Как сделать датчик света

Как сделать фотореле своими руками?

Один из важных компонентов автоматики в наружном освещении, наравне с детекторами движения (ДД) и таймерами, это фотореле (или световое реле, сумеречный выключатель, фотодатчик). Предназначением этого устройства является включение наружного освещения и не только, при приходе темноты, без вмешательства человека.

За счет ускорения темпов технического прогресса и промышленных объемов производства сегодня цена светового реле не «кусается». В этой публикации мы рассмотрим устройство фотореле и особенности его подключения, кроме того, вы узнаете, как изготовить световое реле собственными руками.

Сфера использования

В большинстве своем световое реле предназначается для включения и отключения уличного освещения в автоматическом режиме. Имеются и иные возможности использования, в частности, посредством светового реле можно отрегулировать запуск водяного насоса фонтана с утра, а остановку под вечер. Сфера использования светоуправляемых приборов чрезвычайно обширна, они позволят решать самые разные вопросы, не только сопряженные с освещением.

Логично использование сумеречного выключателя для управления осветительным оборудованием в общественных местах, парках, торговых и промплощадках, на автопарковках, дорогах.

Устройство не позабудет включить освещение в вечернее время и выключить поутру без вмешательства человека. Система на 100% самостоятельна.

В частном домовладении также применяют автоматическое освещение, но здесь существенную роль играет цена на электрическую энергию. Отнюдь не всегда необходимо, чтобы осветительные приборы во дворе светили целую ночь, тратя недешевое электричество.

Как правило, требуется, чтобы освещение включалось с приходом темноты на протяжении определенного времени, а затем выключалось. Или же освещение включается исключительно в темное время суток на непродолжительный отрезок времени при присутствии людей в освещаемой области, например, около отхожего места, автогаража. В подобных ситуациях актуальны устройства, оборудованные вспомогательными приборами в виде ДД либо таймера.

Разновидности устройств

С учетом предназначения и исполняемых обязанностей прибор регулировки света подразделяется на несколько ключевых типов.

С интегрированным фотоэлементом (датчиком освещенности)

Нередко подобные устройства консолидированы в общий узел с управляемым осветительным прибором и предназначаются для монтажа на улице. Наделены высокой степенью влаго-, пылезащиты, не меньше IP44.

Функционируют исключительно с тем прибором, в который интегрированы.

С выносным детектором освещенности

Электронный узел монтируется в шкаф, щиток либо устанавливается в ином огражденном от влияния неблагоприятных условий погоды месте, в связи с этим требования к уровню защиты оболочки IP понижены, хватает IP20. Датчик освещенности монтируется снаружи и соединяется посредством электропроводов с электронным узлом. Требования к IP датчику освещенности аналогичны уличному исполнению, не меньше IP44.

Разнесенная структура дает возможность формировать щиты автоматизации и управления уличным освещением, где сумеречный выключатель – это один из элементов комбинированной, многоуровневой схемы.

При подсоединении электроконтактов светового реле к электромагнитному аппарату либо мощному внешнему реле открывается возможность осуществлять управление нагрузкой большой мощности, в частности, в случае управления приборами освещения автопарковки, супермаркета или автомобильной дороги.

На разные уровни напряжения

Электропитание сумеречного выключателя может быть рассчитано на разные напряжения тока, 12, 24, 220, 380 Вольт. Имеются модификации с довольно обширным спектром питающих напряжений от 12 до 264 В. Образцы на невысокое напряжение 12 и 24 В могут функционировать в схемах с использованием других источников электрической энергии, солнечных батарей, ветроэлектрических установок с аккумуляторным сопровождением.

Видов устройств управления светом достаточно много. В числе их имеются как обыкновенные, с опцией включения/отключения, так и профессиональные. Профессиональные отличаются расширенным набором функций (встраиваемые таймеры, календарь событий, возможность управлять дежурным и основным освещением).

