Cумеречный выключатель (датчик)

Cумеречный выключатель (датчик)

Cумеречный датчик (датчик освещённости, датчик освещения, сумеречный выключатель, сумеречное реле) – это датчик, который включает или выключает электрический свет в зависимости от уровня освещённости (яркости) окружающего пространства. Область применения: автоматическое управление освещением.

Устройство и принцип работы сумеречного датчика

Принцип работы основан на отслеживании уровня светового излучения (освещения) в поле зрения фотодатчика.
Что такое фотодатчик? Это первичный преобразователь, элемент измерительного, сигнального, регулирующего или управляющего устройства системы, преобразующий контролируемую величину в удобный для использования сигнал.
Как функционирует сумеречный регистратор освещения? Световые лучи фокусируются с помощью светового реле (фотоэлемента) и направляются к детектору. При достижении определённого порога яркости детектор создает напряжение. Это напряжение используется как сигнал для блока электронных устройств, который включает присоединенный к нему светильник с наступлением сумерек, и выключает этот светильник с наступлением рассвета. В ночные часы также возможно отключение сумеречного датчика, если используется режим ночной экономии.

Сумеречные датчики легко устанавливаются, обеспечивают автоматическое включение и выключение всех типов светильников, позволяют снизить расходы на эксплуатацию, так как срабатывает только в то время и в тех зонах, когда освещение необходимо: входная дверь, веранда, гараж, автостоянка, автозаправочная станция, окно магазина или освещение тротуара.

Дневной режим = ВЫКЛ.

Ночной режим = ВКЛ.

Устанавливаемое ночное время
= ВЫКЛ. (режим ночной экономии)

Сумеречные датчики различаются:
1) по способу управления:
— автоматические
— с возможностью принудительного отключения
— с функцией ночного энергосбережения
— программируемые
2) по типу нагрузки:
— лампы (накаливания 220В, галогеновые 220В, галогеновые 12В с электронным
трансформатором, галогеновые 12В с обмоточным трансформатором
— энергосберегающие, люминесцентные, светодиодные
3) по мощности нагрузки:
— до 1000 Вт
— до 2000 Вт
— 3000 Вт
4) по варианту исполнения: — внутренней установки (встраиваемые в электрощит на DIN-рейку) — наружной установки или накладные (настенные)
— влагостойкие (IP44, IP54): наружной установки или накладные, настенные, уличные
— с выносным фотоэлементом

Cумеречный датчик может управлять только теми светильниками или сигнализаторами, на которые он рассчитан по типу нагрузки и величине потребляемой мощности. При этом мощность сумеречного датчика нужно выбирать с запасом в 15% по сравнению с мощностью управляемых им светильников или сигнализаторов. Cумеречный датчик фиксирует только динамику изменения инфракрасных колебаний, поэтому неподвижный объект он не обнаружит.

Ниже приведены изображения сумеречных датчиков, выполненные в дизайне известных брендов.
Цены представленных сумеречных датчиков, а также информация о других электроустановочных изделиях конкретных серий можно увидеть, кликнув по соответствующей картинке или названию серии.

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.

Умный дом – главные элементы

Мы уже знаем, с чем имеем дело. Теперь стоит рассмотреть, какие именно механизмы и устройства могут быть частью системы умного дома. Как легко догадаться, их довольно много:

• Сигнализация . Это часто является основой умного дома. В качестве части системы мы используем автоматическое управление рольставнями, входными воротами, датчиками или освещением, например, имитируя присутствие в отпуске. И всё это с помощью единой панели управления или приложения на мобильных устройствах.
• Освещение . Помимо имитации присутствия, мы также можем использовать сумеречные выключатели, а также систему, которая соединяет ворота или калитку с освещением. Когда мы пересекаем порог нашей собственности, система посылает сигнал на освещение, которое активируется, когда мы входим в дом.
• Автоматизация позволяет запрограммировать график работы отопительных приборов . Их также можно сочетать с освещением. В энергосберегающих домах наиболее важными элементами этой системы будут солнечные батареи. Мы также можем интегрировать друг с другом камин, тепловые насосы и полы с подогревом.
• Стоит вспомнить об аудиосистеме , которая может быть развернута по всему дому. Благодаря этому, музыка будет следовать за нами, и наши любимые песни будут запускаться с помощью голосовых команд или с помощью мобильных устройств.
• Безопасность . Очень широкая категория, в которой очень много устройств, дающих много возможностей. Они могут включать, среди прочего, видеодомофон, который мы контролируем с помощью приложения для смартфона, камер, фиксирующих людей, пересекающих ворота, автоматически закрывающиеся жалюзи, упомянутая система сигнализация, а также все типы датчиков. Всё может быть запрограммировано с использованием одной панели.
• Умные розетки используются как часть этой системы. Они позволяют удобно контролировать работу оборудования, а также управлять энергопотреблением. К этому добавляется возможность реализации графиков работы или удаленного доступа к устройствам.
• Электронное оборудование . Огромное удобство также гарантируется системой, которая позволяет удаленно запускать аудиооборудование, телевизоры, кофеварки и многие другие бытовые устройства.

Концепция умного дома предполагает, что он будет автоматически реагировать на установленные ситуации. Это прекрасно видно, например, при управлении отоплением и кондиционированием воздуха. Когда температура в доме падает, система автоматически включает отопление. Также анализируются другие параметры, такие как содержание углекислого газа в воздухе, влажность, дым или присутствие нежелательного человека – постоянный мониторинг позволяет запускать вентиляцию, сигнализацию, кондиционирование воздуха и многие другие устройства без нашего участия.

