8 800 333-39-37
Ваше имя:
Номер телефона:

Датчик освещенности это


Датчики освещения. Виды и устройство. Работа и применение

В настоящее время для включения внешнего освещения чаще всего используют датчики освещения. Они дают возможность экономить на потреблении электроэнергии, а также автоматизируют подключение освещения при наступлении темного времени суток.

Сумеречный выключатель (датчик освещенности) является устройством, входящим в систему автоматического управления приборами освещения, в зависимости от степени освещенности пространства. Он подключает и отключает свет в автоматическом режиме, чаще всего снаружи помещений: витрин магазинов, освещение автомобильных дорог, тротуаров, въездов в гаражи, подъезды домов.

Стоимость датчиков невысокая, поэтому быстро окупаются. Рассмотрим более детально их устройство, принцип работы и другие особенности, связанные с применением таких датчиков.

Перед тем как выбирать датчики освещения, необходимо разобраться с их устройством и принципом работы. Чаще всего они изготавливаются на основе фотодиода, фоторезистора или фототранзистора.

В обоих случаях принципиальная схема работы одна и та же.

Датчики уличного освещения для нормального функционирования должны подключаться к электрической бытовой сети. На клеммы датчика должны подходить фазный и нулевой проводники. В датчике имеется также третий вывод, подающий сигнал на линию освещения, который будет рассмотрен позже в разделе «подключение».

Датчик подключен к усилителю сигнала, который соединен с силовым реле, подающим питание на приборы освещения.

В зависимости от освещенности изменяется сопротивление чувствительного элемента. Чем меньше освещенность, тем больше его сопротивление. При достижении заданной величины напряжения датчик выдает сигнал на усилитель, который приводит в действие реле. Это реле замыкает цепь приборов освещения. Вследствие этого на них подается питание, и включается свет.

При наступлении светлого времени суток уровень освещенности повышается. В результате датчик размыкает контакты реле, которое выключает питание приборов освещения, и свет выключается.

Разновидности и выбор

По мощности до:
  • 1 кВт.
  • 2 кВт.
  • 3 кВт.
По типу установки:
  • Для установки в электрощит на дин-рейку.
  • Внешние, накладные (на стену).
  • С выносным чувствительным элементом.
  • Для уличной установки.
  • Для монтажа внутри помещений.
По типу нагрузки:
  • Для энергосберегающих ламп.
  • Для ламп накаливания.
По методу управления:
  • Программируемые.
  • С функцией энергосбережения в ночное время.
  • С принудительным отключением.
  • Автоматические.

Сначала необходимо выбрать эксплуатационное напряжение и степень защиты. Если датчик будет монтироваться снаружи помещения, то его класс защиты должен быть не менее, чем IР 44. Это означает защиту датчика от попадания посторонних предметов внутрь размером больше 1 мм, защиту от влаги.

Далее следует обратить внимание на режим эксплуатации по температуре. Нужно выбирать модели, которые способны работать при температуре в вашем регионе.

Мощность устройства также играет большую роль. Лучше выбрать датчики освещения с запасом по мощности.

Некоторые модели оснащены регулятором порога срабатывания. То есть, настраивается чувствительность датчика. Например, при выпадении снега лучше снизить чувствительность, так как снег отражает свет, который может повлиять на срабатывание датчика. Пределы настройки чувствительности также бывают разными.

Время задержки включения датчика также может регулироваться. Такая регулировка необходима для защиты от ложных срабатываний. Например, в темное время на чувствительный элемент может на короткое время попасть свет от случайного источника (фар автомобиля). При малом времени задержки датчик сработает и свет выключится. Если задержка достаточная, то датчик не сработает, свет будет продолжать гореть.

Место установки

При проектировании системы автоматического освещения большое значение имеет правильное расположение датчика освещения, для его корректной работы.

При выборе места монтажа датчика следует учесть следующие факторы:
  • Высота установки не должна быть слишком высокой, так как датчик придется периодически обслуживать: очищать от пыли и загрязнений, протирать.
  • Место установки должно исключать попадание на датчик света фар автомобилей.
  • Приборы освещения должны быть удалены как можно дальше.
  • Необходимо обеспечить беспрепятственное попадание света солнца на датчик, для его правильного срабатывания.

Иногда датчики освещения в виде эксперимента приходится располагать в разных местах, чтобы добиться его правильной работы.

Схемы подключения
Датчики освещения любых фирм изготовителей оснащены тремя выводами. Они имеют цвета: красный, синий и черный. Из них:
  • На черный провод подключается фаза.
  • К синему проводу подключают нулевой проводник.
  • Красный провод отходит на подачу питания на освещение.

Чаще всего все схемы изображают с соблюдением этих цветов.

Датчики освещения подключаются по схеме. На вход датчика поступают фаза и ноль, а выходит провод фазы на приборы освещения. Нулевой проводник на освещение подключают от шины сети.

Согласно правилам, провода нужно соединять в монтажных коробках. Сегодня не проблема купить любой вид коробки. При уличном монтаже лучше приобрести защищенную от влаги модель. Ее устанавливают в доступном месте. Датчик подключается по приведенной схеме.

Если датчик устанавливается для подключения мощного фонаря, имеющего дроссели, то в схему необходимо добавить магнитный пускатель, который способен функционировать при частом пользовании при выключении и включении освещения. Он рассчитан на прохождение пусковых значений тока.

Если освещение необходимо только при наличии людей, то в схему добавляют датчик движения. По такой схеме датчик движения сработает только в темноте.

Настройка чувствительности датчика

После монтажа датчика необходимо настроить его чувствительность. Чтобы отрегулировать границы срабатывания, внизу корпуса должен находиться регулятор. Вращая его, можно выполнить настройку чувствительности.

