Датчики освещения. виды и устройство. работа и применение

Принцип действия инфракрасного датчика для системы освещения

Основой датчика движения является инфракрасный фотоэлемент с электронной схемой обработки сигнала. Датчик реагирует на любые изменения инфракрасного излучения в контролируемой зоне. Поскольку люди и домашние животные, имеют более высокую температуру, чем окружающая среда — детектор сразу отмечает их появление в зоне слежения. Чтобы фотоэлемент не реагировал на неподвижные нагретые предметы, используется сразу несколько технологических приемов:

  • инфракрасный фильтр устраняет влияние видимого света;
  • сегментированная линза Френеля разделяет сектор обзора на множество узких лучей;
  • электронная схема выделяет сигнал, свойственный тепловому «портрету» человека;
  • для предотвращения ложных срабатываний применяются многоэлементные фотоприемники.

Во время движения человек пересекает узкие лучи видимости, формируемые линзой. Меняющийся сигнал от фотоэлемента обрабатывается электронной схемой и вызывает срабатывание датчика.

Именно линза Френеля отвечает за диаграмму направленности датчика движения. Причем линия формируется как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскостях.

Дальность обнаружения зависит от чувствительности фотоэлемента и коэффициента мощности усилителя. Время удерживания после срабатывания также определяется электронной начинкой.

Типы датчиков движения

Датчики по способу обнаружения движения в зоне их действия делятся на:

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

Те датчики включения света, которые только принимают излучение, называются пассивными, а которые излучают и принимают волны – активными.

Отдельно стоит упомянуть о звуковых (акустических) датчиках. Они подают сигнал на включение света, когда повышается уровень шума. О них поговорим чуть позже.

По способу управления датчики делятся на:

  • Автоматические;
  • Датчики, с возможностью принудительного включения света;
  • Датчики с возможностью регулирования дальности обзора, времени срабатывания, уровней освещенности и чувствительности.

Автоматические датчики движения подают команду на включение света в автоматическом режиме при обнаружении движущихся объектов и его отключения при исчезновении таковых. Бывают ситуации, когда человек находящийся в зоне действия датчика перестал двигаться (сел на стул или просто встал на одном месте). В этом случае также может произойти отключение света датчиком. Для предотвращения подобных ситуаций в схему подключения датчика добавляют обычный выключатель, при помощи которого человек включает свет принудительно (смотрите фото).

У большинства устройств включения света имеется возможность изменения параметров их работы. Регулировка датчика движения для включения света производится с помощью потенциометров, чьи ручки расположены на дне корпуса. Для настройки доступны 3 параметра: уровень освещенности, чувствительности, а также время срабатывания.

Уровень освещенности выставляют на такое значение, чтобы датчик работал только при наступлении темноты, днем его активность ни к чему.

Изменение уровня чувствительности устройства необходимо для его точной работы. Чем выше чувствительность датчика, тем чаще он будет срабатывать на возмущения. Суть настройки заключается в том, чтобы он реагировал только на появление в «зоне видимости» человека.

Настройка времени срабатывания необходима для того, чтобы датчик не отключался через 5-10 секунд после включения света. Значения времени выставляют на свое усмотрение – от 1 до 10 минут. Ровно столько будет гореть свет после включения.

По типу и месту монтажа датчики делятся на:

  • Устройства наружной установки, которые могут быть встраиваемыми или закрепляемыми на кронштейнах;
  • Устройства внутренней установки, также встраиваемые или накладные.

Датчики для установки внутри помещений и на улице конструктивно практически не отличаются, разве что уличные устройства имеют повышенную защиту корпуса от атмосферных осадков. Внутри помещения датчики располагают на потолке или стенах. Потолочный датчик движения для включения света, как и настенный, может быть накладным (в этом случае он крепится к поверхности шурупами и дюбель-гвоздями) или встраиваемым (крепление такого датчика осуществляется в специально просверленное отверстие).

