Таймеры включения и выключения света – электроустройства, которыми возможна организация автоматического управления освещением. Применяются для бытовых и промышленных потребителей. Включение в схему осветительных сетей таймеров позволяет значительно снизить расходы на дорогостоящую электроэнергию, упростить управление наружным освещением, т.к. в данном случае нет необходимости находиться на объекте для включения и выключения света. Существует большое количество моделей таймеров и выключателей, которые применяются для разных сетей освещения.
Фонари с таймером для уличного освещения
Выключатель света с таймером
Выключатель света с таймером
По типу монтажа различают реле автоматического включения света, монтируемые:
- На стену. Устанавливать необходимо на изоляционном основании, следует предусмотреть защитную прокладку кабельно-проводниковой продукции.
- В подрозетник. Необходимо выбирать подрозетники соответствующего размера.
- На ДИН-рейку. Устанавливаются на все боксы, предназначенные для модульного электрооборудования. При этом есть возможность управления светом с нескольких мест.
Таймер освещения типа ТО-2
Внешний вид таймера ТО-2
Таймер включения света серии ТО-2 разработан для постоянного автоматического включения системы освещения (отключая в ночные часы) по автономической таблице движения Солнца. Также используется в качестве реле времени, которое включает осветительные сети в выбранный промежуток времени. Максимальная осветительная нагрузка на 1 прибор – не более 1 кВт.
Применение
- Охранное освещение территорий объектов, дежурное освещение нежилых зданий. В этом режиме таймер включает светильники после захода солнца, выключает при восходе.
- Освещение участков домиков садовых товариществ, придомовых территорий. Идентичный первому режим. Также есть возможность отключения осветительной нагрузки в заданный интервал времени.
- Освещение рекламных щитов. Режим работы – только в обозначенный временной промежуток.
Принцип работы
- Контроллер сравнивает показания встроенных часов астрономической таблицей и передает сигналы на два реле.
- Реле №1 включает таймер для света только по показаниям строенных часов.
- Реле №2 работает аналогично, также есть дополнительная функция отключать нагрузку на определенный промежуток времени (задается настройками).
Настойка прибора
Заключается в выставлении даты и времени для корректной работы сумеречного реле. Управление настройками осуществляется кнопками, расположенными на передней панели прибора.
Преимущества
- Наличие шестиразрядного индикатора;
- Возможность установки на DIN-рейку;
- Снижение финансовых затрат на электроэнергию;
- Стойкость оборудования к температурным перепадам;
- Возможность работы в сетях 50…300 В;
- Быстрое перепрограммирование;
- Сохранение заданных настроек при отключении внешнего питания;
- Электронный дисплей, на котором отображаются параметры устройства.
Важно! Для подключения большой нагрузки схему необходимо дополнять контакторами и дополнительными реле.
Подготовительные работы перед включением устройства
- Выбрать электрическую схему подключения (при больших значениях нагрузки применить контакторы);
- Установить прибор и выключатель в щит управления освещением;
- Присоединить кабелями или проводами прибор к питающей сети и светильникам через реле;
- Подать напряжение на устройство.
Модели серии ТО-2 запрограммированы на возможность сдвига время срабатывания реле (до 127 минут в оба направления).
Техосмотр и плановую диагностику прибора рекомендовано проводить минимум один раз в шесть месяцев. Проверке подлежат клеммники и крепление таймера, места соединений элементов электрической схемы.
Режимы
- Индикации. Нормальный рабочий режим, на дисплее в текущем времени отображаются все параметры работы таймера.
- Настройки. Установка текущей даты и времени.
- Проверки. Тестовый режим проверки работоспособности устройства.
- Уставки. Корректировка установленных ранее рабочих значений прибора.
Важно! Калибровку и ремонты таймеров необходимо выполнять в специализированных сервисных центрах или на заводах-изготовителях.
Таймер освещения типа ТО-47
Модели серии ТО-47 разработаны для автоматического включения и отключения осветительных сетей с галогенными лампами и лампами накаливания на лестничных площадках, и др. помещений. Прибор включает освещение на промежуток от 1 до 7 минут. Максимальная нагрузка на прибор составляет 3,5 кВ.
