Датчики присутствия как один из элементов системы автоматизации пользуются огромной популярностью. Они позволяют сделать жизнь человека комфортной, а также значительно уменьшить затраты на электрическую энергию. Во многих странах такие датчики представляют собой неотъемлемую часть помещения, что обусловлено удобством их установки и применения. Не менее приятным моментом можно считать возможность как беспрепятственно приобрести такое устройство в специализированном магазине, так и соорудить его своими руками.

Принцип работы и особенности прибора

Наиболее востребованными устройствами, позволяющими автоматически управлять освещением, являются датчики присутствия для включения света и датчики движения. При установке осветительного прибора данные устройства устанавливаются в его цепь. Как только перемещающийся объект оказывается в радиусе их воздействия, эти приборы включают освещение за счет автоматической подачи сигнала. Если объект остановился или покинул радиус воздействия, осветительный прибор через некоторое время прекращает свою работу.

Датчик присутствия в отличие от датчика движения имеет в основе своей работы сенсор и функционирует благодаря эффекту Доплера, который заключается в динамике длины и частоты волны. Данная динамика улавливается сенсором, который, в свою очередь, направляет ее на устройство с целью включения света или звука. При этом на подачу сигнала не влияют дальнейшее движение или неподвижность объекта, в качестве которого могут выступать люди и крупные звери. Датчик присутствия имеет в своей конструкции антенну и генератор. В случае, если сигнал отсутствует, прибор находится в спящем режиме.

Достоинства и недостатки

Основная причина, она же является главным достоинством, для подключения к сети сумеречного датчика заключается в экономии электроэнергии, потребляемой осветительными приборами. Особенно это актуально для уличного освещения вне зависимости от масштабности.

Фотореле для уличного фонаря

Также к положительным моментам относятся:

1. Автоматизация управления осветительными приборами.
2. Повышение уровня безопасности. Освещаемая площадка для воров менее привлекательна.
3. Возможность отказаться от услуг электрика. Простотой монтаж доступен для начинающего мастера.

Модельный ряд сенсоров дополняют датчиками движения, программируемыми настройками, регуляторами. Затраченные средства на приборы в результате быстро окупаются за счет экономичного расхода электроэнергии.

Важно! Для большинства моделей сенсоров освещения свойственна слабая герметичность корпуса. Внутрь проникает пыль и влага. Это приводит к окислению контактов и порче проводов или самого датчика. Выходом могут быть периодическое удаление загрязнений и выбор корпуса с классом защищенности IP 44 и более.

Класс защищенности

У простых датчиков есть свой минус. Он заключается в том, что свет горит даже тогда, когда он не нужен. То есть электроэнергия тратится зря. Решением вопроса, более дешевым вариантом будет установка датчика движения.

Классификация

Существуют различные критерии для группировки датчиков присутствия. К одному из них относится способ регистрации перемещения, в соответствии с которым устройства разделяются на:

• датчики звука;
• приборы, работающие за счет ультразвука;
• датчики, функционирующие при помощи микроволн;
• модели, принцип работы которых основан на инфракрасном излучении;
• приборы со смешанным принципом работы (комбинированные).

Устройства, определяющие присутствие объекта с помощью звука, работают автоматически. Достаточно хлопка (т. е. не более 50 дБ) для срабатывания такого прибора. Настроить датчик звука можно при помощи кнопок, расположенных на его корпусе, одна из которых отвечает за громкость хлопка, а вторая – за продолжительность периода включения.

Выключение такого прибора возможно не только автоматически, но и при помощи того же хлопка. Как правило, это устройство имеет ограниченную зону реагирования, что лишает удобства его эксплуатацию. Датчики звука с высокой чувствительностью, в свою очередь, реагируют даже на незначительные шорохи. С одной стороны, это можно считать достоинством, так как руки не всегда могут быть свободны для совершения хлопков, а с другой – недостатком, вызванным частыми ложными срабатываниями.

Ультразвуковой прибор состоит из генератора шумовых сигналов и приемника. Как правило, такой датчик присутствия нечасто используется при организации освещения. Микроволновое оборудование в своей основе имеет генератор излучений высокой частоты и приемник отраженных сигналов. Эксплуатируется такой прибор, в основном, в качестве сигнализации, реже — в осветительных приборах. И ультразвуковой, и микроволновой датчики присутствия функционируют за счет эффекта Доплера. Отличаются они только по типу излучений.

