Схема подключения фотоэлемента для уличного освещения: Фотореле для уличного освещения: выбор, схемы установки

Схема подключения фотоэлемента для уличного освещения: Фотореле для уличного освещения: выбор, схемы установки

Содержание

Фотореле для уличного освещения: выбор, схемы установки

Владельцев частных домов при благоустройстве участка волнует вопрос, как сделать автоматическое включение света в сумерки и выключение его на рассвете. Для этого есть два устройства — фотореле и астротаймер. Первое устройство более простое и дешевое, второе — сложнее и дороже. Более подробно поговорим о фотореле для уличного освещения. 

Содержание статьи

Устройство и принцип действия

Это устройство имеет множество названий. Самое распространенное — фотореле, но называют еще фотоэлемент, датчик света и сумерек, фотодатчик, фотосэнсор, сумеречный или светоконтролирующий выключатель, датчик освещенности или день-ночь. В общем, названий много, но суть от этого не меняется — устройство позволяет в автоматическом режиме включать свет в сумерки и выключать на рассвете.

Схема фотореле для уличного освещения на фоторезисторе

Работа устройства основана на способности некоторых элементов изменять свои параметры под воздействием солнечного света. Чаще всего используют фоторезисторы, фототранзисторы и фотодиоды. Вечером, при уменьшении освещенности, параметры светочувствительных элементов начинают меняться. Когда изменения достигнут определенной величины, контакты реле смыкаются, подавая питание на подключенную нагрузку. На рассвете изменения идут в обратном направлении, контакты размыкаются, свет гаснет.

Характеристики и выбор

В первую очередь выбирают напряжение, с которым будет работать датчик света: 220 В или 12 В. Следующий параметр — класс защиты. Так как устройство устанавливается на улице, он должен быть не ниже IP44 (цифры могут быть больше, меньше — нежелательно). Это значит, что внутрь устройства не могут попасть предметы размером более 1 мм, а также что водяные брызги ему не страшны. Второе, на что стоит обратить внимание — на температурный режим эксплуатации. Ищите такие варианты, которые с запасом перекрывают средние показатели в вашем регионе как по плюсовой, так и по минусовой температуре.

Подбирать модель фотореле также необходимо по мощности подключаемых к нему ламп (выходная мощность) и току нагрузки. Оно, конечно, может «тянуть» нагрузку немного больше, но при этом могут быть проблемы. Так что лучше брать даже с некоторым запасом. Это были обязательные параметры, по которым надо выбирать фотореле для уличного освещения. Есть еще несколько дополнительных.

Пример характеристик фотореле для уличного освещения

В некоторых моделях есть возможность подстроить порог срабатывания — сделать фотодатчик более или менее чувствительным. Уменьшать чувствительность стоит при выпадении снега. В этом случае отраженный от снега свет может быть воспринят как рассвет. В результате свет будет то включаться, то отключаться. Такое представление вряд ли понравится.

Обратите внимание на пределы регулировки чувствительности. Они могут быть больше или меньше. Например, у фотореле AWZ-30 белорусского производства этот параметр  — 2-100 Лк, у фотоэлемента P02 диапазон подстройки 10-100 Лк.

Задержка срабатывания. Для чего нужна задержка? Для исключения ложных включений/отключений света. Например, ночью на фотореле попал свет фар проезжающего автомобиля. Если задержка срабатывания мала, свет отключится. Если она достаточна — хотя-бы 5-10 секунд, то этого не произойдет.

 

 

Выбор места установки

Для корректной работы фотореле важно правильно выбрать его местоположение. Необходимо учесть несколько факторов:

Как видите при организации автоматического освещения на улице выбрать место для установки фотореле — не самая простая задача. Иногда приходится переносить его несколько раз, пока найдешь приемлемое положение. Часто, если датчик света используют для включения фонаря на столбе, фотореле стараются расположить там же. Это совершенно не обязательно и очень неудобно — счищать пыль или снег приходится довольно часто и каждый раз залезать на столб не очень весело. Само фотореле можно разместить на стене дома, например, а к светильнику дотянуть кабель питания. Это наиболее удобный вариант.

Схемы подключения

Схема подключения фотореле для уличного освещения проста: на вход устройства заводится фаза и ноль, с выхода фаза подается на нагрузку (фонари), а ноль (минус) на нагрузку идет от автомата или с шины.

Схема подключения фотореле для освещения (фонаря)

Если делать все по правилам, соединение проводов необходимо делать в распределительной (монтажной коробке). Выбираете герметичную модель для расположения на улице, монтируете в доступном месте. Как подключить фотореле к освещению на улице в этом случае — на схеме ниже.

Подключение фотодатчика через распределительную коробку

Если включать/отключать необходимо мощный фонарь на столбе, в конструкции которого есть дросселя, лучше в схему добавить пускатель (контактор). Он рассчитан на частое включение и выключение, нормально переносит пусковые токи.

Схема подключения датчика день-ночь с пускателем

Если свет должен включаться только на время нахождения человека (в уличном туалете, возле калитки), к фотореле добавляют датчик движения. В такой связке лучше сначала поставить светочувствительный выключатель, а после него — датчик движения. При таком построении датчик движения будет срабатывать только в темное время суток.

Схема подключения фотореле с датчиком движения

Как видите, схемы несложные, вполне можно справиться своими руками.

Особенности подключения проводов

Фотореле любого производителя имеет три провода. Один из них — красный, другой — синий (может быть темно-зеленым) и третий может быть любого цвета, но обычно черный или коричневый. При подключении стоит помнить:

  • красный провод всегда идет на лампы:
  • к синему (зеленому) подключается ноль (нейтраль) от питающего кабеля;
  • к черному или коричневому подается фаза.

Если посмотрите на все выше приведенные схемы, то увидите, что они нарисованы с соблюдением этих правил. Все, больше никаких сложностей. Подключив так провода (не забудьте, что нулевой провод также надо подключить на лампу) вы получите рабочую схему.

 

Как настроить фотореле для уличного освещения

Настраивать датчик освещенности необходимо после установки и подключения в сеть. Для регулировки пределов срабатывания в нижней части корпуса имеется небольшой пластиковый поворотный диск. Его вращением и задается чувствительность.

Найдите на корпусе подобный регулятор — им настраивается чувствительность фотореле

Чуть выше на корпусе есть стрелочки, которыми обозначено, в какую сторону крутить для увеличения и уменьшения чувствительности фотореле (влево- уменьшить, вправо — увеличить).

Для начала выставляете наименьшую чувствительность — загоняете регулятор в крайнее правое положение. Вечером, когда освещенность будет такой, что вы решите, что уже надо бы включить свет, начинаете подстройку. Надо плавно поворачивать регулятор влево до тех пор, пока не включится свет. На этом можно считать, что настройка фотореле для уличного освещения закончена.

Астротаймер

Астрономический таймер (астротаймер) — это другой способ автоматизировать уличное освещение. Принцип его работы отличается от фотореле, но он тоже включает свет вечером и выключает его утром. Управление светом на улице происходит по времени. В данном устройстве заложены данные про то, в какое время темнеет/светает в каждом регионе в каждый сезон/день. При настройке астротаймера вводятся GPS координаты его установки, выставляется дата и текущее время. Согласно заложенной программе устройство и работает.

Астротаймер — второй способ автоматизировать свет на участке

Чем оно удобнее?

  • Оно не зависит от погоды. В случае с установкой фотореле велика вероятность ложного срабатывания — в пасмурную погоду свет может включаться ранним вечером. При попадании на фотореле света он может гасить свет посреди ночи.
  • Устанавливать астротаймер можно в доме, в щитке, в любом месте. Ему не нужен свет.
  • Есть возможность сдвигать время включения/выключения на 120-240 минут (зависит от модели) относительно заданного времени. То есть, вы сами сможете выставить время так, как вам удобно.

Недостаток — высокая цена. Во всяком случае, модели, которые есть в торговой сети, стоят довольно солидных денег. Но можно купить в Китае намного дешевле, правда, как он будет работать — вопрос.

Схема подключения фотореле для уличного освещения своими руками

Сегодня речь пойдет об устройстве для автоматического включения/выключения осветительных приборов. Официальное его название – фотореле для уличного освещения. Оно значительно упрощает эксплуатацию источников света, создавая тем самым дополнительный комфорт жильцам. Мы рассмотрим самые популярные вопросы об этом приспособлении и узнаем, стоит ли тратиться на подобное оборудование и можно ли правильно своими руками подключить такое устройство.

Что такое фотореле и как оно работает

Люди с давних пор стремятся к автоматизации как на работе, так и в быту. А фотореле – это логическое усовершенствование (разновидность) обычного механического переключателя, иначе называемого сумеречный выключатель или светореле.

Оно служит для автоматического управления электрическими цепями различных источников света, в зависимости от интенсивности наружного освещения. Действующими элементами устройства являются:

  • Датчик света. Его фотоэлемент реагирует на изменение уровня освещенности и передает сигнал на реле.
  • Реле. Получает информацию от датчика и в соответствии с выставленными параметрами управляет (замыкает/размыкает) электроцепью светильника.

Вот и весь принцип работы фотореле. С помощью специального регулятора на корпусе можно выставлять порог срабатывания прибора. Так можно добиться более или менее раннего включения/отключения света в зависимости от ваших потребностей.

Сфера применения

Использование фотореле не ограничивается лишь уличным освещением. Проявив немного фантазии, его можно применять и в других местах, вот некоторые примеры:

  • Гараж. Очень удобно, когда, открывая снаружи ворота гаража, свет будет зажигаться автоматически и не нужно на ощупь искать выключатель. Правда это больше актуально в городских гаражах, где свет снаружи горит постоянно. Для загородных домов такая схема будет работать только днем.
  • Управление поливом. Еще одно интересное применение фотореле – это активация капельного орошения в ночное время. Отличное решение для дачных участков и частных домов, которое значительно сэкономит ваше время в дневные часы. Будь то лужайка с газоном или грядки, за ночь все будет хорошенько увлажнено без вашего участия. Но тут нужно следить за погодой и отключать систему в дождливые дни.

В последнее время все популярнее становится система под названием – «Умный дом», где царит полная автоматизация. Так вот, фотореле занимает в ней не последнее место, используясь в совокупности с датчиками движения и другими «умными» приспособлениями.

Разновидности

По типу конструкции фотореле для уличного освещения делятся на два вида:

  1. У первого все составляющие части находятся в одном корпусе. С одной стороны, это довольно удобно, закрепил его рядом с нужным светильником, подключил и готово. С другой стороны, устройство получается более громоздким, что не всегда удобно. Зато не нужно тянуть провода до распределительного щита.

Фотореле фр-601 и фр-602

  1. У этих устройств выносной фотоэлемент располагается снаружи, а само реле крепится в щитке на дин-рейку. Такое исполнение надежно защищает устройство от повреждения, атмосферных осадков и т. п, а небольшой датчик будет менее заметен.

Реле с выносным фотодатчиком для установки в щитке

Приборы типа ФР-601 или ФР-602 имеют регуляторы в нижней части корпуса и обозначаются «+» и «—». У реле с выносными датчиками такие регуляторы расположены на внутренней части фотореле, которая располагается в распределительном щите. При повороте в сторону минуса, чувствительность датчика снижается и реле срабатывает только при сильной темноте, а подкручивая в плюс, наоборот, когда еще достаточно светло.

Наиболее популярные и надежные производители фотореле: ФР, ИЭК, LXP, CSM. Они довольно неприхотливы в эксплуатации и обслуживании.

Помимо обычных фотореле с регулятором, есть также устройства сдатчиком движения. То есть даже после того, как стемнело свет будет выключен до тех пор, пока кто-нибудь не подойдет к датчику. Это может значительно экономить электроэнергию, потому ночью передвижение людей обычно минимально.

Пример фотореле с датчиком движения и лампой ДРЛ

Самые навороченные модели оснащаются таймерами, которые можно запрограммировать на разный режим работы. Принцип их действия простой – летом темнеет намного позже, чем зимой, поэтому такие приборы регулируются на каждый промежуток времени отдельно, вплоть до годового цикла.

Фотореле фр-136 с таймером

Подбираем параметры устройства

Прежде чем купить фотореле, нужно определиться с техническими характеристиками прибора:

  1. На какое напряжение оно рассчитано. В большинстве случаев это 220 вольт, импортные модели могут иметь требование на 110 или 127 В. Встречаются приборы на 12 и 24 В (чтобы подключить такие к обычной сети понадобится блок питания). Загляните в щиток, чтобы узнать напряжение вашей сети.
  2. Значение максимального тока нагрузки. Чаще всего этот параметр имеет диапазон от 5 до 16 А. Он выбирается исходя из количества и мощности подключаемых через фотореле источников света.
  3. Диапазон срабатывания датчика. В стандартном исполнении приборы имеют границы от 5 до 50 Лк (люкс – единица измерения освещенности). Модели подороже обладают более точной регулировкой.
  4. Потребление мощности устройства в покое (от 0,1 до 1 Вт) и при срабатывании (от 2 до 10 Вт).
  5. Интервал времени (от 15 до 30 сек.) при случайном затемнении фотоэлемента. Если на датчик ненадолго попадет сильная тень или свет фар, это предотвратит ложное срабатывание.
  6. Степень защиты корпуса устройства от внешних факторов. Для уличного освещения обычно выбирают с индексом – IP 65 или IP 44, маркировка IP 40 говорит о том, что фотореле можно использовать под открытым небом только с защитным кожухом.
  7. Максимально допустимая температура наружного воздуха для нормальной работы фотореле, этот диапазон составляет от -20 до +50 ⁰С.
  8. Размеры устройства выбирают в зависимости от месторасположения прибора, габаритов щитка. Нужна ли компактная внешняя часть или это не так важно, все подбирается индивидуально.

Установка фотореле

Перед монтажом системы под управлением фотодатчика следует знать некоторые детали процесса:

  1. Выбирая место установки фотореле для уличного освещения учитывайте, чтобы свет от источника не попадал на фотоэлемент.
  2. Избегайте мест установки с агрессивной средой (химические и легковоспламеняющиеся, горючие материалы).
  3. Не допускается монтаж устройства «вверх ногами». То есть основание должно быть направлено вниз, во избежание попадания воды, пыли и т. п.
  4. Убедитесь, что технические характеристики устройства соответствуют параметрам вашей электросети.

Схема подключения

Чтобы своими руками произвести подключение фотореле вы можете обратиться к следующей схеме либо изучить документацию к прибору. В ней или на обратной стороне устройства обязательно должно быть схематичное изображение подключения.

Схема подключения фотореле

Это самая простая схема, согласно которой правильно собрать электроцепь самостоятельно не составит труда даже неопытному человеку. Расцветка выходящих проводов может быть любой, нулевой кабель чаще всего бывает синего цвета, фазный черного или коричневого, а красный – питающий, на лампу. Все соединения проводов рекомендуется производить в распределительной (монтажной) коробке (см. фото ниже), используя специальные зажимы или клемники.

На следующей схеме показано, как правильно подключить фотореле для уличного освещения с датчиком движения. На данной схеме дополнительно присутствует провод заземления (зеленый), выходящий из щита с нулевым и фазным. Датчик движения просто является дополнительным звеном, в цепи разрыва фазы.

Устанавливая датчик движения на улице, учитывайте те же условия, что и для монтажа фотореле

Если ваш выбор пал на фотореле для уличного освещения с выносным датчиком, то предлагаем ознакомиться со схемой его подключения:

Схема фотореле для уличного освещения с выносным датчиком

Блок реле (1) устанавливается в распределительный щит, фотоэлемент (2) крепится снаружи, в месте, исключающем попадание лучей светильника (3) и по возможности затеняющих предметов.

Еще один очень частый вопрос читателей – это подключение фотореле к фонарям с лампами ДРЛ (дуговая ртутная лампа).

Чаще всего такие лампочки устанавливаются в следующие осветительные приборы:

Светильники для ламп ДРЛ

Это могут быть приборы как для освещения городских улиц, так и приусадебных участков (фонари, прожекторы и т. п.). ДРЛ гораздо экономичнее чем лампы накаливания, поэтому их применение для уличного освещения более оправданно, особенно в паре с датчиком движения.

Чтобы правильно подключить фотореле к светильнику с лампой ДРЛ, нужно добавить в схему дроссель или ПРА (пускорегулирующий аппарат) либо приобрести светильник со встроенным пускателем.

