Схема по подключению и изготовлению датчика день-ночь своими руками

Что это такое

Суть работы подобного датчика — во включении света, когда на улице темнеет и его выключении, когда светлеет. Принцип действия заключается в свойствах электрических элементов изменять характеристики под воздействием солнечного излучения.

Чаще всего в качестве основы используется полупроводниковый фотоэлемент или фоторезистор. Когда освещенность уменьшается, сопротивление этих элементов меняется и при нужной величине смыкает контакты реле. Последнее подает питание на светильник. Утром, когда света становится достаточно, он выключается подобным образом.

Принцип работы и устройство датчика день-ночь для включения света

Принцип работы датчика освещенности основывается на способности некоторых элементов конструкции реагировать на интенсивность окружающего освещения. С этой целью чаще всего используют фоторезисторы, фототранзисторы и фотодиоды. При снижении освещения с приходом вечера светочувствительность одной из этих деталей начинает изменяться. Как только изменения достигнут установленных параметров, срабатывает замыкающее реле, которое и обеспечивает бесперебойную подачу электроэнергии. С приходом утра происходят обратные процессы, контакты в реле размыкаются и освещение отключается.

Конструктивные особенности

Существуют несколько разновидностей датчиков, которые делятся на по предназначению. Датчик сможет нормально функционировать только в том случае, если он подобран правильно. Поэтому стоит обратить внимание на виды устройств:

1. Реле на микроконтроллере с фотоэлементом и другим дополнениями.
2. С фотодиодом в корпусе для наружного применения. Чаще всего такие датчики защищены от воздействия внешних факторов.
3. С выносимых фотоэлементом. Позволяют его разместить отдельно, максимальная дальность 150 м.
4. С регулируемым порогом срабатывания.

Сенсоры из бюджетного ценового диапазона дают возможность автоматизировать освещение на элементарном уровне. Но чтобы лампочка не светила до утра, некоторые производители предлагают устройства с более продвинутыми возможностями. Выделяют такие разновидности:

• Устройство с сенсором движения. Свет включается только при условии начала движения в заданной зоне в темное время суток. Прибор обладает невысокой стоимостью, компактный, надежный. Но если в область его видимости попадают домашние животные или ветки растений, то высока вероятность, что он будет включаться, когда этого не нужно.
• С датчиком движения и таймером. Настраивается так, чтобы он срабатывал в нужное время.
• Реле с таймером. Отключает работу устройства, когда освещение не нужно, например, глубокой ночью.
• Программируемое реле. Дорогие типы устройств, значительно превосходят другие по набору функций. Настраивают включение-выключение, в зависимости от множества факторов, в том числе и дня недели.

Для небольшого бюджета рекомендуется остановить свое внимание на прибор с таймером и датчиком перемещения. Оно в этом случае считается оптимальным.

Эксплуатационные и технические характеристики

Фотореле с датчиком освещённости следует выбирать, исходя из условий его будущей эксплуатации. При использовании в уличном освещении датчик света может быть выносным и устанавливаться отдельно, или встроенным в конструкцию светильника. В первом случае фотоэлемент, обладающий небольшими размерами, легче установить в нужное место, защищенное от подсветки. Такие устройства подходят для установки внутри дома и свободно монтируются в электрическом щитке на дин-рейке.

Сумеречный выключатель освещения со встроенным датчиком света обычно располагается возле светильника. Главное, чтобы световой поток не попадал на сенсор.