Инфракрасное устройство осуществляет свою деятельность благодаря маленьким линзам, являющимися составными частями главной линзы, а также за счет дополнительных электронных элементов. Когда человек попадает в радиус действия датчика, линзы способствуют определению сигнала посредством их сосредоточения на фотоэлементе и плоскости объекта.Во время перемещения человека инфракрасное воздействие на фотоэлемент прекращается, и сигнал исчезает. В случае, если человек переходит в радиус воздействия другой линзы, то теперь уже она оказывает воздействие на фотоэлемент. И так далее, пока человек не покинет зону функционирования устройства.

Приборы с комбинированным принципом работы отличаются тем, что способны уменьшить количество ложных срабатываний. Это обусловлено строением их корпуса, который содержит в себе две системы для регистрации перемещения. Освещение может включиться только в том случае, если приходят в действие оба детектора. Зачастую инфракрасные и микроволновые методы применяют совместно.

Помимо вышеуказанных устройств, можно выделить следующие виды датчиков присутствия:

В зависимости от метода управления прибором:

• автоматические модели;
• устройство, чье выключение осуществляется в принудительном порядке;
• устройства, позволяющие контролировать радиус воздействия;
• датчики, функционирующие с помощью ПДУ.

При использовании датчика автоматического включения света оно происходит в случае, если обнаружено перемещение объектов, а выключение – когда объект исчезает. При использовании такого датчика присутствия существует вероятность того, что осветительный прибор может выключиться, даже если человек находится в помещении, просто перестал двигаться. Во избежание данного факта применяется включатель, позволяющий контролировать освещение в принудительном порядке.

В зависимости от способа установки:

• встроенные;
• накладные;
• влагостойкие (применяются как внутри, так и снаружи здания).

Встраиваемые приборы фиксируются при помощи специального отверстия. Накладные модели устанавливаются на стену или потолок дюбелями или саморезами. Уличные устройства имеют высокую степень защиты датчика от внешних условий и повреждений.

Также датчики присутствия различаются по мощности (от 1000 до 2000 Ватт), дальности реагирования (от 8 до 20 метров), радиусу воздействия (от 45о до 360о), разновидности нагрузки (в зависимости от типа используемых ламп: люминесцентных, ламп накаливания или галогенных) и варианту подключения (проходные, контроль которых осуществляется из нескольких точек; и непроходные – контролируются из одной точки).

Датчик освещённости своими руками

Иногда возникают такие ситуации, когда нужно каждый день с рассветом включать свет в помещении и выключать с закатом, т.е. имитировать световой день внутри какого-либо закрытого помещения. Потребоваться это может, например, при выращивании растений или содержании животных, где необходимо точное соблюдение режима день/ночь. В зависимости от времени года время заката и восхода постоянно меняется, а значит, применение суточных таймеров на включение освещения не справится с задачей должным образом. На помощь приходит датчик освещённости, или, проще говоря, фотореле. Это устройство регистрирует интенсивность попадающего на него солнечного света. Когда света будет много, т.е. взойдёт солнце, на выходе установится лог. 1. Когда день подойдёт к концу, солнце уйдёт за горизонт, на выходе будет лог. 0, лампы освещения выключатся до следующего утра. Вообще, область применения датчика освещённости весьма широка и ограничивается лишь фантазией собравшего его человека. Нередко такие датчики используются для подсветки шкафа при открытии дверцы.

Схема датчика освещённости

Ключевое звено схемы – фоторезистор (R4). Чем больше света на него попадает, тем сильнее уменьшается его сопротивление. Можно применить любой фоторезистор, какие получится найти, ведь это достаточно дефицитная деталь. Импортные фоторезисторы компактные, но стоят порой весьма существенно. Примеры импортных фоторезисторов — VT93N1, GL5516. Можно применить также отечественные, например, ФСД-1, СФ2-1. Они стоят куда меньше, но также будут неплохо работать в этой схеме. Если достать фоторезистор не удалось, а сделать датчик освещённости очень хочется, то можно поступить следующим образом. Взять старый, желательно германиевый транзистор в круглом металлическом корпусе и спилить его верхушку, оголив тем самым кристалл транзистора. На фото ниже показан как раз такой транзистор со спиленной крышкой.