Схема подключения светильника с лампой ДРЛ

Немного о ценах

Стоимость фотореле на самом деле не так высока. Вот пример ценников на самые популярные модели:

  • ФР-601 от 200 до 300 р.
  • ФР-602от 300 до 400 р.
  • LXP-01 от 240 р.
  • LXP-02 от 350 р.
  • LXP-03 от 420 р.

Цены на датчики движения:

  • IEK от 400 р.
  • CAMELION от 350 р.
  • ТДМ от 400 р.
  • REV RITTER от 550 р.

Это средние цены по России, для разных регионов стоимость может несколько варьироваться. Если вы задались автоматизацией своего жилища, то задумку можно легко воплотить и не слишком разориться при этом.

Вывод

Мы осветили часто встречающиеся вопросы о выборе, принципе действия, разновидностях, схемах подключения и ценах на фотореле. Мы также выяснили, что сделать все это своими руками довольно просто любому человеку, было бы желание и средства. А уж если вы воплотите свою затею в жизнь, то ваши близкие и гости по достоинству оценят всю прелесть современных благ цивилизации.

Фотореле для уличного освещения – схема подключения

Суммарная потребляемая электрическая мощность групп светильников уличного освещения может быть достаточно большой даже при использовании экономичных светодиодных фонарей и прожекторов. Ручное же отключение освещения удобно далеко не всегда, а постоянная работа осветителей приводит к повышенным, но бессмысленным финансовым расходам.

Ощутимо сэкономить средства позволяет применение фотореле для автоматизации уличного освещения; при этом одновременно повышается и удобство управления осветительными приборами. Включение фотореле в схему управления приводит также и к продлению эксплуатационного ресурса светильников.

В этой статье:

Технические характеристики световых реле

Прямое назначение фотореле – включение нагрузки при снижении уровня освещенности ниже установленного порога, и ее отключение при увеличении яркости света. Практически во всех существующих моделях этих приборов предусмотрена регулировка пределов порогов срабатывания (чувствительности фотореле) – различаются только (в зависимости от «навороченности» устройства) границы этих пределов.

Основные конструктивные особенности реле

Основной конструктивный элемент любого реле освещения – фотоэлемент (непосредственно «фотодатчик»). В зависимости от способа его подключения к остальным элементам управления различают фотореле со встроенным и с выносным датчиком. Какое лучше? Вторые дороже и немного капризнее в монтаже, но значительно удобнее в эксплуатации.

Второй по очередности, но равнозначный по важности элемент конструкции – исполнительный «механизм», управляющий непосредственно отключением или подключением нагрузки к линии электропитания.

Существует несколько типов таких «ключей»:

  • Электромеханические — представляют собой, по сути, обычное электромагнитное реле (катушка с электрически «привязанными» к ней замыкающими-размыкающими контактами) небольшой мощности;
  • полупроводниковые – для управления нагрузкой используются тиристоры, симисторы или мощные транзисторы;
  • оптоэлектронные, позволяющие электрически «развязать» конструктивные элементы нагрузки и фотоэлемента.

Основные характеристики

Главная техническая характеристика любого фотореле – его нагрузочная способность, определяющая количество одновременно управляемых им осветительных приборов. По сути – обозначение их суммарной потребляемой электрической мощности.

Максимальное значение этой характеристики редко превышает 6 кВт. При необходимости управлять более мощными нагрузками приходится использовать «переходники» — электрические контакторы. Другой возможный вариант – разбивание групп освещения на несколько «подгрупп» с небольшой суммарной потребляемой мощностью светильников, и управление каждой из этих подгрупп отдельным реле – в силу своей экономической нецелесообразности применяется крайне редко.

В любом случае рекомендуется осуществлять подключение фотореле для уличного освещения и управляемой им группы освещения от отдельного автоматического выключателя – это значительно облегчит техническое обслуживание и, при необходимости, ремонт или замену прибора. И следует учитывать, что подавляющее большинство моделей очень не любит короткого замыкания в нагрузке – поэтому, в случае сомнений, лучше включать между реле и нагрузкой пускатель.

Прочие характеристики фотореле

Ещё одна очень важная, но редко принимаемая во внимание характеристика – диапазон рабочих температур фотореле. Важность этого параметра определяется тем, что в большинстве случаев при проектировании и монтаже систем управления уличным освещением, осуществляемом своими руками, датчики устанавливаются на улице, и чаще всего – на относительно большой высоте от поверхности земли.

Устройства из самой доступной ценовой категории способны работать в довольно широком диапазоне температур – от -20 до +45 градусов. При необходимости использовать эти устройства автоматизации в более суровых климатических условиях можно монтировать фотоэлементы в прозрачные пластиковые боксы, которые будут играть роль своеобразных «термосов».

Еще одна значимая техническая характеристика реле – его рабочее напряжение. Самые распространенные модели – рассчитанные на работу с обычной сетью 220 В переменного тока. Намного реже используются приборы с рабочим напряжением 36, 24 или 12 Вольт – они используются в основном для работы в условиях очень высокой влажности.

Последняя характеристика фотореле – время задержки его срабатывания; может варьироваться от 1-2 секунд до нескольких минут и позволяет исключить включение освещения от случайных световых вспышек (например, фар проехавшего автомобиля).

Включение реле в схему

В схемах управления нагрузкой фотодатчик играет, по сути, роль обычного выключателя. Соответственно, и схема его включения в систему аналогичная: на один из проводов подается фазное напряжение, после срабатывания фотоэлемента оно через другой провод «проходит» на нагрузку (светильник) и запитывает его. Третий провод – общий для реле и управляемого устройства.

Цветная схема

Все провода для включения «датчика» в схему имеют стандартную цветовую маркировку:

  • белый, коричневый или черный вывод – предназначен для подачи на фотоэлемент электрического питания;
  • вывод в изоляции синего или серого цвета – «ноль», к которому подключается второй питающий проводник и один из проводов от нагрузки;
  • красный вывод соединяется со вторым «нагрузочным» проводом.
  • у некоторых моделей предусмотрен вывод для подключения «земли», имеющий традиционную желто-зеленую раскраску.

Вообще, схема подключения и цветовая расшифровка проводов фотоэлемента обычно указывается либо на корпусе прибора, либо на его упаковку, либо во вкладыше-инструкции. Но если она утеряна – ничего страшного; просто следует всегда помнить о приведенной выше цветовой схеме.

Особенности подключения

Соединение всех проводов следует обязательно делать в герметичной распределительной коробке – в случае неисправности это сильно облегчит замену вышедшего из строя прибора. Кроме того, сделает возможным оперативное изменение своими руками схемы уличного освещения в холодное время года.

При необходимости включения в схему контактора (пускателя) для управления мощной нагрузкой все приборы лучше всего смонтировать в герметичном боксе подходящего размера. В некоторых случаях для осуществления более глубокой автоматизации управления освещением, фотореле «спаривают» с датчиком движения – в таких ситуациях, чтобы вся «связка» корректно работала в темное время суток, датчик следует включать между реле и осветительным прибором.

Являясь по своей сути автоматическим переключателем – то есть устройством для замыкания или размыкания проводов – хорошее световое реле может включаться в схемы управления осветительными приборами любого типа. Единственное ограничение у некоторых моделей – для более надежной работы индуктивных нагрузок (например, «кобры» с дросселями на входе) рекомендуется подключать их через контакторы, играющие в данном случае роль исключающей влияние больших пусковых токов светильника на схемные элементы фотореле гальванической развязки.

Подбор места установки реле

Особого внимания заслуживает выбор места установки фотореле для управления уличным освещением в соответствии с длительностью светового дня. Задача не так проста, как кажется: во время работы реле должно быть исключено влияние на него случайных «подсветок», и уж тем более – постоянных. На возникновение этих засветок влияет множество факторов – мигание фар проезжающих машин, электрический свет из соседского окна, сияние свежевыпавшего снега и даже огонек зажигалки… и каждый из этих факторов вполне может «убедить» фотореле в том, что ночь уже закончилась.

Не высоко, не низко…

Высота установки фотореле выбирается удобной для его технического обслуживания и обычно не превышает 2,5-3 м. Но если есть возможность, прибор лучше монтировать выше управляемых светильников – это значительно снизит вероятность посторонней засветки устройства. Естественно, что при определении места размещения должно соблюдаться и условие удобства «подтягивания» проводов от питающей сети и светильников.

Самая грубая ошибка при выборе места для фотодатчика – его установка в зоне, освещаемой управляемым светильником: в этом случае длящийся всю ночь световой эффект «стробоскоп» обеспечен! Монтировать реле в помещении тоже не рекомендуется — сумерки для него будут наступать слишком рано, а рассвет – слишком поздно. Если других вариантов нет, то нужно предусмотреть для датчика какую-нибудь затеняющую загородку или козырек.

Уровень освещенности, при котором происходит надежное срабатывание фотореле, регулируется после окончательного выбора места и монтажа прибора. Операция эта производится обычно только в случае «суровой необходимости», поскольку после заводских испытаний регуляторы обычно выставлены в среднее положение, обеспечивающее в большинстве случаев приемлемую работу датчика без прибегания к дополнительным регулировкам.

Вывод: дешево и сердито

Современные световые реле – приборы распространенные, достаточно надежные и проверенные многолетней эксплуатацией, в том числе и изделия из минимальной ценовой категории. Однако морально они понемногу устаревают и уступают место более совершенным технически комбинированным устройствам (совмещающим в одном корпусе датчики сразу нескольких типов). Набирают популярность и изделия на основе микроконтроллеров, позволяющие подстраивать работу уличного освещения под реальные погодные и климатические условия, и с легкостью «вписываемые» в управляющие системы типа «умный дом»…

Тем не менее забвение «фотоэлементам» не грозит – благодаря своей дешевизне и простоте использования они еще долго будут играть основную роль в управлении относительно небольшими группами уличного освещения.

Схема подключения фотореле для уличного освещения

 

С каждым годом количество новых технологий все увеличивается. С помощью некоторых изобретений можно сделать пребывание в доме более комфортным и удобным. Немалой популярностью сегодня пользуются приборы, которые позволяют автоматизировать некоторые процессы, к примеру, включение света. Чтобы создать такую систему своими руками необходимо фотореле.

Особенно актуальным будет установить такой датчик на улице для создания наружного (уличного) типа освещения. Купив или сделав такой прибор своими руками, вам останется только установить его. Но данную процедуру необходимо провести качественно, чтобы устройство проработало долго в различных климатических условиях улицы.

Для чего нужно

Фотореле представляет собой прибор, в состав которого входит специальный датчик, который считывает уровень освещенности окружающего пространства. Подключив такое устройство в систему наружного освещения, можно автоматизировать включение/выключение света и связать их с уровнем освещенности улицы. Это позволит в разы снизить потребление электроэнергии, добившись включения света только при наличии такой необходимости. Но для этого нужно разобраться с особенностями прибора для его правильного подключения и настройки. Если все сделать правильно, то датчик будет работать только тогда, когда настанет ночь, а когда начнется день – он будет в спящем режиме.
По факту, для подключения такого аппарата необходимо разбираться в следующих моментах:

  • что представляет собой данный датчик;
  • какой тип фотоэлемента в нем установлен;
  • что нужно для его подключения к электрической сети дома.

Рассмотрим каждый пункт более детально.

Особенности устройства

Фотореле имеет вид датчика, который работает благодаря наличию у него фотоэлемента. Через него датчик оценивает уровень освещенности на улице и, при совпадении заданных параметров, активирует включение света в системе уличного типа освещения.

Обратите внимание! При падении света на датчик в день, фотоэлемент становится изолятором, а ночью – проводником.

Регулятор на корпусе

Схема фотореле не очень сложна и умещается в небольшой компактный корпус, из которого выходят три проводника. Они необходимы для подключения прибора к сети питания. Они также могут использоваться для управления включением аппарата в зависимости от выставленного в настойках уровня освещенности.
Такой датчик может использоваться в разных ситуациях. Но наиболее часто он применяется для создания уличного типа освещения.
Сегодня очень распространены модели, которые имеют регулятор. Он используется для управления работой прибора и более точной его настройки. Благодаря регулятору можно добиться правильной работы устройства в каждой заданной ситуации.

Обратите внимание! Регулятор выносится на внешнюю часть корпуса прибора, что упрощает пользование.

Выставляя регулятор на «-», датчик будет включать освещение только ночью, а при установке на «+» — когда только начинает смеркаться. Многие производители рекомендуют устанавливать регулятор на срединное положение. Это обеспечит более стабильную работу устройства.
Для более эффективного управления работой датчика нужно настроить несколько параметров:

  • диапазон чувствительности света. Его надлежит выставлять в пределе от 5 до 50 Люкс;
  • мощность — от 1 до 3 КВт;
  • максимальная нагрузка сети – 10 А.

Также для правильного подключения важно знать, какие виды фотореле бывают. Самое главное отличие таких датчиков заключается в расположении фотоэлемента:

Датчик с выносным фотоэлементом

  • датчик со встроенным фотоэлементом. Такие модели могут иметь встроенный регулятор и таймер. В данном случае подключение прибора происходит по обычной схеме. Для подключения подойдет стандартная электрическая схема для фотореле;
  • датчик с выносным фотоэлементом. Здесь конструкция устройства состоит из двух частей: фотоэлемент, что выносится на улицу и переключатель, который стоит устанавливать отдельно. Для подключения их между собой нужно использовать кабель.

Обратите внимание! Подобный датчик зачастую используется в сложных системах освещения. Здесь нужна схема щита для подключения.

Для каждой модели характерна своя схема фотореле, которую следует учитывать для дальнейшего подключения прибора.
Еще одним вариантом подключения является способ через таймер. С помощью такого устройства можно легко запрограммировать датчик на отключение или включение регулятора. В результате включение света будет происходить через определенные интервалы времени. Это позволяет значительно сэкономить на потреблении электроэнергии.

Принцип работы

Датчик работает через специальный фотоэлемент. Он может быть различного вида:

  • фоторезистор;
  • фототранзистор;
  • фототиристор;
  • фотосимистор;
  • фотодиод.

Каждый из перечисленных выше фотоэлементов по-разному реагирует на свет:

  • резисторный тип — изменяет величину своего сопротивления, в результате чего и происходит включение света или его выключение;
  • транзисторный тип осуществляет регулирование при облучении электрического сигнала светом.
  • тиристорный тип — при облучении светом начинает взаимодействовать с постоянным током;
  • симисторный тип — включает/выключает свет взаимодействуя с положительной или отрицательной составляющей гармоники. Такой фотоэлемент подает сигнал на схему датчика;
  • диодный тип — в ходе облучения световым потоком он выбрасывает специальный импульс, который будет прямо пропорционален интенсивности освещения.

Этой информации будет вполне достаточно для того, чтобы приступить к подключению фотореле. С такой задачей может справиться своими руками каждый. Для этого потребуется всего лишь знать некоторые особенности процесса и алгоритм действий.

 

Особенности подключения

Правильное место установки

Фотореле обычно располагают недалеко от источника освещения, работу которого он должен регулировать. Это особенно актуально для уличного типа совещания.

Обратите внимание! Для того чтобы датчик работал как надо, при его подключении нужно предупредить попадание света от светильника на фотоэлемент. Лучше всего будет разместить аппарат в тени осветительного прибора.

Из корпуса датчика для уличного освещения выходят три проводника. Их нужно правильно подключить к светильнику:

  • синий проводник. Он предназначен для нуля. Кроме этого к нему возможно подключение проводника от осветительного прибора;

Проводники фотореле

  • коричневый проводник. Этот проводник необходим для подключения к фазе питания от сети;
  • красный проводник. Через него происходит управление датчиком. Он ведет к лампе от имеющегося регулятора.

В редких случаях, что иногда характерно для системы уличного освещения, устройство датчика предполагает наличие дополнительного проводника — «земли». С его помощью можно предупредить попадание напряжения на корпус аппарата. В данной ситуации схема для подключения фотореле к уличному освещению будет стандартной. Но «земля» будет подключаться к самой лампе, минуя регулятор.

Обратите внимание! Некоторые производители изменяют маркировку проводников.

Поэтому используется принципиальная схема подключения:

  • фаза всегда подсоединяется к регулятору;

Схема подключения

  • ноль подключается к регулятору и идет на лампу;
  • фаза идет из регулятора на лампу.