Основные параметраметры и технические характеристики фотореле:

• Питающее напряжение. В зависимости от модели, составляет 12 или 220 вольт. То есть, устройства могут работать от постоянного или переменного напряжения. Питание реле на 12 вольт нередко осуществляется от аккумулятора в выносной схеме.
• Эксплуатационные температурные режимы. Реле с фотоэлементом, применяемое в уличном освещении, должно работать при любых погодных условиях, независимо от времени года. Температурный диапазон рекомендуется выбирать с некоторым запасом, на случай резких скачков жары или холода.
• Защита корпуса. С этой целью разработана специальная классификация. Например, для наружной установки следует выбирать внешний тип устройства с классом защиты IP44 и выше. В этом случае исключается попадание внутрь корпуса водяных брызг и твердых частиц с размерами свыше 1 мм. Чем выше класс защиты, тем надежнее будет работать выбранное устройство. В домашних условиях вполне достаточно приборов с классом защиты IP23.
• Мощность подключаемой нагрузки. Любое фотореле соответствует мощности, установленной заводом-изготовителем. При расчетах рекомендуется, чтобы сумма мощностей подключаемых светильников была на 20% ниже этого значения у фотодатчиков сумеречного выключателя. В этом случае устройство прослужит дольше, поскольку не будет работать в экстремальных условиях полной нагрузки.

Сферы применения

Светочувствительные датчики достаточно востребованы. Преимущественно, их применяют для освещения:

• территории около дома;
• дорожек во дворе;
• уличных лестниц;
• беседок с мангалом и террас;
• калиток и части улицы возле них (включения света, когда кто-то пришел).

В организациях, включающие свет датчики, монтируются при необходимости освещения подъездов домов, торговых центров, различных площадок многоэтажек, подсветки рекламных стендов. Цель подобного мероприятия — экономия электроэнергии и продление жизни светильников и расходных материалов.

Важные характеристики

При покупке следующие параметры считаются основополагающими:

• Напряжение (измеряется в вольтах). Выпускаются приборы, с напряжением питания 12, 24, 220 В. Рекомендуется выбирать последний тип, так как их можно подсоединить к домашней сети. Для остальных придется покупать специальные блоки питания.
• Ток коммутации. Если его подобрать неправильно, продолжительность работы датчика снижается. Поэтому с числом и типом светильников нужно определиться до покупки датчика. Для получения наиболее допустимого тока коммутации следует суммировать потребляемую мощность лампочку и поделить на напряжение. Необходимо, чтобы номинальное значение было выше.

• Порог включения (измеряется в люменах). Повышение этого показателя делает датчик более чувствительным. Мало чувствительный сенсор включает освещение сильно рано, очень чувствительный не дает ему включиться, когда на улице снег. Разные модели имеют не одинаковый диапазон настройки этого параметра.
• Задержка срабатывания (в секундах). Диапазон является одной из базовых характеристик и указан в инструкции. Оптимально установить задержку в 5-7 секунд, чтобы освещение не включалось при любом шорохе.
• Мощность (измеряется в ваттах). При низком этом показателе, прибор будет более экономичен. Обычно указывается два вида мощности: сколько потребляет прибор во время работы светильника, и в режиме ожидания.

Степень защиты. Датчики монтируются на улице, поэтому корпус должен иметь пыле и влагозащиту, не портится под действием ультрафиолета. Устойчивость должна составлять не менее ip44. Эта цифра может быть меньшей, если датчик в корпусе, который защищен от влаги.

Также следует учесть предельные температуры, при которых может работать датчик, особенно, если он устанавливается в регионе с суровой зимой.

Настройка датчика света

Кроме того, у фотореле есть своя регулировка чувствительности. Вы можете вручную установить любой порог срабатывания.

То есть фонарь будет работать в полной темноте уже ночью, либо вечером, когда начинает темнеть.

В популярных моделях фотореле IEK FR-601 и FR-602 регулятор расположен в основании и вращается в диапазоне от «+» до “-”.

Если открутить на максимум «+», то фотоэлемент сработает на закате или в непогоду (небо пасмурное). По техническим характеристикам эта регулировка соответствует примерно 50 люкс.

Если снять его в крайнем положении на «-», датчик будет работать только в полной темноте (освещенность 5 люкс).

Обычно устанавливается в среднее положение.

Эти повороты довольно тонкие и легко ломаются при чрезмерном усилии. Так что будьте осторожны, особенно при настройке чувствительности в холодную погоду.

При этом обратите внимание на один важный нюанс.

Ошибка n. 1 Фотографическое реле следует устанавливать на улице, а не в помещении.

