Домой Освещение Датчик присутствия и движения для включения света

Датчик присутствия и движения для включения света

32
0

Схемы датчиков освещения.

Представленная схема взята именно с той платы, которая показана в начале статьи. Сейчас производитель активно улучшает и изменяет свое устройство, поэтому некоторые данные могут измениться.

61743714665c516dfd1a5bb41d6b4749.gif

В принципе, все одинаково:

Напряжение питания 220V поступает через ноль и клеммы. Ноль — N, клеммы — L.

Если вы измените местами фазу и ноль, или вообще выключите ноль, а не фазы, то ничего страшного не случится. Но делать это крайне не рекомендуется, безопасность ещё некто не отменял.

Выпрямляется напряжение при помощи диодного моста, 4 диода типа 1N4007. За фильтрование напряжения отвечает электролитический конденсатор, стабилизация происходит на уровне +22…24V, для этого, установлен стабилитрон типа 1N4748.

Оставшаяся часть схемы питается от постоянного напряжения. Устроена она следующим образом: На выходе резистивного делителя 68к — VR — Фоторезистор создается напряжение, которое полностью обратно идентично уровню освещения. То устройство, которым настраивается уровень срабатывания — это подстроечный резистор VR с сопротивлением 1 МОм.

Что именно ставят в такие схемы: фоторезистор или фотодиод — неизвестно. Вероятнее фоторезистор, но похожий фотодиод тоже может там стоять.

Если вы хотите экономно и эффективно расходовать электроэнергию, то крутите контролер по часовой стрелке до максимума, так датчик освещения будет срабатывать только при наступлении полной темноте. Выкрутив регулятор в обратную сторону, то будьте готовы кто тому, что свет будет включаться даже днем, если над вами нависнет большая туча.

Вот, как проходит процесс выключения света при наступлении темноты: уровень освещения падает, начинает расти сопротивление фоторезисторов, напряжение на базе транзистора растет. Когда напряжение достигает определенного уровня, транзистор открывается и через коллектор начинает протекать ток, который активирует реле К1. Контактами реле включает нагрузку. Нагрузка подключается через вывод LOAD.

Для обозначения рабочего состояния загорается . Чтобы реле слишком часто не переключало датчик, например, от колеблющейся ветки дерева, на схеме установлен конденсатор 47 мкФ, который сглаживает все процессы.

Более мощная схема датчик освещения LXP-03:

adf460d91b55d7db3391a7fc43e0f491.gif

Она идентична первой схеме в статье, отличия перечислю:

1. Схема питания в состоянии ограничивать напряжение в фазной цепи.

2. Тут диодный мост с фильтрами. Такой же и в предыдущей схеме, просто я не очень удачно её изобразил.

3. Вместо одного стабилитрона, как на первой схеме, тут их установлено два последовательно. Притом, напряжение осталось прежнее — +24В.

4. Здесь установлено более мощное реле, с соответственно более мощным током катушки. Также, здесь используется составная схема на два комплементарных транзистора.

Виды датчиков присутствия

Датчики по способу определения движения в области действия разделяются на:

  • Ультразвуковые;
  • Микроволновые;
  • Инфракрасные;
  • Комбинированные.

Датчики присутствия, которые лишь воспринимают излучение, называют пассивными, а те, которые воспринимают и излучают сигнал – активными.

Отдельно нужно сказать об акустических или звуковых устройствах. Они дают сигнал на включение освещения, если уровень шума превышает заданный параметр. Их мы рассмотрим немного позже.

По принципу управления датчики можно разделить на:

  • Системы, которые позволяют регулировать время срабатывания, расстояние для обзора, степени чувствительности и освещенности;
  • Системы, где есть возможность принудительного включения освещения;
  • Автоматические.

Автоматические системы присутствия дают команду на включение освещения полностью автоматически при обнаружении перемещающихся предметов и его выключения при исчезновении объекта. Бывают случаи, когда человек, который находится в области видимости датчика, прекратил двигаться (присел на лавку либо просто стоит на одном месте). В данном случае также может быть выключение света датчиком. Чтобы не допустить этих ситуаций в схему соединения датчика включают обычный включатель, с помощью которого человек включает освещение в принудительном режиме.

У многих систем включения света есть возможность изменения показателей их работы. Регулировка устройств для включения освещения происходит при помощи потенциометров, регуляторы которых находятся на дне корпуса. Для регулировки доступны три показателя: время включения, степень чувствительности, а также освещенности.

Степень освещенности устанавливают на такое значение, чтобы устройство срабатывало лишь с наступлением сумерек, в дневное время активность датчика ни к чему.

Изменение степени чувствительности датчика требуется для его точной работы. Чем больше чувствительность устройства, тем чаще он начнет срабатывать на активность движения. Смысл настройки состоит в том, чтобы он реагировал лишь на появление в поле своей видимости человека.

Настройка времени включения требуется для того, чтобы устройство спустя 15 секунд, после включения освещения. Показатель времени устанавливают на личное усмотрение – от 2 до 15 минут. Именно столько времени будет гореть освещение после его включения.

c139fea24e707d07e8c7c1c7d70bbe12.jpgПо месту установки и типу датчики можно разделить на:

  • Системы внутренней работы, которые бывают закрепленными на кронштейнах или встраиваемыми;
  • Системы наружной работы, которые также бывают накладные или встраиваемые.

Устройства для внутреннего пользования и на улице по конструкции почти не различаются, только что наружные датчики имеют более высокую защиту корпуса от внешних явлений. Внутри здания системы устанавливают на стенах или потолке. Потолочные устройства присутствия для включения освещения, как и настенный вариант, бывают накладными (в данном случае они закрепляются к поверхности дюбель-гвоздями или саморезами) или встраиваемыми (крепеж этого устройства происходит с помощью специально сделанного отверстия).

Зачастую датчики монтируются в натяжной или навесной потолок. Их способ крепежа, аналогичен способу крепежа точечных светильников. Снаружи, как правило, устанавливают накладные устройства.