Теперь, зная, как подключается фотореле, вы видите, что все сделать своими руками будет довольно легко.

Процедура подключения

Зачастую датчики с фотоэлементом крепятся к стенам с помощью специальных кронштейнов. Они должны идти в комплекте с купленной моделью.
Чтобы правильно подключить фотореле для автоматизации уличного типа освещения, необходимо поделать следующие манипуляции:

  • на корпусе прибора обычно размещается схема подключения, которую следует детально изучить;

Вариант схемы

  • после того как вы ознакомились со схемой, нужно подобрать подходящее место для установки. О том, каким требованиям должно соответствовать место установки, мы говорили несколько выше;
  • подключаем провода, выходящие из низа корпуса датчика к осветительному прибору;
  • после этого настраиваем фотореле. Вначале устанавливаем порог срабатывания. Для этого перемещаем регулятор в нужное нам положение;
  • если вы устанавливаете датчики с выносным фотоэлементом, не забудьте после монтажа подсоединить их между собой с помощью кабеля.

При наличии в конструкции устройства таймера, подключение можно провести через него. Для этого таймер следует запрограммировать на определенные временные промежутки срабатывания. Такая система очень выгодна и удобна для светлого периода дня. Благодаря данному способу подключения можно добиться довольно значительной экономии электроэнергии.

Обратите внимание! Таймер имеет собственную память, которая рассчитана на разный период (от 1 до 12 месяцев). Использование таймера позволяет значительно улучшить работу датчика, сделать ее более корректной с учетом продолжительности светового дня.

Советы по подключению

При установке и подключении фотореле необходимо знать некоторые нюансы, которые могут помочь значительно упростить вашу работу. Вот те из них, которые необходимо знать:

  • при подключении в систему сразу нескольких ламп, необходимо использовать специальный контроллер. Он будет получать сигнал от регулятора датчика, управляя таким образом освещением;

Вариант подключения

  • перед подключением фотореле нужно убедиться в том, что его мощностные характеристики подходят к сети. В противном случае датчик может перегореть;
  • при покупке устройства обратите внимание на способ его подключения. Так вы сможете выбрать более простой способ установки;
  • при монтаже прибора помните, что его минимальный предел срабатывания будет составлять 5 Люкс. Если не изменить параметров настройки, то свет станет автоматически включаться тогда, когда на улице будет еще светло;
  • в систему наружного освещения уличного типа вместе с фотореле можно подключать датчики движения и элементы охранной системы.

Руководствуясь такими несложными рекомендациями, любой человек сможет своими руками заняться установкой фотореле для создания у себя дома автоматизированной системы наружного освещения со всеми вытекающими из этого преимуществами.

 

принцип действия и инструкция по установке своими руками (135 фото + видео)

В последние годы при оборудовании уличного освещения часто используется фотореле. Использование этого элемента позволяет значительно экономить электроенергию. Оно применяется при освещении общественных мест и частных подворий. Польза в его использовании заключается в том, что оно регулирует работу осветительных элементов ночью в автоматическом режиме. Прибор определяет наиболее удобный момент включения или выключения светоосветительных устройств и интенсивность светового потока.

Для обустройства автоматического освещения в настоящее время также используются астротаймеры. Разница между этими устройствами заключается как в техническом исполнении, так и в стоимости. Фотореле значительно дешевле и проще своего собрата по назначению.

В разделах статьи приведены фото фотореле в различных местах применения и отличающихся друг от друга по внешнему виду и техническим характеристикам.

Краткое содержимое статьи:

Устройство и использование прибора

Основу конструкции фотореле составляет фотоэлемент, который может размещаться в корпусе прибора или за его пределами. При использовании прибора по первому варианту он устанавливается на улице, во втором случае фотодатчик устанавливают на улице, а блок управления в электрощитке постройки.

Часто в конструкции приборов на его корпусе устанавливаются выключатель прибора и регулятор степени освещенности для определения момента включения света.

В схемах прибора встраиваются электронные датчики, предотвращающие не преднамеренные срабатывания. Отдельные реле обустраиваются устройствами, регулирующими их время включения и отключения.

Виды фотореле

  • фотореле с таймером — позволяет произвести временную настройку;
  • с датчиком движения – осуществляет работу только в движении;
  • программируемые устройства – используют различные варианты настроек;
  • сочетающие фотореле с временными настройками и работе в движении.

Принцип работы основан на возможностях фотоэлемента по контролю освещенности в районе действия. При недостаточной освещенности соответствующие реле замыкают электроцепь осветительного прибора, как результат он включается. При наступлении дня прибор отключается.

Подключение реле

До того как подключить реле предварительно необходимо произвести выбор места установки прибора для чего необходимо учесть ниже причисленные условия:

  • на фотореле должен падать солнечный свет;
  • источники искусственного освещения должны находиться на наибольшем удалении;
  • прибор должен быть скрыт от освещения фарами автомобилей;
  • высота размещения прибора должна позволять производить минимальные работы по его текущему техническому обслуживанию.

Зачастую если световой датчик используется для подключения уличного фонаря размещенного на столбе, то и реле устанавливают возле него, но это очень неудобно. Гораздо удобнее фотореле разместить на стене дома, а к фонарю подключить кабель электропитания.

Подключение прибора самостоятельно

Для того, чтобы разобраться как подключить устройство в необходимо первую очередь ознакомиться со схемой подключения которая выполнена на его упаковочной коробке.

Для лучшего восприятия все электрические проводники на выходе реле исполнены в различной цветовой гамме. Из реле выходят электропровода:

  • черный или коричневый — фазовый;
  • зеленый или синий — «0-ль»;
  • красный – соединяющий на осветительный элемент.

Схема подключения фотореле своими руками очень проста. Главное помнить, что фазовый провод подключается на разрыв. Фазовый и «0-ль» провода поступают на вход фотореле, а с его выхода фаза подключается к осветительному прибору, а «0-ль» провод поступает с автомата.

При подключении мощного фонаря в схему подключения добавляется контактор. Для включения на момент движения в реле встраивают датчик движения.

Все коммутации проводов проводятся только через распредкоробку.

Подготовка к работе

Настраивается реле после выполнения процедур установки и подключения к электроцепи. Для установки пределов включения и выключения прибора на его корпусе устанавливается поворотный потенциометр.

Степень поворота, которого определяет чувствительность прибора. На корпусе прибора, выше поворотного потенциометра нанесена градуировка увеличения или уменьшения чувствительности реле.

Начинать настройку необходимо с минимальных порогов чувствительности для чего потенциометр устанавливается в крайне правое положение. В сумерки, когда освещенность улицы будет низкой, регулятор освещенности аккуратно поворачивают в левую сторону, пока не включится осветительный прибор. Настройка фотореле окончена.

Необходимо помнить

Уровень наибольшей нагрузки фотореле зависит от подключенных к нему устройств. Наибольшая нагрузка на реле находится в пределах 1000 -2300 ватт, Uраб= 220 вольт, а граница срабатывания соответствует 2-2000 люксам.

При освещенности в 5 люкс наступают сумерки, но предметы еще различимы. При сумерках равных 2 люксах полная темнота наступает через 10 минут.

Установка фотореле не только сэкономит денежные средства владельцу, но и поможет обеспечить сохранность материального имущества.

Фото фотореле для уличного освещения

Вам понравилась статья? Поделитесь 😉

 

Фотореле для уличного освещения: схема подключения, схема фотореле

Современные фотореле стали использовать на схемах включения линий уличного освещения. Они работают без присутствия человека, имеют 100% уровень срабатывания с приходом темного времени суток, что создает экономию не только энергоресурсов, но и снижение трудозатрат по обслуживанию сетей освещения. Такие схемы фотореле для управления освещением не сложные.

Вполне возможно собрать фотореле своими руками. Перед тем, как подключить фотореле для уличного освещения, нужно выбрать правильную схему обвязки подсоединенного оборудования.

Принцип функционирования фотоэлемента в осветительных сетях

Для того чтобы понять, что такое фотореле в линии освещения, можно рассмотреть простейшую схему, где в роли фотоэлемента с обозначением на схеме — «ФЭ», применяют стандартные фотодиоды, фоторезисторы или фототранзисторы. В стандартных схемах освещения, как правило, предусматривают аналоговый тип срабатывания, имеющий возможность установки градации или чувствительности к уровню природного освещения.

Современные схемы с фотореле (ФР) состоят из следующих важных частей:

  1. Сам чувствительный детектор или ФЭ.
  2. Компаратор пороговый в модульном исполнении, или в форме самостоятельной микросхемы, или, что реже —  на дискретных компонентах.
  3. Силовой или коммутирующий элемент, скорее всего, симисторы или реле, включающие электронагрузку.

Принцип работы ФР:

  1. Установка фотореле в систему освещения выполняется по схеме, определенной заводом изготовителем.
  2. При попадании света на восприимчивую область ФЭ, изменяется его электропроводимость.
  3. Изменение электропроводности от нормирующего показателя регистрируется электронным модулем, который предварительно настраивают на совместную работу с фотореле.
  4. Данный узел исполняет роль компаратора, который способен включатся только в условиях, когда будет достигнут порог срабатывания освещения.
  5. Впоследствии компаратор отправит управляющий электросигнал на исполняющий модуль, отключающий напряжение питания к фонарю.
  6. После завершения цикла включения-выключения, уличный светильник с фотореле переходит в выключенное положение до наступления сумерек.

Важно! В качестве исполнительных устройств в схеме подключения фотореле для уличного освещения используют электронные схемы на базе транзисторных ключей, функционирующих от низковольтного напряжения 12 В.

Разновидности фотореле и их условные обозначения

Технология монтажа линий освещения с фотореле во многом зависит от его модели. В настоящее время на рынке светотехники представлены сотни модификаций фотореле отечественной и западной сборки. Для того чтобы покупатель мог в них ориентироваться , правильно установить и настроить, их группируют по нескольким характеристикам, наиболее важным из которых считается мощность, способ установки и наличие дополнительных опций. Знание о которых, поможет ему понять, как правильно подключить уличный прожектор.

По способу монтажа существуют такие типы фотодатчиков:

  1. Бытовые фотореле 12 вольт, они устанавливаются на небольших линиях наружного освещения на внутридомовой площадке, крепятся на прочной горизонтальной поверхности.
  2. Модели для мощных линий освещения с несколькими светильниками и имеющие протяженные участки. Устанавливаются в распредшкафу абонента на DIN-рейке, как правило, датчик в эту схему устанавливают выносного типа.

Наиболее сложные схемы освещения обслуживают модульные приборы с фотореле для уличного освещения, или устанавливаемые в подъездах многоэтажных домов, относящихся к муниципальным хозяйствам, около автомагистралей и других объектов общего пользования. В связи с высокой мощностью потребления таких схем, фотореле устанавливают в электрощитовую. Такая схема фотореле позволяет включать освещение, как напрямую, так и через контактор, если мощности ФР недостаточно для фактической нагрузки.

Важно! В случае технической необходимости, по стандарту безопасной эксплуатации электрического оборудования, модульные реле могут быть установлены на DIN-рейках щитовых, принадлежащим к частным объектам. Такие варианты оговариваются предварительно с заказчиком, и регулируются договорными отношениями, согласно технических условий на электроподключение объекта.

По присутствию дополнительных опций фотореле бывают:

  1. С регулируемой и нерегулируемой чувствительностью.
  2. С таймером к прожектору, предопределяющим установку конкретного времени его включения/выключения.
  3. Работающим в паре с датчиком движения.
  4. С отложенным пуском, когда устанавливается отсрочка запуска/остановки системы освещения.

Эти фотоэлементы на схеме обозначаются по-разному. Как правило, это — обозначение используемого чувствительного компонента: транзистора и резистора, со стрелками, устремленными в их сторону. На плане эти элементы обозначаются немного по-другому, в форме квадрата, также имеющего стрелки.

Допустимое место монтажа

Выбрать место для установки фотоэлемента в систему освещения не так-то просто. Порой исполнитель переносит его несколько раз на новое место, пока не будет достигнут максимальный эффект.

Опытные электромонтажники систем освещения советуют при выборе места расположения фотореле учитывать следующие рекомендации:

  1. Он должен располагаться под открытым небом, с максимальным светоосвещением, то есть на нем не должно быть никакой тени от дома, деревьев и других объектов.
  2. Искусственные источники освещения должны быть от него удалены на максимальное расстояние,
  3. Также не допускается, чтобы он освещался от проезжающих мимо машин.
  4. С точки зрения эксплуатации — доступность для ремонта.

Правильная регулировка фотоэлемента

Схема регулирования фотореле определяется изготовителем оборудования, каждый элемент настраивается индивидуально в ручном режиме, с помощью поворота определенного регулятора. Даже у однотипных реле добиться равных результатов настройки невозможно, всегда будет существовать между ними определенная погрешность.

Основные показатели, которые изменяют в процессе настройки работы фотоэлемента к уличному освещению:

  1. Порог срабатывания, отвечает за изменение чувствительности. Например, при значительном снежном покрове, чувствительность уменьшают из-за снега. Аналогично снижают чувствительность на городских линиях, если рядом расположены ярко освещаемые строительные объекты.
  2. Задержка запуска/остановки цикла освещения в секундах. Увеличивают ее для того чтобы избежать ложных выключений ФР при освещении фарами, а уменьшают, чтобы обеспечить погрешность от снижения освещенности фотореле от туч или пролетающих птиц.
  3. Отрегулировать интервал включения освещения: освещенность по нижней границе — включают от 2 (полная темнота) до 20 Лк, а по верхней от 100 (рассвет) до 80 Лк.

Схемы подключения

Существует ряд эффективных схем подключения фотореле в линию освещения. Они зависят от мощности токоприемников, протяженности линии, места расположения и мощности фотореле.

С применением распределительной коробки

В первой схеме фазовый проводник от ФР заводят на незанятую клемму распределительной коробки, потом с применением перемычки переходят на надлежащую линию подачи напряжения на лампу освещения.

В том варианте, когда в однолинейной схеме распределительная коробка отсутствует, фотореле подключают непосредственно к фазе и «0». При этом существует несколько схем расключения при установке фотореле для уличного освещения:

  1. На фотодатчик заводят исключительно «фазу», а «0» прокладывают в обход.
  2. К клеммам реле подключают и ноль, и фазные провода, которые используются в электроцепи световой коммутации.

Напрямую в трехпроводной сети

Для реализации этого варианта подключения применяют трехпроводную схему. На реле подается 220 В с фазой и «0»-проводом. Аналогичная схема применяется для датчиков движения (ДД). Хотя существуют также схемы с ДД двухпроводные без «0» провода.

Чтобы правильно подключить проводники по фазе и нулю, ориентируются по цветовому оформлению внешнего изоляционного покрытия. Как правило, «0» имеет синий либо зеленый цвет, коричневый (черный) — входная фаза от питающего автомата, а красный — вывод нагрузки. На нем фазовое напряжение возникает  при срабатывании фотоэлемента, поэтому ее и заводят в осветительный прибор.

Через выключатель

Схема через выключатель выполняется, если нужно установить дополнительно одноклавишный выключатель, чтобы пользователь не бегал постоянно в щитовую для включения или отключения осветительной линии.

В распредкоробку заводят  4 кабеля. Питание поступает по цепи:

  • Автомат в щитовой;
  • выключатель света;
  • фотореле датчик;
  • светильник.

Схемы включения фотоэлемента к фонарю

Исходя от модели фотодатчика, из его корпуса выходят 2, либо 3 провода: L красный — фаза, N синий — «0», РЕ зеленый — заземление.

В фотодатчик водят 2 кабеля, имеющих по 3 разноцветных провода. Первый кабель специализирован для включения к осветительному устройству. Для этого синий провод вводят в N-клемму, а красный — в L-клемму, аналогично они подсоединяются и к осветителю.

Заземляющий проводник объединяется с зелёным проводником второго кабеля фиксирующим винтом. Этот кабель является питающим для лампы освещения, его красный и синий проводники присоединяют соответственно с клеммами: N и L.

Важно! Кроме всего прочего, существуют модели фотодатчиков с 2-мя выводами, у них нет заземляющего проводника. Такие конструкции реле можно устанавливать на объектах, имеющих самостоятельную систему заземления.

