мощность 1 мВт, а для фотодетекторов с усилением мы рекомендуем минимальную падающую мощность 50 мкВт.

b. Фотодетектор может не подходить для наблюдаемой длины волны. Проверьте спектральные характеристики фотодетектора, чтобы определить, подходит ли диапазон длин волн для ваших применений.

c. Фотодиод может быть поврежден. Визуально осмотрите фотодиод и поищите любые признаки перегрева вокруг фотодиода.

d. Если вы работаете с фотодетектором с питанием от аккумуляторной батареи, возможно, батареи потребуют замены. Снимите верхнюю пластину фотоприемника и с помощью вольтметра измерьте напряжение. Если оно меньше указанного, возможно, потребуется заменить батареи. В фотодетекторах EOT со аккумуляторными батареями используются батарейки Duracell DL2430 напряжением 3 В.

e. Убедитесь, что ваша предельная нагрузка постоянного тока 50 Ом.

f. Сигнал может быть за пределами видимой части осциллографа. Настройте осциллограф, чтобы убедиться, что это так.

g. Лазер может быть не совмещен с осью активной области. Активная область может фактически не находиться за центром входного окна, для этого лазером охватите область вблизи центра.

2. Почему выходное напряжение на моем осциллографе не увеличивается, когда я увеличиваю мощность, падающую на фотодетектор?

Фотодетектор может быть перенасыщен. Попробуйте использовать фотодетектор с меньшей падающей мощностью. Как правило, насыщение фотодетекторов происходит при выходных напряжениях, составляющих примерно 1/3 напряжения смещения.

3. Почему кажется, что мои импульсы расширяются, время релаксации фотодетектора не соответствует его спецификации?

а. Если у вас есть фотодетектор с аккумуляторными батареями, это может быть признаком того, что батареи разряжены. Снимите верхнюю пластину фотоприемника и измерьте напряжение батарей, сравните его со спецификацией напряжения смещения для фотодетектора.

b. Эту проблему можно увидеть во время использования длинных импульсов (> 1 мкс), особенно если частота повторения лазера высока (> 1 кГц). Разделительный конденсатор в фотодетекторе не успевает перезарядиться между импульсами. EOT рекомендует уменьшить падающую мощность.

c. Если вы не используете нагрузку 50 Ом, время релаксации увеличится. Если вы используете питание переменным током, фотодиод не будет смещен.

4. Почему я вижу помехи от фотодетектора?

а. Это может быть вызвано несоответствием сопротивления. Все фотодетекторы EOT рассчитаны на подключение к 50 Ом. Проверьте свой осциллограф, чтобы определить, используется ли нагрузка 50 Ом.

b. Помехи также могут быть вызваны слишком длинным коаксиальным кабелем. EOT рекомендует, чтобы длина коаксиального кабеля была

5. Могу ли я использовать фотодетектор EOT со светодиодом?

Вероятнее всего нет. Выходной сигнал светодиода недостаточно коллимирован, и фотонов, падающих на фотодетектор может быть недостаточно для генерации сигнала. Обычно это справедливо как для фотодетекторов без усиления, так и для фотодетекторов с усилением.

6. Могу ли я измерить мощность с помощью фотодетектора EOT?

Это возможно с фотодетекторами, имеющими большую активную площадь. Для этого можно использовать ET-2040 и ET-2070.

7. Почему происходит измерение постоянного тока на моем фотодетекторе, когда нет оптического входа?

Фотодиод, вероятно, закорочен, из-за чего на выходе фотодетектора может появиться все или часть напряжения смещения. Закороченный диод является результатом слишком большой оптической мощности.

8. Могу ли я заказать в EOT нестандартные фотодетекторы?

Да. EOT обычно может разработать индивидуальные фотодетекторы для ваших применений.

9. Большинство ваших фотодетекторов открыты. Что делать, если мне нужен фотодетектор с волоконной связью?

Большинство фотодетекторов можно приобрести с разъемом FC по запросу. Некоторые модели также доступны с постоянно прикрепленным волокном.

10. Что произойдет, если я использую нагрузку, отличную от 50 Ом?

Более высокое сопротивление даст вам пропорционально более высокое выходное напряжение (выходное напряжение = ток фотодетектора x сопротивление). Частотная характеристика фотодетектора также пропорционально уменьшится. Это связано с тем, что постоянная времени RC сопротивления и емкости перехода фотодиода определяет время отклика фотодетектора. Это также могло вызвать помехи.

11. Какие типы кабелей вы рекомендуете?

Для фотодетекторов от 0 до 2 ГГц мы рекомендуем RG-174 / U. Если подходит кабель большего внешнего диаметра (0,2 дюйма), мы рекомендуем RG-58.

Для фотоприемников с частотой> 10 ГГц мы рекомендуем приобретать кабель у IW Microwave или другой надежной кабельной компании, чтобы получить специальный кабель, подходящий для вашего использования.

12. Можно ли использовать ваш детектор с DAQ / аналого-цифровым преобразователем?

Если плата имеет нагрузку 50 Ом, детектор будет соответствовать спецификациям, указанным в техническом паспорте. Детекторы без усиления с частотой

Компания INSCIENCE помогает своим заказчикам решать любые вопросы и потребности по продукции EOT на территории РФ

Дайте схемку детектора света. Есть комната, в которой установлена лампа накаливания мощностью 25. 40 Вт. Нужно сделать схему с фотоэлементом, которая бы выдавала напряжение +5 Вольт, тогда когда свет в комнате включен, а при выключенном свете, чтобы напряжения на выходе не было (0 Вольт) . Хочу посчитать сколько времени за сутки (в сумме) был включен свет в этой комнате. Куда мне подать управляющий сигнал (0. 5 В) от этой схемки я разберусь сам. К лампе кинуть провода нет возможности (нельзя её демонтировать и вносить какие-либо изменения в конструкции) Остаётся только фотодатчик! Кстати какой фотодатчик лучше применить для этой задачи (фотодиод, фоторезистор, фототранзистор или фототиристор)?? ? Кто что посоветует. Если есть возможность, то черканите схеммку, хотябы в Пайнте. Спасибо.

фотореле
на один контакт реле подай плюс питания 5 вольт, со второго снимай

Управляющий нагрузкой транзистор кт814 можно кт816, а при токах нагрузки до 0,05А - кт315. Фотоэлемент практически любой. В схеме пременен электромоторчик, но для испытаний я его заменил на светодиод.

При правильной соборке, схема работает сразу и не требует настройки. Немного о фотоэлементе - если нет под рукой промыщленного, то фотоэлемент нетрудно изготовить и самому. Для этого берем транзистор серии МП26, МП39, МП42 и аккуратно, чтоб не повредить внутренний кристалл, спиливаем корпус. Также можно взять фотоэлемент из старой компьютерной мышки или принтера. Подстроечный резистор R2 регулирует яркость свечения светодиода или силу вращения элмоторчика. После испытаний и настройки резистор можно подобрать постоянный от 22ком-100ком. Здесь можно скачать видео работы фотодатчика. Уверен, данная схема будет полезна начинающим для простых опытов. Удачи вам в сборке!

Форум по обсуждению материала СХЕМА ФОТОДАТЧИКА

В каком направлении течет ток - от плюса к минусу или наоборот? Занимательная теория сути электричества.

Про использование технологии беспроводного питания различных устройств.

Переделываем игрушку обычный трактор в радиоуправляемый - фотографии процесса и получившийся результат.

Приводятся основные сведения о планарных предохранителях, включая их технические характеристики и применение.

Читайте также: