Адаптивная система освещения для автомобилей. Фотореле своими руками Напряжение питания сумеречного выключателя

Описан пример схемотехнического решения реализации датчика освещения, с использования операционного усилителя. Полезность данной схемы в её простоте и наглядности. Хороший показательный пример, для начинающих радиолюбителей, электронщиков, проектировщиков схем, и просто любителям оригинальных идей по использованию операционного усилителя.

Для чего нужны датчики света:

Для начала следует выяснить, что такое датчик освещённости, (датчики света для уличного освещения) и для чего его применяют. В качестве самого датчика света, может выступать ряд фоточувствительных радиоэлектронных элементов типа фоторезистор, фототранзистор, фотодиод и.т.д. Светочувствительные элементы нашли своё применение во многих отраслях, но самое распространённое их применение прослеживается в схемах связанных с автоматическим управлением наружного освещения. Так называемые светоконтролирующие автоматические выключатели (сумеречный выключатель).

Пример схемы простого датчика освещённости, на операционном усилителе:

Следует понимать, что в качестве самого датчика сета вы используете любой подходящий по своим параметрам фотоэлемент, схема приведена как пример с использованием фотодиода. Принцип работы схемы очень простой, фото диод выступает как источник тока. Когда на фотодиод падает свет он продуцирует в нём определённый ток (в зависимости от интенсивности излучения), сигнал усиливается при помощи любой известной и подходящей вам схемы усилителя (в данном случае приведён пример схемы с использованием операционного усилителя, коэффициент усиления задаётся подбором резистора стоящего в обратной связи). Напряжение на выходе пропорциональна падающему свету. Таким образом, получившийся на выходе схемы сигнал уже может управлять, к примеру, электронным реле или транзистором в ключевом режиме. Не следует брать эту схему за эталон, я просто привёл её для примера построения схемы устройства датчика освёщённости, подобного рода решение довольно простое, понятное и распространённое.

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

Классическая схема устройства

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

Модель с магнитным фотоэлементом

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

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

Применение широкополосных фотоэлементов

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

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

Датчик на дипольных резисторах

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

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

Датчик на волновых конденсаторах

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

Использование селективных конденсаторов

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

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

Сверхчувствительные датчики для света

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

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

Модификации с пониженной чувствительностью

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

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

Модификации с мембранным усилителем

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

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

Топовые комплектации ныне продаваемых автомобилей имеют в своем арсенале большой выбор всевозможных электронных опций. Все они направлены на то, чтобы обезопасить вождение и сделать его более комфортным. Не скажем о том, что большинство их них не заменимы, но иногда они все же могут облегчить наши каждодневные водительские будни. Так всевозможные датчики дождя и света способны включать в автоматическом режиме дворники или головной свет на машине. Датчик света, о котором мы хотим рассказать более подробно, может помочь водителю при проезде тоннелей или когда смеркается и свет пора бы уже включить. По принципу действия такой датчик срабатывает тогда, когда наступают условия недостаточной освещенности. Если у вас есть желание внедрить подобную функцию и в вашу машину, то мы расскажем о том, как это сделать.

Схема датчика света на машину

Само собой управляющим элементом в схеме является фоторезистор, то есть радиодеталь, которая изменяет свое сопротивление в зависимости от освещенности. Также в схему входит счетчик NE555, который в данном случае используется немного не по классическому применению. А вот силовой блок схемы реализован на транзисторе и реле, что в конечном счете и коммутирует питание на включение фар. А теперь об этом всем более подробно. Итак, взглянем на схему…