Рабочая схема у таких фотоэлементов намного проще. Входной кабель присоединяют соответственно к L-фазовой и N-нулевой клеммам, а для выхода подсоединяют исключительно фазовый кабель. Ноль поступает на прибор освещения через магнитный пускатель, минуя фотоэлемент.

Важно! В том случае, когда фотореле по схеме работает с несколькими светильниками, в схему через пускатель добавляют контроллер к выходным клеммам фотоэлемента и присоединяет дополнительную контактную пару. В этом варианте лампы можно включить параллельно, цепь становится более надежной, поскольку линия освещения будет работать даже при условии выхода из строя одного или нескольких светильников.

Для чего устанавливают датчик движения в цепь освещения

Датчик движения — устройство с инфракрасным элементом, способным обнаруживать движение человека. В связи с чем, выполняет коммутацию фонарей и других электроприборов. Отключение их совершается в тот момент, когда электроцепь размыкается, при отсутствии перемещения.

ДД для подключения с фотореле к светодиодному прожектору, продается со схемой и заводской инструкцией по включению. Серьезные компании, производящие такое оборудование, размещают схему прямо на корпусе такого датчика.

Поэтому вполне можно выполнить сборку цепи самостоятельно. Тем более, что этот процесс похож на вариант подключения стандартного выключателя. Ведь ДД, аналогично ему, замыкает/ размыкает электроцепь с последовательно расположенным в ней прожектором светодиодным.

Схема фотоэлемента своими руками

Устройство фотореле — фотопроводящая клетка является компонентом, используемым в электронике с Arduino для создания светового датчика своими силами.

Принцип работы такой схемы. Фоторезистор обладает переменным сопротивлением, которое меняется в зависимости от окружающего света. Чем больше света, тем интенсивнее уменьшается удельное сопротивление, и, наоборот, при большом количестве света его удельное сопротивление увеличивается. Таким образом, этот полупроводник позволяет электрическому току проходить в большей или меньшей степени.

Этот небольшой компонент недорогой, поэтому многие радиолюбители используют его во многих приложениях в качестве детектора яркости для включения света с заранее установленным временным порогом. При использовании платы Arduino возможности реализации и программирования таких схем безграничны.

Таким образом, домашний мастер сможет установить такой программируемый выключатель у входа в дом или в гараже, который будет учитывать величину естественной освещенности, в зависимости от времени суток или погодных условий.

Алгоритм подключения фоторезистора:

  1. Чтобы оптимизировать измерения уровня света, необходимо добавить резистор и создать мост делителя напряжения
  2. Здесь подключают фотоэлемент и сопротивления 10 кОм для того, чтобы добиться работы мостового делителя напряжения.
  3. Напряжение питания составляет 5 В — обозначение красный провод.
  4. Вольтметр должен быть откалиброван для постоянного напряжения (обозначение VDC). Когда освещенность равна нулю, измеренное напряжение будет близко к 0 В, потому что сопротивление фоторезистора очень велико.
  5. Принцип работы: при ярком свете напряжение будет приближаться к значению источника питания, то есть 5 В, потому что сопротивление фоторезистора незначительно ,близко к 0 Ом.
  6. В темноте сопротивление увеличивается примерно до 0.59 МОм, а при ярком свете сопротивление уменьшается до 222 Ом.
  7. Используя плату Arduino, фоторезистор и реле 5 В/230 В, создают датчик сумерек, позволяющий управлять внешним освещением дома, предварительно настроив его по порогу яркости на включение или выключения источников света.
  8. Arduino будет способствовать созданию переключателя автоматического сумеречного времени задержки.

Чтобы сделать сумеречный переключатель с помощью Arduino, потребуются следующие материалы :

  1. Плата Arduino или версии Uno и Arduino Mega.
  2. Доска для сборки электросхемы.
  3. Фоторезистор.
  4. Сопротивление 10 кОм.
  5. Одностороннее реле 5 В/230 В.

Чтобы спроектировать фотореле для уличного освещения своими руками с платой Arduino, нужно будет использовать реле для управления лампой 230 В. Перед лампой должен быть установлен термомагнитный прерыватель цепи для защиты сильноточной части, в случае перегрузки по току или короткого замыкания. Работа фотодатчика обеспечивается фотоэлементом, пороги включения и выключения лампы устанавливаются в программе Arduino.

Программа Arduino автоматизирует включение и выключение сумеречного реле, питающего лампу напряжением 230 В. Две секунды задержки времени, а также два пороговых значения, позволяют убрать резкие колебания в яркости. Таким образом, реле не будет постоянно включаться/выключаться при резких изменениях яркости.

Ссылка на скетч: https://cloud.mail.ru/public/6CCG/FEVHHS75q

Возможное улучшение схемы — добавить датчик движения, который будет включать лампу ночью только при обнаружении движения.

Таким образом, использования фотореле в линиях уличного освещения создают эффективную энергосберегающую систему, которая способна надежно включать приборы освещения без участия человека. На любом радио рынке можно приобрести все необходимые компоненты, и собрать такую недорогую схему работы осветительных приборов на придомовом участке своими силами.

Видео по теме

Схема подключения фотореле для уличного освещения

Одним из вариантов автоматизации процессов является датчик освещенности или схема подключения фотореле для уличного освещения. Данные системы позволяют существенно экономить электроэнергию, включая и отключая свет, в зависимости от степени освещенности на улице.

Устройство и принцип действия фотореле

Конструкция стандартного фотореле состоит из трех основных частей: фотоэлемента, компаратора и самого реле. В качестве фотоэлемента используются фоторезисторы, фототранзисторы или фотодиоды. При их непосредственном участии анализируется интенсивность света. Они чутко реагируют на степень наружной освещенности и в зависимости от этого включают или выключают свет.

Компаратор служит так называемым порогом срабатывания системы. Если напряжение, поступающее от фотоэлемента будет больше уставки, этот прибор включает реле, после чего включается и светильник. На выходе всего устройства устанавливается реле или симистор, непосредственно участвующий в коммутации нагрузки, то есть во включении или выключении осветительного прибора.

Общий принцип действия фотореле заключается в следующем: когда уровень освещения понижается, на фоторезисторе происходит изменение сопротивления. Это приводит к повышению напряжения и последующему срабатыванию реле. Поэтому прибор освещения с подключенным фотореле, будет работать до того времени, пока не станет достаточно светло.

Как подключить фотореле

Еще до монтажа фотореле, нужно выбрать наиболее оптимальный вариант подключения проводов к клеммам датчика и осветительному прибору. Как правило используются две основные схемы подключения.

В первой схеме подключения задействована распределительная коробка, из которой выводится новая линия. Принцип подключения здесь такой же, как и при использовании обычного выключателя света, когда между собой соединяются соответствующие нулевые и фазные провода. Ноль подводится непосредственно к светильнику, а фазный провод подключается на разрыв. Кроме того, нулевой провод проходит еще и через фотодатчик. Данный вариант подходит при монтаже новых электрических сетей.

Во второй схеме отсутствует распределительная коробка. Этот способ применяется, когда ремонт уже сделан, и нежелательно делать штробы под дополнительную линию. Поэтому подключение фотореле выполняется напрямую. Фазный и нулевой провод, а также заземление заходят в корпус прибора и соединяются с помощью клемм. После выбора наиболее подходящего варианта, можно переходить непосредственно к монтажу фотореле.

Монтаж фотореле по выбранной схеме

Монтаж зависит от конкретной модификации изделия. Существуют фотореле, устанавливаемые на DIN-рейку и закрепляемые на стене или горизонтальной поверхности. Могут использоваться исключительно уличные варианты. Они бывают встроенного вида или устанавливаются только с верхней стороны поверхности.

В качестве примера следует рассматривать настенное крепление фотореле, поскольку этот вариант чаще всего применяется для уличного освещения. Подключение сумеречного выключателя к светильнику выполняется в несколько этапов. Прежде всего, необходимо обесточить электрическую сеть, отключив напряжение на вводном щите. Затем, питающий провод протягивается к месту монтажа прибора рядом со светильником. Самым надежным и экономичным вариантом считается кабель ПВС с тремя жилами.

Перед подключением в клеммы, жилы предварительно зачищаются от изоляции примерно на 10-12 мм. В корпусе фотореле создаются отверстия под провода для подключения его к светильнику и сети. В подготовленные отверстия вставляются специальные резиновые уплотнения, делающие корпус более герметичным, чтобы пыль и влага не попадали внутрь. Положение вводных отверстий сумеречного выключателя должно быть снизу. Таким образом, создается дополнительная защита от попадания влаги в корпус.

Подключение фотореле осуществляется по выбранной схеме. Выполняется соединение вводной фазы с разъемом L, а вводный нуль соединяется с клеммой N. Провод заземления подключается к отдельной винтовой клемме, имеющей соответствующее обозначение. Перед соединением фотореле с лампой или светодиодным прожектором, кабель отрезается на необходимую длину. Изоляция также зачищается, после чего концы жил подключаются к клеммам N и L выключателя и патрона. Заземление не подсоединяется, если корпус осветительного прибора не токопроводящий.

В завершение монтажа, схема подключения фотореле для уличного освещения предполагает установку на свое место защитной крышки и подачу напряжения с вводного щита. После этого выполняется тестирование и окончательная настройка устройства.

Фотоэлементы и таймеры — электрические 101

Фотоэлементы и таймеры — это переключатели, которые включаются и выключаются автоматически. Фотоэлементы обычно используются для управления освещением. Таймеры используются для управления вентиляторами, водяными насосами, системами управления поливом и т. Д. Фотоэлементы и таймеры имеют номинальную мощность. Не превышайте номинальную мощность нагрузки на этих переключателях. Вы можете использовать инструкции по номинальной мощности диммера для расчета номинальной мощности фотоэлементов и других типов переключателей.

Фотоэлементы

Фотоэлементы — это тип переключателя, который автоматически включается утром (восход солнца) и выключается ночью (закат). Чаще всего они используются для управления освещением. Фотоэлементы лучше, чем таймеры для освещения, из-за различий во времени восхода и захода солнца. Большинство новых фотоэлементов совместимы с КЛЛ (проверьте комплектность фотоэлементов на предмет совместимости). Некоторые КЛЛ доступны со встроенными фотоэлементами , но не будут работать с встраиваемыми (тазовыми) светильниками.Некоторые фотоэлементы ввинчиваются в патрон светильника, а лампочка ввинчивается в фотоэлемент.

Часы времени

Часы времени — это тип переключателя, который используется для включения и выключения в соответствии с определенным временем дня или в течение определенного периода времени. Часы обычно используются в системах орошения.

Часы имеют встроенные часы . Для включения и выключения нагрузки можно установить определенное время дня и дни недели. Их можно настроить на включение в определенное время и выключение в определенное время или через определенное время (включение в 8:00, выключение в 17:00), (включение в 8:00, выключение). через определенный период времени).

Таймерные переключатели

Таймер можно настроить на включение на определенное время, а затем автоматическое выключение по истечении этого периода времени. Этот тип таймера не повторяется, он включается один раз и выключается один раз.

Фотоэлемент управляет светом крыльца

Схема подключения фотоэлемента и таймера 1

Электропроводка фотоэлемента и таймера

Провода фотоэлемента и переключателя таймера имеют линию (черный), нагрузку (красный), нейтраль (белый) и заземление (зеленый).

Черный линейный провод подключается к линейному напряжению от панели, красный провод нагрузки подключается к свету (ам), белый нейтральный провод подключается к нейтральным проводам цепи.

Зеленый провод заземления подключается к другим заземляющим контактам внутри распределительной коробки.

Схема заземления показана отдельно.

CFL со встроенным фотоэлементом

Лампочка в гнезде фотоэлемента

Схема подключения фотоэлемента и таймера 2

Схема подключения светодиодного светильника для обуви

с датчиком движения и фотоэлементом

Мы собираемся показать вам шаг за шагом, как подключить светодиодный светильник для обувной коробки к линии электропередачи или с микроволновым датчиком и датчиком сумерек фотоэлемента к датчику рассвета.

Приобретая светодиодные светильники для наружного освещения у нас или в других светотехнических магазинах, если вы не являетесь неопытным электриком, вы, вероятно, не будете уверены, с чего начать электромонтаж светодиодных светильников. Поэтому мы составляем руководство по схеме подключения светодиодных фонарей для обувных коробок для зеленых рук, надеемся, что это поможет вам разобраться в проводке для ваших парковочных фонарей.

Если вы купите у нас светильники для обувных коробок с регулируемой яркостью, вы увидите, что есть два вывода. Один подключается к концам линии электропитания «L» и «N», другой — к диммерному проводу. Если требуется функция диммирования, необходим диммерный переключатель.В противном случае не обращайте внимания на провод затемнения и просто оставьте его на опоре.

L / провод под напряжением: черный

N / нулевой провод: белый

Заземляющий провод: зеленый

Белый / фиолетовый: DIM +

Черный / серый: DIM-

Ниже приведена подробная схема подключения светодиодной подсветки коробки передач, Пожалуйста, следуйте этому руководству, вы решите все проблемы с проводкой. Источник питания с регулируемой яркостью — это драйвер с регулируемой яркостью внутри светодиодных светильников, которые уже подключаются к светодиодным светильникам для обуви.Однако, если ваш драйвер вышел из строя и вы хотите его заменить, эта диаграмма также очень поможет вам исправить это.

В некоторых штатах и ​​городах действуют строгие правила интеллектуального / интеллектуального управления осветительными приборами, поэтому необходимо использовать датчик движения.

На рынке, Merrytek является брендом сенсорных датчиков движения благодаря своей высокой чувствительности.

Ниже представлен микроволновый датчик Merrytek MC049V для наружного уличного освещения, зона обнаружения DxH (16 м x 15 м), высота установки макс. 15 м.

Вы можете установить время выдержки света в обувной коробке, время ожидания, уровень затемнения по своему желанию.

Однако, если вы хотите использовать датчик с фотоэлементом для функции от сумерек до рассвета для освещения парковки, ниже приведена электрическая схема.

Фотоэлемент часто используется для замены закорачивающего колпачка или розетки, которые Chiuer предоставляет вместе с приспособлением. , другие поставщики, вероятно, могут не предложить его, если вам нужен светодиодный светильник для обуви с фотоэлементом.

Фотоэлемент имеет версию 100-277V и версию 200-480V, вы должны помнить, что вы не можете установить фотоэлемент 100-277V на приспособления 480V, потому что он может сразу же сгореть.

Фотоэлемент имеет 3 контакта, 5 контактов и 7 контактов на рынке, 3 контакта наиболее часто продаются на рынке.

У Chiuer есть светодиодный светильник для обуви с датчиком фотоэлемента на складе в США, 100 Вт, 150 Вт, 200 Вт, 240 Вт, 300 Вт, доступны, не стесняйтесь обращаться к нам по лучшей цене по электронной почте [email protected] или звоните +1 806-680-3682, если у вас есть проект на торги.

Фотоконтроль

Фотоконтроль

Фотоэлектрические устройства управления освещением


ОБЩАЯ ИНФОРМАЦИЯ

В дополнение к источнику света другой ключевой частью уличного освещения является механизм управления, который активирует светильник в темноте и выключает его на рассвете.Многие люди, незнакомые с особенностями работы уличного освещения, иногда спрашивают: «А кто-нибудь где-нибудь щелкает выключателем и включает уличные фонари?» В первые дни уличного освещения ответ на этот вопрос был «Да». В то время оператором центральной станции было стандартной практикой вручную управлять цепями уличного освещения, которые были соединены последовательно, обычно известные как «цепи дугового освещения». Этот метод применялся в течение многих лет и постепенно был вытеснен автоматическими таймерами и фотоэлектрическим управлением освещением.Последние были представлены в начале 1930-х годов и были связаны с реле и другими регулирующими механизмами, которые, в свою очередь, приводили в действие гирлянды уличных фонарей. Сначала фотоэлектрические регуляторы освещения были очень дорогими. Однако после Второй мировой войны эти средства управления стали дешевле и, следовательно, стали гораздо более распространенными. Ручное управление цепями уличного освещения продолжалось в некоторых частях страны вплоть до 1960-х годов.