С целью упрощения настройки и контроля за функционированием системы приборы оборудованы экраном. Наличие энергетически независимой памяти позволяет запоминать установленные настройки.

Структура сумеречного выключателя

Ключевым компонентом светового реле является фотодетектор, в электросхемах могут использоваться транзисторы, диоды, фотосопротивление (фоторезистор), фотоэлементы. При перемене величины светового потока, падающего на фотоэлектрический элемент, меняются его характеристики, такие как электросопротивление резистора, перемена состояния электронно-дырочного перехода в полупроводниковых триодах и диодах, а также перемена напряжения на контактах фотоэлемента.

Затем сигнал обнаруживается усилителем и устройством сравнения (компаратором – в его роли можно задействовать операционный усилитель типа К140УД6, К140УД7 либо аналогичные) и осуществляется переключение двухтактного эмиттерного повторителя, переключая или отключая нагрузку.

В роли выходных элементов управления применяют реле или симметричный триодный тиристор. При подсоединении светового реле нужно ознакомиться с практическим руководством, особенно предельной мощностью выходного узла, уделить внимание виду лампочек освещения (диодные лампы, газоразрядные, накаливания).

Необходимо знать, что фотореле с тиристорным выходом не может функционировать с энергосберегающими лампочками, не предназначенными для этого, и монтируются в регулятор мощности лучистой энергии лампы. Этот аспект нужно принимать во внимание, чтобы не остаться со ставшими неработоспособными световым реле и лампочкой. Теперь разберем пару схем для сборки светового реле в домашних условиях своими силами.

Самостоятельная сборка

Исходя из того, какой вид светового реле вы избрали, будет определяться и схема его изготовления. Сейчас мы рассмотрим простую схему, по которой можно будет без каких-либо затруднений смонтировать прибор своими руками. В собственной основе фотореле имеет микросхему КР1182ПМ1. Если на улице светло, фоторезистор (фотодиод) VT1 засвечен. Протекающий через его p-n переход электроток закрывает внутри фазового регулятора симисторы. Вследствие этого симистор VS1 окажется закрыт, а лампочка EL1 не станет светиться.

Как только подходит вечер, происходит понижение освещенности фотодиода VT1. Вследствие этого уменьшается и электроток, проходящий через p-n переход. Это влечет за собой то, что в микросхеме открываются транзисторы. Они, как правило, содействуют открыванию симистора VS1 и включению лампочки.

Лишь потому, что схема изготовления подобного датчика не имеет пороговых компонентов, включение лампочки и ее отключение осуществляется размеренно. Помимо этого, большая чувствительность сумеречного выключателя дает возможность включаться осветительному прибору на всю силу исключительно при приходе глубоких сумерек.

Дабы уменьшить помехи в деятельности самодельного устройства, в схему необходимо добавить катушку индуктивности L1 и конденсатор C4.

В роли конденсатора нужно брать К73-16 либо К73-17 с напряжением не меньше 400 В. Равным образом можно применять конденсаторы К50-35. На теплоотвод с поверхностной платформой в 300 см2 нужно инсталлировать симистор VS1. Катушку индуктивности делаем из 2 склеенных ферритовых фильтров К38×24×7 (можете взять модель М2000НМ). Обмотку накручиваем в один слой, который должен состоять из 70 витков проволоки ПЭВ-2 с сечением в 0,82 миллиметра.

Грамотно собранное световое реле не имеет нужды в отладке. При возникновении потребности увеличить чувствительность в схему следует добавить еще один фотодиод. При его отсутствии можно сделать из старого транзистора МП 39 либо МП 42 – срезать у него оболочку напротив коллектора. При отладке непременно соблюдайте меры предосторожности, поскольку все элементы прибора будут пребывать под напряжением.