На корпусе датчика имеются изображения стрелок, обозначающих направление настройки для уменьшения или повышения чувствительности датчика.

При первой настройке лучше выставить минимальную чувствительность. При постепенном снижении освещения на улице, когда, по вашему мнению, должен уже включаться свет, производите подстройку, плавно поворачивая регулятор, пока свет не включится. На этом настройка закончена.

Достоинства
  • Автоматическое включение освещения и ручная регулировка экономят электроэнергию.
  • Увеличение уровня безопасности, так как работа освещения в автоматическом режиме отпугивает злоумышленников.
  • Оснащение многих моделей дополнительными функциями в виде таймеров и других функций.
  • Простая схема установки и подключения без привлечения квалифицированных специалистов.

Серьезных недостатков такие устройства не имеют, кроме расходов на их приобретение.

Похожие темы:
  • Датчики движения для освещения. Виды и работа. Применение
  • Подключение датчиков движения. Виды и схемы. Работа и особенности
  • Умные лампы. Устройство и виды. Работа и применение
  • Дистанционные выключатели и розетки. Виды и работа. Плюсы и минусы

Датчик освещенности, виды, устройство, принцип работы

 

В темное время суток необходимо освещение улиц. Ежедневно включать и выключать уличный свет довольно обременительно. Кроме того, постоянная непрерывная работа осветительных приборов расходует немало электроэнергии. От плохой или хорошей погоды, сезона сумерки наступают в разное время. Для рационального расхода электроэнергии и практичности пользования созданы датчики автоматизированного освещения.

Содержание статьи

  • 1 Назначение и принцип действия
  • 2 Виды фотореле
  • 3 Характеристики и выбор
  • 4 Обзор популярных моделей
    • 4.1 Топ-5 популярных моделей
  • 5 Как подключить датчик света для уличного освещения
    • 5. 1 Монтажные работы
    • 5.2 Настройка датчика освещенности
  • 6 Заключение

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.

Виды фотореле

По принципу действия фотореле разделяются на три группы:

  • запрограммированное включение;
  • оснащенное датчиком срабатывание на движение;
  • с таймером.

Разберем отличия

Запрограммированное включение. Наиболее удобная и экономная система. Программируется на определенное время суток, сезон, месяц. Может оснащаться датчиком движения с фотореле. Датчик света будет срабатывать в соответствии с условиями естественного освещения и нахождения в области действия человека, мощность регулируется настройками.

Оснащенное датчиком реакции на движение. Применяется при установке над подъездами, в частных домах, в парках. Лампа включается при приближении человека, что позволяет значительно экономить электроэнергию и продлевает срок эксплуатации ламп.

С таймером. Лампа будет загораться в определенное время суток или с заданной периодичностью.

Система подключения фотореле для уличного освещения бывает внешней или встроенной. При выборе типа важно учитывать множество моментов. На датчики лампы не должен попадать искусственный свет, это спровоцирует некорректную работу устройства. При креплении датчиков на улице важно обеспечить подход для очистки от снега и загрязнений. Кроме автоматического срабатывания, на блоках устанавливаются тумблеры для ручного управления выключением и включением света.

Характеристики и выбор

Нужно учитывать класс защиты и напряжение. Класс защиты лучше выбирать не меньше IP44, это обеспечит надежную защиту устройства от попадания загрязнений меньше 1 мм, плюс в датчик не попадают дождь и снег.

По максимальному напряжению датчики могут быть 220 В или 12 В. Зависит от исходного напряжения тока в сети. Рекомендуется устанавливать с запасом. Также важен температурный режим: фотоэлемент рассчитан на работу при определенных температурах. На коробке указан максимальный режим, в соответствии с регионом и климатическими особенностями подбирается устройство. Также нужно приобретать с запасом, от самой низкой до максимально высокой допустимой температуры, чтобы работающий аппарат не замкнуло.

В некоторых фотореле есть функция настройки для уличного освещения. Таким образом, интенсивность освещения можно настраивать в соответствии с уровнем естественного освещения. Это выгодно для экономии электроэнергии, когда от снега отражается свет и не нужна яркая лампа. Настройки таймера позволяют избегать лишнего включения или отключения, при настройке задержки на несколько секунд датчик не будет срабатывать на проезжающие автомобили.

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.

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.

Заключение

Выбрать и купить датчик освещенности для включения света на улице — дело непростое. Но современные производители позаботились о создании моделей, подходящих для разных нужд. Для установки освещения в частном доме не нужно, чтобы свет горел всю ночь, достаточно срабатывания от датчика движения. Для освещения городских улиц можно установить освещение, которое будет работать всю ночь. Для охраны объектов подойдет прожектор с датчиком движения.

Единицы, использование и принцип их работы

Датчики света кажутся довольно простыми. Они чувствуют   свет , точно так же, как термометр определяет температуру, а спидометр определяет скорость. Температуру и скорость легко понять, потому что мы чувствуем их прямолинейно. Но свет очень сложен. Температура и скорость являются интенсивными свойствами, поэтому они не зависят от массы или размера объекта. Свет можно измерить как экстенсивное свойство, означающее, что общий собранный свет зависит от размера коллектора (например, солнечная батарея на свалке собирает больше света, чем крошечное солнечное зарядное устройство для телефона), или интенсивно путем деления на площадь.

Но что вообще измеряют датчики света? Фотоны? Энергия? Все сложно. Единицы важно понять, прежде чем пытаться понять световые датчики.


Световые датчики

Прежде чем мы сможем правильно понять световые датчики и то, как их применять, нам нужно уметь количественно определять свет. К сожалению, для измерения света используются какие-то странные единицы измерения. Например, лампочки обычно оцениваются в люменах, а световые датчики обычно измеряют в люксах. Кроме того, и люмены, и люксы основаны на тайной базовой единице, называемой канделой.