Также датчики различаются:

  • Дальностью обзора – от 7 до 23-ти метров и дальше. Датчики движения для включения света с наибольшим обзором действия, как правило, крепят на улице, в больших помещениях или длинных прихожих. В небольших помещениях устанавливают системы, дальность действия которых находится в диапазоне 7-10 метров;
  • Мощностью нагрузки, она варьируется в районе от 7 до 2400 Вт. Различные модели устройств рассчитаны на определенную нагрузку. При их выборе предварительно рассчитывают мощность подключенного освещения и обязательно берут это во внимание. Если через время к датчику будут подсоединяться дополнительные приборы, то в схему добавляют или промежуточное реле, или дополнительный датчик. Если мощность подсоединяемых к датчику приборов освещения выше, нежели рассчитанная мощность, то могут выйти из строя выходы реле устройства. В данном случае он нуждается в замене;
  • Видом подключаемой нагрузки. Это возможны лампы: люминесцентные, накаливания, галогенные на 12 Вольт и галогенные на 220 В с подсоединением с помощью трансформатора;
  • Углом видимости устройства (45-360 гр.);
  • Уровнем защиты.

Датчики присутствия для включения света наружные или промышленные обязаны иметь защиту от пыли, повышенной температуры и влаги. Для устройств, которые монтируются внутри офисных административных, жилых объектов, достаточно устройств с минимальной степенью защиты от внешних воздействий.

Устройство датчиков присутствия

Датчики представляют собой приборы, состоящие из одного (однопозиционные), двух (двухпозиционные) или нескольких (многопозиционные) блоков. Каждый — устройство в пластиковом корпусе с микросхемой для отправки, приема и обработки сигналов.

Их конструктивная особенность — отсутствие перемещающихся, испытывающих механические нагрузки деталей. Исключение — эластичные подложки с тензорезисторами в датчиках нагрузки.

Как следствие, возможные неисправности ограничиваются выходом из строя деталей микросхем и самостоятельному устранению не подлежат.

Варианты монтажа датчиков. В зависимости от конструктивных особенностей датчики устанавливаются в монтажные коробки либо непосредственно на стены или потолок (накладные модели).

Преимуществ в эксплуатации ни один из способов не дает, на выбор могут повлиять только дизайнерские решения.

Способы получения сигнала. По способу получения сигнала датчики присутствия бывают двух видов:

  • активные — излучают энергию в окружающую среду и получают данные на основе отклика (ультразвуковые, фотоэлектрические);
  • пассивные — фиксируют объекты по их свойствам, предварительно не посылая сигналы (инфракрасные, акустические, емкостные, датчики нагрузки).

Передача сигнала датчиками присутствия. Получив и обработав информацию, датчик присутствия отправляет сигнал на исполнительные устройства:

  • посредством электрических проводов;
  • по защищенному радиоканалу.

Во втором варианте расстояние между датчиком и принимающим блоком достигает 200 м. Использование усилителей увеличивает этот показатель, а препятствия на пути — снижают.

При беспроводной передаче сигнала для связи с конкретным исполнительным устройством датчику задается его код. Это осуществляется путем установки джамперов (перемычек).

Если использовать приборы с кодом обучения, то нужды в установке перемычек нет: для коммутации достаточного одновременного нажатия специальных кнопок на датчике и принимающем блоке.

Преимущества беспроводной передачи сигнала — простота монтажа оборудования и снижение затрат на электрические провода.

Другие статьи по данной теме

  • Компания NXP выпустила новую ИС семейства GreenChip для светодиодных ламп
  • Некоторые особенности выбора DC-DC конверторов, характеристики DC-DC конверторов компании C&D Technologies
  • Теоретические основы инерциальной навигации
  • Дисплеи от Consource названы прорывом года
  • Инструментальный усилитель AD8555: Измерительные системы на мостовых тензодатчиках становятся проще и совершеннее
  • 16-битные микроконтроллеры Microchip. Часть 2
  • Миниатюрный анализатор PULSE Lite от компании Bruel&Kjaer
  • Система определения координат движущихся объектов c лазерным сопровождением

Назад Интеллектуальные датчики давления
Вперёд Датчики положения в современных системах автоматизации в примерах и иллюстрациях

Если Вы заметили какие-либо неточности в статье (отсутствующие рисунки, таблицы, недостоверную информацию и т.п.), просьба сообщить нам об этом. Пожалуйста укажите ссылку на страницу и описание проблемы.

Варианты схем ручного управления наружным освещением

На данный момент представлено богатое разнообразие схем выполнения наружного освещения. Каждая из них имеет свои преимущества и недостатки.

Недостатки в большинстве случаев сводятся к конечной стоимости освещения, поэтому наша инструкция предлагает варианты схем освещения от самой дешевой к самой дорогой.

Ручное включение наружного освещения

Первый, и, пожалуй, самый простой способ, это включение освещения посредством воздействия на автоматический выключатель системы наружного освещения. В этом случае загораются сразу все лампы наружного освещения, если они не имеют отдельных выключателей. Схема не требует особых изысков и максимально надежна.

124154918da265c3ca29740c14f744e0.jpgВключение освещения от выключателя

Итак:

  • Для создания такой схемы освещения нам потребуется только вводной автомат, от которого будет запитана вся сеть освещения. Но здесь есть несколько нюансов.
  • Согласно п.6.2.3 ПУЭ, каждая группа освещения может содержать не более 20 ламп. Кстати, это правило распространяется и на другие схемы освещения.
  • Так же, согласно п.6.2.2. ПУЭ, автомат отключения уличного освещения не должен иметь номинал выше 25А. Но если монтируется одна группа освещения, то обычно хватает автомата с номиналом в 10 или 16А.
  • Обычно вводной автомат устанавливается в распределительном шкафу в помещении. В этом случае пыле и влагозащищенность не имеют значения. Если же вводной автомат устанавливается в специальном шкафу вне помещения, то его защищенность должна быть не ниже IP 44.

Обратите внимание! Если электрический аппарат устанавливается вне помещения, то уровень защиты имеет важное значение. Первая цифра обозначает уровень пылезащищенности и может варьировать от 0 до 6

Вторая цифра обозначает уровень влагозащищенности и может варьировать от 0 до 8. Чем выше этот показатель, тем лучше.

