Схема и принципы работы датчиков для включения света

Сбор реле

Каждый из нас занимался сбором реле по такому же принципу на уроках увлекательной физики в средней школе. Так что установить датчик света для уличного освещения своими руками не составит никаких особенных проблем.

Основная заложенная и важнейшая функция включения и отключения света у них идентична. Выделим некоторые особенности различных приборов:

1. На сегодняшний день практически все датчики света оснащены системой программирования, чтобы запоминать заданные параметры на долгое и продолжительное время.
2. Датчики имеют и ручную установку, что позволяет подстраховаться, если программа даст сбой.
3. Нынешние модели приборов имеют специальные крепежи для установки их на стену или другую поверхность.
4. Можно подключить не один, а несколько датчиков на одно реле. Просто нужно воспользоваться параллельной схемой подключения.

Принцип действия и основная задача фотореле – включать свет при наступлении сумерек и выключать, когда начинает светать

Если вы всерьез задумались о приобретении фотореле, то обратите внимание на его различное название в источниках. Результат от этого не меняется: подается свет с приходом темноты и гасится, когда видимость это позволяет сделать

Датчик движения

Чтобы понять, что собой представляют микроволновые датчики движения, необходимо разобраться с тем, что это вообще за устройства.Датчик движения любого типа, не только микроволнового, является специальным устройством, в которое вмонтирован сенсор. Благодаря сенсору прибор способен оценивать контролируемое пространство по определенному параметру. При этом такой датчик должен подключаться к другим электроприборам: звуковыми сигнализациями или осветительным приборам. В первой ситуации при срабатывании датчика будет включаться звуковой сигнал (сирена). Такая система сегодня активно используется в охранных системах на производствах, офисах или домах. Во втором случае, когда прибор подсоединён к светильнику, происходит включение освещения.

Рабочий датчик

Как видно из названия, такие устройства способны отслеживать появление движения в контролируемой зоне. При обнаружении движения прибор действует по заложенному в нем алгоритму: подает напряжение на контакты или размыкает их.
Внешне такие изделия имеют вид небольшой коробочки, которую следует установить вблизи осветительных приборов. Именно в системе освещения наиболее часто используются датчики движения. Но сфера применения подобного рода продукции достаточно обширна:

как элемент охранной системы.

Такого рода изделия часто можно встретить в частных домах, на различных промышленных предприятиях, офисах, а также улицах.
Обратите внимание! Установка такого рода аппаратуры эффективна и необходима в тех помещениях, в которых люди не находятся длительный период времени. Поэтому датчики, реагирующие на движение, чаще всего ставят в коридорах, лестничных проемах, подъездах, верандах, крыльце и т.д

Освещение двора

Отдельно стоит отметить, что ночная подсветка улиц организовывается именно с применением датчиков движения. Это позволяет минимизировать затраты на электроэнергию, так как свет будет включаться только при наличии в контролируемой прибором области движения.

Электрическая схема для сборки своими руками

Конечно, может показаться, что электронная схема датчика движения слишком сложна для самостоятельного повторения. Это не так, если использовать отдельные модули, в целях создания своего собственного устройства для обнаружения перемещения объектов. За основу приведенных примеров, взят детектор тепла HC-SR501, приобрести который можно или в магазине радиодеталей, или заказать доставку его на специализированных сайтах.

Настройка и выходы устройства

Прежде чем собирать общую конструкцию датчика движения, необходимо настроить сам HC-SR501, что делается органами управления, расположенными на его боковой стороне.

Два потенциометра на плате устанавливают:

• SENSITIVITY — указывает на расстояние обнаружения от 3 до 7 метров, то есть устанавливает чувствительность прибора.
• TIME — длительность периода, когда на выходе OUT будет держаться сигнал HIGH при обнаружении движения.  Значение задается в пределах от 3 секунд до 5 минут.

Перемычка выбирает один из двух режимов работы сенсора:

• L — сенсор будет давать высокий уровень сигнала при обнаружении движения на выход OUT, ровно то время, которое установлено потенциометром TIME.
• H — детектор извещает о перемещении в пределах его сферы действия, только пока оно происходит.
• Что касается служебных контактов, — они обозначены на плате, как: GND — земля, VCC — питание от +4.5 В до +20 В, OUT — сигнальный выход.