Датчик всегда поставляется в черном футляре для проверки его работоспособности. Накрыли им крышку устройства — реле сработало.

Так, во многих моделях чувствительные фотоэлементы, расположенные внутри корпуса, могут реагировать, помимо освещения, на ультрафиолетовый свет, входящий в состав солнечных лучей.

Дома из-за стекла уходит 80% УФ-лучей, а снаружи — нет. Таким образом, домашняя среда с искусственным затемнением может отличаться от реальной внешней среды.

Когда радиуса недостаточно, некоторые руководствуются здравым смыслом и используют пленку для дальнейших корректировок. Он наматывается на датчик (полностью или наполовину), и поэтому сначала получается более высокое значение затемнения.

Принцип работы и установка

Датчик функционирует довольно просто, его можно легко установить и использовать, при условии следования инструкции и обладая минимальным набором навыков электрика.

Как работает

В основе датчика — фотореле. Оно проявляет реакцию на яркость естественного или искусство света. При наступлении сумерек, фотодатчик включает реле, благодаря чему светильники начинают работать.

Если солнце начинает светить сильнее, фотореле разрывает контур и выключает светильник. Таким образом, реле управляет подключенному к нему световому прибору, что значительно уменьшает расход электроэнергии.

Есть несколько разновидностей подобных датчиков, но они имеют приблизительно один принцип работы.

Выбор места

Если сенсор подключить неправильно, практически наверняка адекватной работы ждать не стоит. Поэтому местоположение выбирается:

• далеко от больших строений и предметов;
• в зоне исключительно естественного освещения;
• вдали от горючих веществ;
• вне участков, которые подвергаются механическим или химическим раздражителям.

Схема подключения

Обычно контролирующий прибор монтируется около светильника, в инструкции модели имеется своя схема подключения. Последнюю необходимо перед монтированием изучить.

Для монтажа не требуется особых навыков, достаточно посчитать ток, чтобы светильники не вызвали перегруз линии. Однако фотодатчик подбирается с учетом количества светильников и их мощности. Нельзя чтобы она превышала максимально возможную, иначе устройство быстро выйдет из строя.

При монтаже необходимо учитывать некоторые нормы:

• Рекомендуется выключатель и светильники подсоединить на отдельную линию от электросчетчика с автоматом.
• Запрещается устанавливать датчик вверх ногами. Сверху на него падает свет солнца, снизу расположен светильник.
• Нельзя прибор монтировать около горючих материалов.
• Если светильников несколько, то актуально установить пускатель.

Как правильно настроить

После установки датчик настраивается. Для гравировки предела срабатывания в нижней части предусмотрен поворотный выключатель. Чуть выше на корпусе изображена стрелка, которая обозначает, в какую сторону поворачивать для настройки чувствительности.

В первую очередь чувствительность выставляется на минимальную. Для этого выкрутить ручку в крайнее положение, согласно инструкции. Вечером, когда достаточно темно для включения света, можно начать настройку. Медленно крутить регулятор, пока он не включиться и оставить там. Этого достаточно, можно устанавливать прибор.

Схемы подключения

Если установка будет проводиться с учетом всех правил и предписаний, проводные соединения будут выполняться в распределительной коробке. Если включать придется мощный осветительный прибор, схему рекомендуется дополнить пускателем (контактором). Если лампы должны загораться только с приходом человека, систему автоматического освещения дополнительно оснащают чувствительным датчиком движения.

Большинство моделей включают имеют три провода: черный или коричневый, красный и зеленый. Во время составления схемы важно учитывать следующее:

• К черному или коричневому проводу требуется подавать фазу.
• Красный провод необходим для соединения устройства с осветительными приборами.
• К зеленому проводу подсоединяют нейтраль от кабеля питания.

При правильном соединении всех проводов будет получена полностью рабочая схема.

Особенности монтажа и подключения

Преимущественно на устройстве имеется схема с цветовой маркировкой проводов, которые применяются для его подключения. Наиболее вероятно используется: коричневый цвет для фазы со щитка, синий для нуля, красный или чёрный на светильник.