Candela

Эта единица используется для описания силы света , то есть насколько сильный свет воспринимается человеческим глазом. Он основан на официальной формуле SI, которая взвешивает каждую длину волны света в луче в зависимости от того, насколько чувствителен к ней человеческий глаз. Чем выше сила света луча света, тем чувствительнее к нему человеческий глаз. (Раньше канделы называли «свечами», а сила света обычной свечи примерно равна одной канделе. Умно, правда?) Причина, по которой канделы не используются для сравнения лампочек и фонариков, заключается в том, что сила луча зависит не только от мощность лампы, но также и то, какая часть этой мощности сосредоточена в определенном направлении. В большинстве фонариков используются зеркала за колбой, чтобы концентрировать больше света в направлении выхода и, следовательно, казаться ярче. Это означает, что лампочка имеет повышенную интенсивность в одном направлении, при этом потребляя такое же количество энергии и излучая такое же общее количество света. Чтобы правильно измерить мощность лампы, нам нужна новая единица измерения: люмен.

Люмен

Люмен используется для измерения общего светового потока лампочки. Это произведение силы света (в канделах) и телесного угла, который заполняет луч (в стерадианах). Лампа, излучающая свет во всех направлениях, может иметь силу света 10 кандел, что при умножении на полные 4π стерадиан даст световой поток 126 люмен. Как и внутри фонарика, зеркало на одной стороне лампочки сделает другую сторону ярче из-за отражения половины мощности лампочки. Интенсивность света удвоится до 20 кандел, а телесный угол уменьшится вдвое до 2π стерадиан. Умножение интенсивности света напротив зеркала на новый телесный угол все равно даст 126 люмен светового потока. Как бы ни отражался и ни концентрировался свет, эта лампочка всегда будет давать 126 люмен светового потока.

Люкс

Если лампочки оцениваются в люменах, почему световые датчики должны использовать другую единицу измерения? Именно поэтому музыканты не слепы на концертах. Один фонарик может показаться ослепляющим, если светить в дюйме от глаз Дрейка, но море телефонных фонариков, направленных на сцену, совсем не яркое. Поскольку свет рассеивается, выходя из телефона, на сцене ему в глаза попадает лишь небольшое количество света. По мере удаления объекта от источника света уменьшается и доля получаемого им света. Чтобы правильно измерить световой поток, воспринимаемый поверхностью, называемой освещенность, мы используем единицу, называемую люкс, которая равна одному люмену на квадратный метр. На том же расстоянии от источника света лист площадью 1 кв. м подвергается такому же освещению, как лист площадью 10 кв. Больший лист собирает в десять раз больше света, если измерять световой поток в люменах, но его площадь такая же большая, поэтому освещенность такая же. Если листы движутся к источнику света, телесный угол, занимаемый каждым листом, увеличивается, и, следовательно, освещенность также увеличивается. Интенсивность света постоянна, и площадь листов постоянна, но занимаемый телесный угол увеличивается, что увеличивает получаемую ими освещенность. Световые датчики должны измерять освещенность, потому что она представляет собой свет, падающий на единицу площади, и потому что они не могут знать, какой телесный угол они занимают.


Использование датчиков освещенности

Обнаружение размещения

Датчики освещенности измеряют освещенность, которую можно использовать для измерения не только яркости источника света. Поскольку освещенность уменьшается по мере удаления датчика от постоянного источника света, датчик освещенности можно использовать для измерения относительного расстояния от источника.

Рисунок 1: График показывает зависимость освещенности от расстояния

Датчики света почти всегда представляют собой плоскую одностороннюю поверхность, поэтому телесный угол, занимаемый датчиком, если смотреть со стороны источника света, может меняться в зависимости от его ориентации. Когда датчик освещенности перпендикулярен направлению света, он занимает максимально возможный телесный угол. По мере того как датчик света поворачивается от источника света, его телесный угол уменьшается, а освещенность, следовательно, также уменьшается, пока датчик света в конечном итоге не обнаружит прямого освещения, когда он параллелен световым лучам или когда обращен в другую сторону. Этот факт можно использовать для определения угла падения светового луча на датчик.

Рисунок 2: График показывает зависимость освещенности от угла

Управление яркостью

Световые датчики имеют множество применений. Чаще всего в нашей повседневной жизни они используются в мобильных телефонах и планшетах. В большинстве портативных персональных электронных устройств теперь есть датчики внешней освещенности, используемые для регулировки яркости. Если устройство может определить, что оно находится в темном месте, оно уменьшает яркость экрана для экономии энергии и не удивляет пользователя очень ярким экраном.

Другим распространенным применением датчиков света является управление автоматическим освещением в автомобилях и уличными фонарями. Использование датчика освещенности для включения лампочки, когда на улице темно, избавляет от необходимости включать свет и экономит электроэнергию днем, когда солнце достаточно яркое.

Безопасность

Однако существует гораздо больше применений, чем удобство для потребителя. Обнаружение проникновения в контейнеры или помещения является важным приложением безопасности. При отправке дорогостоящего груза может быть важно знать, когда был открыт транспортный контейнер, чтобы облегчить решение дел, связанных с потерей товара. Дешевый фоторезистор можно использовать для регистрации каждого открытия контейнера, чтобы можно было определить, в какой момент процесса воры совершили набег на контейнер, или если отправитель был нечестен и заявил, что контейнер должен быть ограблен.

В то время как датчики света являются единственными продуктами, которые могут давать значимые данные о свете, многие другие товары чувствительны к свету. Например, картины и фотографии на бумаге, а также старые произведения искусства могут быть повреждены из-за воздействия солнечных лучей, поэтому важно знать, какому количеству света они подвергаются. При отправке произведения искусства можно использовать датчик освещенности, чтобы убедиться, что оно не оставлено на солнце слишком долго.