Сразу обратим внимание на начало работы детектора. Ему после включения требуется некоторое время, обычно до минуты, на внутреннюю калибровку и подготовку к функционированию. Кроме того, между моментами обнаружения движения должно пройти не менее 6 секунд

Все эти периоды датчик не работает

Кроме того, между моментами обнаружения движения должно пройти не менее 6 секунд. Все эти периоды датчик не работает.

Наиболее простая схема

Теперь рассмотрим схему простого датчика движения. Для усиления сигнала от сенсора используется любой NPN биполярный транзистор. Он активирует релейный модуль, который зажигает лампу. То есть, когда датчик определит движение в своем сенсорном пространстве, он включит свет.

Вот другой вариант конструкции, без использования релейного модуля и с защитой транзистора.

С использованием Arduino

В том случае, если нужно получить больше функций от инфракрасного датчика движения, достаточно оснастить приведенную схему контроллером, в роли которого может выступить ардуино. Мощности такого микрокомпьютера хватит для миллиона применений, вплоть до интеграции системы в комплекс устройств «умный дом».

Резисторы ограничивают течение тока на диоды, их номинал — 0.125 W, 320 Om. Сами же световые сигнализаторы предназначены для индикации текущего статуса детектора. Зеленый включается на заданное в скетче время при обнаружении движения, потом гаснет. Вместо него, можно использовать реле, с целью активации мощного оборудования. Желтый показывает готовность устройства, красный — инициализацию или сброс. Для настройки схемы необходимо переключатель на плате детектора переставить в режим «L», а время работы задать минимальным. Конечно же, для функционирования самого Arduino необходим скетч, представленный ниже.

Особенности функционирования микроволнового датчика движения

Микроволновой датчик движения считается ближайшим аналогом инфракрасного, но его отличие заключается в принципе работы не через оценку температурного режима окружающей среды, а реакции на самостоятельно сгенерированное поле. Частота созданных электромагнитных излучений может быть разной, отклонения связаны с особенностями производства на разных заводах.

Волны, которые создаёт устройство, проецируются на окружающее пространство, предметы. Если происходят хотя бы незначительные колебания, они воспринимаются, как старт для начала заложенной функции, в этом заключается принцип работы микроволнового датчика движения. Таким образом осуществляется эффект Доплера, при котором частота изучаемой волны при колебании меняется в результате взаимодействия с предметами в движении. Примерная длина волны в таких условиях соответствует параметрам от 1 мм до 1 м.

СВЧ прибор очень тонко улавливает каждое движение, но его тяжело настроить. Подобные системы не воспринимают преграды: стенки, перегородки, шторы, шкафы, прочие электрические приборы и так далее. Ему не важны материалы, которые будут присутствовать в помещении, и какой там будет температурный режим

Поэтому их часто используют в промышленных нуждах, однако, несмотря на первоначальную простоту работы, при настройке важно учитывать много условий, иначе при высокой активности на смежной территории прибор будет срабатывать вхолостую

Трехпроводная схема подключения датчика движения

Датчики с тремя клеммами обычно используются при конструкции типа ИК-сенсор. Довольно распространенной компанией производителем недорогих инфракрасных датчиков движения является IEK. Без особых проблем можно найти хорошие изделия на Алиэкспресс.

Изделия подороже выполнены по аналогичному принципу, схема подключения светильника с датчиком аналогична для модели датчика от любого производителя. Устройства должны иметь степень защиты IP44 от проникновения твердых объектов более 1 мм и капель влаги. Если же датчик движение нужно вынести за пределы дома, то установка возможно только под козырек.

Если желаете защитить прибор от дождя и снега, ищите модель с пылевлагозащитой IP65 и с температурным режимом для вашего климата. Большинство ИК-сенсоров могут работать только до минус 20 градусов Цельсия.

Для подключения трехпроводного ИК-сенсора движения заводится полноценная фаза и ноль. Для правильной расстановки понадобятся все те же основные 4 элемента:

1. Автоматический выключатель (что в распредщитке).
2. Распредкоробка (в которой основной монтаж).
3. Датчик (к нему подведен провод из распредкоробки).
4. Светильник (второй провод из распредкоробки).

Соединение датчика тремя проводами будет проводится с заводом в распределительный короб трех кабелей:

1. От автомата три жилы: L (фаза), N (рабочий нуль), нулевой защитный или земля (PE).
2. На светильник три жилы, если корпус осветительного прибора из метала.
3. Три жилы на датчик.