Достаточно зачистить концы кабелей и подключить их в соответствии с предложенной схемой. При двух контактах подключается только фаза.

При подключении светильника используя пускатель, он подключается к фотодатчику вместо лампочки. Реле тогда замыкает пускатель, что позволяет минимизировать проходящий через датчик ток. Поэтому можно приобрести более дешёвый и мыло мощный прибор.

Где устанавливать?

Обратите внимание на расположение фотореле.

Ошибка n. 2 При любой схеме подключения сам датчик не должен попадать в зону освещения светильника.

Поэтому в 90% случаев фотореле располагается над фонарем.

Если корпус проектора позволяет, его также можно закрепить прямо на нем.

В противном случае вся схема не будет работать должным образом и возможны самопроизвольные срабатывания и вспышки.

При этом реле не должно реагировать на кратковременные вспышки, например, фары проезжающих автомобилей, из-за установленной на заводе задержки.

Если невозможно спрятать датчик как можно дальше от светильника, по крайней мере, накройте корпус со стороны фонаря фанерой или другой непрозрачной перегородкой.

Также возможна некорректная работа после длительной эксплуатации. Это связано с тем, что крышка фотореле постепенно загрязняется и темнеет, что со временем приводит к прохождению через нее различного количества солнечного света.

В результате пороги срабатывания резко меняются. Если это обычная грязь и пыль, проблема легко решается влажной уборкой. Но когда пластик время от времени чернеет, тут может помочь только замена защитного колпачка или всего устройства.

Чаще всего в таких реле перегорает стабилитрон. Это их главная слабость.

Также при выборе фотореле обращайте внимание на рабочую температуру. Например, сам FR-601 нормально работает до -25С, а потом у них начинаются проблемы.

В этом случае вам снова поможет обычный выключатель света. Только в схеме его нужно подключать иначе, чем рассмотрено выше.

Фаза, которая проходит через него, должна проходить непосредственно в светильник. Это своего рода перемычка на случай, если датчик вышел из строя или вышел из строя.

Свет включается обычным щелчком выключателя, как и все лампочки в вашем доме.

Также в паспортных данных таких фотоэлементов указывается степень защиты — IP44.

Это означает, что датчики можно безопасно использовать на открытом воздухе. Они защищены от брызг и капель дождя.

Однако обратите внимание на правильное расположение прибора.

Ошибка n. 3 Например, некоторые модели можно установить только вверх ногами»!

В них есть отверстие в защитной крышке, через которое влага может легко проникнуть внутрь устройства.

Как изготовить самостоятельно

При наличии навыков применения паяльника, можно сделать подобный сенсор самостоятельно. Для начала можно воспользоваться простой схемой.

Обозначение:

• PR1 — фоторезистор;
• R1 — переменный резистор на 10 кОм;
• vd1-защитный электрический диод;
• vt1,2 — npn транзисторы;
• К1 — конденсатор на 10 милифарад;
• к11 — переключатель.

На схеме транзисторы подключены как эмиттерный повторитель, который усиливает сигнал достаточно для управления реле. Диод предотвращает обратный ток.

Можно соединить ножки радиодеталей в определенном порядке или изготовить печатную плату. Чтобы убедится в функциональности прибора, проверить его с одной лампой. Резистор регулирует чувствительность. После его калибровки, можно впаять постоянный, что будет надежнее.

Астротаймер

Астрономический таймер — иной способ управления освещением во дворе. Принцип работы не такой, как у фоточувствительного реле. Но результат подобный — включение/выключение света.

На устройство занесены данные о заходе/восходе солнца в каждом регионе. В прибор вводятся данные о местоположении, дата, время и устройство начинает работает по встроенной программе. Его преимущества следующие:

• нет зависимости от погоды, когда на улице пасмурно фотореле может часто ложно срабатывать;
• место установки не принципиально.
• допустимо перенести время включения на несколько часов.

Минус — значительная стоимость.