Очень важно при этом не повредить сам кристалл, отрывая крышку. Подойдут практически любые транзисторы в таком круглом корпусе, особенно хорошо будут работать советские германиевые, например, МП16, МП101, МП14, П29, П27. Т.к. теперь кристалл такого «модифицированного» транзистора открыт, сопротивление перехода К-Э будет зависеть от интенсивности света, попадающего на кристалл. Вместо фоторезистора впаиваются коллектор и эмиттер транзистора, вывод базы просто откусывается. В схеме используется операционный усилитель, можно применить любой одинарный, подходящий по цоколёвке. Например, широкодоступные TL071, TL081. Транзистор в схеме – любой маломощный структуры NPN, подходят BC547, КТ3102, КТ503. Он коммутирует нагрузку, которой может служить как реле, так и небольшой отрезок светодиодной ленты, например. Мощную нагрузку желательно подключать с использованием реле, диод D1 стоит в схеме для гашения импульсов самоиндукции обмотки реле. Нагрузка подключается к выходу, обозначенному OUT. Напряжение питания схемы – 12 вольт. Номинал подстроечного резистора в этой схеме зависит от выбора фоторезистора. Если фоторезистор имеет среднее сопротивление, например, 50 кОм – то подстроечный должен иметь в два-три раза большее сопротивление, т.е. 100-150 кОм. Мой фоторезистор СФД-1 имеет сопротивление более 2 МОм, поэтому и подстроечный я взял на 5 МОм. Существуют и более низкоомные фоторезисторы.

Сборка датчика освещённости

Итак, перейдём от слов к делу – в первую очередь нужно изготовить печатную плату. Для этого существует ЛУТ метод, которым я и пользуюсь. Файл с печатной платой к статье прилагается, отзеркаливать перед печатью не нужно. Скачать плату: Плата рассчитана на установку отечественного фоторезистора ФСД-1 и подстроечного резистора типа CA14NV. Несколько фотографий процесса: Теперь можно впаивать детали. Сначала устанавливаются резисторы, диод, затем всё остальное.

В последнюю очередь впаиваются самые крупные детали – фотодиод и подстроечный резистор, провода для удобства можно вывести через клеммники. После завершения пайки обязательно нужно удалить с платы флюс, проверить правильность монтажа, прозвонить соседние дорожки на замыкание. Только после этого можно подавать на плату питание.

Настройка датчика

При первом включении светодиод на плате либо будет светится, либо будет полностью погашен. Аккуратно вращаем подстроечный резистор – в каком-то его положении светодиод сменит своё состояние. Нужно установить подстроечный резистор на эту грань между двумя положениями, и закрывая или наоборот засвечивая фоторезистор добиться нужного порога срабатывания.

Наглядно работа датчика освещённости показана на видео. Над фоторезистором создаётся тень, интенсивность света уменьшается, светодиод погасает. Успешной сборки!

Смотрите видео работы датчика

Область применения

Датчик присутствия является весьма универсальным изобретением, к сферам эксплуатации которого можно отнести:

1. Жилые помещения. Данный прибор зачастую используется в такой системе как «умный дом», позволяя осуществлять контроль над расходами электрической энергии.
2. Охранные системы.
3. Робототехника.
4. Разнообразные производственные процессы.
5. Системы видеонаблюдения.
6. Для контроля над расходом электрической энергии.

Кроме того, датчики присутствия имеют широкое распространение в таких общественных местах как административные и офисные здания, школы, институты, детские сады, гостиницы, спортивные залы, торговые помещения, туалеты и т. д.

Данное устройство также имеет дополнительный функционал. Некоторые датчики способны регулировать деятельность осветительных приборов, исходя из уровня освещения, что позволяет контролировать естественную освещенность. Другие приборы обладают возможностью осуществлять диммирование, т. е. управлять уровнем света в помещении. Для обеспечения аварийного освещения, а также при использовании в ночное время суток приборы снижают яркость света при задержке отключения.

Стоит отметить, что данное устройство крайне эффективно при организации охранной системы. Так, например, в качестве сигнализации используется такая разновидность прибора, как датчик объема. Он реагирует абсолютно на все движения в пространстве, даже самые незначительные. Однако стоимость некоторых датчиков присутствия весьма высока, что подталкивает некоторых к самостоятельному изготовлению такого прибора.

Применение в туалете

Стоит выделить применение датчика для обнаружения присутствия человека в таком помещении как туалет. Это обусловлено, прежде всего, тем, что выключатель устанавливается зачастую вне пространства данной комнаты. Также использование здесь данного прибора обеспечит не только удобство и комфорт, но и значительно снизит затраты электрической энергии, так как исчезнет риск оставить свет после себя включенным.