Возможности настройки устройства

Современные фотореле для уличного освещения имеют функционал, позволяющий предельно точно настроить режим работы в конкретных условиях. Заданные настройки можно менять своими руками, не прибегая к помощи специалистов. Для этого достаточно повернуть регулятор до нужного положения. В основном, применяются следующие регулировки:

1. Изменение порога срабатывания через подстройку чувствительности. Необходимость данной функции обусловлена тем, что на улице наблюдается разная освещённость в зависимости от времени года. Так, например, зимой света больше за счёт его отражения от снега, поэтому надо выставлять меньшую чувствительность датчика. Кроме того, пониженный порог срабатывания настраивается на фотореле, которые стоят в городах, на относительно близком расстоянии от крупных источников света.
2. Задержка отключения и включения. Как уже было сказано, это защищает устройство от отключения при падении света от посторонних источников. Задержка включения важна, чтобы реле не включало свет, когда попадает в тень от проходящей по небу тучи или пролетающей птицы.
3. Диапазон освещённости определяет условия, в которых фотодатчик сохраняет цепь питания разомкнутой. Нижняя граница может устанавливаться от 2 люкс, соответствующих полной темноте, до 20-80 люксов, которые наблюдаются при сумерках.

Особым вариантом реле для уличного освещения является астротаймер. Это более дорогое и сложное устройство, которое не требует постоянной подстройки и защиты датчиков от стороннего света. Астротаймер настраивается по GPS-координатам места, в котором располагается, времени и дате. Далее устройство автоматически вычисляет соответствующие местности время восхода и заката солнца. Преимущества такого устройства заключается в независимости от погоды, места установки, наличия посторонних источников света. Для дополнительно удобства можно сдвинуть время включения/выключения на конкретный шаг. Например, отключать свет за 1 час до рассвета и включать на 2 часа позже заката.

Фотореле

Фотореле или сумеречный выключатель, является наиболее распространённым прибором включения и выключения уличных светильников, который применяется в основном на промышленных объектах и в муниципалитетах. В его состав входит фотодатчик, который реагирует на изменение светового потока. Принцип действия фотодатчика основан на изменении свойств вещества под влиянием светового потока. При этом изменяется его внутреннее электрическое сопротивление, а также возникают другие физические явления, такие как эмиссия электронов из катода электронной лампы или электродвижущая сила между проводниками.

Производителями предлагаются фотореле с различными фотодатчиками, но наиболее распространёнными являются фотодатчики с изменяемым фотосопротивлением.

В таких фотодатчиках фототранзисторное сопротивление возрастает под воздействием сумерек и падает с восходом солнца. Такие датчики бывают встроенными и выносными. Встроенные датчики устанавливаются в блок управления уличным освещением, а выносные отдельно от него. Такие приборы очень надёжны и имеют длительный срок эксплуатации.

Установка сумеречных выключателей производится только специализированными и аттестованными организациями, которые предложат наиболее оптимальные варианты и произведут монтаж в соответствии с требованиями заводов производителей. Зачастую такие организации осуществляют также сервисное обслуживание данного оборудования.

Схема подключения фотореле

Схема подключения датчика света несложна. Фактически это выключатель освещения, и подсоединять его надо по тому же принципу. Но у фотореле есть особенности, которые при монтаже могут поставить определенные задачи.

Подключение в сети TN-C и TN-S

В настоящее время в России эксплуатируются сети 220 вольт, в которых защитный (PE) и нулевой (N) проводники могут быть объединены (TN-C) или разделены (TN-S). Система TN-S считается более прогрессивной и правильной, но полный переход на нее произойдет еще не скоро.

Фотореле в двухпроводной сети TN-C

Отличие от обычного выключателя освещения в том, что к фотореле надо подключить нулевой провод. Это необходимо для организации питания внутренней схемы управления сумеречного датчика. Если напряжение питания датчика отличается от 220 вольт, то с нулевым проводом его соединять не нужно, но потребуется внешний источник нужного напряжения.

Фотореле в трехпроводной сети TN-S

В сети TN-S существует дополнительный провод PE. Конструктив практически всех фотореле не предусматривает подключение этого проводника, поэтому схема не изменится.

Подключение датчика света через реле-повторитель

В некоторых случаях нагрузочной способности собственной контактной группы светового датчика может не хватить для коммутации имеющейся нагрузки. В такой ситуации выход прибора надо умощнить с помощью промежуточного реле, функции которого может исполнить магнитный пускатель. Его контакты должны быть рассчитаны на полный ток осветительного устройства. Выход фотореле надо соединить с обмоткой пускателя. А коммутацию питания лампочки будут выполнять контакты реле-повторителя.

Схема инвертирования выходного сигнала

Встречаются ситуации, когда управление осветительным устройством надо осуществлять по инверсному принципу — включать при появлении естественного освещения и отключать при заходе солнца. Такое фотореле-повторитель может понадобиться, например, при работе в системе освещения помещений, не имеющих окон (для содержания скота и т.п.). Реализовать его несложно, схема подключения датчика освещенности почти не отличается от предыдущей. Только нужен пускатель с перекидной контактной группой.

При отсутствии сигнала от датчика света лампа запитана через нормально замкнутые (нормально закрытые, NC) контакты повторителя. Если реле сработает под действием светового потока, пускатель подаст питание на лампочку. При наступлении темноты освещение отключится.

Схема с дополнительным выключателем

Стандартную схему можно снабдить дополнительным выключателем. Тогда освещение можно будет включать или выключать независимо от состояния фотореле – в зависимости от выбранного варианта. Это может быть необходимым при неисправности фотореле.

Если в этом варианте используется реле-повторитель, то дополнительный выключатель надо поставить параллельно его контактам. Еще лучше дополнить схему трехпозиционным выключателем. Он поможет выбирать режим работы освещения – ручной или автоматический. Полная схема включения будет выглядеть так.