Планирование

Световой датчик можно также использовать для размещения произведений искусства на постоянном месте. В областях возле входа или окон музея солнечный свет может быть слишком резким для определенных материалов, поэтому для правильного определения местоположения произведений искусства можно использовать датчик освещенности. Это похоже на метод размещения солнечных батарей в домах или на полях. Нет смысла строить и устанавливать солнечную панель в определенном месте, если она не будет получать много прямых солнечных лучей, поэтому используется датчик освещенности, чтобы найти наилучшее место с самым сильным прямым солнечным светом. (Как я уже упоминал, солнечная панель — это просто очень большой датчик света, но проще использовать портативное устройство для проверки солнечного света, чем использовать саму панель.)

Сельское хозяйство

Солнечный свет имеет большое значение для сельского хозяйства, особенно на американском Западе, лишенном воды. Разным культурам требуется разное количество солнечного света, поэтому важно знать, какие участки земли получают наибольшую освещенность. Поскольку в таких местах, как Юта, водоснабжение становится все более напряженным, фермеры несут финансовые и социальные обязательства по ограничению потребления воды, а также поддерживают увлажнение своих культур. Одна из применяемых тактик заключается в поливе сельскохозяйственных культур днем ​​или вечером, чтобы жаркое солнце не испаряло воду до того, как почва и растения смогут ее должным образом впитать. Датчик освещенности можно использовать для автоматического управления системой орошения, полив только тогда, когда солнце не самое яркое. В сочетании с другим оборудованием для мониторинга погоды для сбора данных о температуре, давлении и влажности система может не только поливать, когда солнце тускнеет, но и интеллектуально обнаруживать приближающийся дождь или облака, чтобы оптимизировать график полива.


Как работают датчики освещенности

Теперь, когда вы разобрались с путаницей единиц измерения света, мы можем начать понимать, как освещенность определяется с помощью датчиков освещенности.

Фотодиод

Датчики света иногда используют компонент, называемый фотодиодом , для измерения освещенности. Когда лучи света попадают на фотодиод, они имеют тенденцию выбивать электроны, вызывая протекание электрического тока. Чем ярче свет, тем сильнее электрический ток. Затем можно измерить ток, чтобы вернуть освещенность света. Если электрический ток, индуцированный светом, звучит знакомо, то это потому, что это принцип работы солнечных батарей, используемых для питания дорожных знаков и домов. Солнечные панели — это в основном очень большие фотодиодные датчики света.

Фоторезистор

Еще одним типом датчика освещенности является фоторезистор . Фоторезистор является светозависимым резистором, а это означает, что при изменении яркости падающего на него света произойдет изменение сопротивления. Фоторезисторы дешевле фотодиодов, но гораздо менее точны, поэтому они в основном используются для сравнения относительных уровней освещенности или просто для определения того, включен свет или нет.


Датчики света в наличии

Как упоминалось ранее, датчики света (фоторезисторы и фотодиоды) универсальны и не очень дороги, поэтому существует множество вариантов, от базовых компонентов до высокоточных регистраторов данных.

Одним из методов сбора данных об освещенности является использование обычных небольших вычислительных платформ, таких как Arduino или Raspberry Pi. Использование этих платформ для измерения освещенности полезно, потому что программирование и взаимодействие с компьютером просты, а фоторезисторы очень доступны. Кроме того, датчик освещенности можно использовать в тандеме с другим оборудованием для сбора данных. Однако такая система не была бы очень точной или удобной для пользователя.

У Amazon есть много потребительских экспонометров, которые обычно используются для фотографии. Все они компактны и просты в использовании, данные отображаются на экране в режиме реального времени, и все они имеют достаточно хорошую частоту обновления в несколько герц. Их, вероятно, лучше всего использовать для сравнения относительной яркости между комнатами в помещении, но большинство из них имеют широкий диапазон, поэтому использование на улице также является вариантом.

На самом деле мы продаем датчик освещенности как часть наших датчиков enDAQ. Он использует фотодиод Si1133 и регистрирует данные об освещенности на устройстве вместе с данными об ускорении, температуре и давлении. Поскольку в качестве базовой единицы освещенности используется кандела, измерения света необходимо корректировать с учетом невидимого электромагнитного излучения. Si1133 делает это, отдельно измеряя инфракрасный свет и используя его для правильной настройки данных освещенности. Датчик освещенности датчика enDAQ также измеряет УФ-индекс в дополнение к видимому свету.

Световые датчики — это очень универсальные и доступные компоненты с множеством потенциальных применений. Как вы планируете использовать датчики света? Буду рад услышать ваши идеи в комментариях.

Для получения дополнительной информации по этой теме посетите нашу специальную страницу ресурсов для датчиков окружающей среды. Там вы найдете больше сообщений в блогах, тематических исследований, вебинаров, программного обеспечения и продуктов, ориентированных на ваши потребности в тестировании и анализе окружающей среды.

 

Что такое датчик освещенности?

I Введение

Датчик света разработан на основе принципа фотоэлектрического эффекта полупроводников. Его можно использовать для определения интенсивности окружающего света, а также для определения разницы в освещении между разными цветными поверхностями. Пользователи могут создавать проекты, которые взаимодействуют со светом, например, умное затемнение света, систему лазерной связи или что-то еще более потрясающее.

Датчик освещенности с использованием Arduino и LDR | Датчик света Arduino

Каталог 9000 5.2 Датчики в применении

  6.2 Типичные области применения

  6.3 Случаи практического применения

I Введение

II Определение

  2.1 Что такое датчик?