Варианты подключений прибора
Таймер выключения света может работать в трех-проводных и четырех-проводных электрических сетях(изделия специально оборудованы переключателем на количество проводов).
- При выборе схемы №1 (трех-проводные сети) цепь собирается без возможности подключения дополнительной осветительной нагрузки после выключателя;
- Схема №2 выполняется четырех-проводной с возможностью подключения дополнительных светильников (ламп) через выключатель.
Порядок подключения
- Крепление модульного таймера ТО-47 выполнить на ДИН-рейку с помощью специальной защелки (для модульных аппаратов);
- Подсоединить внешние кнопки согласно электрическим схемам.
Ручное управление
Управление ТО-47 осуществляется ручкой-переключателем, которая находится на передней панели устройства.
При переведении в положение со значком «Лампа» происходит замыкание контактов и и начинает включаться подсветка (до принудительного перемещения рычага в исходное положение).
При однократном переведении рычага в положение «двойная окружность» включается таймер с заданной уставкой отключения по времени.
В случае управления таймером внешней кнопкой рычаг необходимо перевести в положение «двойная окружность».
Для увеличения режима работы в положении «Включено» предусмотрен переключатель. При включении переключателя таймера происходит постоянное замыкание контактов, размыкание контактов происходит при переводе в положение «Выключено».
Фотореле на таймере 555
Таймер отключения 555 является универсальным, одним из самых распространенных устройств для генерации одиночных и повторяющихся сигналов (импульсов), стабильно привязанных к временным промежуткам. На основе таймера 555 и фототранзистора возможно изготовление фотореле, которое работает от сети 12В.
Применение
Фотореле на базе таймера 555 используют для автоматизации сетей освещения: наружных, внутридомовых и т.д.
Общий вид таймера 555
Современная элементная база электроники позволяет создавать устройства простые по схемотехнике, но имеющие достаточно широкий набор функций. Раньше такие приборы были доступны лишь для использования в сложных и дорогих профессиональных системах, а теперь их применение делает нашу повседневную жизнь более комфортной и легкой.
В этой статье будет рассказано о приборах, использующих датчики, реагирующие на инфракрасное излучение . Когда-то такие датчики применялись в основном в охранных системах, а теперь уже никого не удивляют двери, открывающиеся перед каждым входящим человеком или автоматическое включение освещения в подъезде. И все это ! Часто их называют пироэлектрическими датчиками.
Пироэлектрический датчик. Устройство и принцип работы
Пироэлектрические датчики по принципу работы являются пассивными. Это значит, что они не генерируют никаких электромагнитных сигналов, а просто являются приемником инфракрасных лучей , поэтому для человека абсолютно безвредны.
Каждый предмет является , и человеческое тело в этом смысле также не исключение. Пироэлектрические датчики устроены таким образом, что реагируют не на само инфракрасное излучение, его абсолютную величину, а именно на его изменение. Поэтому, даже незначительное перемещение объекта, например, человека будет зафиксировано таким датчиком.
В качестве примера рассмотрим пироэлектрический датчик IRA-E710 фирмы Murata. Его устройство показано на рисунке 1.
Рисунок 1. Устройство пироэлектрического датчика IRA-E710
Основой пироэлектрического датчика является фотоэлемент, чувствительный к инфракрасному излучению, который вырабатывает электрический сигнал пропорциональный величине излучения. Для согласования фотоэлемента со схемой и первоначального усиления сигнала используется полевой транзистор.
Если датчик построить всего на одном фотоэлементе, то он будет срабатывать не только от движущихся предметов, а также просто от внешней температуры, солнечных лучей, от радиаторов отопления и изменения температуры самого датчика, точнее его корпуса.
Другими словами помехозащищенность такого датчика слишком низкая. Чтобы ее повысить пироэлектрические датчики изготавливаются на базе двух фотоэлементов, включенных встречно, как показано на рисунке, что позволяет компенсировать только что упомянутые факторы.