Фотоэлектрические элементы управления освещением, встроенные в их светильники, были действительно большим новшеством в свое время.Это были блоки, покрытые стеклянной чашей, содержащие светочувствительную вакуумную трубку и множество других электронных компонентов. Эти «все-в-одном» приборы были представлены примерно в 1950 году. Они обычно работали от 120 или 240 вольт и устраняли необходимость в управляющем проводе и управляющем фотоуправлении с высоким током во главе цепи. Как и пионерские фотоэлектрические элементы управления, представленные около 20 лет назад, эти устройства были дорогими и поэтому редко встречались в конце 1950-х годов. Наибольший интерес представляют те, которые содержали балласт для ртутных ламп и фотоуправление.Эти светильники также были редкостью в конце 1950-х годов из-за их дороговизны. Однако они представляли собой наиболее эффективный метод уличного освещения в то время из-за их современного источника света и метода управления освещением. Некоторые из этих приспособлений показаны на этом веб-сайте.

Фотоэлектрические элементы управления освещением с ламповым питанием были преобразованы в полностью твердотельную конструкцию еще в 1956 году. Примером может служить модель Fisher Pierce, показанная со стержнем индикатора неонового света, прикрепленным к верхней части элемента управления.Он имеет дату изготовления декабрь 1956 года и квадратное окошко с апертурой, с конфигурацией основания с поворотным замком с тремя зубцами для электрического подключения, которая такая же, как и сегодня. В середине 1958 года компания Fisher-Pierce представила электронные элементы управления с поворотным замком и пластиковыми крышками. Эти агрегаты были значительно меньше и гораздо менее громоздкими, чем их предшественники с ламповым приводом. Это означало, что в светильниках можно было легко разместить эти более компактные элементы управления. Блоки с ламповым питанием имели интерфейс с трехконтактным разъемом, который имел другую физическую конфигурацию, чем конструкция с поворотным замком.К 1960 году производители фотоэлектрических устройств управления освещением и осветительных приборов начали предлагать адаптеры, которые легко трансформировали ориентацию трехконтактных устройств с ламповым приводом в новую конструкцию с поворотным замком. Они были сделаны для приспособлений и органов управления, установленных на опоре. Устройства с ламповым питанием были сняты с производства к началу 1960-х годов, поскольку к тому времени их твердотельные аналоги с поворотным замком стали промышленным стандартом. Все элементы управления поворотным замком, производимые множеством компаний, имели одинаковую трехконтактную конфигурацию в соответствии со стандартами NEMA, введенными в 1959 году.

Также вы увидите несколько типов первых ламповых фотоэлектрических устройств управления освещением. Как вы заметите, некоторые из них предназначались для установки на траверсе или стойке. Другие были установлены в розетки метрового типа, которые обычно были рассчитаны на 30 ампер, и они также использовались для управления гирляндами света. Они были более распространены в годы после Второй мировой войны, чем отдельные элементы управления, входящие в состав светильника. Физическая конфигурация соединений на них не изменилась с годами, и эти устройства все еще производятся по сей день, обычно для замены.Также показаны элементы управления с ламповым питанием, снятые с головок приспособлений, и элементы управления на опоре, изготовленные Fisher Pierce и General Electric. Обычно камеры Fisher Pierce были окрашены в белый цвет снаружи с прозрачной полосой вокруг устройства, чтобы обнажить фототрубку. Их контроллеры с разъемами для счетчиков имели прозрачную стеклянную поверхность, а боковые стороны крышки были выкрашены в серый цвет изнутри. Органы управления General Electric обычно имели крышки из прозрачного стекла (некоторые из которых идентичны крышкам, используемым на однофазных счетчиках мощности «A-base» аналогичного выпуска).

На следующих страницах приведены краткие описания фотоэлектрических регуляторов освещения, производимых Fisher Pierce, General Electric и Ripley. Эти описания предназначены для описания физического развития средств управления, созданных этими организациями, и помогут исследователю определить приблизительную дату их производства. Электрические и технические данные об их работе доступны по ссылкам.

Вернуться на главную

Датчик освещенности

, включая фотоэлемент и датчик LDR

A Датчик света генерирует выходной сигнал, указывающий интенсивность света, путем измерения энергии излучения, которая существует в очень узком диапазоне частот, который в основном называется «свет», и который находится в диапазоне от «Инфракрасного» до «Видимого». вплоть до «ультрафиолетового» светового спектра.

Световой датчик — это пассивное устройство, которое преобразует эту «световую энергию», видимую или в инфракрасной части спектра, в выходной электрический сигнал. Световые сенсоры более известны как «фотоэлектрические устройства» или «фотодатчики», поскольку они преобразуют световую энергию (фотоны) в электричество (электроны).

Фотоэлектрические устройства можно разделить на две основные категории: те, которые вырабатывают электричество при освещении, такие как Фотоэлектрические или Фотоэмиссионные и т. Д., И те, которые каким-либо образом изменяют свои электрические свойства, такие как Фоторезисторы или Фотопровод .Это приводит к следующей классификации устройств.

  • • Фотоэмиссионные элементы — это фотоустройства, которые высвобождают свободные электроны из светочувствительного материала, такого как цезий, при ударе фотона достаточной энергии. Количество энергии фотонов зависит от частоты света, и чем выше частота, тем больше энергии у фотонов, преобразующей энергию света в электрическую.
  • • Фотопроводящие элементы — Эти фотоустройства изменяют свое электрическое сопротивление под воздействием света.Фотопроводимость возникает в результате попадания света на полупроводниковый материал, который контролирует ток, протекающий через него. Таким образом, большее количество света увеличивает ток для данного приложенного напряжения. Наиболее распространенным фотопроводящим материалом является сульфид кадмия, используемый в фотоэлементах LDR.
  • • Фотовольтаические элементы. Эти фотоустройства генерируют ЭДС, пропорциональную полученной лучистой световой энергии, и по своему эффекту аналогичны фотопроводимости. Световая энергия падает на два полупроводниковых материала, зажатых вместе, создавая напряжение примерно 0.5В. Наиболее распространенным фотоэлектрическим материалом является селен, используемый в солнечных элементах.
  • • Устройства фото-перехода. Эти фотоустройства в основном представляют собой настоящие полупроводниковые устройства, такие как фотодиод или фототранзистор, которые используют свет для управления потоком электронов и дырок через их PN-переход. Устройства с фотопереходом специально разработаны для детекторов и проникновения света, их спектральный отклик настроен на длину волны падающего света.

Фотопроводящий элемент

A Фотопроводящий датчик света не вырабатывает электричество, а просто меняет свои физические свойства под воздействием световой энергии.Наиболее распространенным типом фотопроводящих устройств является фоторезистор , который изменяет свое электрическое сопротивление в ответ на изменения интенсивности света.

Фоторезисторы — это полупроводниковые устройства, которые используют световую энергию для управления потоком электронов и, следовательно, током, протекающим через них. Обычно используемый фотопроводящий элемент называется светозависимым резистором или LDR .

Светозависимый резистор

Типичный LDR

Как следует из названия, светозависимый резистор (LDR) изготовлен из куска открытого полупроводникового материала, такого как сульфид кадмия, который изменяет свое электрическое сопротивление с нескольких тысяч Ом в темноте до нескольких сотен Ом, когда на свет падает свет. это путем создания пар дырка-электрон в материале.

Чистый эффект — улучшение проводимости при уменьшении сопротивления для увеличения освещенности. Кроме того, фоторезистивные ячейки имеют длительное время отклика, требующее многих секунд, чтобы отреагировать на изменение интенсивности света.

Материалы, используемые в качестве полупроводниковой подложки, включают сульфид свинца (PbS), селенид свинца (PbSe), антимонид индия (InSb), которые обнаруживают свет в инфракрасном диапазоне, причем наиболее часто используемым из всех фоторезистивных датчиков света является Сульфид кадмия (CD).

Сульфид кадмия используется в производстве фотопроводящих ячеек, потому что его спектральная кривая отклика близко соответствует кривой человеческого глаза, и его можно контролировать даже с помощью простого фонаря в качестве источника света. Обычно длина волны максимальной чувствительности (λp) составляет от 560 до 600 нм в видимом спектральном диапазоне.

Ячейка светозависимого резистора

Наиболее часто используемый фоторезистивный датчик света — это фотопроводящий элемент из сульфида кадмия ORP12 .Этот светозависимый резистор имеет спектральный отклик около 610 нм в желто-оранжевой области света. Сопротивление элемента в неосвещенном состоянии (темновое сопротивление) очень высокое и составляет около 10 МОм, которое падает до примерно 100 Ом при полном освещении (сопротивление горению).

Чтобы увеличить темновое сопротивление и, следовательно, уменьшить темновой ток, резистивный путь образует зигзагообразный узор на керамической подложке. Фотоэлемент CdS — это очень дешевое устройство, которое часто используется для автоматического затемнения, определения темноты или сумерек для включения и выключения уличных фонарей, а также для приложений типа фотографических экспонометров.

Подключение светозависимого резистора последовательно со стандартным резистором, подобным этому, к одному источнику постоянного напряжения имеет одно большое преимущество: на их стыке для разных уровней света будет появляться разное напряжение.

Величина падения напряжения на последовательном резисторе R 2 определяется значением сопротивления светозависимого резистора R LDR . Эта способность генерировать различные напряжения дает очень удобную схему, называемую «делителем потенциала» или сеть делителей напряжения .

Как мы знаем, ток через последовательную цепь является обычным явлением, и поскольку LDR изменяет свое резистивное значение из-за интенсивности света, напряжение, присутствующее на V OUT , будет определяться формулой делителя напряжения. Сопротивление LDR, R LDR , может варьироваться от примерно 100 Ом при солнечном свете до более 10 МОм в абсолютной темноте, при этом это изменение сопротивления преобразуется в изменение напряжения на V OUT , как показано.

Одним из простых способов использования светозависимого резистора является светочувствительный переключатель, как показано ниже.

Переключатель LDR

Эта базовая схема светового датчика представляет собой реле с активированным освещением. Схема делителя потенциала образована между фоторезистором, LDR и резистором R1. Когда нет света, то есть в темноте, сопротивление LDR очень велико в диапазоне мегом (МОм), поэтому на транзистор TR1 подается нулевое смещение базы, и реле обесточивается или находится в состоянии «ВЫКЛ».

По мере увеличения уровня освещенности сопротивление LDR начинает уменьшаться, вызывая повышение напряжения смещения базы на V1.В какой-то момент, определяемый цепью делителя потенциала, образованной резистором R1, напряжение смещения базы становится достаточно высоким, чтобы включить транзистор TR1 и, таким образом, активировать реле, которое, в свою очередь, используется для управления некоторыми внешними схемами. Когда уровень света снова падает до темноты, сопротивление LDR увеличивается, вызывая падение базового напряжения транзистора, в результате чего транзистор и реле выключаются при фиксированном уровне освещенности, который снова определяется цепью делителя потенциала.

Путем замены постоянного резистора R1 потенциометром VR1 точка, в которой реле включается или выключается, может быть предварительно установлена ​​на определенный уровень освещенности.Этот тип простой схемы, показанной выше, имеет довольно низкую чувствительность, и ее точка переключения может быть непостоянной из-за изменений температуры или напряжения питания. Более чувствительную прецизионную схему, активируемую светом, можно легко создать, включив LDR в схему «моста Уитстона» и заменив транзистор на операционный усилитель, как показано.

Цепь измерения уровня освещенности

В этой базовой схеме определения темноты светозависимый резистор LDR1 и потенциометр VR1 образуют одно регулируемое плечо простой резистивной мостовой схемы, также известной как мост Уитстона , в то время как два фиксированных резистора R1 и R2 образуют другое плечо .Обе стороны моста образуют цепи делителей потенциала на питающем напряжении, выходы которых V1 и V2 подключены к неинвертирующим и инвертирующим входам напряжения соответственно операционного усилителя.

Операционный усилитель сконфигурирован как дифференциальный усилитель, также известный как компаратор напряжения с обратной связью, состояние выходного напряжения которого определяется разностью между двумя входными сигналами или напряжениями, V1 и V2. Комбинация резисторов R1 и R2 формирует фиксированное опорное напряжение на входе V2, которое задается соотношением двух резисторов.Комбинация LDR — VR1 обеспечивает переменное входное напряжение V1, пропорциональное уровню освещенности, определяемому фоторезистором.

Как и в предыдущей схеме, выход операционного усилителя используется для управления реле, которое защищено свободным диодом D1. Когда уровень освещенности, измеряемый LDR, и его выходное напряжение падает ниже опорного напряжения, установленного на V2, выход операционного усилителя меняет состояние, активируя реле и переключая подключенную нагрузку.

Аналогичным образом, когда уровень освещенности увеличивается, выход снова переключается, переводя реле в положение «ВЫКЛ».Гистерезис двух точек переключения устанавливается резистором обратной связи. Rf может быть выбран таким образом, чтобы получить любой подходящий коэффициент усиления по напряжению усилителя.

Работа схемы светового датчика этого типа также может быть изменена на противоположную, чтобы включить реле, когда уровень освещенности превышает опорный уровень напряжения, и наоборот, поменяв местами положение светового датчика LDR и потенциометра VR1. Потенциометр можно использовать для «предварительной установки» точки переключения дифференциального усилителя на любой конкретный уровень освещенности, что делает его идеальным в качестве простой проектной схемы светового датчика.

Устройства фотоперехода

Устройства с фотопереходом — это в основном световые датчики с PN-переходом или детекторы, изготовленные из кремниевых полупроводниковых PN-переходов, которые чувствительны к свету и могут определять уровни как видимого света, так и инфракрасного света. Устройства с фотопереходом специально созданы для восприятия света, и этот класс фотоэлектрических датчиков света включает в себя фотодиод и фототранзистор .

Фотодиод.

Фотодиод

Конструкция светового датчика Photodiode аналогична конструкции обычного диода с PN-переходом, за исключением того, что внешний кожух диода либо прозрачен, либо имеет прозрачную линзу для фокусировки света на PN-переход для повышения чувствительности.Переход будет реагировать на свет, особенно с более длинными волнами, такими как красный и инфракрасный свет, а не на видимый свет.

Эта характеристика может быть проблемой для диодов с прозрачными или стеклянными шариками, таких как сигнальный диод 1N4148. Светодиоды также могут использоваться в качестве фотодиодов, поскольку они могут как излучать, так и обнаруживать свет от своего перехода. Все PN-переходы светочувствительны и могут использоваться в режиме фотопроводящего несмещенного напряжения с PN-переходом фотодиода, всегда «смещенным в обратном направлении», так что могут протекать только утечки диодов или темновой ток.

Вольт-амперная характеристика (ВАХ) фотодиода без света на его переходе (темный режим) очень похожа на нормальный сигнальный или выпрямительный диод. Когда фотодиод смещен в прямом направлении, происходит экспоненциальное увеличение тока, такое же, как и для нормального диода. Когда применяется обратное смещение, появляется небольшой обратный ток насыщения, который вызывает увеличение области обеднения, которая является чувствительной частью перехода. Фотодиоды также можно подключать в токовом режиме, используя фиксированное напряжение смещения на переходе.Текущий режим очень линейен в широком диапазоне.

Конструкция и характеристики фотодиода

При использовании в качестве светового датчика темновой ток фотодиода (0 люкс) составляет около 10 мкА для герани и 1 мкА для диодов кремниевого типа. Когда свет падает на переход, образуется больше пар дырка / электрон, и ток утечки увеличивается. Этот ток утечки увеличивается по мере увеличения освещенности перехода.

Таким образом, ток фотодиодов прямо пропорционален интенсивности света, падающего на PN-переход.Одним из основных преимуществ фотодиодов при использовании в качестве датчиков света является их быстрая реакция на изменения уровня освещенности, но одним из недостатков этого типа фотоустройств является относительно небольшой ток, протекающий даже при полном освещении.

На следующей схеме показана схема преобразователя фототока в напряжение, в которой в качестве усилительного устройства используется операционный усилитель. Выходное напряжение (Vout) задается как Vout = I P * Rƒ и пропорционально характеристикам силы света фотодиода.

Этот тип схемы также использует характеристики операционного усилителя с двумя входными клеммами при примерно нулевом напряжении для работы фотодиода без смещения. Эта конфигурация операционного усилителя с нулевым смещением обеспечивает высокую импедансную нагрузку на фотодиод, что приводит к меньшему влиянию темнового тока и более широкому линейному диапазону фототока по сравнению с интенсивностью излучаемого света. Конденсатор C f используется для предотвращения колебаний или пиков усиления и для установки выходной полосы пропускания (1 / 2πRC).