Включение наружного освещения от кнопки

Ходить к распределительному щитку и постоянно включать и отключать свет — достаточно обременительно. Поэтому некоторые установили кнопки в удобном месте и производят эти операции от них. Это более удобно, но требует установки дополнительного оборудования.

0a2322d02b364b49e9e67908ee6596ab.pngСхема включения освещения от кнопочного поста через пускатель

Итак:

  • Схема автомата включения освещения в этом случае такова: сразу после группового автомата устанавливается пускатель. К пускателю подключаются выводы вводного автомата и запитываемая сеть освещения.
  • В удобном для вас месте устанавливается кнопочный пост. Он должен содержать кнопки включить и отключить. С кнопочного поста подается питание на катушку пускателя.
  • При нажатии кнопки включения цепь катушки пускателя замыкается, и он подтягивается, тем самым включая вашу сеть освещения. Благодаря собственным контактам, пускатель становится на самоподхват и находится в сработанном состоянии до нажатия кнопки «Стоп».
  • При нажатии нормально замкнутой кнопки «Стоп» цепь размыкается и пускатель отпадает. Благодаря этому освещение отключается.
  • Такой способ включения позволяет одним нажатием включить сразу несколько групп освещения. Главное, все их подключить к пускателю.

Фасадное и ландшафтное освещение

Даже в небольшом населенном пункте есть свои достопримечательности. Здания, мосты, памятники, площади, скверы, парки и фонтаны – это «лицо» города. И в темное время суток его необходимо освещать.

Правильно и со вкусом оформленное освещение подчеркнет лучшие стороны сооружения
и оставит в тени его недостатки. Красиво освещенный вечерний город может выглядеть даже лучше, чем днем.

Если сооружения закроют сумерки, и они не порадуют ни жителей, ни гостей города – это большой минус. Плохо также, если освещение есть, но его включают или выключают не вовремя. Электроэнергия сгорает впустую.

На современных виллах, коттеджах и дачах, кроме тропинки от калитки к дому, также найдется немало мест для освещения. Грамотно реализованная автоматическая система фасадного
и ландшафтного освещения с применением уличных датчиков не только оригинально, но и экономно осветит все необходимые участки.

b6f66358048de2419d44e6e9efcc85e2.jpg

В системах автоматизации наружного освещения в качестве основного управляющего элемента иногда используют таймеры. Владелец выставляет интервалы и в нужное время утром свет выключается, а вечером – включается.

Из-за постоянно меняющейся продолжительности дня, настройки таймера часто придется дорабатывать. Гораздо удобнее использовать фотореле. Оно будет «наблюдать» за естественным светом, и настроить датчик освещенности придется лишь один раз. Такая система в любое время года включит и выключит освещение тогда, когда это действительно необходимо.

В целях экономии в масштабах города используют комбинированную систему с применением фотодатчика и таймера. Нужно разделить сутки на четыре части: утро, день, вечер и ночь.
В утреннее и вечернее время включать полное освещение, а в ночное — только дежурное.

Для этого подойдут и комбинированные модели датчиков с пультом управления и встроенным календарем, например, CdS-T.

В большинстве случаев полное освещение необходимо только тогда, когда в освещаемой зоне есть люди

Следовательно, важно знать и уровень освещенности, и наличие людей в зоне наблюдения. Поэтому часто датчики уровня освещенности объединяются в одном корпусе
с датчиками движения или датчиками присутствия

2a8b1f7febe0cd62c992eb2ada048772.jpg

В ассортименте продукции компании B.E.G. есть все необходимые датчики и дополнительное оборудование для реализации самых сложных проектов.

Компания B.E.G. имеет богатый опыт разработки и внедрения систем управления освещением различной сложности. Обращайтесь к нам, специалисты ответят на все вопросы. Мы разработаем и реализуем проект с учетом пожеланий. Компания B.E.G. предоставляет ряд бесплатных услуг.

Пишите или звоните в удобное для вас время и не забывайте подписываться на наш блог, чтобы не пропускать полезные материалы про автоматизацию освещения.

Датчики приближения

Датчики приближения (близости) компании Avago Technologies являются устройствами отражательного типа с аналоговым выходом. В качестве излучателя в них используется ИК-светодиод, в качестве приемника — PIN-фотодиод. Блок-диаграмма сенсора приведена на рис. 5а. Светодиод излучает импульс света в ИК-диапазоне. Если на пути излучения от ИК-светодиода нет никакого объекта/препятствия, отражающего свет на фотодиод, объект не будет детектироваться. При наличии препятствия/объекта фотодиод датчика обнаружит отраженный от объекта ИК-импульс света и преобразует его в электрический сигнал.

9d011d17ca66cc6592944a1eb26459a9.png
Рис. 5. а) блок-диаграмма типового датчика приближения компании Avago Technologies и б) вид HSDL-9100

Сегодня промышленно производится датчик приближения HSDL-9100 (рис. 5б). Чтобы гарантировать хорошую оптическую изоляцию, обеспечивающую близкие к нулю наводки, он имеет специально разработанный металлический SMD-корпус размерами 2,7×2,75×7,1 мм. HSDL-9100 обладает очень низким темновым током и высоким отношением сигнал/шум (SNR) благодаря сочетанию высокоэффективного инфракрасного излучателя и детектора с высокой чувствительностью. Датчик способен обнаруживать приближение объекта на расстоянии от 0 до 60 мм, рабочий температурный диапазон составляет –40…+85 °C. Окружающий свет оказывает влияние на чувствительность датчика. Солнечный свет или яркая лампа подсветки, в спектре которых есть ИК-составляющая, может перевести его в устойчивое состояние с низкой чувствительностью. Поэтому в таких датчиках используются узкополосные фильтры, соответствующие длине волны ИК-светодиода. В качестве ИК-узкополосного фильтра применяется окрашенный поликарбонат (пластмассовый материал) с коэффициентом поглощения не более 10%.