2.2 Определение датчика света

III Спектр и фотометрическая физическая величина

3.1 Спектр

3.2.0138

IV Как работает датчик света

V Типы и характеристики световых датчиков

5.1 Тип

5.2 Photoresistor Type

VII Принципиальная схема датчика освещенности

  7.1 Model Introduction

  7.2 Appearance and Size

  7. 3 Application

  7.4 Functional Framework Diagram

  7.5 Application Circuit

VIII Programming Guide

  8.1 mBlock Programming

  8.2 Arduino Programming

  8.3 Schematic

IX Связанный вопрос о датчике освещенности

  9.1 Вопрос

  9.2 Ответ

Ⅹ Часто задаваемые вопросы

II Определение

2.1 Что такое датчик?

В широком смысле датчик — это датчик, который преобразует измерение в сигнал, который можно воспринять или определить количественно. В узком смысле — устройство, воспринимающее измерение и преобразующее его в выходной сигнал той же или иной природы по определенному закону. Датчик обычно состоит из сенсорного элемента, преобразовательного элемента, измерительной схемы и вспомогательного источника питания. Чувствительный элемент и элемент преобразования могут быть объединены в один, а некоторые датчики не требуют вспомогательного источника питания.

2.2 Определение датчика света

Датчик света обычно относится к устройству, которое может чувствительно воспринимать световую энергию ультрафиолетового света в инфракрасный свет и преобразовывать световую энергию в электрический сигнал.

 

Светочувствительный датчик представляет собой сенсорное устройство, состоящее в основном из светочувствительных элементов. Он в основном делится на четыре категории: датчик внешней освещенности, датчик инфракрасного света, датчик солнечного света и датчик ультрафиолетового света. Он в основном используется в области электроники для изменения тела и интеллектуальных систем освещения. Современные технологии электрических измерений становятся все более и более зрелыми. Благодаря своим преимуществам, таким как высокая точность и простота подключения к микрокомпьютеру для автоматической обработки в режиме реального времени, он широко используется для измерения электрических и неэлектрических величин.

 

Однако метод электрических измерений чувствителен к помехам. При измерении переменного тока частотная характеристика недостаточно широка, и существуют определенные требования к выдерживаемому напряжению и изоляции. Сегодня быстрое развитие лазерной техники позволило решить вышеуказанные проблемы.

Рис.1. Световой датчик

III Спектр и фотометрическая физическая величина

3.1 Спектр

Спектр представляет собой узор, в котором монохроматический свет, рассеиваемый дисперсионной системой (например, призмой и решеткой), последовательно располагается в соответствии с размером длины волны (или частоты). Самая большая часть видимого спектра — это видимая часть электромагнитного спектра человеческого глаза. Электромагнитное излучение в этом диапазоне длин волн называется видимым светом. Спектр не включает все цвета, которые может различать человеческий мозг, например коричневый и розовый.

Рис.2. Спектр

3.2 Фотометрические физические величины

3. 2.1 Интенсивность света (I/интенсивность)

(1) Определение: интенсивность света, излучаемого монохроматическим источником света (частота 540 × 1012 Гц, длина волны 555). в единице телесного угла в заданном направлении (интенсивность излучения в этом направлении составляет 1/683 Вт на сферический градус).

(2) Единица измерения: кд (кандела)

(3) Сила света обычных источников света:

●  Sun, 2.8E27 cd

●  Highlight flashlight, 10000 cd

●  5mm super bright LED, 15 cd

 

3.2.2 Luminous Flux(F/Flux)

(1) Definition: The энергия, излучаемая точечным источником света или неточечным источником света в единицу времени. Среди них визуальный человек (поток излучения, который может ощущать человек) называется световым потоком.

(2) Единица измерения: лм (люмен)

(3) Эффективность обычных источников света (люмен/ватт, лм/Вт)

● Накаливание, 15

● Белый светодиод, 20

● Кафедра флуоресцентной лампы, 50

● Солнце, 94

● Натриевая лампа, 120

9002 3. 2.3 E/Иллюминантность

(10002 3.2.3 E/Иллюминантность

(10002 3.2.3 E/Иллюминантность

(10002 3.2.3 E/Иллюминантность

(10002 3.2.3 E/Иллюминантность

) Определение: Световой поток, излучаемый на единицу площади.

(2) Единица измерения: лк/люкс (1), 1 (лк) = 1 лм/м2.

(3) Общее освещение (лк):

● Прямой солнечный свет (полдень), 110 000

● Пасмурный день, 1000

● Внутри торгового центра, 500

● Облачное помещение с окном, 100

● При нормальном освещении помещения, 100

● Полнолуние, 0,2

 

3.2.4 L / Яркость

19000: Определение (интенсивность излучаемого света) площадь единичного источника света в нормальном направлении и в пределах единичного телесного угла.

(2) Единица измерения: нт (нит), 1 (нт) = 1 кд/м2.

(3) Яркость общего светящегося тела (nt):

● Солнечная поверхность, 2 000 000 000

● Нить накаливания, 10 000 000

● Белая бумага под солнцем, 30 000

● Яркость, к которой может привыкнуть человеческий глаз, 3 000

● Человеческий глаз лучше различает яркость цвета, 1

● Ночное небо без луны, 0,0001

3.

3 Восприятие MID-дисплеем яркости задней подсветки при различном освещении

Рисунок 3. Окружающее освещение-LUX

IV Как работает датчик света

Датчик света работает по принципу фотоэлектрического эффекта. Так называемый фотоэлектрический эффект относится к явлению, когда некоторые специальные вещества могут преобразовывать световую энергию в электрическую после поглощения света. Фотоэффект можно разделить на два типа: внешний фотоэффект и внутренний фотоэффект. Внешний фотоэлектрический эффект заключается в том, что при световом облучении электроны могут испускаться изнутри материала для выработки электричества. Фотоэлемент и фотоумножитель оригинальные, основанные на внешнем фотоэффекте.