Как подключить датчик движения к лампочке с использованием трех жил, детально рассмотрено на схеме.

Нули (N) собираются в одну точку (как в случае с предыдущей схемой). Земля с автоматического выключателя тоже подключается к земле светильника (нулевой привод или PE). На датчик движения с тремя клеммами подается теперь фаза-ноль:

• Две вводных – для питания 220В, обычно подписаны как L (фаза) и N (ноль).
• Один вывод – обозначается литерой А.

Монтаж

Для установки трехжильного датчика движения:

1. Открутите два самореза в корпусе. Клеммы находятся под задней крышкой.

2. Некоторые модели уже выводятся из корпуса тремя проводами разного цвета. По цвету можно определить, что он значит: земля (А) красный, ноль (N) синий, фаза (L) коричневый. Но если крышка открывается без особых потуг, рекомендуется убедится в правильности определенной маркировки лично, глядя на надписи рядом с клеммами.
3. Упрощенная схема подключения датчика движения к лампочке выглядит таким вот образом:
4. Немного наглядности вот на этом рисунке.
5. Можно обойтись без распредкоробки для соединения проводов и все жилы завести прямо в короб датчика, если внутри достаточно просторно и есть собственный клеммник. Фазу-ноль с одного кабеля подали, а с другого фазу-ноль вывели.
6. Выходит упрощенная, но такая же трехпроводная схема, только без распределительного короба.

Настройка и регулировка чувствительности

После успешного подключения светильника с датчиком движения нужно правильно выставить его параметры:

1. На обратной стороне корпуса найдите основные регуляторы. LUX с позициями месяца и солнца отвечает за срабатывание в зависимости от освещенности. Нужно чтобы датчик включался в комнате с окном только когда будет пасмурно или зайдет солнце? Выкрутите регулятор в сторону луны.
2. Вторым регулятором выставляйте время выключения. Задержку можно выставить с нескольких секунд до 5-10 минут.
3. Угол поворота всей сферы позволяет регулировать детектирование животных.

Преимущества и нюансы использования

Чтобы на животных не реагировал датчик, не поворачивайте головку сенсора вниз к полу. Выставите его так, чтобы он захватывал движения на уровне головы (плеч) всех жителей дома. Обычно на этом уровне захват животных не происходит.

Если же нужно, чтобы датчик временно не срабатывал, то головку его направьте в потолок. Таким образом захват перемещения невозможен. Захват движения датчиком зависит от угла наклона. В реалиях максимальное расстояние достигает 9 метров. Но по паспорту может быть выше.

Датчик для детектирования применяет ИК-лучи. Если двигаться от луча к лучу, то устройство замечает активность и реагирует. Когда проходишь прямо на луч, чувствительность сенсора минимальна и прибор может не сразу на вас среагировать.

По этой причине установка датчиков движения проводится не прямо над дверным проемом, а немного сбоку. Например, в углу комнаты.

Недостатки

Минусом трехпроводной схемы подключения датчика движения к лампе является отсутствие включения света принудительно. Если датчик по каким-либо причинам придет в неисправность, начнутся проблемы с корректной его работой. Чтобы этого избежать, рекомендуется в схему добавить выключатель.

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.

Обозначение клемм сенсора

Существуют два основных варианта конструкций датчиков – с двумя клеммами для подключения или с тремя. Стандарта на маркировку клемм не установлено, и каждый производитель волен вводить свою систему обозначений. Но в большинстве случаев для двухвыводных датчиков выводы маркируются:

• L – для подключения фазного провода сети 220 вольт;
• L1 – для подключения провода к нагрузке (возможны варианты Out или стрелка, направленная наружу и т.д.).

У трехпроводных моделей клеммы обозначаются:

• L – для подключения фазного провода сети 220 вольт;
• N – эту клемму надо соединить с нулевым проводом;
• А – выход для управления нагрузкой (возможны варианты Out или стрелка, направленная наружу и т.д.).

Подключение проводки с детектору

Варианты подключения для разных модификаций рассмотрены ниже.