Часто датчики устанавливают в подвесной или натяжной потолки. Их механизм крепления, аналогичен механизму крепления точечных светильников. На улице устанавливают преимущественно накладные датчики.

Также датчики отличаются:

Мощностью нагрузки, которая находится в диапазоне от 8 до 2500 ватт. Разные модели датчиков рассчитаны на свою нагрузку. При их выборе заранее вычисляют мощность подключаемых светильников и учитывают ее. Если со временем к датчику будут подключаться дополнительные светильники, то в схему вводят либо дополнительный датчик, либо промежуточное реле. Если мощность подключаемых к датчику устройств освещения больше, чем та, на которую он рассчитан, могут выйти из строя релейные выходы датчика. В этом случае он подлежит замене;

Дальностью действия – от 8 до 20-ти и более метров. Датчики присутствия для включения света с максимальной дальностью действия устанавливают на улице, в длинных коридорах или обширных помещениях. В помещениях малой площади монтируют датчики, чья дальность действия находится в пределах 8-12 метров;

  • Углом обзора (от 60 до 360 градусов);
  • Типом подключаемой нагрузки. Это могут быть лампы: накаливания, люминесцентные, галогенные на 220 вольт и галогенные на 12В с подключением через трансформатор, светодиодные, люминесцентные обычные и компактные люминесцентные;
  • Степенью защиты (IP20-IP55).

Датчики движения для включения света уличные или производственные должны иметь защиту от влаги, высокой температуры и пыли (класс IP 44 и выше). Для моделей, устанавливаемых внутри жилых, административных, офисных помещений достаточно датчиков с минимальной защитой от внешних факторов.

УЗ датчики

Измерение окружающего пространства с помощью звуковых волн — прерогатива ультразвуковых датчиков. Они генерируют звуковые волны, которые при любом движении отражаются от объектов. Частота этих отражений непрерывно измеряется, и получается своеобразный эхолот. Сигнал поступает на приемник датчика и отдает команду по включению или отключению освещения.

Такие датчики чаще всего используют в автопроме для создания систем парктроник.

Преимущества:

  • Возможность установки на больших площадях.
  • Нечувствительность к погодным условиям.
  • Устойчивость к загрязнениям и пыли.
  • Сопоставимость с разными материалами корпуса.
  • Максимально широкий температурный диапазон для работы.

Недостатки:

  • Чувствительность домашних животных к ультразвуку.
  • При длительном использовании может вызывать головную боль.

Разновидности

Современный рынок предлагает три вида звуковых датчиков, включающих освещение. Это стандартные звуковые и оптико-акустические модели, а также приборы, реагирующие ещё и на движение.

  1. Если классические звуковые модели способны реагировать только на звуковую волну, то оптико-акустические приборы работают несколько по иной схеме. Помимо приёма и обработки звукового сигнала, они способны самостоятельно оценивать уровень освещённости помещения и не позволят включить лампу в светлое время суток, несмотря на присутствие шума. В конструкцию таких моделей входит чувствительный фотоэлемент, реагирующий на количество света в помещении.
  2. Звуковые датчики с функцией движения способны включать свет как при прохождении звуковой волны, так и при появлении человека или животного. Однако такие модели не очень удобны в том плане, что часто реагируют на грызунов и домашних питомцев, повышая тем самым процент ложных срабатываний.
  3. Стандартные звуковые модели подразделяются на два типа: приборы, срабатывающие от любого шума и командные образцы.

Такие модели устанавливают исключительно в общественные пространства, а в жилых помещениях не используют. Исключение составляют приборы, оснащённые реле задержки отключения, которые иногда используются в ванных комнатах и туалетах.

Образцы дополнены функцией задержки времени отключения и самостоятельно отключаются только через 50-60 секунд после стихания последнего шума. Некоторые модели данного вида оснащены дополнительной опцией задержки включения, которая не позволит прибору зажечь свет от короткого акустического удара, например, раската грома или сигнала авто. Устройство включит свет только в том случае, если шум будет продолжаться в течение сколько-нибудь продолжительного времени. Параметры времени в большинстве случаев можно запрограммировать самому. Достоинствами вида является простота устройства и низкая цена. К недостаткам относят невозможность установки в подъезды, выходящие окнами на шумную магистраль, и использование в жилых помещениях.