По сути NE555 генерирует логический ноль или единицу на своем выходе, ножке 3. Это зависит от того, что подается на вход микросхемы, ножку 4. Как только напряжение достигает определенного уровня на входе, то на выходе появляется логическая единица. Вы спросите почему нельзя было применить вместо микросхемы транзистор и подавать сигнал на его базу? Здесь все просто! Цифровая логика, а вернее выход с микросхемы меняется сразу и на всю величину, то есть это не аналоговый элемент. А в итоге срабатывание всей схемы будет четким. Сработало или не сработало, без возможных нарастаний сигнала и неустойчивой работы. Именно эти преимущества все же заставляют применять здесь микросхему. Далее с выхода микросхемы (ножка 3), сигнал поступает уже на транзистор. По сути в купе с реле, это силовая часть схемы. Как только транзистор открывается от потенциала на базе, через эмиттер -коллектор начинает протекать ток. Именно он и заставляет срабатывать реле. Само собой реле и включает фары. Если говорить об особенностях схемы, то внимание стоит обратить на фоторезистор, ведь именно от него будет зависеть сопротивление, а значит и порог срабатывания всей схемы. В нашем случае это фоторезистор 5516 с минимальным сопротивлением порядка 1500 Ом. Последовательно фоторезистору можно поставить подстрочный резистор, скажем на 1 кОм. Однако схема срабатывает в комфортном диапазоне освещенности для глаз, как нам кажется. Также для экономичности стоит установить максимально возможную величину сопротивления для резистора от ножки 3 до базы транзистора. Если у вас будет время, то проиграйтесь с этим резистором, дабы защитить микросхему от высоких токов проходящих через нее и уменьшить энергопотребление всей схемы.
Что касается светодиода и сопротивления, то фактически это визуальный индикатор того, что фары включились от вашего датчика света. Кроме того, светодиод помогает сгладить индукционный ток на реле, тем самым спасая от него как катушку реле, так и транзистор.

Как подключать датчик света на машине

Теперь пару слов о подключении. Фоторезистор необходимо установить на панель приборов под основание лобового стекла. То есть туда, где прямые солнечные лучи смогут попадать на него. Саму схему лучше подключить параллельно выключателю, который включает фары или противотуманные фары. То есть контакты реле должны коммутировать включение света параллельно подрулевому выключателю. Если вы захотите отключить работу датчика света, то можно поставить еще один тумблер на питание этой схемы. Тогда в любой момент и легко вы можете просто отключить такой датчик света.

Подводя итог…

Как видите, схема довольно простая и понятная. Надежность ее тоже очень высока. Если все смонтировать правильно и без ошибок, то настройка совсем будет не нужна или будет минимальна. Ну а на счет функциональности мы уже говорили. Это вполне жизненный вариант, как машине можно добавить опцию «датчик света».

Видео о датчике света своими руками

Датчики движения – невероятно удобная вещь, которая позволяет управлять светом в комнате или контролировать открытие и закрытие дверей, а также может оповестить вас о нежелательных гостях. В этой статье мы расскажем, как сделать датчик движения своими руками в домашних условиях и рассмотрим сферу возможного применения данных устройств.

Кратко о датчиках

Один из самых простых видов датчиков — концевой выключатель или самовозвратная кнопка (без фиксации).

Она устанавливается у двери и реагирует на ее открытие и закрытие. С помощью нехитрой схемы данный аппарат включает свет в холодильнике. Ей можно оснастить кладовку или тамбур прихожей, дверь в подъезде, дежурную светодиодную подсветку, использовать данный выключатель как сигнализацию, которая оповестит об открытии или закрытии двери. Недостатками конструкции могут являться сложности в установке, и порой непрезентабельный внешний вид.

Аппараты, на основе и магнита, можно заметить на дверях и окнах охраняемых объектов. Их принцип работы очень похож на работу кнопки. Геркон может размыкать или соединять контакты при поднесении к нему обычного магнита. Таким образом, сам геркон устанавливается на дверной проем, а магнит вешается на дверь. Такая конструкция аккуратно выглядит и используется чаще, чем обычная кнопка. Недостаток устройств в узко специализированном применении. Для контроля открытых территорий, площадей, проходов они не годны.

Для открытых проходов существуют устройства, реагирующие на изменения в окружающей среде. К ним относятся фотореле, емкостные (датчики поля), тепловые (PIR), звуковые реле. Для фиксации пересечения определенного участка, контроля препятствия, наличия движения какого-либо объекта в зоне перекрытия, используют фото или звуковые эхо устройства.

Принцип работы таких датчиков основан на формировании импульса и его фиксации после отражения от объекта. При попадании в такую зону предмета, изменяется характеристика отраженного сигнала, и детектор формирует сигнал управления на выходе.

Для наглядности представлена принципиальная схема работы фотореле и звукового реле:

В качестве передающего устройства в оптических датчиках используются инфракрасные светодиоды, а в качестве приемника – фототранзисторы. Звуковые датчики работают в ультразвуковом диапазоне, поэтому их работа для нашего уха кажется бесшумной, однако каждый из них содержит маленький излучатель и улавливатель.