В чём преимущества инфракрасного датчика

Прибор, регистрирующий движение по тепловому излучению, имеет весомые плюсы и минусы:

Плюсы
Малое потребление тока. В отличие от активных датчиков, которые испускают ультразвук или микроволны, инфракрасный сенсор относится к семейству пассивных датчиков, расход электроэнергии очень мал, что позволяет монтировать его автономно, с питанием от аккумулятора.
Нет ложных срабатываний на другие движущиеся объекты, кроме теплокровных (например, робот-пылесос, колышущаяся штора у окна).
Легко может быть включён в связку со шлюзом (хабом) «умного дома» либо же напрямую подсоединён к прибору освещения посредством электромагнитного реле.

Минусы
Не слишком большая зона охвата (обычно до 10 метров).
Сбои в срабатывании при слишком высоких или низких температурах.

Но именно эти недостатки малосущественны в условиях комнатного использования, ведь в квартире и доме не стоит мороз, а люди не ходят в шубах. Что касается зоны охвата, то она всегда ограничена габаритами помещения.

Данные особенности позволяют рассматривать инфракрасные датчики как оптимальный инструмент для автоматизации сценариев «умного дома».

Преимущества

Чтобы загладить впечатление о несильно выгодных сторонах данной продукции, следует поговорить о преимуществах такого приобретения. К достоинствам СВЧ-устройств, реагирующих на движение в заданной области, нужно отнести:

экономия электроэнергии. При использовании обычных источников света в тандеме с датчиком видения экономия на электроэнергии может составить до 40%. Это связано с тем, что датчик движения микроволнового типа включает и выключает свет только при наличии такой потребности. В результате без человека свет не будет гореть, даже если его забудут выключить;

Экономичные источники света

комфорт и удобство при управлении освещением. Теперь нет нужды в темноте водить руками по стенам в поисках выключателя, так как достаточно просто зайди в комнату. В результате не портится ремонт (со временем, при наличии обычных выключателей, вблизи их обои или краска темнеют и загрязняются), а также вы не оставите свет включенным по забывчивости;
небольшие габариты, которые позволяют установить прибор без особых проблем в любом месте дома или улицы. При этом он не внесет дисгармонии в имеющееся пространство или интерьер

Это немаловажно, если вы будете устанавливать микроволновой аппарат где-нибудь в доме;
невосприимчивость устройства к различным помехам, которые могут создавать другие электрические приборы, источники света, стены, окна, двери, шторы и зеркала. Это связано с тем, что микроволновое излучение способно проникать через эти объекты

Такое свойство широко используется охранными системами защиты. Один микроволновой датчик может обслуживать до четырех комнат, которые имеют общие стены. При этом зоны обнаружения будут независимы друг от друга.

Помимо этого микроволновые сенсоры способны отлично работать на улице. Им не страшны неблагоприятные климатические условия: сильный ветер, скачки температуры и влажности, дождь и снег, а также длительное нахождение под палящими лучами солнца.
Как видим, имеется довольно весомый перечень достоинств, которые, несмотря на наличие определенных недостатков, делают сегодня СВЧ- модели популярными и востребованными.

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.

Какие бывают датчики

Беспроводные датчики, реагирующие на движение включением света, между собой различаются по типу приемника (сенсора). При этом многие модели могут обладать специфичным предназначением и разнообразными опциями. Например, помимо включения света может активироваться звуковая сирена. Такой вариант часто применим в охранных сигнализациях, расположенных по периметру приусадебных участков.
К основным разновидностям беспроводных типов датчиков относятся:

• магнитоконтактный сигнализатор. Они применяются для оконных и дверных проемов и других открывающихся конструкций. Прибор состоит из двух частей, соединенных между собой магнитом;
• детектор для анализа состояния стекла. Он реагирует на возникшую деформацию поверхности стекла;
• беспроводной извещатель. Такой прибор, как правило, объемный, оснащенный приемником, который реагирует на ИК-лучи. Применяется повсеместно. Работает в автоматическом режиме и имеет специальный механизм, который предотвращает его несанкционированный демонтаж;

Виды беспроводных датчиков

Отдельно стоит отметить, что сенсоры, реагирующие на движения, бывают двух разновидностей:

• инфракрасные. Такие устройства оснащены специальной оптической системой;
• электрохимические. Принцип их работы основан на адсорбции.