1d86efd1a35167d0638b8f76fb48d53e.png
Рис. 6. Поверочная схема измерения с использованием в качестве объекта серой поверхности, так называемой серой карты или Kodak нейтральной испытательной карты, имеющией коэффициент отражения 18%

На рис. 6 показана стандартная рекомендованная поверочная схема измерения с использованием в качестве объекта серой поверхности, так называемой серой карты, или Kodak-нейтральной испытательной карты, с коэффициентом отражения 18%. Когда HSDL9100 находится в режиме измерения фототока, нагрузочный резистор RL преобразовывает фотопоток в напряжение. Выбор нагрузочного резистора RL играет существенную роль. Если RL слишком большой, постоянная времени RC высока и увеличивается время отклика. Но если RL слишком мал, это вносит большие тепловые шумы в схему. На рис. 7 приведена зависимость выходного напряжения от расстояния до объекта для трех значений тока на ИК-излучающем светодиоде (100, 200 и 300 мА) при комнатной температуре.

74d46bff9fd357759c709462e30dc1ee.png
Рис. 7. Зависимость выходного напряжения от расстояния до объекта при комнатной температуре

Использование датчика приближения возможно в бытовой электронике, медицинском и промышленном оборудовании, в частности, в автомобильной электронике для замены механического выключателя в автомобильном освещении. На рис. 8 представлена фотография серийного изделия и типовая схема для данного применения. Датчики уровня освещенности и приближения применяются в действующем оборудовании фирмы Diehl AKO, немецкого производителя бытовой кухонной техники. Вот еще несколько примеров того, где используются изделия Avago Technologies. Так, датчик уровня освещенности предназначен для подсветки индикаторов, табло, для системы детектирования бумаги, а датчик приближения — для системы отсутствия/наличия билета и кредитной карты, системы наличия/отсутствия пассажира или груза дверей. Эти устройства охотно приобретают для своего оборудования многие европейские фирмы, в том числе немецко-французская Parkeon — производитель автоматов по продаже билетов, испанская GM Vending/Electronica Falcon — изготовитель автоматов по продаже сигарет и кофе, италоиспанская FP Electronics/Alba Electronica — производитель сигнальных табло и дисплеев для дорожной разметки и указателей, рекламы, автозаправок, немецкая Heidelberger, выпускающая оборудование для типографий. А также известный немецкий производитель лифтового оборудования Otis.

00a25159d011887a773a6b5e9b2fded8.png
Рис. 8. Использование датчика приближения для замены механического выключателя и типовая схема для данного применения

Датчики движения самый распространенный вариант

Чаще всего в доме система автоматического освещения организовывается путем установки датчиков движения. Такие приборы бывают самыми разнообразными:

  • инфракрасными. Являются самыми безопасными в плане длительной эксплуатации в жилых помещениях. Они проводят оценку изменений теплового сигнала и при обнаружении разницы между посланным и принятым сигналом могут включать или выключать свет в комнате;

909b21bf1a63c76072a88d064d2ec746.jpg

Инфракрасный датчик движения

  • микроволновой и ультразвуковой датчик. Такие изделия чаще используются для автоматизации системы освещения на улице. Это связано с тем, что микроволновое управление светом, особенно при длительном использовании, может негативно сказываться на состоянии здоровья людей. Принцип работы микроволнового и ультразвукового датчика практически аналогичен. Разница заключается только в типе принимаемого и испускаемого сигнала: микроволны или ультразвук. Схемы организации таких устройств почти идентичны;

7ac315465460817ab30596952a180ea8.jpg

Микроволновой датчик движения

d60e7064836155946958dffaad307f86.jpg

Комбинированный датчик

  • комбинированный датчик. Такое управление светом, как и инфракрасное, является наиболее оптимальным для дома. Устройство комбинированного датчика содержит два типа сенсора, которые анализируют сигналы в контролируемой области.

Обратите внимание! Комбинированные и инфракрасные датчики дают минимальное количество ложных срабатываний. .

Для правильной работы прибора нужны схемы подключения, которые обычно предоставляются производителями и находятся либо в инструкции к прибору, либо нанесены на бок упаковки. Схемы подключения могут иметь разный вид. Все зависит от модели прибора, с помощью которого планируется организовывать управление светом.
Монтаж датчиков движения возможен в любых помещениях дома, включая ванную комнату и туалет. Свет в такой ситуации будет включаться при вхождении человека в комнату, и выключаться при его выходе.
Кроме этого подобные устройства часто комбинируют с таким элементом, как автоматический выключатель света. Он может дополнять и другие типы устройств данной системы.

Обзор популярных моделей

Хотя датчики освещённости не являются очень востребованным товаром, тем не менее, производители электротехнической продукции выпускают подобные изделия, т.к. борьба за экономию электроэнергии только усиливается, а их наличие − просто очень удобно при эксплуатации наружного освещения различной направленности, но не все это ещё осознали. Наиболее популярные модели на отечественном рынке приведены в следующей таблице, цена на датчики света для уличного освещения указана, по состоянию на II квартал 2018 года.

Модель Бренд Технические характеристики Стоимость, рублей
e58e193cbd36181a4994d4796b795148.jpg

«ФР-601»

«IEK»
(Китай)
  • максимальная мощность нагрузки – 2,2 кВт;
  • напряжение – 220 В;
  • диапазон освещённости – 5-50 Лк;
  • степень защиты − IP44.
220
4af1fd68f87e220779127c8329d26f4b.jpg

«ФР-602»

  • максимальная мощность нагрузки – 4,4 кВт;
  • напряжение – 220 В;
  • диапазон освещённости – 5-50 Лк;
  • степень защиты − IP44.
280
82b35a87c1eef5b85e34b0eb8eee0afc.jpg

«ФР-7М»

«Реле и автоматика»
(Россия)
  • максимальная нагрузка – 10 А;
  • напряжение – 220 В;
  • диапазон освещённости – 10-50 Лк;
  • степень защиты − IP40.
1 200
4f3dc525b75754e8abc336435cb054e5.jpg

«WZM-01/S1»

«ZAMEL»
(Польша)
  • максимальная мощность нагрузки – 4 кВт;
  • напряжение – 220 В;
  • степень защиты – IP20.
2 500
«SNS L 07» «Elektrostandard»
(Россия)
  • максимальная мощность нагрузки – 3,5 кВт;
  • диапазон освещённости – 5-50 Лк;
  • степень защиты − IP44.
530

Способ работы и конструкция

Датчики присутствия в зависимости от вида по-разному могут реагировать на наличие движущегося предмета. У любой модели существуют свои плюсы и минусы, но чтобы минимизировать присутствие отрицательных факторов, как правило, делают выбор в пользу комбинированных устройств.