Делаем датчик освещенности (фотореле)

Поскольку время закатов и рассветов зависит от времени года, значит применять суточные таймеры на включение освещения – это невыход из сложившейся ситуации. И тут на помощь всегда придет датчик освещенности или иными словами фотореле. Это устройство, регистрирующее интенсивность света, попадающего на него. То есть когда солнце взойдет и света будет много, на выходе автоматически установится лог.1, а когда солнце заходит за горизонт – лог.0 и происходит автоматическое выключение света до наступления следующего утра. Область, в которой можно применять такой датчик освещения, достаточно велика и ограничивается лишь вашей фантазией. Их часто используют для подсветки шкафов с целью освещать его при открытии дверей.

На рисунке ниже вы увидите схему датчика освещенности:

Ключевая деталь схемы – фоторезистор, на рисунке обозначен как R4. Его сопротивление зависит от света, который попадает на него. То есть чем его больше, тем сильнее уменьшается сопротивление. Поскольку фоторезистор – деталь весьма дефицитная, то можно применять любой, который найдете.

Можно использовать импортные фоторезисторы. Они компактные, но цена на них порой «кусается». Вот несколько примеров импортных фоторезисторов: GL5516 и VT93N1.

Есть и отечественные фоторезисторы, к примеру, СФ-21 или ФСД-1, которые тоже можно использовать. Такие фоторезисторы и работать будут не хуже, и стоят намного меньше.

Если вдруг сложилось так, что очень нужен датчик освещенности, но неоткуда взять фоторезистор – выход есть всегда. Возьмите старый германиевый транзистор в круглом металлическом корпусе и отпилите от него верхушку. Такая манипуляция позволит оголить кристалл транзистора. На фото ниже вы можете увидеть такой транзистор. Открывая крышку, старайтесь не повредить кристалл. Для этого подойдут любые доступные у вас резисторы в круглом корпусе, к примеру, советские германиевые МП14, МП101, МП16, П27, П29. После того, как кристалл «модифицированного» транзистора открыт, сопротивление перехода К-Э будет напрямую зависеть от интенсивности света, падающего на кристалл. Вместо фоторезистора нужно впаять эмиттер транзистора и коллектор, вывод базы нужно просто откусить и все.

В схеме использован операционный усилитель. Также вы можете подобрать любой другой одинарный усилитель, главное, чтобы он подходил по цоколю. К примеру, есть широко используемые и доступные усилители TL081 и TL071. Транзистор, представленный в схеме – любой маломощный, имеющий структуру NPN. В нашем случае прекрасно подойдут KT3102, BC547 или КТ503. Этот транзистор хорошо коммутирует нагрузку. Как нагрузку можно использовать реле или небольшой отрезок светодиодной ленты. Если нагрузка мощная – подключайте ее с помощью реле. В схеме вы также можете увидеть диод D1, он предназначен для гашения импульсов самоиндукции обмотки реле. К выходу OUT подключают нагрузку. Питание схемы равно напряжению в 12 вольт. От выбора фоторезистора и будет зависеть номинал подстроечного резистора. Если у фоторезистора среднее сопротивление в 50 кОм – подстроечный резистор должен иметь большее сопротивление раза в два-три так точно (100-150 кОм). У резистора с рисунка СФД-1 сопротивление равное более 2МОм, а подстроечный резистор в свою очередь рассчитан на 5 МОм. Бывают фоторезисторы с меньшим количеством «Мом».

Как собрать датчик освещенности

Для того, чтобы собрать наш датчик освещенности – переходим от слов к действиям. Первым делом нужно соорудить печатную плату. Для этого воспользуйтесь методом ЛУТ. К статье я добавил и файл с печатной платой. Запомните! Перед печатью отзеркаливать не нужно. Скачать плату: тут Вы не можете скачивать файлы с нашего сервера

Плата, которую вы увидите на рисунке ниже, рассчитывалась на установку фоторезистора ФСД-1 (отечественный) и подстроечного резистора СА14NV. Также я добавил вам несколько фотографий из самого процесса.

После того, как вы закончили с изготовлением печатной платы, можно приступать к впайке деталей. Все детали нужно устанавливать поочередно: резисторы, диод, а позже все другое.