Такой датчик реагирует только на изменение величины излучения, что позволяет использовать его в качестве детектора движения. Еще большую надежность в работе датчику обеспечивает светофильтр, настроенный на длину волны 5-14 мкм. Такое излучение наиболее характерно для человеческого тела.
Однако, не следует думать, что датчик улавливает только перемещение разогретых предметов. В помещении всегда есть определенный инфракрасный фон, поэтому перемещение любого предмета, даже с температурой окружающей среды, вызывает изменение общего фона и срабатывание датчика.
К недостаткам описываемого датчика можно отнести то, что он чувствителен лишь к перемещениям поперек, то есть с одного фотоэлемента на другой. При перемещениях вдоль поверхностей обоих фотоэлементов сигнал вырабатываться не будет. Поэтому при установке таких датчиков их следует ориентировать соответствующим образом, о чем будет сказано выше.
Чтобы избавиться от такого вредного эффекта для особо ответственных случаев разрабатываются и применяются датчики на основе четырех фотоэлементов . Правда, датчики такого типа сложнее и дороже, что также усложняет и схему их подключения и управления.
Датчики выпускаются для обычного и поверхностного (SMD) монтажа. Их внешний вид показан на рисунке 2.
Рисунок 2. Датчики IRA-E710. Внешний вид
Применение датчиков движения
Изначально предназначались для создания . С развитием элементной базы пироэлектрические датчики стали намного дешевле и доступней, что позволило применить их в бытовых целях.
Это прежде всего автоматическое включение освещения , открывание дверей, а также управление системами видеонаблюдения. Такая автоматика позволяет экономить значительное количество электроэнергии, либо тепла в помещении. При использовании в системах видеонаблюдения экономится пространство на жестких дисках компьютера управляющего работой видеосистемы.
Алгоритм работы системы автоматического включения света
При автоматическом включении света, например в подъезде, при появлении человека в поле зрения прибора освещение должно включиться, и по истечении некоторого времени выключиться. Пока человек находится в поле зрения прибора, освещение выключаться не должно, выдержка увеличивается. В светлое время суток автоматического включения света происходить не должно.
В точности также работают прожекторы с датчиком движения, предназначенные для установки на улице: освещение ворот и двора возле дома, лестницы у входа в магазин и в других случаях. Такие прожекторы выпускаются совместно с датчиком движения, либо датчик движения может быть отдельным.
Одна из показана на рисунке 3.
Рисунок 3. Схема управления освещением от датчика движения (нажмите на рисунок для просмотра схемы в большем формате)
Описание работы схемы
В качестве приемника инфракрасного излучения в схеме применен пироэлектрический датчик PIR1 . Перед его фотоэлементами устанавливается модуляционная решетка из узких непрозрачных и прозрачных полос, которая расположена горизонтально. Поэтому получается, что для фотоприемника объект, перемещающийся поперек полос модуляционной решетки, то открыт, то закрыт, что вызывает появление переменного напряжения на выходе датчика.
Сказанное иллюстрирует рисунок 4, на котором показано правильное расположение датчика. Размер объекта, обнаруживаемого прибором, определяется шириной полос модуляционной решетки. Изменением ширины полос можно настраивать чувствительность прибора в целом. Ширина зоны действия прибора может настраиваться изменением размера окна модуляционной решетки.
Рисунок 4. Схема установки датчика движения
Питание внутреннего усилителя датчика PIR1 подано на его вывод 1 через фильтр R1C1. Выходной сигнал датчика снимается с вывода 2 и поступает на неинвертирующий вход операционного усилителя 1 микросхемы DA1 типа LM324. Данная микросхема представляет собой четыре операционных усилителя (ОУ) не зависимых друг от друга. Единственное, что их объединяет, это общие выводы питания и корпус.
На ОУ1 собран усилитель с коэффициентом усиления около 150, к которому непосредственно подключен датчик PIR1. Если в зоне действия датчика не происходит движения, то на выходе ОУ1 постоянный уровень напряжения, около половины напряжения источника питания.