Инфракрасный датчик: принцип работы

Инфракрасные модели для включения света имеют конструкцию из пироэлектрического ИК блока, главной линзы, которая состоит из ряда небольших линз и вспомогательных электронных элементов. Датчики присутствия включаются при возникновении и исчезновение ИК волны на фотоэлементе, где источником является человек. Их принцип работы состоит в следующем:

  • Во время появления человека в области действия устройства каждая микро линза сосредотачивает инфракрасное излучение на плоскость объекта, а одна определенная – на фотоэлемент, в это время происходит определение сигнала;
  • Спустя мгновение, по мере передвижения человека, линза завершает фокусирование инфракрасного сигнала на фотоэлементе, потому что имеет определенный участок чувствительности, через область которого человек проходит. В это время сигнал пропадает;
  • Если человек попадает в область чувствительности следующей линзы, уже она сосредотачивает инфракрасное излучение на фотоэлементе. Данный процесс проходит до тех пор, пока человек не выйдет из области действия оборудования.

Возникновение и исчезновение ИК излучения на фотоэлементах подразумевает то, что в области работы датчика возник перемещающийся предмет, в нашем случае – человек.

Ультразвуковой и микроволновой датчики: способ работы и конструкция

Главные элементы микроволнового устройства – генератор высокочастотных излучений и приемник непосредственно этих излучений, но уже отраженных. Устанавливаются системы, как правило, в охранной системе сигнализации, но также их подсоединяют в осветительную цепь. Ультразвуковое оборудование также имеет конструкцию из шумовых сигналов и приемника, и в осветительных системах применяется довольно редко.

Способ работы этих моделей аналогичен, и происходит с помощью эффекта Доплера. Различие только в типе излучаемых сигналов. Процесс определения передвижения такой:

  • Генераторы оборудования генерируют конкретные сигналы на своей частоте, которые распространяются в определенном диапазоне;
  • По степени передвижения человека, сигналы, отражающиеся от него, поступают на приемник иной длины и с иной частотой;
  • Изменения частоты сигнала определяются приемником.

Комбинированные устройства

Основное достоинство комбинированных устройств, в отличие от других состоит в том, что они в наибольшей степени снижают число ложных включений. В одном корпусе датчика находятся две системы определения передвижения. Свет загорается лишь тогда, когда включаются оба детектора. Самой популярной является объединение инфракрасного и микроволнового способов определения.

Звуковое устройство для включения света

Шумовое устройство включения света подает команду на замыкание цепи освещения во время появления различного рода звуков: шагов, хлопков, открывания дверей, разговоров. В роли приемника шума устанавливается микрофон, преобразовывающий звуковые волны в переменное напряжение. Чувствительность микрофона можно отрегулировать так, чтобы свет загорался лишь по хлопку или при появлении иных звуков.

Датчики уровня освещенности

Компания Avago Technologies выпускает ALPS-серию датчиков освещенности. На данный момент в серии три типа датчиков: HSDL-9000 (стандартные), HSDL-9001 и APDS-9002/3 (миниатюрные). Устройства предназначены для определения уровня освещенности, и если он недостаточен, выдается сигнал для включения, например, подсветки экрана, индикаторов, клавиатуры или повышения степени освещения в помещении.

8bc7809466ffd84016f1c7506db15219.png
Рис. 1. Зависимость чувствительности от длины волны
Таблица 1
4f6a2bb6e3df0e0dd21ca614e1e01a93.png

Датчики созданы на основе фотодиода (или фототранзистора) с максимальной спектральной чувствительностью, совпадающей с максимальной чувствительностью человеческого глаза, которая составляет 550 нм (рис. 1). Вот почему эти датчики превосходят аналогичные изделия других типов. На рис. 2 и в таблице 1 представлены характеристики чувствительности датчиков ALPS и кремниевых датчиков уровня освещенности в зависимости от источника освещения: флюоресцентная лампа, лампа накаливания и галогенная лампа. В таблице 2 приведены уровни освещенности от различных источников света. Уровень освещенности в реальных помещениях изменяется от 30–60 лк для лампы накаливания до 700–750 лк для галогенной лампы. При использовании, например, кремниевых фотодиодов, видно, что работа устройства сильно зависит от типа источника света и различна при дневном освещении, люминесцентном свете или освещении галогенной лампой. Датчики уровня освещенности серии HSDL-9000 работают практически одинаково при любых источниках света.

Таблица 2
0018195001a34e0fa4b78935a33ed687.pngbd28e8c49aa403affe521243d2181526.png
Рис. 2. Зависимость фототока от уровня освещенности

Датчик HSDL-9000 состоит из фотодиода и аналого-цифрового преобразователя и выполнен в миниатюрном безвыводном корпусе для поверхностного монтажа PLCC. Регулировка чувствительности: три цифровых или аналоговых уровня. Датчик HSDL-9001 выпускается в недорогом безвыводном корпусе для поверхностного монтажа QFN, имеет аналоговый выход и управление порогом срабатывания. Типовая схема включения датчика HSDL-9001 приведена на рис. 3а. Диапазон изменения фототока от 5 до 500 нА, при изменении уровня освещенности до 600 лк (рис. 3б). Размеры, напряжение питания, рабочие температуры, токи потребления и фототоки для этих датчиков приведены в таблице 3. Сегодня наиболее оптимальным по параметрам является датчик APDS-9002/3. Он, как и все устройства названной серии, оптимизирован под кривую видности человеческого глаза, имеет аналоговый выход и отличную линейность фототока в широком диапазоне освещенности 10 лк до 1 клк, низкое изменение чувствительности в зависимости от разных источников света, напряжение питания от 2,4 до 5,5 В, индустриальный температурный диапазон –40…+ 85 °C, выполнен также в миниатюрном недорогом корпусе для поверхностного монтажа chipLED. Типовая схема включения датчика APDS-9002 приведена на рис. 4а. Диапазон изменения фототока от 10 до 400 мкА при изменении уровня освещенности до 600 лк (рис.4б).