Звуковое реле, реагирующее на конкретные команды, например, на хлопок в ладоши, позволяет использовать его в жилых пространствах и офисных коридорах. По своей сути данное устройство является тем же шумовым датчиком, но с более высоким порогом срабатывания, улавливающим одну или две команды. Принцип его действия немного отличается от принципа работы шумового прибора и состоит в следующем: при одном хлопке в ладоши устройство замыкает цепь, свет включается и продолжает гореть до тех пор, пока не прозвучит команда на отключение света. Обычно в качестве команды выключения используют двойной хлопок.

Более сложные модели способны различать голосовые команды, состоящие из кодовых слов. Однако такие образцы больше являются творением домашних умельцев и на рынке присутствуют в ограниченном количестве. Достоинствами моделей этого вида является возможность их установки в места с умеренным шумом, на который датчик не реагирует. К недостаткам относят неудобство использования моделей, работающих по хлопку, при занятных руках.

В целом установка звуковых датчиков быстро оправдывает затраты на их приобретение, существенно экономит электричество и исключает вероятность порчи выключателей злоумышленниками в общественных местах.

О том, как выбрать датчик звука для включения света, смотрите в следующем видео.

Правильное размещение

Как уже упоминалось, важное значение имеет правильное размещение датчиков присутствия в комнате. Как видно из рисунка ниже — лучшие места – углы комнаты, удалённые от батарей центрального отопления или стены, свободные от кондиционеров, увлажнителей воздуха или конвекторов

Размещение датчиков

Не стоит устанавливать их и напротив окон, иначе попадающие на сенсоры лучи света будут провоцировать постоянные ложные срабатывания, даже без присутствия человека. Не самое лучшее место и у двери – так как каждый раз, когда вы будете приходить мимо, сенсор будет реагировать на ваши движения путём включения света. А для большей части современных ламп это не есть хорошо. Они намного быстрее выходят из строя. Да и наличие вибраций от хлопанья дверью — далеко не оптимальные условия для эксплуатации микросхем.
Радиус действия (чувствительности) такого датчика обычно составляет 3-10 метров, в зависимости от используемой модели. Поэтому для нормального освещения длинных или неправильной формы помещений рекомендуется использовать сразу несколько датчиков движения.
Оптимальная высота монтажа – под потолком, на 2,4 – 3 метра от пола. Чтобы в радиус покрытия датчика не попадали никакие другие источники тепла (кроме жильцов) регулируйте угол наклона и направленность сенсора. Это же относится и другим светильникам в комнате – иначе датчик будет срабатывать на лампу накаливания – как на источник тепла.
Кстати, по поводу ламп — для связки с датчиком движения лучше выбирать светодиодные или галогенные модели. Они экономны, дают достаточно яркий поток света и главное, невосприимчивы к частым включениям-выключениям так, как, например, люминесцентные.
Хотя со многими моделями датчиков светодиодные лампы не работают или светят в пол силы. А некоторые схемы и вовсе предполагают только лампы накаливания, мощностью не менее 40 Вт. Энергосберегающие лампы также могут «моргать» ночью (даже при условии выключения света) из-за неправильно подсоединённого выключателя с индикатором (диодной лампочкой). Чтобы избежать проблем с морганием LED-ламп, нужно использовать специальный сетевой адаптер, который будет выдавать постоянное напряжение, без которого диоды не могут работать нормально.
Ниже приложена схема расположения датчиков движения на примере однокомнатной квартиры.