Для туалета наиболее подходящим вариантом является инфракрасный датчик для определения перемещения. К основным преимуществам такого устройства можно отнести достаточно небольшие размеры, возможность точных настроек, вменяемую стоимость и абсолютную безопасность для окружающих.

Датчик на волновых конденсаторах

Данного типа датчик света собрать можно, если приготовить магнитный фотоэлемент. Резисторы для модели больше всего подходят диодные, а емкость их обязана составлять не менее 30 пФ. По чувствительности датчики указанного типа существенно различаются. Усилители при этом устанавливаются средней мощности. Модуляторы для устройства подходят больше интегрального типа. В этом случае параметр чувствительности будет находиться на уровне 22 мк. Также следует отметить, что диффузор в данном случае можно подсоединить напрямую через блок питания.

Устройство собственного производства

На просторах Интернета можно найти разнообразные методы для сборки датчика присутствия. Главным элементом для его изготовления является схема датчика, которая может быть представлена следующим образом:

1. Подстроечный резистор.
2. Питающий элемент, в качестве которого может выступить блок питания.
3. Реле.
4. Транзистор и фотоэлемент.

Все необходимые детали можно приобрести в специализированном магазине. Однако собранный прибор по частям собственными руками обойдется гораздо дороже, чем готовое изделие (только реле имеет стоимость примерно 300 р.). Таким образом, целесообразнее купить датчик движения, стоимость его будет варьироваться в пределах 450 руб., чем потратить на его изготовление в два раза больше денежных средств и собственных усилий.

Датчики, позволяющие определить наличие присутствия объекта в пространстве, являются весьма выгодным вложением. Обеспечивая комфорт и безопасность, они также позволяют своим владельцам снизить затраты денежных средств на электроэнергию. Срок окупаемости данного прибора обычно не превышает двух с половиной лет. Кроме того, такое устройство выведет ваше помещение на новый этап обустройства и сделает его более современным.

схема. Датчик включения света :: SYL.ru

Датчики света на сегодняшний день являются довольно распространенными. По своим конструктивным параметрам они сильно различаются. В первую очередь это связано с тем, что фотоэлементов имеется на рынке немало. При этом существует множество моделей с разными типами адаптеров. Однако чтобы более подробно разобраться в этом вопросе, следует изучить структуру данных устройств. Только после этого можно будет приступать непосредственно к сборке датчика для света.

Классическая схема устройства

Самая стандартная схема датчика для света включает в себя фотоэлемент. При этом адаптеры часто используются нелинейные. Однако линейные модификации также являются на сегодняшний день востребованными. Еще в схеме стандартного датчика света имеются конденсаторы различной емкости. Располагаться они могут в последовательном либо параллельном порядке. Непосредственно для ламп устанавливаются патроны разного диаметра. Системы платы чаще всего имеются многоканального типа.

Модель с магнитным фотоэлементом

С магнитным фотоэлементом датчик света (схема показана ниже) больше всего подходит для закрытых помещений. При этом на улице модель можно использовать только при плюсовой температуре. Для того чтобы собрать датчик света своими руками, лампу целесообразнее использовать на 5 В. При этом патрон можно отдельно для устройства приобрести в магазине. Следующим шагом необходимо заняться непосредственно установкой фотоэлемента.

Корпус для этих целей нужно использовать пластиковый. После установки фотоэлемента для передачи сигнала монтируется кардиодный проводник. Емкость данного элемента не должна превышать 3 пФ. В противном случае лампа накаливания может не выдержать большой нагрузки. Непосредственно подключение к сети 220 В осуществляется по первой фазе. Для этого необходимо замыкать только верхние контакты. Проводник в данном случае можно использовать с маркировкой РР20.

Применение широкополосных фотоэлементов

Собирается данного типа датчик света нелегко. В первую очередь необходимо найти хороший фотоэлемент. Для его установки потребуется прочный корпус. Дополнительно следует отметить, что он обязан быть герметичным, поскольку вышеуказанный фотоэлемент плохо переносит повышенную влажность. Использовать его при минусовых температурах также не рекомендуется. Однако в закрытых помещениях он способен сослужить хорошую службу. Конденсаторы для него чаще всего используются интегральные. По емкости они различаются. В данном случае многое зависит от выбранной лампы накаливания.

Если рассматривать вариант на 5 В, то конденсаторы в такой ситуации можно использовать на 15 пФ. При этом подключение датчика света к сети должно осуществляться через переходник. Для регулировки мощности устройства часто используются управленческие платы. На сегодняшний день большим спросом пользуются многоканальные модели. Для того чтобы подключить датчик включения света к сети 220 В, без вспомогательного адаптера не обойтись.