Схема усилителя на фотодиоде

Фотодиоды — это очень универсальные датчики света, которые могут включать и выключать свой ток за наносекунды и обычно используются в фотоаппаратах, люксметрах, приводах CD и DVD-ROM, пультах дистанционного управления телевизорами, сканерах, факсах. копировальные аппараты и т. д., а также при интеграции в схемы операционных усилителей в качестве детекторов инфракрасного спектра для оптоволоконной связи, схем обнаружения движения охранной сигнализации и многочисленных систем визуализации, лазерного сканирования и позиционирования и т. д.

Фототранзистор

Фототранзистор

Альтернативой фотодиоду является фотопереход Фототранзистор , который в основном представляет собой фотодиод с усилением. Фототранзисторный светочувствительный элемент имеет обратное смещение PN-перехода коллектор-база, подвергая его воздействию лучистого источника света.

Фототранзисторы

работают так же, как фотодиоды, за исключением того, что они могут обеспечивать усиление по току и намного более чувствительны, чем фотодиод, при этом токи в 50-100 раз больше, чем у стандартного фотодиода, и любой нормальный транзистор может быть легко преобразован в фотодатчик света. подключив фотодиод между коллектором и базой.

Фототранзисторы

состоят в основном из биполярного NPN-транзистора с большой базой, электрически не подключенной, хотя некоторые фототранзисторы позволяют базовое соединение для управления чувствительностью и которые используют фотоны света для генерации базового тока, который, в свою очередь, заставляет коллектор эмиттерный ток поток. Большинство фототранзисторов типа NPN, внешний корпус которых либо прозрачен, либо имеет прозрачную линзу для фокусировки света на базовом переходе для повышения чувствительности.

Конструкция и характеристики фототранзистора

В NPN-транзисторе коллектор смещен положительно по отношению к эмиттеру, так что переход база / коллектор имеет обратное смещение.поэтому при отсутствии света на переходе протекает нормальная утечка или темновой ток, который очень мал. Когда свет падает на основание, в этой области образуется больше пар электрон / дырка, и ток, создаваемый этим действием, усиливается транзистором.

Обычно чувствительность фототранзистора является функцией усиления транзистора по постоянному току. Следовательно, общая чувствительность является функцией тока коллектора и может контролироваться путем подключения сопротивления между базой и эмиттером, но для приложений типа оптопары с очень высокой чувствительностью обычно используются фототранзисторы Дарлингтона.

Фото-Дарлингтон

Транзисторы Photodarlington используют второй биполярный транзистор NPN для обеспечения дополнительного усиления или когда требуется более высокая чувствительность фотодетектора из-за низкого уровня освещенности или избирательной чувствительности, но его отклик медленнее, чем у обычного фототранзистора NPN.

Устройства Photo Darlington состоят из обычного фототранзистора, выход эмиттера которого соединен с базой биполярного NPN-транзистора большего размера. Поскольку конфигурация транзистора Дарлингтона дает коэффициент усиления по току, равный произведению коэффициентов усиления по току двух отдельных транзисторов, устройство фотодарлингтона создает очень чувствительный детектор.

Типичные области применения фототранзисторов Световые датчики — это оптоизоляторы, щелевые оптические переключатели, датчики светового луча, волоконная оптика, телевизионные пульты дистанционного управления и т. Д. Иногда при обнаружении видимого света требуются инфракрасные фильтры.

Другой тип полупроводникового светочувствительного элемента с фотопереходом, заслуживающий упоминания, — это фототиристор . Это световой тиристор или кремниевый управляемый выпрямитель , SCR , который можно использовать в качестве светового переключателя в приложениях переменного тока.Однако их чувствительность обычно очень низкая по сравнению с эквивалентными фотодиодами или фототранзисторами.

Чтобы повысить их чувствительность к свету, фототиристоры делают более тонкими вокруг затворного перехода. Обратной стороной этого процесса является то, что он ограничивает количество анодного тока, который они могут переключать. Затем для приложений с более высоким током переменного тока они используются в качестве пилотных устройств в оптопарах для переключения более крупных более традиционных тиристоров.

Фотоэлектрические элементы.

Наиболее распространенным типом фотоэлектрических датчиков света является Solar Cell .Солнечные элементы преобразуют световую энергию непосредственно в электрическую энергию постоянного тока в форме напряжения или тока для питания резистивной нагрузки, такой как свет, аккумулятор или двигатель. Тогда фотоэлектрические элементы во многом похожи на батарею, потому что они обеспечивают питание постоянного тока.

Однако, в отличие от других фотоустройств, которые мы рассмотрели выше, которые для работы используют силу света даже от фонаря, фотоэлектрические солнечные элементы лучше всего работают, используя лучистую энергию солнца.

Солнечные элементы используются во многих различных типах приложений, чтобы предложить альтернативный источник энергии от обычных батарей, например, в калькуляторах, спутниках, а теперь и в домах, предлагающих форму возобновляемой энергии.

Фотоэлектрический элемент

Фотоэлементы изготовлены из монокристаллических кремниевых PN переходов, как и фотодиоды с очень большой светочувствительной областью, но используются без обратного смещения. Они имеют те же характеристики, что и очень большой фотодиод в темноте.

При освещении энергия света заставляет электроны проходить через PN-переход, и отдельный солнечный элемент может генерировать напряжение холостого хода около 0,58 В (580 мВ).Солнечные элементы, как и батарея, имеют «положительную» и «отрицательную» стороны.

Отдельные солнечные элементы могут быть соединены друг с другом последовательно, чтобы сформировать солнечные панели, которые увеличивают выходное напряжение, или соединены вместе параллельно для увеличения доступного тока. Имеющиеся в продаже солнечные панели измеряются в ваттах, которые являются произведением выходного напряжения и тока (вольт, умноженного на ампер), при полном включении.

Характеристики типичного фотоэлектрического солнечного элемента.

Величина доступного тока от солнечного элемента зависит от интенсивности света, размера элемента и его эффективности, которая обычно очень мала и составляет от 15 до 20%.Для повышения общей эффективности ячеек коммерчески доступные солнечные элементы используют поликристаллический кремний или аморфный кремний, которые не имеют кристаллической структуры и могут генерировать токи от 20 до 40 мА на см 2 .

Другие материалы, используемые в конструкции фотоэлектрических элементов, включают арсенид галлия, диселенид меди, индия и теллурид кадмия. Каждый из этих различных материалов имеет разную характеристику полосы спектра, поэтому их можно «настроить» для получения выходного напряжения на разных длинах волн света.

В этом руководстве по Light Sensors мы рассмотрели несколько примеров устройств, которые классифицируются как Light Sensors . Сюда входят устройства с PN-переходами и без них, которые можно использовать для измерения интенсивности света.

В следующем руководстве мы рассмотрим устройства вывода под названием Actuators . Приводы преобразуют электрический сигнал в соответствующую физическую величину, такую ​​как движение, силу или звук. Одним из таких широко используемых устройств вывода является электромагнитное реле.

Как подключить фотоэлемент к нескольким источникам света. Страница |

Прежде чем я перейду к объяснению, как подключить фотоэлемент к нескольким источникам света. Позвольте мне сказать, что фотоэлемент — это электрическое устройство, управляемое светом. Как свет работает с фотоэлементом ?. Фотоэлемент — это резистор, управляемый светом.

Я собираюсь ограничиться описанием фотоэлемента, используемого для включения наружного охранного освещения. Проще говоря, датчик освещенности с фотоуправлением будет включать свет, когда темно, и выключать, когда есть свет.

При повседневном использовании фотоэлемент автоматически выключает свет утром. Вечером он автоматически включит свет.

Фотоэлемент избавляет от беспокойства о том, что вы забудете включить и выключить сигнальное освещение.Ниже приведено пошаговое руководство о том, как подключить фотоэлемент к нескольким источникам света.

Пошаговое руководство о том, как добавить фотоэлемент к наружному свету.

  1. Вы должны знать количество ламп, которые вы хотите установить .
  2. Определите количество цепей, которые у вас будут
  3. Узнайте, будете ли вы разделять мощность с внутренним освещением.
  4. Установите электрические кабелепроводы.
  5. Рыба в проводах.
  6. Установите осветительную арматуру
  7. Установите и подсоедините фотоэлемент.

Знайте количество светильников, которое вы хотите установить.

Это первый шаг в установке фотоэлемента на несколько источников света, для которого необходимо знать количество светильников, которое вам необходимо установить.

сколько огней может контролировать фотоэлемент? Зная количество источников света, вы сможете определить правильный размер фотоэлемента.Что я имею в виду, большинство фотоэлементов имеют номинальную мощность в ваттах.

Номинальная мощность показывает, сколько источников света можно контролировать с помощью переключателя с фотоэлементом. Конечно, это определяется мощностью светильников, которые вы хотите установить.

Проще говоря, вы разделите номинальную мощность в ваттах датчика освещенности с фотоуправлением на номинальную мощность осветительной арматуры в ваттах. Это даст вам представление о том, сколько источников света может контролировать фотоэлемент.

Определите количество контуров, которое у вас будет.

Как определить количество контуров? Вы смотрите на общее количество лампочек, которые у вас есть. Затем вы проверяете номинальную мощность. После этого вы рассчитываете ток, который каждый свет будет потреблять от источника питания.

Например, если вы используете автоматический выключатель на 10 А, вы должны выяснить, сколько ламп он может подать. Когда вы обнаружите, что у вас больше осветительной арматуры, чем может выдержать один автоматический выключатель на 10 А. Вы должны ввести другую цепь для подачи питания на другие фонари.

Знайте, поделитесь ли вы мощностью с внутренним освещением.

Есть случаи, когда вы можете решить использовать источник питания от существующих цепей внутреннего освещения. Я бы не советовал вам делать это, когда у вас много наружных сигнальных огней, которые вы хотите установить. Лучше всего создать отдельную цепь для источников света, управляемых фотоэлементом. Вы можете добавить контрольные огни к существующей схеме внутреннего освещения, когда вы просто добавляете один или два источника света.

Установить электрические кабелепроводы.

Когда вы знаете, сколько светильников вы собираетесь установить, легко прокладывать электрические кабелепроводы. Теперь вы в лучшем положении, чтобы выполнить свой план.

На этом этапе вы знаете, сколько контуров у вас будет. Это дает вам четкое представление о том, как вы собираетесь прокладывать трубопроводы для достижения своей цели.

Рыба в проводах.

После того, как вы закончили работу с электрическими трубками, пора протянуть кабели через трубы кабелепровода.Это очень важная часть подключения цепи, управляемой фотоэлементом.

Фотоэлемент поставляется с тремя клеммами или тремя кабелями для подключения к нему питания. Подробнее об этих кабелях я расскажу в следующем разделе. Вы ловите кабели таким образом, что, когда вы, наконец, завершите электромонтажные работы, вы сможете без проблем подключить фотоэлемент.

Установите и подключите фотоэлемент.

Вы устанавливаете фотоэлемент таким образом, чтобы при включении света он не запускал фотоэлемент для выключения света.Установите положение, при котором он будет включать свет вечером и выключать свет утром.

как подключить фотоэлемент?

Фотоэлемент — это переключатель, поэтому он имеет общую клемму, нейтраль и клемму нагрузки или провод переключателя. Это называется 3-проводным фотоэлементом. Три клеммы, которые подключают питание к 3-проводному фотоэлементу, помечены как.

  1. Нейтраль
  2. Общий
  3. Нагрузка
Схема 3-проводного фотоэлемента

3-проводной фотоэлемент
принципиальная схема переключателя фотоэлементов

Как подключить питание к фотоэлементу? Вы подключаете провод под напряжением, идущий от автоматического выключателя, к клемме, помеченной общим.

Вы подключаете провод, питающий установленные светильники, к клемме с надписью load. Нейтральный провод вы подключаете к клемме с маркировкой нейтраль.

Иногда клеммы не имеют обозначений, как указано выше. Но они помечены, как показано ниже.

  1. Нейтраль: здесь вы подключаете нейтраль.
  2. Линия: здесь вы подключаете провод под напряжением или провод под напряжением.
  3. Нагрузка. Это ваш провод переключателя.

Эти провода имеют цветовую маркировку.Я решил не упоминать цветовой код, который представляет нейтральный провод, провод нагрузки и общий провод. Это потому, что цветовой код меняется от места к месту. Единственная безопасность — прочитать руководство по установке. Руководство расскажет вам цвета, которые представляют собой трехполюсник.

как подключить контактор освещения к фотоэлементу.

Когда у вас много фонарей, их нельзя переносить одним переключателем с фотоэлементом. Чтобы включить свет, вам понадобится контактор.

Как контактор работает вместе с фотоэлементом? Контактор — это магнитный переключатель, который приводится в действие небольшим током. Вместо фотоэлемента, несущего полную нагрузку фонарей, провод переключателя, подключенный к фонарям, получает питание от автоматического выключателя через контактор.

Схема подключения контактора освещения

с фотоэлементом.

схема подключения фотоэлемента с контактором

  1. Электрический кабель проходит от автоматического выключателя в блоке потребителей.к контактору. Я должен упомянуть, что вы подключаете кабели в соответствии с количеством цепей освещения. Например, если у вас 3 цепи, вы проложите 3 кабеля от DB к контактору.
  2. Вы подключаете кабели от DB к клеммам, обозначенным L 1, L 3, L 5 .На контакторе. Вы подключаете питающие кабели к контактам главного контактора.
  3. Подсоедините кабели, идущие к лампам на клеммах с маркировкой L 2 , L 4 , L 6.
  4. Вы подключаете кабель, идущий от фотоэлемента к клемме A 1 на контакторе, а нейтральный провод к клемме A 2
  5. Фотоэлемент в этой цепи задействует контактор.
  6. при включении контактора свет включается.

Распространенные проблемы с фотоэлементом.

  • Они могут неожиданно отключиться ночью из-за попадания света на фотоэлемент.
  • Свет может быть включен в течение дня. Это может быть результатом пыли и затемнения. Иногда это может произойти, когда какой-либо компонент фотоэлемента перегорел. В этом случае вам следует заменить его новым фотоэлементом.
  • Фотоэлемент может выйти из строя из-за плохого соединения в клеммах.
  • Я также заметил, что короткое замыкание в цепи освещения может привести к неправильной работе фотоэлемента. Это обычное явление для светодиодных фонарей безопасности.

Заключительные мысли и другое применение фотоэлемента.

Фотоэлемент — хороший фотоэлектрический выключатель. Если вы хотите, чтобы свет автоматически включался вечером, установите фотоэлемент. Фотоэлемент имеет множество применений в реальной жизни. Ознакомьтесь со списком некоторых применений фотоэлементов ниже.

  1. Контрольная температура печи.
  2. Используется в космических путешествиях для получения электрической энергии от солнечного света.
  3. Может использоваться при создании звука, который можно записать на фильм.
  4. Охранная сигнализация и автоматические двери.
  5. Используется в качестве таймера во время бега для расчета скорости бегунов.

Есть вопросы? о том, как подключить фотоэлемент к нескольким источникам света. оставьте свои комментарии ниже в разделе комментариев.

Streetlight — обзор | Темы ScienceDirect

8.4 Схема повышающего линейного регулятора

Одним из методов, используемых во многих мощных светодиодных лампах, таких как уличные фонари, является повышение напряжения примерно до 400 В с помощью каскада PFC, как описано в начале этой главы.Сила тока ограничена, но не контролируется. Для управления током и управления светодиодами можно использовать простые понижающие импульсные стабилизаторы, обеспечивающие источник постоянного тока.

В этом разделе будет описана альтернатива — повысить напряжение, а затем использовать линейный регулятор для управления током светодиода. Для достижения хорошей эффективности система должна быть тщательно спроектирована. Поскольку повышение универсального сетевого напряжения переменного тока обычно приводит к выработке 450 В, прямое падение напряжения на светодиодах также должно составлять около 440 В, чтобы на линейном регуляторе оставалось 10 В.Чтобы добиться такого высокого падения напряжения в прямом направлении, необходимо последовательно соединить множество светодиодов (обычно требуется 120–140 светодиодов).

При большом количестве светодиодов допуск прямого напряжения также будет значительным. Если бы напряжение повышающего каскада составляло 450 В, а общее падение напряжения в цепочке светодиодов было аналогичным, из-за партии светодиодов с особенно высоким прямым падением напряжения ( В, , f ) светодиоды были бы тусклыми. или бы не загорелся. Чтобы преодолеть это, необходимо автоматически регулировать выходное напряжение повышающего каскада так, чтобы достигался требуемый ток светодиода.