Размещение датчиков

Как видим, для небольших помещений вполне достаточно одного датчика присутствия. Проблематичнее всего будет выбрать место и подходящий угол наклона сенсора на кухне, так как конвекционные токи от плиты, готовых блюд, микроволновки и т.д. будут провоцировать ложные срабатывания. Возможно, здесь даже придётся воспользоваться датчиками другого типа (ультразвуковым или микроволновым).

Инфракрасные датчики – отличный способ рационально использовать электроэнергию, используемую на освещение. Да и вообще – с ними просто удобно. Не нужно впотьмах разыскивать на стене клавишу для включения света. Такие модули не так уж сложно сделать своими руками, главное — не напутать с фазами и допустимыми уровнями тока с напряжением.

https://youtube.com/watch?v=YiWmUeN1Btg

Датчик движения инфракрасный ДД-008-B 1200Вт 180 гр.12м IP44

Артикул: 4680005959730

Производитель: LLT(ЛЛТ) — LED Lighting Technology

Преимущества
  • экономит электроэнергию
  • увеличивает срок службы ламп и светильников
  • регулировка времени (TIME)
  • регулировка режима LUX (день-ночь)
  • регулировка чувствительности (SENS)

Режимы работы:1. Регулировка времени (TIME) позволяет установить время нахождениясветильника во включенном состоянии после срабатывания детектора в диапазоне 8 сек-10 мин.2. Регулировка режима LUX (день-ночь) позволяет изменять срабатыва-ние детектора в различный период освещённости (день-вечер-ночь).3. Регулировка чувствительности (SENS)-регулятор (в зависимости от мо-дификации позволяет изменять чувствительность детектора). Поворот ре-гулятора по часовой стрелке увеличивает чувствительность срабатываниядетектора до максимальной величины.Области примененияУправление освещением, устройствами сигнализации.

Цена: 385 руб.

− 1 +

Назначение и сфера использования

Датчики звука предназначены для автоматического включения осветительных приборов при приближении к ним человека. Приборы получили широкое распространение в тамбурах зданий, общественных туалетах, подъездах многоквартирных домов и других местах общественного пользования. Кроме того, датчики часто устанавливают в системы охранной сигнализации. Устройства способны работать со всеми типами осветительных приборов, включая люминисцентные и светодиодные лампы.

Помимо мест общего пользования, датчики устанавливают в помещениях жилых домов, в которых домочадцы бывают редко, например, в кладовые или другие подсобные помещения. Более того, датчик является оптимальным решением для освещения длинных и тёмных коридоров, что особенно актуально в домах с маленькими детьми. Часто бывает так, что ребёнок просто опасается выходить в тёмное пространство, а до выключателя ещё не дорос. Устройства очень востребованы в домах, где есть люди с ограниченными возможностями, которые передвигаются по дому в инвалидных креслах, а также на складах и базах, где не всегда есть возможность включить освещение с помощью рук. Датчики позволяют осуществлять загрузку и выгрузку товара, не выпуская тяжёлых коробок для того, чтобы включить свет.

Датчики часто устанавливают и в проходных коридорах, где они мгновенно включат свет при появлении человека, и незамедлительно выключат его, как только тот покинет коридор

Ещё одной важной сферой использования датчиков звука являются медицинские учреждения, где отсутствие выключателя продиктовано требованиями гигиены. Используют устройства и в помещениях, в которых установка стандартного выключателя по техническим причинам невозможна

В более широких масштабах датчики используются в речных и морских портах, где после срабатывания тревожной сирены они мгновенно включают дополнительные прожекторы, освещающие акваторию.

Шумовые сенсоры

Именно эта разновидность акустических датчиков, отвечающих за включение/выключение освещения, наиболее широко представлена на рынке электротехнических устройств подобного назначения. Срабатывают они от любого источника звука (поэтому их и называют шумовыми): человеческого голоса, звона ключей, стука каблуков, хлопка от открывающейся двери и так далее. После срабатывания датчика освещение включается в том или ином режиме (в зависимости от модели):

  • Свет горит только в течение того времени, пока встроенный микрофон фиксирует тот или иной звук в радиусе своего действия (как правило, от 3 до 10 м).
  • При возникновении шума происходит включение осветительного прибора, после чего он продолжает работать еще в течение 25÷60 секунд (это зависит от конкретной модели). В некоторых устройствах вы можете сами установить продолжительность активации лампы.