Датчик на дипольных резисторах

На дипольных резисторах датчик света для освещения является широко распространенным. Фотоэлементы у моделей устанавливаются в основном спектрального типа. Для улицы такой вариант подходит идеально. Использоваться он способен эффективно даже при температуре -20 градусов. При этом замыкание резисторов происходить не будет. В данном случае конденсатор потребуется для монтажа только один. Подбирать его необходимо открытого либо закрытого типа. Однако емкость конденсатора не должна превышать 5 пФ.

Усилители в таком устройстве применяются довольно редко. Гораздо лучше для управления устанавливать обычные контроллеры. Контактные системы для подключения подбираются однофазные. Однако в данной ситуации необходимо в первую очередь взглянуть на распределительный щит. Только после этого появится возможность определиться с переходником, чтобы лампочка не сгорела.

Датчик на волновых конденсаторах

Данного типа датчик света собрать можно, если приготовить магнитный фотоэлемент. Резисторы для модели больше всего подходят диодные, а емкость их обязана составлять не менее 30 пФ. По чувствительности датчики указанного типа существенно различаются. Усилители при этом устанавливаются средней мощности. Модуляторы для устройства подходят больше интегрального типа. В этом случае параметр чувствительности будет находиться на уровне 22 мк. Также следует отметить, что диффузор в данном случае можно подсоединить напрямую через блок питания.

Использование селективных конденсаторов

Данного типа датчик света отличается повышенной чувствительностью. Для улицы эти устройства не подходят. Однако многое зависит от типа фотоэлемента. Если рассматривать интегральные модификации, то они повышенной влажности не боятся. Также они являются нечувствительными к минусовой температуре, и в холод устройства использовать можно. Резисторы чаще всего устанавливаются открытого типа.

При этом управленческие платы подходят самые разнообразные. Для того чтобы самостоятельно собрать модель, переходники целесообразнее подбирать со вспомогательными адаптерами. Подключение датчика света осуществляется через первую фазу. При этом контакты необходимо крепить в первую очередь сверху. Для того чтобы проверить заземление, нужно воспользоваться тестером.

Сверхчувствительные датчики для света

Сверхчувствительный датчик включения света для закрытых помещений подходит хорошо. Чаще всего модели устанавливают в офисных зданиях. Таким образом, на электричестве можно сэкономить довольно много. Для того чтобы самостоятельно сложить сверхчувствительную модификацию, фотоэлемент лучше приобрести магнитного типа. Резисторы целесообразнее подбирать с высоким параметром проводимости.

В данном случае переходник можно использовать самый простой. При этом усилители, как правило, не применяются. Для подключения датчика потребуется вспомогательный адаптер. Как правило, он используется на два контакта. Чтобы сбои в системе происходили как можно реже, многие специалисты рекомендуют использовать модули сопротивления. Найти их в магазине, как правило, можно с пометкой 10 Ом.

Модификации с пониженной чувствительностью

Данного типа датчик света специально создан для использования в суровых погодных условиях. В среднем модели способны выдерживать температуру до -20 градусов. Фотоэлементы у них устанавливаются исключительно интегральные. Отличаются они тем, что повышенной влажности практически не боятся. При этом небольшие механические повреждения способны выдерживать.

Про магнитные аналоги такого не скажешь. Для того чтобы самостоятельно собрать датчик света (уличный), потребуется высокоемкостный конденсатор. Дополнительно для стабильной работы применяются маломощные резисторы. Контроллеры для датчика устанавливать можно самые разнообразные.

Модификации с мембранным усилителем

Собрать датчик с мембранным усилителем можно довольно просто. Если рассматривать самую простую модификацию, то лампу целесообразнее подбирать на 5 В. При этом патрон в диаметре должен составлять 4.5 см. После закрепления фотоэлемента необходимо зафиксировать резистор. Если рассматривать модель без управленческой платы, то усилитель должен устанавливаться возле выходного переключателя. При этом соединение обязано осуществляться через переходник с изоляцией.

Если рассматривать модель с управленческой платой, то в первую очередь важно припаять к фотоэлементу вспомогательный адаптер при помощи паяльной лампы. Только после этого к системе подсоединяется переключатель с контактами. Проводники в данном случае нужно вывести на сторону и изолировать, чтобы исключить случаи коротких замыканий.