В саму последнюю очередь делается впайка самых крупных деталей, таких как подстроечный резистор и фотодиод. Для удобства выведите провода через клемники. После окончания процесса впайки удалите с платы флюс, прозвоните все соседние дорожки замыкание и проверьте правильность проделанного монтажа. Только после того, как вы проведете все нужные манипуляции – подавайте питание на плату.

Как настроить датчик

Во время первого включения светодиод, расположенный на плате, либо будет полностью погашен, либо будет светится. Чтобы изменить состояние светодиода – аккуратно вращайте подстроечный резистор. Наглядно увидеть работу датчика вы можете, посмотрев видео ниже. Вдохновенья вам и успехов в начинаниях!

Датчик света Ардуино подключение

Датчик света Arduino ► рассмотрим, как подключить датчик освещенности к Ардуино и разберем две программы с использованием цифрового и аналогового входа.

Датчик освещенности Ардуино позволяет сделать автоматическое включение освещения. Основой данного модуля является полупроводниковый элемент — фоторезистор. Рассмотрим, как правильно подключить датчик освещенности к плате Arduino и разберем две простые программы для использования цифрового и аналогового входа на микроконтроллере для управления светодиодом.

Характеристики модуля датчика освещенности

Датчик света может выпускаться в двух вариантах: с подстроечным резистором (цифровой датчик) и без него (аналоговый датчик). Оба варианта имеют три контакта для подключения к Arduino Nano или Uno. Два контакта служат для питания датчика — 5V и GND, а третий контакт — выдает аналоговый (обозначен буквой S) или цифровой сигнал (обозначен D0) и подключается к соответствующим портам платы Ардуино.

Устройство фоторезистора, обозначение на электрических схемах

Модуль построен на базе обычного фоторезистора, поэтому если у вас нет в наличии датчика освещенности из стартового набора, то вы можете собрать простую схему делителя напряжения с фоторезистором и подключить ее к микроконтроллеру — подключение фоторезистора к Ардуино. Отличие в том, что вам необходимо будет повторить простую схему датчика, собрав ее самостоятельно на макетной плате.

Как подключить датчик освещенности к Ардуино

Для занятия нам понадобятся следующие детали:

• плата Arduino Uno / Arduino Nano / Arduino Mega;
• модуль датчика освещенности;
• один светодиод и резистор 220 Ом;
• беспаечная макетная плата;
• провода «папа-папа», «папа-мама».

Датчик освещенности ky: схема подключения к Ардуино

На картинке представлена схема подключения датчика света к Arduino Uno с использованием аналогового сигнала. На модуль подается питание 5 Вольт, а в зависимости от освещенности в помещении на выходе модуля (S) меняется напряжение от 0 до 5 Вольт. При подаче этого сигнала на аналоговый вход микроконтроллера, Arduino преобразует сигнал при помощи АЦП в диапазон значений от 0 до 1023.

Счетч для аналогового датчика освещенности

Пояснения к коду:

1. в приведенном примере мы выводим на монитор порта данные с датчика освещенности, преобразованные с помощью АЦП Ардуино;
2. чтобы узнать приблизительно напряжение, поступающее на вход Arduino, следует умножить получаемое значение на 0,0048 или U = light * (5 / 1023). Так как тип данных float может хранить значения только с двумя знаками после запятой, то мы используем в скетче другую формулу для своих расчетов.

Схема подключения датчика освещенности к Ардуино

Следующая программа использует цифровой сигнал, идущий от датчика освещенности ky. На модуле имеется подстроечный резистор для настройки чувствительности. То есть вы можете отрегулировать, какой уровень освещенности необходим, чтобы модуль стал отправлять сигнал истина (логическая единица) на микроконтроллер Arduino. Подключите светодиод к пин 13 и загрузите следующий скетч.

Как сделать датчик движения для включения света?