При обнаружении в поле зрения датчика движущегося объекта на выводе 2 появляется переменное напряжение, которое усиливается ОУ1. На выходе ОУ1 появляется переменная составляющая, которая через конденсатор С2 подается на следующий каскад усиления, выполненный на ОУ2 с коэффициентом усиления примерно 100.
После этих каскадов усиленный до необходимого уровня сигнал поступает на ОУ3 - вывод 10 микросхемы DA1. Уровень срабатывания компаратора определяется величиной резисторов R8, R11, R20. В исходном состоянии на выходе компаратора напряжение низкого уровня.
Если на выходе ОУ2 - вывод 14 - появятся прямоугольные импульсы, превышающие заданный уровень срабатывания, на выходе компаратора ОУ3 - вывод 8 - появится высокий уровень напряжения, точнее тоже импульсы, которые зарядят конденсатор С7. Диод VD5 препятствует разряду этого конденсатора через выход компаратора, когда на нем низкий уровень. Поэтому конденсатор может разрядиться лишь через последовательную цепь R14 и R22. С помощью переменного резистора R22 время разряда можно установить в пределах 5 сек…5мин.
Напряжение, накопленное на конденсаторе С7 поступает на неинвертирующий вход второго компаратора, выполненного на ОУ4, уровень срабатывания которого задается делителем R9, R13. Выходной сигнал этого компаратора поступает на базу транзистора VT1, который с помощью VD2 подключает нагрузку.
Время срабатывания компаратора на ОУ4 определяется временем заряда конденсатора С7, которое увеличивается на время срабатывания датчика: пока не прекратилось движение в поле зрения прибора конденсатор С7 будет подзаряжаться. Таким образом, пока в помещении кто-то движется, освещение гарантированно не отключится.
Для того, чтобы освещение не включалось в светлое время суток, прибор содержит датчик освещенности, выполненный на фотодиоде VD7 типа ФД263, который включен в обратном направлении. Режимы его работы задаются делителем R15, R23.
Напряжение с движка переменного резистора R23 подается на базу транзистора VT2. Пока в помещении темно фотодиод закрыт и напряжение на базе транзистора VT2 высокое, поэтому он закрыт и на работу схемы влияния не оказывает.
При увеличении освещенности фотодиод открывается, и напряжение на базе VT2 падает, что приводит к его открытию. Открытый транзистор через диод VD9 шунтирует прохождение сигнала с выхода ОУ2 на вход компаратора на ОУ3. Поэтому заряда конденсатора С7 не происходит и освещение также включено не будет.
Для того, чтобы при включении освещения датчик дневного освещения не решил, что наступил день, его работа блокируется через диод VD8, подключенный к выходу компаратора на ОУ4. Конденсатор С10 обеспечивает задержку включения датчика внешнего освещения при включении лампы, тем самым предотвращая ложные срабатывания датчика.
Питание прибора бестрансформаторное. Через гасящий конденсатор С9 напряжение сети поступает на выпрямитель, выполненный на диодах VD4 и VD6. Пульсации выпрямленного напряжения сглаживаются конденсатором С8, и напряжение стабилизируется на уровне 16В стабилитроном VD3. Это напряжение используется для питания ключевого каскада на транзисторе VT1, управляющего работой силового ключа на симисторе VD2.
На элементах R2, C3, и VD1 собран параметрический стабилизатор напряжения 9,1В, которое используется для питания всех узлов прибора: PIR-датчика, микросхемы DA1, и на транзисторе VT2.
Описанная схема выпускается в виде набора фирмой Мастер Кит. Набор содержит все необходимые радиодетали, готовую печатную плату и корпус для сборки устройства, показанный на рисунке 5. Также в состав набора входит инструкция по сборке и налаживанию устройства.
Хотя в целом схема считается несложной, и при безошибочной сборке из исправных деталей должна начать работать сразу, хочется обратить внимание на то, что она имеет бестрансформаторное питание. Поэтому при сборке и наладке следует быть предельно внимательным, соблюдать правила техники безопасности, а еще лучше воспользоваться разделительным трансформатором.