К примеру, замечательно снабдить детектором движения зеркало с подсветкой. Включение освещения будет происходить только в тот момент, когда человек будет находиться непосредственно возле него. Не желаете сделать такую самостоятельно?

Схемы сборки

Микроволновый

Для контроля открытых пространств и контроля наличия объектов в нужной зоне, существует емкостное реле. Принцип действия данного устройства заключается в измерении величины поглощения радиоволн. Каждый наблюдал или был участником этого эффекта, когда, приближаясь к работающему радиоприемнику, частота на которой он работает, сбивалась и появлялись помехи.

Поговорим о том, как сделать датчик движения микроволнового типа. Сердцем данного детектора является радио микроволновой генератор и специальная антенна.

На данной принципиальной схеме представлен простой способ сделать микроволновый датчик движения. Транзистор VT1 является высокочастотным генератором и по совместительству радио приемником. Детекторный диод выпрямляет напряжение, подавая смещение на базу транзистора VT2. Обмотки трансформатора Т1 настроены на разную частоту. В начальном состоянии, когда на антенну не воздействует внешняя емкость, амплитуды сигналов взаимно компенсируются и на детекторе VD1 нет напряжения.При изменении частоты, их амплитуды складываются и детектируются диодом. Транзистор VT2 начинает открываться. В качестве компаратора для четкой отработки состояний «включено» и «выключено», используется тиристор VS1, который управляет силовым реле на 12 Вольт.

Ниже предоставлена действенная схема реле присутствия на доступных компонентах, которая поможет собрать детектор движения своими руками или просто пригодится для ознакомления с устройством.

Тепловой

Тепловой ДД (PIR) самый распространенный сенсорный аппарат в хозяйственном секторе. Это объясняется дешевыми комплектующими, простой схемой сборки, отсутствием дополнительных сложных настроек, широким температурным диапазоном работы.

Готовый аппарат можно купить в любом магазине электротоваров. Часто этим сенсором снабжаются светильники, устройства сигнализации и прочие контроллеры. Однако сейчас мы расскажем, как сделать тепловой датчик движения в домашних условиях. Простая схема для повторения выглядит следующим образом:

Специальный тепловой датчик В1 и фото элемент VD1 составляют автоматизированный комплекс управления освещением. Устройство начинает работать только после наступления сумерек, порог срабатывания можно выставить резистором R2. Датчик подключает нагрузку при попадании перемещающегося человека в зону контроля. Время встроенного таймера для отключения можно выставить регулятором R5.

Самоделка из модуля для Arduino

Недорогой сенсор можно сделать из специальных готовых плат для радио конструктора. Так можно получить довольно миниатюрное устройство. Для сборки нам понадобятся модуль датчика движения для микроконтроллеров Arduino и модуль одноканального реле.

На каждой плате распаян разъем из трех штырьков, VCC +5 вольт, GND -5 вольт, OUT выход на детекторе и IN вход на плате реле. Для того, чтобы сделать устройство своими руками, необходимо с источника питания подать на платы 5 Вольт (плюс и минус), например, от зарядки для телефонов, а out и in соединить вместе. Соединения можно проводить с помощью разъемов, но надежнее будет все спаять. Можно руководствоваться схемой ниже. Миниатюрный транзистор, как правило, уже встроен в модуль реле, поэтому дополнительно его ставить не нужно.

При перемещении человека модуль подает сигнал на реле, и оно открывается. Обратите внимание, что есть реле высокого и низкого уровня. Его необходимо подбирать исходя из того, какой сигнал выдает датчик на выходе. Готовый детектор можно поместить в корпус и замаскировать в нужном месте. Дополнительно рекомендуем просмотреть видео, в которых наглядно демонстрируются инструкции по сборке самодельных датчиков движения в домашних условиях. Если у вас останутся какие-либо вопросы, вы всегда можете задать их в комментариях.

Если вас интересуют общие вопросы - параметры, устройство, применение и схемы датчика освещенности, то в рамках статьи можно получить на них ответы.

Что такое датчик освещенности?

Это специальное устройство, которое может определять, когда уровень света падает ниже какой-то грани. Применяются они в таких случаях:

1. При желании экономить электроэнергию.
2. Как устройство автоматизации человеческого жилища.