Условия покупки

Справиться с установкой датчика может каждый, но правильно его смонтировать, зафиксировать и настроить способен только специалист, поэтому не стоит экспериментировать с устройствами микроволнового типа, если нет опыта работы с ними. Насколько долго прослужит устройство, как качественно оно будет работать, напрямую связано с навыками мастера. Любая ошибка при подключении и наладке может грозить ложными сигналами и неправильной работой всей системы. Исключить человеческий фактор при отсутствии опыта невозможно, но выбрать прибор правильно помогут следующие показатели:

защитные параметры. Корпус устройства должен быть оснащён защитой, которая соответствует его условиям эксплуатации, для промышленных крупных объектов и улицы можно использовать марку не меньше, чем IP56. В бытовом использовании, для частных владений подойдет IP34;
особенности окружающего пространства. При покупке стоит учитывать радиус действия прибора и условия помещения, где оно будет находиться;
цель установки. Видеонаблюдение, включение света или другие параметры могут влиять на параметры датчика, его чувствительность и охват территории;
дизайн и установка

Миниатюрное неприметное устройство может быть скрыто от посторонних глаз, в то время, как прибор определённой расцветки, формы наоборот привлечёт к себе внимание. Дизайн устройства может гармонировать с отделкой помещения, вписываться в него, не привлекая внимания, даже на открытом пространстве.

Важные технические параметры и разновидности

Перед выбором фотореле должна быть полная ясность, где оно будет устанавливаться и какой нагрузкой управлять

Исходя из этого, при покупке надо обратить внимание на следующие технические характеристики

1. Напряжение питания. Может быть переменным 220 вольт или низким постоянным (12, 24 вольта и т.д.). Выбирается из удобства подключения на месте установки.
2. Конструкция сенсора. Детектор света бывает выносной или встроенный. Выносной может монтироваться в нескольких десятках метров от основного блока.
3. Степень защиты. Определяет место монтажа. Если, например, прибор имеет степень защиты IP20, то это подразумевает установку только в помещении (в распредщите) и выносной сенсор.
4. Нагрузочная способность. Определяет электрическую мощность, которую может напрямую коммутировать фотореле.
5. Диапазон изменения порога включения. Указывается в люксах. Особо полезной информации не несет, потому что трудно на глаз определить, какой уровень включения нужен на месте. Чем шире диапазон, тем лучше.
6. Задержка на включение или выключение. От нуля до нескольких десятков секунд хватит на все случаи жизни.
7. Также среди параметров указывается собственное потребление устройства. Оно невелико, в большинстве случаев не превышает 5-6 ватт. Поэтому гнаться за этим параметром нет смысла.

Таблица мощности популярных моделей фотореле

Фотореле	Нагрузочная способность контактной группы
ФР-2М	16 А (220 VAC, 30 VDC)
ФР-1	6 А (380 VAC)
ФР-601	10 А (220 VAC)
ФР-602	20 А (220 VAC)
ФР-М02	16 А (220 VAC)

Исходя из этих характеристик можно подобрать реле, оптимальное по сочетанию технических и ценовых параметров.

Обозначение выводов датчика движения

Для того, чтобы понять, как подключить датчик движения в цепь для управления освещением, нужно понимать несколько важных аспектов: с каким напряжением работает данный тип устройства и как маркируются выводы датчика, к которым будет производится подключение питающих проводов и прибора.

Стандартные датчики движения рассчитаны для работы в сети переменного тока 220В, но встречаются варианты, которые работают от 12В постоянного тока (для управления светодиодными лентами) и радио датчики, которые питаются от аккумулятора и служат для отправки сигнала на управляющее устройство.

Маркировка выводов на устройстве обычно выполнена на самом корпусе с помощью тиснения на пластмассе или с использованием специальных наклеек. Схема подключения также выполняется на корпусе, а также в руководстве по подключению, настройке и эксплуатации данного устройства.

Стандартные обозначения выполнены следующим образом:

• буквой L обозначается вывод, к которому подключается входящая фаза;
• буквой N обозначается вывод, к которому подключают нулевой проводник;
• L’ (или другая буква) обозначается выходящая фаза, идущая к осветительному прибору.

При этом, в отличии от других электроприборов, в данном случае очень важно не перепутать во время подключения проводники фазы и ноля. Это связано с тем, что датчик движения, как выключатель, должен разрывать фазный провод, а не ноль (для безопасной эксплуатации, это требование указано в ПУЭ)

Определить, где фаза, а где ноль можно с помощью цветовой маркировки проводников (обычно коричневый или черный – фаза, синий – ноль), но лучше использовать для этого отвертку-тестер или мультиметр.