Рисунок 5. Корпус из набора Мастер Кит
Полностью на рабочий режим схема выходит через полторы - две минуты после включения, поэтому все настройки следует производить по истечении этого времени. Настройки несложны и сводятся к установке требуемого времени задержки резистором R22, а с помощью резистора R23 выбирается порог срабатывания датчика освещенности.
Порог срабатывания самого датчика движения определяется номиналом резистора R11. Если необходимо увеличение чувствительности, его величину можно несколько уменьшить. Соответственно, при большом количестве ложных срабатываний, придется изменить значение в сторону увеличения.
На рисунке 6 показана еще одна схема инфракрасного датчика движения, которая очень похожа на схему, приведенную на рисунке 3.
Рисунок 6. Инфракрасный датчик движения. Вариант 2 (для увеличения изображения нажмите на рисунок)
Подобной схемой комплектуется прожектор с галогенной лампой в виде единого устройства, и устанавливается, как правило, на подъездах частных домовладений. Его назначение включать свет на дворе при приходе хозяев дома, а кроме того предупреждать хозяев о проникновении на территорию гостей, в том числе и незваных. Сама схема очень похожа на предыдущую и выполняет те же функции, поэтому подробного описания не требуется. Остановимся лишь на отдельных узлах.
В качестве инфракрасного датчика используется фототранзистор PIR D203C, сигнал с которого поступает на микросхему DA1, такую же, как на предыдущей схеме. Чувствительность датчика настраивается переменным резистором VR3. Датчик освещенности выполнен на фоторезисторе CDS, который через транзистор VT2 в светлое время суток блокирует работу транзистора VT1, включающее реле управления нагрузкой. Поэтому в светлое время суток включение прожектора не происходит.
Так же, как и предыдущая, схема содержит выдержку времени, которая выполнена на конденсаторе С14, время разряда которого регулируется переменным резистором VR1. Пределы регулировки времени указаны непосредственно на схеме.
Галогенный прожектор с датчиком движения предназначен для установки на улице, поэтому в зону действия датчика кроме людей могут попадать кошки, собаки или другие мелкие животные. Это может вызвать ложное срабатывания датчики и включение света.
Чтобы защититься от подобных ложных срабатываний рекомендуется перед датчиком устанавливать защитный экран, который несколько ограничит зону видимости прибора снизу: вполне достаточно видеть не всю калитку, а лишь ее верхнюю половину, чтобы различить пришедшего человека.
В более сложных датчиках движения эта задача решается с помощью , которому вполне под силу определить размер объекта: машина, человек или мышь. Конечно, такие датчики более дороги.
Автоматические включатели освещения с акустическими датчиками
Для в подъездах многоквартирных домов используются также оптико-акустические выключатели . Выключатели содержат микрофон, оптический датчик и выходное ключевое устройство.
Логика работы подобных выключателей та же, что и у инфракрасных: в светлое время суток микрофон отключен оптическим датчиком, а в темноте освещение включится даже при незначительных звуках в подъезде. Выдержка времени около 1 минуты, после чего свет гаснет.
При новом возникновении звуков цикл повторяется. Чувствительность микрофона такова, что он улавливает звук на расстоянии до 5 м, что вполне достаточно для подъездных условий. Конечно, такой датчик нельзя использовать на улице, ведь свет будет включаться от любого звука, например, от проехавшего мимо автомобиля.
Конструктивно оптико-акустические выключатели выпускаются в двух исполнениях: либо в виде отдельного блока, устанавливаемого на стене или потолке, либо встроенными в светильники различных конструкций. Такие выключатели показаны на рисунках 7 и 8 соответственно.
Рисунок 7. Оптико-акустический энергосберегающий выключатель ЭВ-05
Рисунок 8. Светильник ЭВС-01 со встроенным оптико-акустическим выключателем
Цена таких выключателей, как правило, меньше, чем выключателей с инфракрасным датчиком, поэтому их можно рекомендовать для использования в системах ЖКХ, хотя это не исключает и установку инфракрасных датчиков.