Для полноценной автоматизации они часто применяются вместе с датчиками движения.

Как он работает?

Принцип работы прост и базируется на светочувствительном элементе. Обычно в его роли выступаю фоторезисторы, фототранзисторы и фотодиоды. Они все могут изменять своё сопротивление пропорционально уровню освещенности. Чтобы настроится на необходимый уровень освещенности, при котором свет будет включаться, проводят регулировку поступающего сигнала от светочувствительных элементов к ключевому транзистору. Он в своей нагрузочной цепи имеет реле, с помощью контактов которого коммутируется нагрузка пользователя - лампы, уличного прожектора и такое подобное. Как видите, принцип работы как у обычного и привычного всем выключателя, только в этой статье рассматривается автоматика.

Подключение

Подключение рассмотрено на примере обычной трехфазной сети. В целом, всё необходимое показано на рисунке, который понятен любому человеку, и если есть вопросы, необходимо учить, как совершать подключение к данным источникам энергии, что явно выходит за рамки статьи. Но помните, что датчик освещенности уличный или домашний будет подключен к трехфазной сети, а при работе с нею необходимо соблюдать осторожность.

Монтаж

Казалось бы - чего тут может быть сложного? Ведь требуется всего прикрутить, подключить, настроить - и можно использовать! Но в результате таких непродуманных действий часто оказывается, что место установки было выбрано неудачно. К примеру: вот монтировали где-то датчик, а он при наступлении темноты то включается, то выключается. И только когда наступает ночь, может более-менее нормально работать? Почему так, плохая схема или корявые руки? Не обязательно. Всё может оказаться значительно прозаичнее - сам датчик будет установлен в таком месте, что его будет освещать лампа, которую он сам включает. Получается такая схема: стало темно - сработал элемент - включилось освещения - теперь светло, и можно отключаться. И так по кругу.

Настройка

Подключение датчика освещенности имеет свои особенности. Для проверки работоспособности можно использовать тёмный пакет под мусор, с помощью которого будет имитироваться ночь. Вы можете создать датчики освещенности настолько простые, что им не нужна настройка и калибровка. Но нижерасположенные схемы все же требует определённой подготовки к использованию. Первоначально необходимо проверить качество пайки, примером могут служить представленные здесь фото. Чаще всего различные проблемы возникают с дорожками, а вместе с ними приходится менять и реле. Поэтому настройка - это инвестиции в будущее и уверенность, что не придётся переделывать. Также желательно в любом случае ограничить ток в рамках до 4 (16, 25) Ампер, чтобы датчик освещенности не вышел из строя.

Схемы

Чтобы не изобретать заново велосипед, предлагаю рассмотреть, как устроены промышленные датчики LXP-02 и LXP-03. Эти образцы зарекомендовали себя как качественные светочувствительные приборы, которые к тому же выгодны с точки зрения цена/функционал. Принцип работы такой: напряжение идёт через клеммы N(ноль) и L(фаза). Их можно перепутать. Также вы можете выключить ноль, а не фазу, как обычно. Но при этом пострадает здравый смысл и безопасность. Для выпрямления напряжения используется диодный мост. Сглаживается оно электролитическим конденсатором и к необходимым элементам поступает 22-24 Вольта. На выходе резистивного делителя на 68к формируется напряжение, которое обратно пропорционально освещенности. С помощью элемента, сопротивление которого 1 Мом, производится настройка порога срабатывания. Можно поэкспериментировать, и вместе фоторезистора поставить фотодиод, принцип работы не изменится. Для максимальной экономии электроэнергии необходимо по максимуму увеличить сопротивления. Но срабатывать датчик освещенности будет только в тех случаях, когда уж совсем темно. Для достижения противоположного результата необходимо делать всё наоборот. Конденсатор на 47 мкФ необходим для сглаживания процессов, на случай, если перед окном будет дерево и ветер качает ветки.

Заключение

Можно сделать и свой прожектор с датчиком движения и освещенности. Правда, над этим придётся хорошо подумать и поработать, но результат не разочарует. Датчик освещенности уличный может быть чрезвычайно ценным в случаях, когда необходимо где-то поддерживать освещение постоянно, как-то в инкубаторах для цыплят, чтобы в случае пропажи света и тепла сообщать про неполадки.