И наоборот, если бы полное прямое напряжение цепочки светодиодов было ниже ожидаемого, падение напряжения на линейном регуляторе было бы выше и, следовательно, рассеиваемая мощность могла бы быть слишком высокой. Опять же, регулировка выходного напряжения повышающего регулятора таким образом, чтобы падение напряжения на линейном регуляторе было как можно меньшим, решит эту проблему.

Одной из таких схем для выполнения описанных выше функций является HV9805 от Microchip. Типичная схема с использованием HV9805 приведена на рис.8.3.

Рисунок 8.3. Повышающий линейный регулятор с использованием HV9805.

В повышающей части схемы используется полевой МОП-транзистор на 600 В, M1, в каскадном соединении. Затвор M1 подключен к источнику питания 18 В, состоящему из R 1, R 2, Z1 и C 4, питаемых от выпрямленной сети. Между контактами 10 и 1 (GND) подключен внутренний МОП-транзистор, который подключает источник M1 к земле и включает его. Таким образом, внутренний МОП-транзистор никогда не видит больше 18 В на стоке и истоке, что позволяет использовать низковольтные (и недорогие) кремниевые процессы.

Переключение MOSFET контролируется путем контроля напряжения на R 8, которое возвращает заземление на мостовой выпрямитель. Контакты CSH и CSL — это дифференциальные входы, используемые для измерения тока. После выключения MOSFET M1 на его стоке будет слышен звон. Схема должна определить, когда вызывной сигнал прекратился, до начала следующего цикла переключения, в противном случае это может повлиять на PF. Однако при низком входном напряжении переменного тока, близком к точке пересечения нуля, звон трудно обнаружить.Добавление C 9 (с небольшим демпфирующим резистором R 18, включенным последовательно) увеличивает модуляцию напряжения считывания, чтобы улучшить обнаружение в это время.

Линейный стабилизатор на выходе использует внешний полевой МОП-транзистор M2 на 300 В. Номинальное напряжение может быть ниже, чем у высоковольтной шины, потому что большая часть выходного напряжения падает на светодиоды. Резистор R 13 является резистором считывания выходного тока. Напряжение на M2 контролируется делителем потенциала R 6 и R 7 и вводится на контакт 4 (HVS).Напряжение на выводе 4 пропорционально напряжению запаса на линейном регуляторе и регулируется путем управления выходом каскада повышения.

Веб-система управления традиционным уличным освещением, в которой используются натриевые лампы высокого давления.

Аннотация

Уличное освещение является важным компонентом инфраструктуры любого города. С другой стороны, система уличного освещения потребляет значительное количество электроэнергии. В результате разрабатывается множество технологий и исследований, направленных на снижение стоимости энергии уличного освещения.Хотя большинство предлагаемых идей по снижению стоимости энергии системы уличного освещения основаны на светодиодных лампах, они не подходят для натриевых ламп высокого давления, которые продолжают преобладать в развивающихся странах. Более того, высокая начальная стоимость, сложность установки и обслуживания, надежность и срок службы — все это существенные препятствия на пути практической реализации этих идей. В данной статье представлена ​​веб-система управления традиционными системами уличного освещения, в которых до сих пор используются натриевые лампы высокого давления.Предлагаемая идея превращает существующие модули обычного контроллера, которые представляют собой фотопереключатели, в устройства IoT. Затем веб-приложение на сервере управляет устройствами и контролирует их. Веб-приложение позволяет пользователям создавать расписание выключения света в ночное время для экономии энергии. К достоинствам системы можно отнести невысокую стоимость, простоту установки и обслуживания. Предлагаемая система полезна для дорог или участков с низкой плотностью движения в ночное время. Эта система прошла валидацию в Университете Валайлак, Таиланд.

Ключевые слова: Управление уличным освещением, натриевая лампа высокого давления, Интернет вещей, NB-IoT, микроконтроллер, веб-приложение

1. Введение

Система уличного освещения является важной инфраструктурой в городах по всему миру. Это повышает безопасность граждан на дорогах и повышает безопасность в общественных местах. Система уличного освещения способствует экономическому росту за счет увеличения количества времени, которое люди проводят на улице в ночное время. К сожалению, одним из основных источников значительного энергопотребления является система уличного освещения.Производство электроэнергии приводит к увеличению выбросов углекислого газа, ускоряя явление парникового эффекта. В результате повышение эффективности уличного освещения является важной задачей для городов во всем мире.

В литературе предложено несколько методов повышения энергоэффективности систем уличного освещения. Первый метод заключается в замене традиционной натриевой лампы высокого давления (HPS) на светодиодную. Светодиодная лампа потребляет значительно меньше энергии, чем лампа HPS.Кроме того, по мере развития технологий стоимость светодиодных ламп резко падает. В результате, поскольку период окупаемости наступает до окончания срока службы светодиодов, замена HPS на светодиодные лампы экономически целесообразна [1]. Более того, исследование сравнило экологические характеристики светодиодных и HPS-ламп и обнаружило, что жизненный цикл HPS-ламп оказывает на окружающую среду на 9 процентов большее воздействие, чем светодиодные лампы. В то время как воздействие на окружающую среду производства HPS и светодиодов составляет 13 процентов и 4 процента соответственно.В результате, по оценкам, к 2020 году светодиодная технология будет оказывать на окружающую среду на 45 процентов меньшее воздействие, чем технология HPS [2]. Согласно некоторым исследованиям, светодиодные лампы являются наиболее перспективным энергосберегающим источником света, поскольку города могут сэкономить до 40–60 процентов на затратах на электроэнергию, заменив обычные лампочки на светодиодные [3, 4].

В сочетании с другими технологиями светодиодные лампы обеспечивают еще большую эффективность. Первый набор концепций использует сети беспроводных датчиков, состоящие из датчиков, микроконтроллеров и модулей беспроводной связи, для включения и выключения светодиодного освещения в ответ на присутствие на дороге, обнаруженное с помощью светозависимых резисторов (LDR), инфракрасных датчиков (IR) или ультразвуковых датчиков.Управление включением / выключением освещения предназначено для групп фонарных столбов, связанных беспроводной сетью, такой как ZigBee. В этой схеме датчик установлен на первом фонарном столбе. Когда датчик обнаруживает приближающиеся транспортные средства или пешеходов, он передает сигнал на микроконтроллер, давая ему команду включить переднюю группу фонарей и выключить задние фонарные столбы при проезде транспортных средств [5, 6, 7, 8, 9]. Позже сенсорная сеть была подключена к веб-контроллеру через технологию Интернета вещей (IoT), что позволило осуществлять удаленный мониторинг и управление системой освещения.Для систем уличного освещения на основе IoT было предложено множество технологий беспроводной связи, включая ZigBee [10], WiMAX [11], GSM [12, 13, 14], LoRa [15, 16] и NB-IoT [17]. Также предлагались облачные платформы для управления уличным освещением [18, 19, 20]. Система уличного освещения на основе Интернета вещей была усовершенствована, чтобы облегчить строительство умного города. Многочисленные работы объединили систему уличного освещения с другими компонентами для этой цели, в том числе неисправным детектором уличного освещения [21], аварийными кнопками, установленными на фонарных столбах, которые посылают сигнал тревоги в полицейский участок [22], блоками камер, которые управляют сигналом светофора. [23], специальные датчики для подсчета трафика [24], детекторы людей, которые могут предупреждать власти о вероятной краже в нечетные часы [25], и интеллектуальные столбы, оснащенные камерами для обнаружения и сообщения о любых событиях движения [26].Диммирование светодиодных ламп — еще одна важная технология, которая интересует исследователей. Базовые системы диммирования регулируют яркость светодиодных ламп до одного из множества предустановленных параметров в зависимости от плотности движения и переменных окружающей среды, измеряемых LDR, инфракрасными датчиками, датчиками дождя или тумана [27, 28, 29]. Для дальнейшего повышения энергоэффективности использовались сложные алгоритмы, начиная от статистических моделей [30, 31, 32, 33] и заканчивая моделями искусственных нейронных сетей [34, 35], чтобы управлять интенсивностью освещения в зависимости от объема трафика.Кроме того, фотоэлектрические или солнечные элементы — это новая технология, которая играет важную роль в системах уличного освещения. Солнечные элементы используются в качестве альтернативного источника энергии в автономных интеллектуальных системах уличного освещения, которые состоят из светодиодных ламп, датчиков присутствия на дорогах, микроконтроллеров и интеллектуальных алгоритмов, управляющих зарядкой от солнечной энергии, а также яркостью светодиодов [36] и средств связи. модуль для подключения системы к сети Интернет [37, 38]. Интеллектуальные автономные системы уличного освещения обеспечивают значительную экономию энергии [39, 40] и в настоящее время коммерчески доступны.Наконец, сложные алгоритмы и модели были использованы для создания правил и планов по повышению энергоэффективности системы уличного освещения [41, 42, 43, 44].

Хотя было предложено много идей по снижению энергопотребления уличного освещения, необходимо учитывать некоторые проблемы и ограничения. Хотя современные светодиодные технологии превосходят лампы HPS почти во всех отношениях, и большинство энергосберегающих идей ориентировано на светодиодные лампы, лампы HPS по-прежнему доминируют в системах уличного освещения в развивающихся странах.В Таиланде, например, стандарты Департамента автомобильных дорог для систем уличного освещения не были обновлены, чтобы включить светодиодные технологии. Следовательно, большинство существующих ламп HPS не заменяются светодиодами, и даже новые системы уличного освещения продолжают полагаться на HPS. В результате большинство идей энергосбережения, разработанных для светодиодных ламп, не применимы напрямую к лампам HPS. Например, управление лампами в зависимости от плотности движения — интригующий прием для светодиодных ламп. Лампе HPS, с другой стороны, требуется несколько минут на прогрев, прежде чем она сможет работать при полной интенсивности света, а также требуется некоторое время для повторного зажигания после выключения.Поэтому лампа HPS не реагирует на сигналы датчиков мгновенно.

Другие проблемы с существующими методами практического внедрения включают высокие начальные затраты, трудности с установкой и обслуживанием, надежность и срок службы [45]. Из-за этих факторов многие идеи по снижению энергопотребления систем уличного освещения, предложенные в литературе, все еще находятся в лабораторной установке [16, 18, 46, 47]. Даже коммерческие продукты могут быть непопулярными, если начальная стоимость непомерно высока.Диммирующие балласты, например, предназначены для уменьшения силы света ламп HPS [48, 49]. Есть два способа уменьшить яркость ламп HPS. Во-первых, электронные балласты могут использоваться для непрерывного диммирования. Вестибюли отелей, торговые центры и спортивные арены являются примерами приложений постоянного затемнения. Шаговое затемнение — это еще один метод регулирования яркости, который обычно используется с магнитными балластами. С помощью этого метода можно уменьшить яркость ламп HPS в два-три этапа. Балласты со ступенчатым регулированием яркости при использовании вместе с таймером могут снизить мощность лампы на 50 процентов в ночное время.К сожалению, затраты на материалы и установку диммирующего балласта и таймера высоки. В результате диммирующие балласты редко используются в стандартном уличном освещении.

При всех этих проблемах необходимы соответствующие методы энергосбережения, совместимые с существующими лампами HPS. В существующей системе уличного освещения с лампами HPS используется стандартный блок управления уличным освещением для включения или выключения ламп. Блок управления состоит из двух модулей: фотопереключателя (датчик LDR) и реле 220 В, 60–100 А, оба из которых являются съемными, как показано на рис.Как правило, модуль фотопереключения включает лампу, когда интенсивность света менее 20 люкс, и выключает ее, когда интенсивность света превышает 40 люкс. В результате свет будет гореть примерно 12 часов в сутки. В этом документе предлагается способ экономии энергии за счет использования веб-контроллера для отключения ламп HPS в ночное время. Чтобы снизить затраты при одновременном повышении простоты установки и обслуживания, мы предлагаем модифицировать существующий модуль фотопереключения, сделав его переключателем IoT, и контролировать состояние переключателя устройства через веб-сервер.Для этого мы заменили датчик LDR в модуле фотопереключателя на геркон и использовали микроконтроллер для управления его состоянием. Модуль NB-IoT соединяет микроконтроллер с центральным сервером. Вместо датчиков света эта архитектура включает и выключает световые лампы HPS на основе информации о закате и восходе солнца, полученной из интерфейса программирования веб-приложений (API). Предварительно запрограммированное расписание также используется для выключения фонарей в ночное время. Удобный графический интерфейс пользователя предназначен для интеллектуального управления большим количеством конечных устройств.В следующих разделах описывается метод и результаты его применения в Таиланде.

В существующей системе уличного освещения есть фото выключатель LDR и реле 220 В, 60–100 А, представленные на рисунке (а). Модуль фотопереключения можно отсоединить от блока реле, как показано на рисунке (b).

2. Методы

2.1. Архитектура системы

Предлагаемая система управления уличным освещением с лампами HPS использует архитектуру клиент-сервер, состоящую из четырех основных компонентов, как показано на.Протокол связи между каждым компонентом был разработан с использованием блок-схемы системы, изображенной на. Уровень исполнительного механизма содержит модуль микроконтроллера для управления лампами и модуль беспроводной связи для подключения микроконтроллера к Интернету. Сетевой уровень — это инфраструктура системы связи, доступная в данной области. Уровень платформы содержит базу данных и веб-сервер, который поддерживает всю конфигурацию и состояние системы. Наконец, прикладной уровень позволяет пользователям настраивать и контролировать систему (добавлять / удалять / группировать устройства, устанавливать расписание включения / выключения и отслеживать состояние системы).В следующих разделах представлены более подробные сведения о каждом компоненте.

Предлагаемая система управления уличным освещением состоит из четырех основных компонентов: уровня исполнительных механизмов, сетевого уровня, уровня платформы и уровня приложений.

Блок-схема системы показывает протокол связи между уровнями.

2.1.1. Приводной слой

Обычная система уличного освещения работает путем включения и выключения группы от десяти до двадцати фонарных столбов в ответ на количество света, обнаруженное датчиком LDR в модуле фотопереключения.Модуль фотопереключения отправляет сигнал включения / выключения на реле, которое подключено к блоку электрического контроллера традиционной системы уличного освещения. Как показано на рисунке, модуль фотопереключателя снимается с реле. Такая конструкция выгодна для нас, поскольку позволяет преобразовать традиционный блок управления в устройство IoT, изменив только модуль фотопереключения и оставив остальную систему без изменений. В этом проекте преобразование просто начинается с замены датчика LDR в модуле фотопереключателя герконом, электромеханическим переключающим устройством, которое размыкает и замыкает контакты с помощью простого взаимодействия магнита.Для включения и выключения источника питания герконовому переключателю требуются цифровые логические сигналы 0 и 1, которые могут выдаваться микроконтроллером. Из-за удаленного расположения блока управления в традиционной системе уличного освещения требуется модуль беспроводной связи для передачи состояния включения / выключения с веб-сервера на микроконтроллер. В результате уровень исполнительного механизма состоит из трех модулей: модифицированного переключателя, микроконтроллера и модуля беспроводной связи. Набор этих модулей называется блоком управления уличным освещением (SLCB).

Несмотря на то, что существует множество микроконтроллеров, мы выбрали для этого проекта микроконтроллер ESP32, потому что это недорогой микроконтроллер с низким энергопотреблением, оптимизированный для удаленных устройств. Микроконтроллер ESP32 имеет несколько периферийных интерфейсов ввода / вывода, включая цифровые общие выводы ввода / вывода, АЦП (аналого-цифровые преобразователи), ЦАП (цифро-аналоговые преобразователи), I 2 C (межинтегральная схема) , UART (универсальный асинхронный приемник / передатчик), CAN 2.0 (сеть контроллеров), SPI (последовательный периферийный интерфейс), I 2 S (интегрированный звук между микросхемами), RMII (уменьшенный интерфейс, не зависящий от среды), PWM (импульсный модуляция ширины) и многое другое.Однако в этом проекте используется только цифровой контакт для управления герконом и UART для связи с модулем беспроводной связи. Кроме того, ESP32 поддерживает Wi-Fi (802.11n @ 2,4 ГГц с максимальной скоростью передачи данных 150 Мбит / с) и Bluetooth v4.2 BR / EDR, что упрощает установку и настройку.