При помощи второго можно изменить длительность одного периода включения, после которого прибор разомкнет силовые контакты, подающие напряжение на осветительные приборы. Сегодня существует большое количество различных модификаций датчиков такого рода, все они отличаются способом установки и настройки.
Самым важным достоинством датчиков этой разновидности является возможность использования их в качестве выключателей. В некоторых моделях реализована не только функция включения хлопком, но также выключения. Таким образом, можно погасить свет одним движением руки.
К недостаткам можно отнести тот факт, что порой поле действия датчика такого рода довольно ограниченно. И для его включения или отключения обязательно нужно находиться в определенной пространственной зоне.
Существует довольно большое количество разновидностей датчиков такого рода, все они несмотря на одинаковый принцип действия имеют разную конструкцию, внешний вид. Можно легко подобрать цвет и форму корпуса по своему вкусу.
Ещё одна категория датчиков звука - высокочувствительные. Для их включения достаточно даже малейшего шороха. Это очень удобно в случае, если заняты руки - нет необходимости совершать хлопки. К недостаткам данных приборов можно отнести частые ложные срабатывания.
Датчик движения (ультразвуковой) - настройка, достоинства и недостатки
Датчики движения, чье действие основано на анализе излучаемого звукового излучения, наиболее удобны. Так как датчик движения в туалете делает включение света максимально быстрым, перед моментом коммутации отсутствует задержка (как у датчика звука).
Устройство этого типа, как и все остальные подобные, обычно устанавливается на разрыв фазного провода. И при срабатывании замыкается силовой контакт через специальное реле. Оно может быть расположено как внутри датчика, так и отдельно. Такие коммутационные устройства довольно компактны, а сам датчик движения в ванной спрятать очень просто. На рынке представлено большое количество самых разных модификаций и типов корпуса.
Внутри датчика имеется генератор ультразвуковых волн - чаще всего он производит звуковые волны, длина которых составляет 20-60 кГц. Они отражаются от различных предметов и регистрируются прибором. Если в зоне излучения появляется движущийся объект, частоты отраженной звуковой волны меняются (эффект Доплера). Устройство регистрирует изменения такого рода и осуществляет замыкание контактов.
Важным достоинством такого прибора является незаметность - он чрезвычайно компактен, его можно расположить даже на потолке помещения. Коммутация осуществляется при помощи специального реле, оно может быть расположено как внутри корпуса датчика, так и вне его. К недостаткам такого рода устройств можно отнести тот факт, что спокойно посидеть и "подумать" не получится - нужно выполнить несколько движений как на картинке выше.
Настройка датчика обычно не требуется, для начала его работы достаточно лишь подать на него напряжение и подключить нулевой провод.
Датчик присутствия (инфракрасный датчик) - основные достоинства и недостатки, настройка
Датчик присутствия в туалете позволяет сделать использование комнаты максимально удобным, наличие выключателя не требуется. Это дает возможность снизить вероятность поражения электрическим током, а также сэкономить электроэнергию. Принцип действия данного устройства основывается на регистрации изменения теплового фона.
Внутри датчика располагается система линз, она фокусирует ИК-излучение и направляет его на специальный высокочувствительный сенсор. Когда сила излучения достаточна, сенсор отдает команду на включение, и специальные коммутационные контакты замыкаются. После срабатывания они остаются замкнутыми некоторое время, для продления которого необходимо наличие движения в поле зрения датчика.
Настройка данного прибора заключается чаще всего только в регулировке продолжительности одного цикла срабатывания, в течение которого контакты остаются замкнуты. Обычно на корпусе имеется специальный многопозиционный переключатель, им можно осуществлять регулировку таймера.
У данного датчика имеется всего один недостаток - велика вероятность ложных срабатываний. Так как он может реагировать на любое тепловое излучение - горячую воду или кондиционер. Достоинств у устройства такого типа много - можно очень точно отрегулировать угол, а также дальность реакции на объект, работа его абсолютно безвредна. Расположить его можно в любом месте потолка абсолютно незаметно.