 

Соответственно внутри вещества возникает внутренний фотоэффект. Когда свет падает на вещество, удельное сопротивление внутри вещества изменяется, создавая электродвижущую силу. Фотоэлектрические элементы, такие как фоторезисторы и фотогальванические элементы, изготавливаются на основе внутреннего фотоэффекта.

 

В качестве примера возьмем датчик освещенности на мобильном телефоне:

Датчик освещенности в мобильном телефоне на самом деле должен быть датчиком внешней освещенности, который в основном состоит из двух частей: светового проектора и источника света. получатель. Белая точка рядом с фронтальной камерой действует как линза, которая фокусирует свет в окружающей среде и передает его на приемник через проектор. В соответствии с фотоэлектрическим эффектом приемник света может преобразовывать различные световые сигналы в соответствующие электрические сигналы, а затем обрабатывать их в различные действия по переключению и управлению для реализации регулировки чувствительности мобильного телефона.

 

На микросхему датчика внешней освещенности часто наклеивают пленку, отсекающую инфракрасное излучение, чтобы устранить интерференцию инфракрасного света, чтобы наши электронные устройства, такие как мобильные телефоны и ноутбуки, могли точно определять интенсивность видимого света в окружающей среде. Когда дисплей потребляет слишком много энергии, датчик освещенности также может автоматически уменьшать яркость экрана, чтобы продлить время работы аккумулятора.

 

Рис.4. Датчик освещенности в телефоне

В Типы и характеристики датчиков освещенности

5.1 Тип фотодиода

Фотодиоды и полупроводниковые диоды аналогичны по структуре, и их кристалл представляет собой PN-переход со светочувствительными характеристиками, который имеет однонаправленную проводимость, поэтому необходимо обратное напряжение добавить при работе.

 

При отсутствии света возникает небольшой обратный ток утечки насыщения, то есть темновой ток, в это время фотодиод отключается. При воздействии света ток насыщения обратного рассеяния сильно увеличивается, образуя фототок, который изменяется в зависимости от интенсивности падающего света.

 

Когда свет облучает PN-переход, в PN-переходе может генерироваться электронно-дырочная пара, что увеличивает плотность неосновных носителей заряда. Эти носители дрейфуют под действием обратного напряжения, вызывая увеличение обратного тока. Таким образом, вы можете использовать интенсивность света для изменения тока в цепи. Он выключается, когда нет света, и включается, когда есть свет.

 

Характеристики:

(1) Высокая чувствительность снижает влияние рассеянного света

(2) Фотодиод (фотодиод) представляет собой фотоэлектрическое преобразовательное устройство, которое может преобразовывать полученный свет в изменение тока

(3) Режим работы фотодиода (фотодиода) заключается в увеличении обратного напряжения или в отсутствии увеличения напряжения . При подаче на него обратного смещения обратный ток в трубке будет изменяться в зависимости от интенсивности света. Чем больше интенсивность света, тем больше обратный ток.

Рис.5. Фотодиод

5.2 Фоторезистор Тип

(1) Принцип

Работает на основе полупроводникового фотоэлектрического эффекта. Фоторезистор неполярный и является чисто резистивным элементом. Он может применяться с напряжением постоянного или переменного тока.

(2) Рабочие характеристики фоторезистора: при включенном свете сопротивление мало; когда свет выключен, сопротивление велико. Чем сильнее свет, тем меньше сопротивление; когда свет гаснет, сопротивление возвращается к исходному значению.

(3) Спектральный диапазон: от ультрафиолетового до инфракрасного.

(4) Характеристики:

● Внутренний фотоэлектрический эффект не имеет ничего общего с электродом (относится только к фотодиоду), то есть можно использовать источник питания постоянного тока.

● Чувствительность зависит от полупроводникового материала и длины волны падающего света.

● Корпус из эпоксидной смолы, высокая надежность, небольшой размер, высокая чувствительность, быстрая скорость отклика и хорошие спектральные характеристики.

Рис.6. Фоторезистор

VI Применение датчиков света

6. 1 Типы датчиков света в применении

(1) Датчик внешней освещенности

Датчик внешней освещенности может определять условия окружающей освещенности и автоматически сообщать обрабатывающему чипу отрегулируйте яркость подсветки дисплея, чтобы снизить энергопотребление изделия.

 

С другой стороны, датчик внешней освещенности помогает дисплею обеспечивать мягкое изображение. При высокой внешней яркости ЖК-монитор с помощью датчика внешней освещенности автоматически настраивается на высокую яркость. Когда внешняя среда темная, дисплей будет настроен на низкую яркость, чтобы обеспечить автоматическую регулировку яркости.

 

(2) Инфракрасный датчик света

Инфракрасный датчик света использует заряженную термобатарею и окно из иодида бромистого скандия (KRS-5) для измерения длин волн от 580 до 40 000 нм. Датчик можно использовать для измерения целого ряда явлений, включая инфракрасное излучение ладони.

 

(3) Датчик солнечного света

Датчик солнечного света. Он может распознавать горизонтальные и вертикальные 360 градусов. Расположение солнца, определение, облачно, пасмурно, полуоблачно, солнечно и вечером днем. Идентификация подшипника слежения. Обработка схемы идентификации и дисковода сервера. Цифровой чип используется для завершения обработки вышеуказанной информации. Он может обслуживать различные обычные двигатели, шаговые двигатели. Потребляемая мощность всей машины составляет 3 мА, а рабочее напряжение чипа - 5 В.

