Схема подключения и монтаж датчика освещенности

Схема подключения и монтаж датчика освещенности

В статье рассмотрим вопросы монтажа и подключения датчика освещенности. Также приведены электрические схемы наиболее популярных моделей датчиков света.

Напоминаю, что это устройство широко применяется в сфере домашней автоматики для включения/выключения электрического освещения в зависимости от уровня освещенности на улице. Названия могут быть разные – датчик света, датчик освещенности, светоконтролирующим выключателем или фотореле, но суть одна.

Подробно о таком датчике я рассказал в первой части статьи – Устройство и функции датчика освещенности. Там подробно рассмотрено его устройство, работа и характеристики.

Поэтому – сразу перехожу к делу:

Принцип действия

Подобная же ситуация и с фотореле. Широкое распространение получил прибор марки ФР диаметром 63 мм и высотой 77 мм.

Видео: принцип выбора и работа фотореле Управление освещением с помощью фотореле — эффективный способ снизить энергозатраты на подсветку улицы или других объектов. Вполне возможно что отдельные экземпляры фотореле ФР из разных партий и дат выпуска могут существенно различаться, поэтому нужно перед выбором терморезистора провести один эксперимент.

Прибор имеет небольшие размеры и простое крепление Знание конструктивных особенностей устройства позволяет подключить его к фонарю максимально эффективно. Наши инженеры были очень удивлены, когда вскрыли фотореле вроде бы российского производителя, а там схема из журнала «Юный техник» Кто постарше, помнит этот советский журнал.

Такие светильники компактны, устойчивы к механическим повреждениям и изменениям погоды, долговечны.

А нагрузка подключается параллельно питанию схемы реле времени. Для получения всех преимуществ важно правильно установить фотореле и выбрать качественный элемент.

Электроприборы потребляют меньше электроэнергии, снижаются затраты на ее оплату.

Этим условиям полностью отвечают LED-лампы. Эту миссию выполняют практически все фотореле, предлагающиеся в огромном ассортименте на сегодняшний день.

Эксплуатационные характеристики

Технические характеристики у приборов тоже бывают разные. Чтобы не разочароваться в качестве работы устройства, стоит подумать про следующие критерии:

• Режим. В зависимости от региона и погоды выбирают датчик освещенности, который способен выдерживать соответствующую температуру и резкие перепады.
• Защита. Уровень защищенности корпуса отображается на коробке устройства. Для улицы используется класс IP44 и выше. Он подразумевает защиту от воды, грязи и пыли. Для установки внутри помещения используются более дешевые аналоги.
• Напряжение. Приборы выпускают на 12 или 220 вольт. Первые обычно используют для работы от аккумуляторов.
• Мощность. Любой датчик освещенности имеет свой уровень напряжения. Необходимо следить, чтобы нагрузка от всех подключенных приборов не превышала установленный уровень, а лучше — была на 20% меньше его.

Принцип функционирования

Как уже было описано ранее, фотореле работает благодаря встроенному датчику. Различают несколько видов фотоэлемента для включения света:

1. Фоторезистор – замеряет значение своего сопротивления свету, при определённых значениях активирует свет или отключает его.
2. Фототранзистор – активирует уличное освещение при попадании солнечных лучей на электросигнал.
3. Фототиристор – при любом контакте со светом выполняет подключение фотореле к постоянному току, активируя уличное освещение.
4. Фотосимистор – активирует или отключает уличный свет, используя данные гармоники сигнала, которая может быть разной, в зависимости от уровня освещённости. Этот тип фотоэлемента взаимодействует с внутренней схемой устройства.
5. Фотодиод – при контакте со светом он передаёт специальный сигнал на датчик, пропорциональный уровню уличного освещения.

Усвоив вышеописанную информацию можно понять, как подключить датчик света своими руками. Для этого не нужны специальные навыки или профессиональное обучение. Хватит понимания нюансов процесса функционирования и знание алгоритма подключения.

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.

Астротаймер

Прибор, запрограммированный для разных часовых поясов, реагирующий на восход или закат солнца. Для работы выбирается определенный пояс, и устройство срабатывает автоматически. Не зависит от места установки

Усвоив информацию о разновидностях датчиков, необходимо изучить теорию о том, как подключить фотореле.

5. Конструктивные особенности модулей:

Использование одностороннего поверхностного монтажа позволяет сделать модули достаточно компактными и простыми в производстве. Бескорпусный вариант исполнения (в термоусадочной трубке) существенно снижает себестоимость.

Мозги модулей — недорогой микроконтроллер STM32F0, с большим запасом по возможностям.
Потребление микроконтроллера и трансивера RS-485 довольно мало, что позволяет использовать линейные регуляторы для их питания. Рабочий диапазон напряжений модулей 8-24В.
Такой широкий диапазон рабочих напряжений обусловлен отсутствием единого стандарта в домашней автоматизации: в разных системах используются как 12В, так и 24В. Кроме этого, мы хотели обеспечить стабильную работу даже при проседании напряжения на кабелях.

Чтобы релейный модуль работал в широком диапазоне напряжений, была использована следующая хитрость: реле имеют рабочее напряжение 12 вольт, но МК измеряет входное напряжение и управляет катушкой реле с помощью ШИМ со скважностью D=12В/Uвх, т.е. средний ток через катушку реле остается номинальным даже при больших входных напряжениях. Также после включения реле, ток удержания устанавливается в половину от номинального — это в 4 раза снижает нагрев реле и общее потребление устройства.

При использовании ШИМа есть особенность: на низких частотах реле работают как динамик. Чтобы устройства не пищали, частота ШИМа выведена за звуковой диапазон и составляет 24кГц.

Силовые транзисторы LED диммера WB-RGB — IRF8736 (Vmax=30В, сопротивление канала всего

5мОм). Буфер 74HC125 повышает управляющее напряжение с 3,3В от МК до 5В на затворах. Это позволяет столь маленькой платке оставаться холодной даже при токе в 5А на каждый канал.

Для регулирования яркости светодиодных лент в LED-диммере используется ШИМ. В подавляющем большинстве конкурирующих продуктов частота ШИМ-а находится в районе 100-200 Гц, и в особо плохих случаях это приводит к заметному мерцанию освещения. В нашем устройстве ШИМ работает на большей частоте. Как и в случае с реле, частота выведена на границу звукового диапазона, но здесь это сделано, чтобы избежать писка некоторых не очень качественных блоков питания светодиодных лент.

Очевидно, что крайне желательна функция сохранения состояния модуля при отключении питания. STM32F0 имеет в этом плане неприятную особенность: у него нет встроенной EEPROM, только flash-память с очень ограниченным ресурсом перезаписи.
Писать во флеш-память каждый раз при получении нового значения — слишком расточительно, поэтому состояние хранится в оперативной памяти и сбрасывается во флеш только при пропадании питания. Момент выключения отслеживается по падению напряжения ниже некоторого порога.

Одного сохранения состояния при выключении недостаточно, т.к. количество перезаписей одной ячейки ограничено тысячей циклов. Поэтому следующий уровень оптимизации — использовать всю свободную память, т.е. записывать значения равномерно, используя разные ячейки.

Операция записи бита (т.е. установки единичного значения) во flash-память производится быстро, но стирание выполняется только постранично, занимает много времени и требует много энергии. Если свободных ячеек не осталось, нужно стереть всю страницу, прежде чем записывать новое значение. Для этого пришлось бы ставить огромный конденсатор для «резервного питания» при выключении.

Мы используем следующий приём: при включении МК мы первым делом проверяем наличие свободного места для записи во flash, если его нет — то освобождаем место для будущей записи путём стирания страниц.