Технологии беспроводной связи, такие как Wi-Fi, Bluetooth, LoRaWAN и NB-IoT, часто используются в проектах IoT. В общем, при выборе беспроводных технологий для систем IoT необходимо учитывать энергопотребление, диапазон покрытия и скорость передачи данных технологий связи.Однако, поскольку SLCB устанавливаются на фонарных столбах, которые всегда подключены к источнику питания, потребление энергии не изменяется. сравнивает диапазон покрытия и скорость передачи данных четырех упомянутых ранее стандартов беспроводной связи. Согласно таблице, технологии Wi-Fi и Bluetooth имеют высокую скорость передачи данных, но малую дальность связи [50]. Однако в этом проекте SLCB устанавливаются по улице до 2,5 км от сервера. В результате Wi-Fi и Bluetooth неэффективны, но LoRaWAN и NB-IoT являются кандидатами, поскольку их диапазон покрытия превышает 10 км [51].

Таблица 1

Дальность действия и скорость передачи данных технологий беспроводной связи.

Беспроводная технология Диапазон охвата Скорость передачи данных
Wi-Fi 95 м 54 Мбит / с
Bluetooth 4.x Мбит / с

мбит / с
LoRaWAN > 15 км. До 5,47 кбит / с
NB-IoT > 10 км. 20 кбит / с для восходящего канала,
200 кбит / с для нисходящего канала

Предлагаемая система будет проверена в Таиланде как часть этого проекта. В результате выбор модуля беспроводной связи зависит от покрытия сигнала в выбранной зоне. Национальная комиссия по радиовещанию и телекоммуникациям Таиланда управляет сетью LoRaWAN, которая использует диапазон частот 920–925 кГц для связи LoRaWAN [52]. LoRaWAN — это архитектура беспроводной сети со звездообразной топологией, в которой для связи между сервером и конечными узлами используется централизованный шлюз [53].К сожалению, шлюзы еще не установлены в городе, где мы собираемся тестировать систему. NB-IoT — это технологический стандарт глобальной сети с низким энергопотреблением (LPWAN), который предназначен для передачи и приема небольших объемов данных из удаленных мест с использованием подмножества стандарта 3G / 4G / LTE. Технология NB-IoT в настоящее время предоставляется в Таиланде компанией Advance Info Service (AIS) и операторами телефонной связи TRUE [54]. Однако сеть AIS покрывает 98% территории Таиланда. В результате в качестве коммуникационной системы для этого проекта была выбрана AIS NB-IoT.Коммуникационный интерфейс UART соединяет NB-IoT с микроконтроллером ESP32. Интеграция модифицированного фотопереключателя, микроконтроллера ESP32 и модуля NB-IoT показана на рис. изображает готовый продукт блока SLCB.

Схема подключения модуля фотоконтроллера, модуля питания, модуля микроконтроллера ESP32 и экрана AIS NB-IoT в блоке SLCB.

Блок SLCB состоит из двух коробок, соединенных четырехжильными кабелями. В круглой коробке находится доработанный модуль фотопереключателя, который будет подключен к релейному блоку.В квадратной коробке находятся микроконтроллер и модули NB-IoT. Этот ящик будет помещен в шкаф электрического управления традиционной системы уличного освещения. Антенна будет установлена ​​снаружи для приема полного сигнала.

2.1.2. Сетевой уровень

Модуль NB-IoT обменивается данными с Интернетом через базовую станцию ​​NB-IoT и базовую сеть интернет-провайдера AIS. Как правило, IP-адрес модуля NB-IoT является динамическим IP-адресом, тогда как IP-адрес сервера является фиксированным.В результате модуль микроконтроллера запрограммирован для связи с сервером через команду GET. Каждые пять минут микроконтроллер отправляет на сервер три идентичных пакета запросов, используя протокол пользовательских дейтаграмм (UDP), чтобы сообщить о состоянии своего переключателя и запросить расписание включения / выключения. Затем микроконтроллер управляет герконом в соответствии с полученным расписанием. Если связь не удалась, микроконтроллер будет управлять системой, используя самое последнее расписание.Это позволяет SLCB нормально функционировать, даже если соединение с сервером потеряно.

2.1.3. Уровень платформы

Мы сохранили все данные в системе управления базами данных MySQL. Сервер базы данных принимает соединения от всех SLCB, которые будут постоянно обмениваться данными с ним, чтобы обновлять свои состояния переключения и запрашивать их расписание. Если сервер базы данных не получает соединение от SLCB в течение пяти минут, состояние соединения этого SLCB устанавливается в офлайн. Кроме того, сервер базы данных подключен к веб-серверу, который настроен в операционной системе Ubuntu с HTTP-сервером Apache.Веб-сервер запрашивает данные с сервера базы данных для отображения в веб-приложении и отправляет все конфигурации, такие как расписание включения / выключения всех SLCB, на сервер базы данных для хранения. Мы используем Python и Javascript для управления доступом к базе данных через RESTful API [55]. Этот метод выгоден, когда несколько приложений совместно используют одну базу данных.

2.1.4. Уровень приложения

Мы создали веб-приложение для настройки и мониторинга системы с помощью PHP и JavaScript.Адрес веб-сайта: http://lcs.wu.ac.th/ (вход в систему требуется по соображениям безопасности). Веб-приложение помогает пользователям настраивать и контролировать систему уличного освещения.

В процессе настройки пользователи создают тикеры, которые являются отметками времени и желаемыми состояниями переключателя в диалоговом окне тикера, показанном на. Эти тикеры будут использоваться для создания расписания включения / выключения в будущем. После этого пользователи должны создать зону, которая представляет собой набор SLCB, расположенных в одной области и предназначенных для идентичной эксплуатации.Этот шаг может быть выполнен с помощью диалогового окна Зона, как показано на. Затем пользователям предлагается добавить дополнительные устройства (SLCB) в выбранную зону, указав имя устройства, номер imei и координаты GPS. Наконец, пользователи должны сгенерировать расписание включения / выключения для всех устройств, используя либо диалог зоны, в котором всем SLCB в этой зоне будет назначено одно и то же расписание, либо диалог устройства, в котором всем устройствам может быть назначено расписание независимо.

Диалог тикера предназначен для создания времени и запроса (вкл. / Выкл.).Эти тикеры используются позже для указания времени включения или выключения зон или устройств.

Окно управления разделено на два поддиалога. Диалог зоны используется для создания зон и расписания расписания для всех устройств (SLCB) в зоне. Диалоговое окно «Устройство» используется для добавления устройств в текущую выбранную зону. В этом диалоговом окне указывается имя устройства NB-IoT, номер IMEI и местоположение. Расписание работы устройства здесь также указывается отдельно.

В процессе мониторинга веб-приложение предлагает пользователям просматривать состояние системы в трех окнах.На приборной панели, изображенной на, отображаются имя, статус (включен / выключен / отключен) и расположение всех SLCB. Окно «Потерянное устройство», показанное в, собирает информацию обо всех SLCB, которые в настоящее время отключены, а также о том, когда устройства в последний раз были подключены к сети. Наконец, записанный статус SLCB отображается в окне еженедельного отчета (). Эти окна помогают техническим специалистам диагностировать проблемы и правильно обслуживать систему.

В окне приборной панели отображаются имя, статус и расположение SLCB, установленных в Университете Валайлак.

В таблице «Потерянное устройство» показаны все отключенные SLCB и время, когда они в последний раз были подключены к сети.

Состояние

SLCB, представленное в еженедельном отчете, предназначено для того, чтобы пользователь мог исследовать производительность системы.

2.2. Установка

Мы внедрили предложенную систему в Университете Валайлак, крупнейшем университете Таиланда по площади. Университет работает как общежитие, в кампусе которого проживает около 5000 студентов. В университете работает система уличного освещения с помощью 53 пультов управления.Каждая установка оснащена от десяти до двадцати ламп HPS. В результате кампус освещается примерно 2500 лампами. Раньше блоки управления функционировали как переключатели для включения и выключения световых ламп в зависимости от интенсивности солнца. Среднегодовая стоимость энергии составляет приблизительно 133 000 долларов США, или приблизительно пять процентов от общей стоимости энергии университета.

Мы преобразовали двадцать один модуль обычных фотопереключателей в интеллектуальные переключатели Интернета вещей. Эти переключатели управляют примерно 400 лампами, распределенными по всему университету в четырех зонах: Центр, Внутренний круг, Вход и Валай-Нива.Каждая зона содержит четыре, четыре, четыре и девять SLCB соответственно. изображает расположение SLCB. Перед установкой на месте мы настроили устройства с помощью модуля беспроводной связи микроконтроллера ESP32. Затем на сайте были указаны имя, координатор GPS, зона и расписание устройств. После этого установка на месте состояла из трех шагов: демонтажа обычного модуля фотопереключателя, его замены модифицированным модулем переключателя и размещения блока микроконтроллера в блоке управления с антенной снаружи.Эти шаги занимают всего 15 минут для одного SLCB.

2.3. Дизайн расписания

Все лампы были запрограммированы на включение на закате и выключение на рассвете. Метки времени заката и восхода солнца можно получить с веб-сайта sunrise-sunset.org/api, отправив на веб-сайт код API вместе с широтой и долготой. Важно отметить, что полученное время — всемирное координированное время (UTC), что на семь часов меньше, чем в Таиланде.

Мы определили оптимальное время выключения фонарей в ночное время, посчитав количество автомобилей, проезжающих через каждую зону.Наблюдение длилось одну неделю. Среднее количество автомобилей в час в каждой зоне показано в. Выключаем лампы, если машин меньше десяти. В результате после включения фонарей на закате мы устанавливаем таймер на их выключение с 23:00 до 5:00 для центральной зоны, с 12:00 до 5:00 для зоны внутреннего круга, с 2–4:00 для входной зоны. и с 12:00 до 4:00 для зоны Валаи-Нива. По истечении этого времени лампы будут включены до восхода солнца.

Таблица 2

Среднее количество автомобилей в час (округлено до целого), проезжающих через четыре зоны.

6

906 19

Время Центр Внутренний круг Вход Валаи-Нивас
18.00–19.00 176 185
2436,00

101 128 215 180
20.00–21.00 92 134 158 136
21.00–22.00 64 99 124 102
22,00–23,00 28 63 99 55
23,00–24,00
24.00–01.00 7 8 33 6
01.00–02.00 5 7 15 4

00–03.00 3 1 8 2
03.00–04.00 4 2 6 3

6

12
05.00–06.00 11 19 30 19

3. Результаты

Мы оценили производительность SLCB с точки зрения стабильности оборудования и качества связи между NB-IoT. и сервер, измерив процент времени автономной работы всех устройств.В течение первых трех дней после установки состояние SLCB (включено, выключено или отключено) регистрировалось каждые пять минут. Был рассчитан процент времени автономной работы, и результаты показаны в. На основании таблицы SLCB можно разделить на две группы. Четырнадцать SLCB (66,67 процента всех SLCB) находятся в первой группе с нулевым процентом времени автономной работы (SLCB ST1-ST8, 3, 4, 7, 8, 10, 13, 14). Хотя вторая группа не всегда в сети, процент времени, проведенного в автономном режиме, довольно низок, в среднем 3.28 процентов (SLCB 1, 2, 5, 6 и 9). Эта характеристика не влияет на производительность системы. Эти результаты демонстрируют надежность модулей микроконтроллера AIS NB-IoT и ESP32.

Таблица 3

Процент времени автономной работы SLCB в первые три дня.

0

ST 5

3636

9036

9036 0

906

906

6

Имена SLCB День 1 День 2 День 3 Среднее значение
ST 1 0 0 6
0 0 0
ST 3 0 0 0 0
ST 4 0 6

0 0 0 0
ST 6 0 0 0 0
0 906
ST 8 0 0 0 0
1 3.6 1,2 1,2 2
2 1,2 3,0 0,60 1,6
3 0 0 0 0 0 0 0
5 4,8 7,8 1,8 4,8
6 1,8 0,6 906.0 1,8
7 0 0 0 0
8 0 0 0
1,2

17,4 6,2
10 0 0 0 0
13 0 0 0
0
0 906 0 0
23 0 0 0 0

Мы отслеживали результаты энергосбережения через месяц после установки, используя данные со счетчиков мощности, установленных на всех блоках управления.сравнивает ежемесячное энергопотребление уличного освещения, когда оно управлялось переключателями IoT, со стандартными фотопереключателями. Согласно этим данным, мы можем сэкономить до 36,3 процента энергии, выключая лампы на ночь. Общая сумма, которую мы можем сэкономить в месяц, составляет 1327,8 долларов США. Поскольку общая стоимость проекта составляет около 3000 долларов США (стоимость электронных компонентов, модулей NB-IoT, годовая плата за обслуживание данных и персональный компьютер, используемый в качестве сервера), срок окупаемости этого проекта составляет 3000 (долларов США) / 1327 .8 (USD / мес.) = 2,26 мес.

Таблица 4

Ежемесячное потребление энергии 21 SLCB до и после модификации переключателей фото на переключатели на основе Интернета вещей.

6

6

6 906 906 36 363

6

6

6 906

SLCB
Имена
Фотопереключатель
(кВт / ч)
IoT Switch
(кВт / ч)
Экономия энергии
(кВт / ч)
Экономия энергии
(в процентах)
долларов США Экономия денег (в процентах) долларов США
СТ 1 1021 498 523 51.2 68,2
ST 2 1840 918 922 50,1 120,3
ST 3 464 6 226 506 9036 906 СТ 4


337


169


168


49,9


21,9


ST 5 2036 1203 9 108,6
ST 6 4585 2714 1871 40,8 244,0
ST 7
9036 9036 9036 2939 906 366 906 906 906 СТ 8


2908


1695


1213


41,7


158,2


1 573 485 88 15637 9064 11,5
2 1457 1218 239 16,4 31,2
3 1784 9037
3 1784 14886 14886 645


535


110


17,1


14,4


5 639 428 211 33637

0 27,5
6 566 385 181 32,0 23,6
7 232 155 77

1177 791 386 32,8 50,4
9 953 633 320 33,6 41,8 906 33.7 14,5
13 1325 884 441 33,3 57,6
14 1128
14 1128 743 1098


738


360


32,8


47,0


Всего 28036 17858 1017636 906.3 1327,8

4. Обсуждение и заключение

Цель этого исследования — предложить возможный метод управления, который позволит сэкономить энергию для традиционной системы уличного освещения. Стоимость и сложность установки и обслуживания являются основными факторами, которые мы принимаем во внимание при проектировании системы управления. Ключевой особенностью предлагаемой нами системы является то, что мы преобразовываем модули фотопереключения в устройства IoT, которые управляются веб-контроллером.Несмотря на свою простоту, этот метод подходит для существующей системы уличного освещения, в которой используются лампы HPS. Наша система имеет очень низкую начальную стоимость и очень короткий срок окупаемости. Кроме того, установка и обслуживание чрезвычайно просты. Процесс установки каждого SLCB занимает около 15 минут, включая замену традиционного фотопереключателя на модифицированный. Если модифицированный выключатель выходит из строя, техники могут заменить его на стандартный фото выключатель, и система освещения немедленно восстанавливается.После этого модифицированный переключатель можно отремонтировать и переустановить. Кроме того, используя наш удобный интерфейс, пользователи могут разделить SLCB на зоны и создать расписание для каждой зоны или даже для каждого SLCB независимо. Когда расписание необходимо изменить, веб-приложение упрощает это. Кроме того, графический интерфейс отправляет предупреждение, когда какие-либо SLCB переходят в автономный режим, и поддерживает историю всех статусов SLCB. Эти функции чрезвычайно полезны для команды технического обслуживания.

Предлагаемый нами контроллер экономит энергию для системы уличного освещения, позволяя пользователям выключать лампы, чтобы сократить время их работы.В результате он не подходит для участков, требующих непрерывного освещения в течение ночи, но он полезен, если в этом месте допускается несколько часов темноты. Например, улица с низкой плотностью движения в ночное время, например сельская дорога или частная территория. Однако для повышения безопасности предлагаемую нами систему можно использовать вместе с автономными лампами уличного освещения, которые можно установить на фонарных столбах возле перекрестков или участков, требующих освещения в ночное время.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.