 

Международное передовое оборудование для слежения за солнцем использует теорию компьютерных данных, для которой требуются данные и настройки для широты и долготы Земли. Принципиальная схема и технология оборудования сложны. Интеллектуальный трекер солнца использует технологию теории распознавания, простую схему и несколько компонентов, без теории широты, долготы и информации о данных. Нет необходимости рассматривать маршрут, который проходит солнце в течение года. В каком направлении восходит солнце и в каком направлении оно падает, он может точно определить положение, в котором восходит и заходит солнце. Если его поместить в прогулочную машину или лодку, следопыт может смотреть на солнце, куда бы он ни шел.

 

(4) Датчик УФ-излучения

Датчик УФ-излучения использует фильтр для измерения диапазона УФ-излучения (315–400 нм). Снимите фильтр, датчик может одновременно воспринимать видимый свет. Датчик включает в себя УФ-фильтр, прицел и рукоятку датчика.

 

Рис.7. Типы датчиков освещенности

6.2 Типичные области применения

Регулировка подсветки: ТВ, монитор компьютера, подсветка ЖК-дисплея, мобильный телефон, цифровая камера, MP4, КПК, GPS;

Контроль энергосбережения: машины для наружной рекламы, индукционные осветительные приборы, игрушки; приборы и измерители: приборы и промышленные средства контроля для измерения силы света;

Экологически безопасная замена: замена традиционных фоторезисторов, фотодиодов, фототранзисторов

6. 3 Примеры практического применения

6.3.1 Сменные электронные компоненты кузова

(1) Применение в электронных датчиках внешней освещенности

3

3 используются для регулировки интенсивности подсветки приборной панели, а также интенсивности подсветки ЖК-дисплея в навигационных системах (GPS), термоконтроле и экранах DVD. Это особенно важно для таких дисплеев, как BMW iDrive и Prius Multi-Info. Например, когда дневной свет становится тусклым и темным, подсветка приборной панели будет регулироваться в разной степени, чтобы обеспечить наилучшую видимость и уменьшить блики, которые могут быть нанесены водителю. Использование этих датчиков устраняет проблему включения фар днем, а дисплей автоматически регулирует яркость. Ключевая функция датчика внешней освещенности заключается в использовании чувствительности с длиной волны видимого света 380 ~ 780 нм для воспроизведения чувствительности человеческого глаза.

 

(2) Обнаружение туннеля

Обнаружение туннеля требует ввода двух датчиков. Первый датчик имеет более широкое поле зрения «взгляд вверх» и относительно большой средний период движения, что предотвращает включение и выключение света. Второй датчик имеет более узкое поле зрения «вперед» и относительно короткое среднее время движения. Это позволяет туннельному датчику быстро реагировать на внезапные изменения дневного света, включать фары автомобиля и регулировать яркость подсветки дисплея при въезде в туннель. Направленные вперед датчики избавляют от необходимости включать и выключать свет при входе под мост или дерево, закрывающее солнце. В этих случаях датчик по-прежнему будет «видеть» свет впереди.

 

При въезде в тоннель сигнал тоннельного датчика будет падать, а сигнал широкопольного датчика останется высоким; фары автомобиля будут включены. При выезде из туннеля сигнал от датчика туннеля будет увеличиваться, а сигнал от датчика широкого поля зрения будет уменьшаться; фары автомобиля будут выключены. При разных средних периодах движения контроллер делает четкое различие.

 

6.3.2 Интеллектуальная система освещения

Для повышения комфорта рабочей среды в системе управления освещением используется датчик освещенности для автоматического управления осветительным оборудованием в соответствии с освещенностью окружающей среды, так что освещенность регулируется в пределах комфортный ассортимент. В традиционных системах управления освещением обычные датчики света часто сочетаются с аналого-цифровыми преобразователями (АЦП). Поскольку световой сигнал, обнаруженный датчиком света, содержит компоненты как видимого света, так и компоненты инфракрасного света, инфракрасный свет фильтруется для обнаружения результатов обнаружения датчика света.

VII Принципиальная схема датчика освещенности

7.1 Описание модели

Показанный ниже датчик освещенности представляет собой недорогой цифровой датчик освещенности I2C (ALS), который может преобразовывать интенсивность света в цифровой выходной сигнал, может напрямую взаимодействовать с I2C, обеспечивая широкий динамический диапазон от 0,01 люкс до 64 тыс. люкс. Линейный отклик очень подходит для приложений с высокой яркостью окружающей среды.

Рис.8. Модель

7.2 Внешний вид и размер

Рис.9. Внешний вид и размер модели

7.3 Применение

(1) Управление подсветкой в ​​мобильных/портативных устройствах

(2) Сенсорная панель управления в мобильных/портативных устройствах

7.4 Функциональная схема

Рисунок 10. Схема функциональной структуры

7.5 Схема приложения

Рисунок 11. Цепь приложения

VIII Руководство по программированию

Описанное ниже программирование основано на датчике света Me, разработанном на основе принципа фотоэлектрического эффекта в полупроводниках.

8.1 Программирование mBlock

Модуль датчика освещенности поддерживает среду программирования mBlock. Ниже приводится краткое описание инструкций модуля:


Рисунок 12. Руководство по программированию

Вот пример использования mBlock для управления модулем датчика освещенности

Когда светодиод получает свет, M-Panda будет двигаться влево и вправо и говорить, что я люблю солнечный свет; Закройте светодиод, M-Panda перестанет двигаться и скажет, что я люблю ночь. Результаты следующие:

Рисунок 13. Результат

8.2 Программирование Arduino

Если вы пишете программу с использованием Arduino, вам следует вызвать библиотеку Makeblock-Library-master для управления Me Light Sensor. Эта программа инструктирует Me Light Sensor считывать текущую интенсивность света с помощью программирования Arduino.