Как правило, шумовой автоматический датчик имеет встроенный светочувствительный элемент, реагирующий на естественное освещение. Как это работает? Очень просто: при достаточном естественном освещении микрофон устройства автоматически отключается и не реагирует на какие-либо звуковые сигналы. По мере наступления темноты он переходит в режим работы, то есть, начинает реагировать на любые шумы, и осветительные приборы включаются. Таким образом, наличие светочувствительного элемента в значительной степени помогает экономить электроэнергию.

Основные места, где целесообразно устанавливать шумовые сенсоры:

  • лестничные пролеты и площадки;
  • тамбуры перед дверями лифтов;
  • редко посещаемые помещения (причем достаточно хорошо защищенные от внешних шумов), например коридоры или подсобные помещения.

Важно! Невозможно применять такие устройства в жилых и офисных помещениях ввиду их низкой избирательности (по отношению к природе происхождения звукового сигнала). Шумовые датчики могут быть выполнены в виде:

Шумовые датчики могут быть выполнены в виде:

  • Патрона (со встроенным звуковым сенсором) для установки лампочки.
  • Отдельного блока, подключаемого в разрыв проводов питания.
  • Стандартного выключателя, который можно установить вместо обычного клавишного.

Устройство датчиков присутствия

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

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

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

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

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

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

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

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

  • посредством электрических проводов;
  • по защищенному радиоканалу.

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

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

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

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

Принцип работы

Звуковой датчик, необходимый для включения света относится к группе акустических механизмов. В основе принципа его работы лежит обнаружение устройством акустической волны. Такая волна распространяется по прибору, проникая вовнутрь. При этом он регистрирует любые отклонения от стандартных параметров, которые возникают в результате распространения звуковой волны. В качестве реперных точек используется скорость волны и ее амплитуда. Скорость волны, в свою очередь, регистрируется через показатель частоты и фазности.

Любой прибор, созданный для включения освещения в помещении с помощью звукового сигнала, должен устанавливаться в разрыве линии питания осветительного прибора.

Схема установки датчика

Сама же работа прибора идет по следующему алгоритму:

  • прибор находится в режиме «акустический контроль». В данном режиме датчик способен уваливать звуковой сигнал;
  • при наличии громкого акустического сигнала прибор его улавливает вследствие резкого изменения звукового фона;

Обратите внимание! В качестве звукового сигнала датчик может расценивать хлопок дверью, шаги человека, открытие двери, голос и т.д. при улавливании звуковой волны, прибор включает свет на 50 секунд

Это время он не реагирует на изменения звукового фона в помещении

при улавливании звуковой волны, прибор включает свет на 50 секунд. Это время он не реагирует на изменения звукового фона в помещении.

По такому алгоритму прибор работает до следующего изменения звукового фона в помещении. Если он не зарегистрировал акустические волны, то свет будет автоматически отключен.

При регистрации шума работа прибора будет продлена еще на 50 секунд. Этот алгоритм будет повторяться на всем протяжении эксплуатации прибора.

Также следует указать, что звуковой датчик в своей работе использует пьезоэлектрические материалы. В физике под пьезоэлектричеством понимают определенный вид электрического заряда, который формируется благодаря наличию механического напряжения. Пьезоэлектрические материалы при использовании электрического поля определенного заряда вызывают механическое напряжение. Таким образом, пьезоэлектрические звуковые сенсоры способствуют развитию механических волн с помощью электрического поля. На основе этих явлений и происходит работа акустических датчиков.

Акустический датчик

Приемником звукового сигнала здесь выступает микрофон. Он служит преобразователем акустических колебаний в имеющемся переменном электрическом напряжении.