Датчик движения для включения света повышает комфортабельность жилища. Он позволяет снизить расход электроэнергии. Такие датчики применяются также для создания охранной зоны. В зависимости от принципа работа подобные конструкции делятся на несколько типов, каждый из которых имеет свои особенности.

Общая информация

Датчик движения – это специальное устройство, которое посредством чувствительных элементов фиксирует присутствует человека или животного и автоматически включает свет. Он устанавливается, в основном, в коридорах и на придомовых территориях. То есть, в местах с относительно высоким потоком людей.

Прежде чем отвечать на вопрос, как сделать датчик движения, необходимо определиться с существующими типами таких устройств. Это оборудование классифицируется по месту установки. Датчики бывают:

Первый тип устройств предъявляется более высокие требования к качеству и виду материала, из которого изготавливается его корпус. Наружные датчики отличаются между собой максимальной зоной охвата. Под последним термином понимается определенный участок территории, движение по которому способен «засечь» сенсор.

Самодельный датчик движения не предъявляет требований к типу осветительного прибора. Однако некоторые специализированные модели необходимо подключать к строго определенным прожекторам.

По механизму работы датчик движения для включения света бывает:

1. Инфракрасным. Такие устройства реагируют на температуру объекта, попадающего в зону действия сенсора. Инфракрасные датчики в основном используются внутри помещений, так как они отличаются повышенной чувствительностью к изменениям окружающей среды.
2. Микроволновым. Сенсор регистрирует изменения радиочастот. Он настраивается на определенный диапазон сигналов. В случае появления объекта в зоне «видимости» сенсор регистрирует его присутствие и передает информацию на сигнализатор. Тот включает свет.
3. Ультразвуковым. Считается наиболее простым устройством для освещения. Эти датчики отличаются надежной конструкцией.

В домашних условиях проще сделать датчик движения своими руками с ультразвуковым или инфракрасным сенсором. К недостатку такого устройства следует отнести то, что оно реагирует на животных.

Условия для установки

Прежде чем создавать собственный датчик движения, необходимо определиться с рядом важных условий. Последние влияют на параметры будущего устройства. К числу таких условий относится:

1. Выбор места установки. От этого параметра зависит конструкция датчика. В частности, если он используется на улице, то необходимо сделать для него влагостойкий корпус. Место установки также определяет уровень мощности, которым должен обладать сенсор.
2. Наличие преград. Люстры, деревья и другие объекты мешают прохождению сигнала.

Важно отметить, что инфракрасные сенсоры не срабатывают, если в зоне их «видимости» располагается стекло.

Изготавливаем датчик

Ниже мы рассмотрим схему простого датчика движения, который будет состоять из передатчика, приемника и блока питания для них.

Блок питания

И приёмник и передатчик питаются постоянным стабилизированным напряжением 12-16 В. При этом их суммарное потребление не превышает 50 мА.

Таким образом в качестве блока питания можно использовать любой БП на 12 В, например от старого роутера. Или же можно собрать свой источник по одной из множества схем в интернет. Потребление у нас мизерное, поэтому подойдёт любая.

Передатчик

Передатчик собран на микросхеме NE555. В качестве передающего элемента используется ИК-диод LD274, угол обзора которого составляет 10 градусов, что необходимо учесть при монтаже передатчика.

Приёмник

В качестве чувствительного элемента здесь используется фототранзистор BPW40, а в качестве исполнительного органа – реле BS-115C. Фототранзистор имеет угол обзора 20 градусов, что также следует учесть при монтаже приёмника. Принимая во внимание чувствительность фотоприёмного элемента, расстояние от передатчика до приёмника составит порядка 5 метров, что весьма неплохо.

Заключение

В собранном виде наши приёмник и передатчик будут выглядеть следующим образом:

Остаётся только сделать, чтобы реле приёмника осуществляло коммутацию лампочки, светодиодной ленты или звуковой сигнализации (на ваше усмотрение).