Рисунок 14. Программирование Arduino

Список функций датчика освещенности:

Рисунок 15. Список функций Me Light Sensor

8.3 Схема

Рисунок 16. Схема

9.1 Вопрос

Как соединить эти 2 цепи вместе, чтобы в полной темноте на LDR светодиод включался мгновенно, а при попадании света на LDR была задержка примерно 1-2 секунды перед полностью отключается?

Схема будет работать от источника питания 5 В постоянного тока и питать светодиодную матрицу.

Как совместить их вместе?

 

Рис.17. Цепь1

Рис.18. Circuit2

9.2 Ответ

В схеме 555 конденсатор контролирует время ожидания, если конденсатор закорочен, цепь будет работать вечно.

В схеме LDR транзистор действует как переключатель, но, к сожалению, он переключается на землю, а конденсатор в цепи 555 подключен к +9V

Чтобы решить эту проблему, я перевернул части в цепи 555, чтобы конденсатор был заземлен. Тогда было просто объединить две схемы.

Рисунок 19. Ответ

В темноте R1 переключает Q1 на разряженном C1, поэтому на выходе 555 будет высокий уровень.

когда есть свет, LDR выключает Q1 и заряжает C1, как только он получает достаточно заряда, выход 555 становится низким.

Вместо этого мы могли бы построить перевернутую версию схемы LDR с использованием транзистора BC557 (или другого аналогичного типа PNP) вместо NPN-транзистора BC547 и объединить его с исходной схемой 555.

Ⅹ Часто задаваемые вопросы

1. Как добавить реле в цепь датчика освещенности?

Предположительно, ваш датчик света будет генерировать сигнал переменного напряжения в зависимости от того, сколько света падает на него, и вы хотите сработать реле, когда этот свет выше (или, возможно, ниже) порогового значения. Один из способов сделать это — использовать схему компаратора, которая сравнивает два напряжения и выдает высокое или низкое значение в зависимости от того, какое из них выше. Затем вы сравниваете сигнал от датчика освещенности с эталонным напряжением, которое вы можете установить с помощью потенциометра, и генерируете на его основе высокий или низкий выходной сигнал.

 

Вы также можете использовать микроконтроллер и считывать сигнал с датчика освещенности с помощью аналогового входного контакта. Это более сложно, но полезно, если вы хотите реализовать в сравнении такие функции, как гистерезис.

 

Теперь сигнал логического уровня не может управлять катушкой реле напрямую, поэтому вам потребуется использовать транзистор для переключения тока катушки реле. Какой транзистор использовать, будет зависеть от задействованных напряжений и величины тока, который вам нужно переключать, но это будет какой-то маломощный сигнальный транзистор. Вам также понадобится токоограничивающий резистор на затворе, возможно, также понижающий резистор на затворе и обратный диод на катушке реле.

 

2. Что такое датчик освещенности?

Датчики света реагируют на изменения в инфракрасном свете для обнаружения движения или близости к другому объекту. Датчики приближения помогают роботам преодолевать препятствия и избегать столкновений с объектами. Они также используются для устройств в транспортных средствах, которые подают сигнал тревоги, когда транспортное средство близко к наезду на объект.

 

3. Каковы недостатки датчика освещенности?

Ниже перечислены недостатки датчика освещенности:

• LDR очень неточны с большим временем отклика (около 10 или 100 миллисекунд).

• Сопротивление фоторезисторов постоянно изменяется (аналоговое) и носит устойчивый характер.

• Фотодиоды чувствительны к температуре и являются однонаправленными, в отличие от фоторезисторов.

 

4. Что делает датчик освещенности?

Световые датчики представляют собой электронные устройства, которые показывают интенсивность дневного или искусственного света. Они преобразуют энергию света в выходной электрический сигнал. Датчики света имеют несколько применений в промышленных и бытовых потребительских приложениях.

 

5. Где используются датчики освещенности?

Датчики света имеют множество применений. Чаще всего в нашей повседневной жизни они используются в мобильных телефонах и планшетах. В большинстве портативных персональных электронных устройств теперь есть датчики внешней освещенности, используемые для регулировки яркости.

 

6. Сколько существует типов датчиков освещенности?

Используя LDR в качестве схемы, мы можем откалибровать изменения его сопротивления для измерения интенсивности Света. Есть еще два датчика освещенности (или фотодатчиков), которые часто используются в сложных электронных системах. Это фотодиод и фототранзистор. Все это аналоговые датчики.

 

7. Каков срок службы датчика освещенности?

Настройки длительной продолжительности. В большинстве случаев свет вашего детектора движения должен оставаться включенным только в течение 20–30 секунд после срабатывания. Однако вы можете манипулировать настройками, чтобы он оставался включенным дольше. Например, многие источники света имеют настройки от нескольких секунд до часа и более.

 

8. Датчик света аналоговый или цифровой?

Аналоговые датчики, которые используются для определения количества света, падающего на датчики, называются датчиками света. Эти аналоговые датчики света снова подразделяются на различные типы, такие как фоторезистор, сульфид кадмия (CdS) и фотоэлемент.

 

9. Что такое датчик освещенности в телефоне?

Датчики внешней освещенности (ALS) широко используются в смартфонах для предоставления информации об уровнях внешней освещенности для поддержки схемы питания светодиодов подсветки.

 

10. Как подключить датчик освещенности к внешнему свету?

Подсоедините один черный провод фотоэлемента к черному проводу, идущему из здания. Обязательно скрутите оголенный медный провод так, чтобы он образовывал плотное соединение. Подсоедините второй черный провод на фотоэлементе к черному проводу на вашем светильнике, убедившись, что медный провод полностью скручен.

Лучшие продажи диода

Фото Деталь Компания Описание Цена (долл. США)

Альтернативные модели

Часть Сравнить Производители Категория Описание

Заказ и качество

Изображение Произв.

Learn more