81bb615ba186ae118baefb2d3bd78a4a.png
Рис. 3. а) Типовая схема включения датчика уровня освещенности HSDL-9001 и б) зависимость фототока от уровня освещенности
Таблица 3
8aaf43943eb16c5169232a8376c6e6a5.png

Фоновая подсветка необходима приблизительно 40% времени, поэтому датчики освещенности помогут значительно увеличить время между зарядками аккумуляторов в портативных устройствах или сэкономить электроэнергию при оптимизации уровня освещения в помещении. Это особенно актуально в связи с расширением использования цветных ЖК-индикаторов в портативных устройствах, потребляющих значительно больше электроэнергии, а также вызвано развитием системы «умный дом». Сегодня можно выделить следующие направления, где используются или возможно использование данных датчиков, — различные портативные переносные приборы для промышленного применения, мобильные телефоны, КПК, цифровые камеры, видеокамеры, бытовое применение (освещение в помещениях, аудиоцентры, ЖКИ-телевизоры), автомобили (приборные панели, головной и задний свет, габаритные огни), автоматы по продаже билетов, кофе и т. д.

a79af3f7acacc5f18a35421a3b7b09f5.png
Рис. 4. а) типовая схема включения датчика уровня освещенности APDS-9002 и б) зависимость фототока от уровня освещенности

В планах компании Avago Technologies выпуск датчиков уровня освещения второго и третьего поколений — APDS-9005 и APDS-9007 соответственно. Такие датчики способны работать в индустриальном температурном диапазоне, в широком диапазоне уровня освещенности от 3 лк до 50 клк, отличаются маленьким корпусом и низким энергопотреблением, большей чувствительностью, меньшей зависимостью фототока от температуры.

Разновидности датчиков освещения

Основной функцией датчиков освещённости является включение освещения при наступлении темноты и отключении его при наступлении достаточной освещённости. Для расширения функциональных возможностей подобных приборов они комбинируются с прочими устройствами автоматики, вследствие чего становятся более востребованными. Наиболее распространёнными видами датчиков освещения, оснащёнными дополнительными функциями, являются:

  • Фотореле с таймером – позволяет настроить работу прибора не только по отношению к освещённости, но и в заданном временном интервале;
  • Фотореле с датчиком движения – позволяет в большей степени экономить расходование электрической энергии, особенно в зоне пешеходных дорожек и придомовой территории, посредством включения света только в период нахождения в зоне действия датчика крупного объекта (человек, автомобиль и т.д.);
  • Фотореле с программируемыми настройками – являются наиболее технически оснащёнными приборами, при помощи которых можно настроить режимы работы освещения, как в течение различных временных периодов (сутки, неделя, месяц, сезон и т.д.), так и работающих при срабатывании на движение в зоне их действия.

Фотореле марки Tdm модель «Sq0324—0019» для установки на ДИН-рейку с выносным фотодатчиком

Датчики цвета

Не так давно производителям, использующим оптоэлектронные датчики, было достаточно лишь данных о силе света. Сейчас требования к таким датчикам растут, поскольку необходима гораздо более точная информация о цвете света. Поэтому в последние годы в промышленности и на потребительском рынке все большее распространение получают RGB (красный, зеленый, синий) датчики цвета. Avago Technologies разработала семейство RGB-преобразователей света в напряжение. RGB-датчик цвета Avago состоит из фотодиодной матрицы, красного, зеленого и синего фильтров и трех усилителей с токовым входом, объединенных в одной монолитной КМОП-микросхеме. RGB-фильтры разлагают падающий свет на красную, зеленую и синюю составляющие. Фотодиод соответствующего канала цвета превращает их в фототок. Затем три усилителя с токовым входомпо одному для каждой R-, G- и B-составляющей — преобразуют фототок в напряжение. Вместе три аналоговых выхода несут информацию о цвете и силе света. Выходное напряжение на каждом из каналов (R, G, B) линейно увеличивается с ростом силы света. Блок-схема типового датчика цвета от Avago Technologies приведена на рис. 9. Сейчас выпущены несколько датчиков подобного типа, в числе последних — ADJD-S313-QR999 и HDJD-S722-QR999, которые обеспечивает точную и надежную работу при достаточно невысокой цене.

781c0c2abbb8dea6e886794ce8305740.png
Рис. 9. Блок-схема типового датчика цвета от Avago Technologies

ADJD-S313-QR999 выполнен в 20-выводном QFN (плоский квадратный корпус без выводов) SMD-корпусе размером 5×5×0,75 мм. Датчик имеет RGB-фильтры и фотодиодную матрицу, АЦП и цифровое ядро для связи с микроконтроллером и регулировки чувствительности и может напрямую взаимодействовать с микроконтроллером без каких-либо дополнительных компонентов. Это обеспечивает более простое согласование устройств. Интегрированный АЦП позволяет избавиться и от нежелательных шумов, связанных с предварительной обработкой аналогового сигнала. Встроенные RGB-фильтры разработаны на основе матрицы фотодиодов с равномерным распределением элементов. Однородное распределение RGB-фильтров и фотодиодных матриц уменьшает влияние градиента освещенности, связанное с ошибками оптических измерений и неровностями используемых поверхностей. Датчик работает от источника питания с напряжением 2,6 В, обеспечивая значительно более низкое энергопотребление. ADJD-S313-QR999 может использоваться в широком динамическом диапазоне уровня освещенности и идеально подходит для применений в устройствах, которые требуют высокой степени интеграции, меньшего размера и малого потребления мощности. Имея широкий диапазон чувствительности, ADJD-S313-QR999 может использоваться для решения большого спектра задач с различными уровнями освещенности просто за счет регулировки коэффициента усиления. Регулировка чувствительности выполнена с помощью последовательного интерфейса и может быть оптимизирована индивидуально для каждого канала цветности. Например, датчик ADJD-S313-QR999 может также использоваться вместе с белым светодиодом для измерения цвета отраженного излучения. К дополнительным возможностям прибора относится переход в спящий режим, что минимизирует энергопотребление. Рабочий температурный диапазон прибора — от 0 до +70 °С. Для цветового датчика HDJD-S722-QR999 нужен один источник питания напряжением 5 В. Интегральное исполнение и стандартное 5-вольтовое питание гарантирует недорогое и эффективное решение для измерения цвета. Микросхема выпускается в плоском квадратном безвыводном корпусе типа QFN.