Такие микрофоны бывают следующих типов:

  • низкоомные – представляет собой катушку индуктивности, оснащенной подвижными магнитами. Они выступают в роли переменных резисторов;
  • высокоомные – является эквивалентом переменного конденсатора.

Кроме этого микрофоны могут быть:

  • электретными двухвыводными;
  • электретными трехвыводными.

Но такие микрофоны имеют несколько некачественную передачу сигнала. Для улучшения их работы необходим специальный усилитель, который будет предварительно усиливать акустическую волну.

При всем том, что электретные микрофоны схожи с пьезодатчиками, они отличаются от них линейной передачей, а также значительно широкой частотой. Это позволяет прибору проводить обработку полученного сигнала без его искажения.

Как показывает практика, такой принцип работы очень надежный, что гарантирует длительную эксплуатацию прибора. Поэтому наслаждаться этим технологическим устройством вы будете довольно долго.

С датчиком, ориентированным на прием звукового сигнала, вы оптимизируете процесс включения света у себя в доме или в отдельной комнате. Установка прибора позволит вам больше экономить, и вы уже не будете с прежним страхом заглядывать в квитанции по электроэнергии.

Применение

Применять датчики такого типа рекомендуют в квартирах, коттеджах, общественных санузлах, лестницах, коридорах, архивах, душевых и т.д. Модели Indoor 180-R, Indoor 180-T позволяют переделать уже существующую схему освещения на обычных выключателях на автоматическую систему.

Но при установке двухпроводных датчиков есть серьёзные ограничения.

Простейшая система освещения обычно сделана по двухпроводной схеме (на выключатель приходит и уходит фаза), что не позволяет использовать модель Indoor 180-R для этой цели, так как она не работает без нулевого провода.

Как упоминалось выше, для двухпроводной схемы подойдут Indoor 180-T.  У Indoor 180-T Triac(симисторное) исполнение в двухпроводной технологии без нулевого провода. Предназначен только для резистивных нагрузок  мощностью от 40 до 300 Вт. Для осветительных приборов
с электронными и пассивными балластами данная модель не подходит.

Для этого случая создана модель Indoor 180-SC, которая также работает без нулевого провода по симисторной технологии. Но коммутация светового прибора происходит не напрямую, а через дополнительный таймер SCT1 фирмы B.E.G.

Датчик движения дает только импульс на включение или удержание включенного состояния на таймер, который может располагаться как в самом светильнике, так и отдельно в щите освещения. К этому таймеру можно подключать разные приборы освещения большой мощности.

Обращайтесь в компанию B.E.G. Мы разработаем и внедрим проект с учетом всех ваших пожеланий

В наших разработках большое внимание уделяется энергоэффективности, поэтому они окупаются за два-три года

И не забывайте подписываться на наш блог, чтобы каждую неделю получать интересные статьи
о системах управления освещением.

Преимущества и недостатки датчика звука для включения света

В качестве шумовой нагрузки может выступать открытие двери, человеческие шаги, голоса разной громкости, покашливание или хлопок в ладоши

Как и любой другой электрический прибор, акустические датчики включения освещения обладают своими преимуществами и недостатками. К достоинствам оборудования следует отнести:

  • Ощутимое сокращение расходов на электроэнергию и приобретение новых ламп, поскольку уже научно подтверждено, что потенциал осветительных элементов значительно увеличивается.
  • Нельзя сказать, что стоимость сильно маленькая, но оснастить дом подобными технологиями под силу семьям из любой категории населения.
  • Большой радиус действия, который позволяет заранее распознать звуки и своевременно включить осветительные приборы.

Помимо этого отключение света происходит не сразу после ухода человека, а спустя 20-30 секунд. Это весомый плюс, так как у человек не окажется неожиданно в кромешной темноте.

Из недостатков следует отметить невозможность установки в шумных помещениях, а также большое количество ложных срабатываний у бюджетных моделей акустических датчиков включения света.

Ссылка на основную публикацию