Данные датчики цвета могут использоваться для цветовых измерений, контроля и управления цветом в промышленной автоматике, бытовой технике, текстильной промышленности, светодиодной подсветке ЖК-дисплеев и телевизоров, измерения цвета в портативном медицинском оборудовании и диагностической аппаратуре, а также в считывающих устройствах.

Для эффективной обработки информации с датчиков цвета фирма Avago Technologies производит контроллеры цвета, например HDJD-J822. В следующих номерах будет рассказано о новом решении управления уровнем освещенности и цветом (ICM) с системой обратной связи, способной, например, компенсировать различие скорости деградации RGB-светодиодов и поддерживать точный цвет. Система обратной связи управления уровнем освещенности и цветом состоит из трех компонентов: датчика цвета, RGB-контроллера и светодиодов.

Скачать статью в формате PDF


Производители и модели датчиков присутствия

Рассмотрим, какие модели датчиков присутствия предлагают мировые компании.

Theben AG (Германия)

В 1921 году в Штутгарте Пауль Швенк основал компанию, изготавливавшую таймеры и аксессуары для часов.

Рачительный хозяин, стремясь к экономии, изобрел и в 1930 году запустил в производство первый датчик обратного отсчета для управления освещением, который стал хитом продаж.

Успех стимулировал дальнейшее стремление к инновациям, что превратило Theben AG в европейского лидера в производстве приборов для эффективного энергосбережения, различных датчиков, «умных» розеток Wi-Fi и т.д.

Датчики присутствия Theben, управляющие системой освещения:

SPHINX 104-360 SPHINX 104-360/2 SPHINX 104-360 AP
427088695acf35b2b50ae2831675d0b5.jpg 3d566b663e4bf5971325bb3f60429bc5.jpg 7bb1e425a620f5e61337428dc797dd09.jpg
Принцип действия
инфракрасный инфракрасный инфракрасный
Способ монтажа
потолок, встроенный потолок, встроенный потолок, накладной
Угол охвата
360о 360о 360о
Радиус контроля
7 м 7 м 7 м
Число каналов
1 2 1
Макс. мощность ламп
1800 Вт 1800 Вт 2000 Вт
Уровень освещенности
10-2000 Лк 10-2000 Лк 10-2000 Лк
Задержка выключения
1 с-20 мин 1 с-20 мин 1 с-20 мин
Уровень защиты
IP 41 IP 41 IP 41

Все приборы оборудованы встроенным регулируемым люксметром и пультом дистанционного управления (см. Розетки с дистанционным управлением).

У SPHINX 104-360/2 есть второй канал выхода, с задержкой отключения 10 сек — 60 мин, сигнал с которого может подаваться на кондиционер, радиатор электроотопления, вентилятор.

OMRON (Япония)

Компания OMRON (г. Киото), основана Кадзума Татеиси в 1933 году. В послевоенные годы она стала одной из фирм-творцов “японского экономического чуда”.

Основное направление деятельности — производство средств автоматизации и сенсорных устройств. В этой области ей принадлежит более 40% японского рынка. Годовой оборот компании — более 5 миллиардов долларов.

Фотоэлектрические датчики обнаружения OMRON:

E3FA/E3FB-B/-V E3H2 E3T-C
3d2ee4d731234577cc40819cc4664f89.jpg ee4132f03b6982841355b8fc4bd67850.jpg f479fbc0c4471edc221216283d9b847e.jpg
Обнаружение объекта: максимальное расстояние срабатывания
Барьерный режим
20 м 15 м 4 м
Рефлекторный режим
4 м 3 м 2 м
Диффузный режим
1 м 0,3 м 0,3 м
Источник света (длина волны)
красный светодиод (624 нм) красный светодиод (624 нм) светодиоды: инфракрасный (870 нм), красный (630 нм)
Напряжение питания
10-30 V постоянный ток 10-30 V постоянный ток 10-30 V постоянный ток

Прибор Е3Н2 оборудован ярким светодиодным индикатором, упрощающим выравнивание, а габариты Е3Т-С облегчают его монтаж в условиях стесненного пространства.

ESYLUX (Германия)

Компания ESYLUX (г. Аренсбург) разрабатывает и выпускает светильники для аварийного и наружного освещения, датчики присутствия и движения, звуковые оповещатели, детекторы дыма, извещатели пламени. Подтверждением высокого уровня продукции является полученный ею знак качества «German Engineering». Филиалы и торговые представительства фирмы открыты в 13 странах

В таблице представлены образцы датчиков присутствия производства ESYLUX.

PD 360/8 Basic PD 360/8 Basic SMB PD 180i/R
80bbf954577c1746828b15b2443c238c.jpg d1d56e5063af6a8099b40ac6d514a6fb.jpg
Принцип действия
инфракрасный инфракрасный инфракрасный
Способ монтажа
потолок, накладной потолок, встроенный стена, встроенный
Угол охвата
360о 360о 180о
Дальность действия
8 м 8 м 16 м
Число каналов
1 1 2
Макс. мощность ламп
2300 Вт 2300 Вт 2300 Вт
Уровень освещенности
5-2000 Лк 5-2000 Лк 5-2000 Лк
Задержка выключения
15 с-30 мин 15 с-30 мин 12 с-60 мин
Уровень защиты
IP 40 IP 40 IP 44

Рассмотрим датчик PD 180i/R с пультом дистанционного управления и дальностью действия 16м. Повышенный класс защиты позволяет монтировать его во влажных помещениях, а второй канал с задержкой 5 — 120 минут — подключать дополнительное оборудование.

  •  

Внешний вид датчика движения.

Датчик LXP-02.

addc0df5a4a90a1abe2351be0832b001.jpg

a0307bf011ea9f82e71f96bc371b17ea.jpg

Назначения выходов датчика:

1. Красный нужен для подведения нагрузки

2. Синий, может быть зеленым, это ноль

3. Коричневый (черный) – датчик питания.

Если убрать белый корпус, то под ним увидим схему датчика, расположенную на печатной плате.

Для простого расчета необходимого числа ламп воспользуйтесь .

В датчике расположено реле DE3F-N-A на 24 VDC. Ток контактов 10А. Это значение определяет максимальную нагрузки, на которую способен датчик. То есть, 10 на 220, будет 2,2кВт. Точно также заявлено в инструкции.

Но мое мнение: к этому датчику, не стоит подключать больше 4 ампер. Все, что выше, только через промежуточный пускатель.

Датчик освещенности и схема включения

В качестве светочувствительного элемента датчика используются: фоторезистор, фотодиод, фототранзистор, фотосимистор или фототиристор. Эти элементы, при облучении светом, вырабатывают электрический потенциал, величина которого зависит от интенсивности освещения. Потенциал анализирует схема, которая управляет реле или другим исполнительным устройством.

Почти все датчики имеют регулятор уровня освещенности. С помощью этой настройки задается тот уровень, при котором должно сработать реле прибора.

Схема подключения датчика проста, ведь сенсор работает как обычный выключатель. Необходимо только учесть нагрузочную способность реле датчика.

c558d637d7bb2161b46aa6b453d3c233.jpg

Если она недостаточна, надо использовать дополнительное реле с требуемым током коммутации.

В более сложных системах фотодатчик через диммер плавно меняет интенсивность искусственного освещения и поддерживает общую освещенность помещения на заданном уровне. Чтобы такая система управления работала корректно, производится калибровка датчика освещенности.

Эта операция описана в инструкции по эксплуатации устройств CdS-DIM и . Датчики измеряют отраженную от поверхности и смешанную – искусственный и естественный свет – освещенность.

Конструкция и детали емкостных сенсорных датчиков

Когда я начал разрабатывать сенсорную систему подачи воды в биде, то наиболее трудной задачей мне казалась разработка емкостного датчика присутствия. Обусловлено это было рядом ограничений по установке и эксплуатации. Не хотелось, чтобы датчик был механически связан с крышкой унитаза, так как ее периодически надо снимать для мойки, и не мешал при санитарной обработке самого унитаза. Поэтому и выбрал в качестве реагирующего элемента емкость.

Сенсорного датчика присутствия

По выше опубликованной схеме сделал опытный образец. Детали емкостного датчика собраны на печатной плате, плата размещена в пластмассовой коробке и закрывается крышкой. Для подключения антенны в корпусе установлен одноштырьковый разъем, для подачи питающего напряжения и сигнала установлен четырех контактный разъем РШ2Н. Соединена печатная плата с разъемами пайкой медными проводниками в фторопластовой изоляции.

f6183e95689978f52c0350e576156f29.jpg

Сенсорный емкостной датчик собран на двух микросхемах КР561 серии, ЛЕ5 и ТМ2. Вместо микросхемы КР561ЛЕ5 можно применить КР561ЛА7. Подойдут и микросхемы 176 серии, импортные аналоги. Резисторы, конденсаторы и светодиоды подойдут любого типа. Конденсатор С2, для стабильной работы емкостного датчика при эксплуатации в условиях больших колебаниях температуры окружающей среды нужно брать с малым ТКЕ.

Установлен датчик под площадкой унитаза, на которой установлен сливной бачек в месте, куда в случае протечки из бачка вода попасть не сможет. К унитазу корпус датчика приклеен с помощью двустороннего скотча.

0aa2898dc2d6cfd11a2a0652540589da.jpg

Антенный датчик емкостного сенсора представляет собой отрезок медного многожильного провода длинной 35 см в изоляции из фторопласта, приклеенного с помощью прозрачного скотча к внешней стенке чаши унитаза на сантиметр ниже плоскости очка. На фотографии сенсор хорошо виден.

44857d3783f696c6346f3e71a900796b.jpg

Для настойки чувствительности сенсорного датчика необходимо после его установки на унитаз, изменяя сопротивление подстроечного резистора R3 добиться, чтобы светодиод HL2 погас. Далее положить руку на крышку унитаза над местом нахождения сенсора, светодиод HL2 должен загораться, если руку убрать, потухнуть. Так как бедро человека по массе больше руки, то при эксплуатации сенсорный датчик, после такой настройки, будет работать гарантировано.

Конструкция и детали емкостного сенсорного включателя

Схема емкостного сенсорного включателя имеет больше деталей и для их размещения понадобился корпус большего размера, да и по эстетическим соображениям, внешний вид корпуса, в котором был размещен сенсорный датчик присутствия не очень подходил для установки на видном месте

Внимание на себя обратила для подключения телефона. По размерам она подходила и имела хороший внешний вид

Удалив из розетки все лишнее, разместил в ней печатную плату емкостного сенсорного выключателя.

fcb4f040f7e199fafcaa9b7ccbacacef.jpg

Для закрепления печатной платы в основании корпуса была установлена короткая стойка и к ней с помощью винта прикручена печатная плата с деталями сенсорного выключателя.

39d7c575c50b22e8ee9cc2a31661d879.jpg

Датчик емкостного сенсора сделал, приклеив ко дну крышки розетки клеем «Момент» лист латуни, предварительно вырезав в них окошко для светодиодов. При закрывании крышки, пружина (взята от кремневой зажигалки) соприкасается с латунным листом и таким образом обеспечивается электрический контакт между схемой и сенсором.

3d6492c7a8cfd2685c2ed65a3528cf9c.jpg

Крепится емкостной сенсорный включатель на стену с помощью одного самореза. Для этого в корпусе предусмотрено отверстие. Далее устанавливается плата, разъем и закрепляется защелками крышка.

624558f58bca60a66d3e066e7495bc6d.jpg

Настройка емкостного выключателя практически не отличается от настройки сенсорного датчика присутствия, описанного выше. Для настойки нужно подать питающее напряжение и резистором отрегулировать, чтобы светодиод HL2 загорался, когда к датчику подносится рука, и гас, при ее удалении. Далее нужно активировать сенсорный датчик и поднести и удалить руку к сенсору выключателя. Должен мигнуть светодиод HL2 и загореться красный светодиод HL3. При удалении руки красный светодиод должен продолжать светиться. При повторном поднесении руки или удалении тела от датчика, светодиод HL3 должен погаснуть, то есть выключить подачу воды в биде.

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Please enter your comment!
Please enter your name here