Датчик освещенности: разновидности, устройство и принцип действия

Датчик освещенности для включения света. Устройство и применение

У меня на блоге уже много статей про датчик движения, теперь публикую информацию по датчику освещенности.

В статье рассмотрю общие вопросы – устройство, применение, параметры, а также приведу фото реальных датчиков освещенности, их внутренности. В общем, читайте, если что упустил – дополняйте и спрашивайте в комментариях.

Главное! Подключение датчиков света, их настройка и принципиальные схемы – я рассматриваю во второй части статьи, вот ссылка.

Данное устройство ещё называют датчиком освещения, датчиком света, сенсором освещенности, светоконтролирующим выключателем, фотореле, фотодатчиком или сумеречным выключателем.

Я в статье буду называть и так, и этак – выбирайте, кому что больше нравится.

Почему я датчик движения ставлю в один ряд с датчиком освещенности?

У них много схожего:

применяются для экономии энергии (энергосбережение),
устройство домашней автоматики,
одинаковая схема подключения,
у каждого три вывода: фаза, ноль, выход, включают в качестве нагрузки (как правило) лампу освещения

Вечером иногда, проходя мимо, можно не отличить работу одного от другого.

Как работает датчик освещенности

Принцип работы прост, проще чем у датчика движения. В датчике освещения имеется светочувствительный элемент. Как правило, это фоторезистор или фотодиод. Эти элементы имеют свойство изменять своё сопротивление в зависимости от уровня освещения.

Далее через схему регулировки (калибровки) сигнал со светочувствительного элемента попадает на вход ключевого элемента (транзистора). Ключевой транзистор имеет в своей нагрузочной цепи реле, которое своими контактами коммутирует “нагрузку пользователя” – лампу, уличный прожектор, и т.п.

Подробнее принцип работы будет рассмотрен в этой статье в описаниях принципиальных схем датчиков освещения.

Напоминаю, что схема датчика приведена в отдельной статье, ссылка в начале.

Можно сказать, что датчик освещенности и движения с точки зрения нагрузки работают точно так же, как и обычный, “человеческий” выключатель. Только тут этот выключатель автоматический, и реагирует на свет, поэтому его и называют датчиком света. Причем световой порог, при котором датчик света сработает, можно выставить вручную.

Устройство, внешний вид

Ниже на фото приведен внешний вид датчиков освещения LXP-02, LXP-03, описание по ходу.

Датчик LXP-01 имеет упрощенную конструкцию, без регулировки времени и с пониженной мощностью.

Датчик освещенности уличный LXP-02 – самый популярный. Внешний вид сбоку

Тот же датчик, фото со стороны выводов:

Датчик освещённости уличный LXP-02. 2 внешний вид внизу

Описание выходов датчика:

Коричневый (может быть черным) провод – фаза (питание датчика)
Синий (зеленый) – ноль
Красный – подключение нагрузки (выходная фаза)

Снимаем белый колпак, видим печатную плату, на которой собрана схема датчика:

Датчик освещения LXP-02. 4 Печатная плата

В датчике используется реле DE3F-N-A на 24 VDC , с током контактов 10А. Этот ток определяет максимальную мощность нагрузки, которую может коммутировать этот датчик: 10х220 = 2,2кВт. Как и написано в инструкции к датчику. Но я бы не рискнул подключать такую нагрузку к этому датчику. По моему мнению, максимум, на что способно это реле – 1 кВт (4 Ампера). Всё, что мощнее, нужно подключать через промежуточный пускатель достаточной мощности.

Другой ракурс, фото платы:

Датчик освещённости уличный LXP-02. 5 Печатная плата

LXP-02. 6 Печатная плата, вид со стороны пайки

Видите дорожки, на которые нанесен слой припоя? Именно они чаще всего горят из-за перегруза, КЗ, неправильного подключения в системе освещения. Вместе с ремонтом этих дорожек, как правило, приходится менять и реле.

Теперь переходим к фотографиям датчика освещения LXP-03.

Датчик освещения LXP-03. 1

Согласно инструкции, этот датчик способен коммутировать токи 25А (220-240VAC). Смотрим на реле на плате. Ток реле 30А. То есть, производитель перестраховался. Я перестраховываюсь ещё больше, как и в случае с LXP-02. И ограничиваю ток через датчик на уровне 16А. В большинстве случаев для включения освещения хватает с головой.

Как подключить уличный датчик освещения для включения света

Автоматизация управления уличным освещением сокращает расходы на электроэнергию, упрощает уход за придомовой территорией. Датчик света подает сигнал для включения и выключения ламп, фонарей, прожекторов. Электронное устройство покупают, учитывая технические параметры нагрузки. Умельцы изготавливают прибор самостоятельно.

Достоинства и недостатки датчика освещения

Датчик освещения называют фотореле или сумеречный выключатель. Он отслеживает яркость освещения на улице или в помещении, при необходимости включает и выключает лампы. Использование уличного датчика света имеет несколько преимуществ:

автоматизация включения уличного освещения;
точность срабатывания, позволяющая сократить время функционирования осветительных приборов и расходы на электричество;
программируемые устройства выставляются по индивидуальным настройкам;
отпугивание воров – система срабатывает, имитируя присутствие владельцев дома.

низкий класс защищенности устройства провоцирует быстрое окисление контактов и поломку;
для корректной работы корпус периодически требует очищения.

В местах, где не требуется постоянное освещение, сумеречный выключатель дополняют датчиком движения. Лампы загораются только при приближении человека. Система повышает экономию электроэнергии.

Устройство и принцип действия фотореле

Датчики освещенности для включения света уличные работают без вмешательства человека. Их используют на придомовых участках коттеджей, автодорогах, стройплощадках. Управление работой фотореле осуществляет светочувствительный фотоэлемент. Это устройство распознает степень естественного или искусственного освещения и подает сигналы на электронный блок.

В темноте интенсивность светового потока падает, меняются параметры фотореле, оно замыкает контакты. Ток поступает к светильнику. Утром контакты размыкаются, подсветка выключается.

Составные части прибора:

фотоэлемент – фоторезистор или фототранзистор, изменяющий собственную электропроводимость в зависимости от яркости светового потока;
управляющая плата – усилитель, электромеханическое реле;
корпус – место размещения всех элементов, выполняет защитную и крепежную функцию.

Сумеречные выключатели питаются от электрической сети. Их клеммы коммутируются с фазой нулевым проводом.

Разновидности датчиков освещения

Классификация сенсоров происходит по нескольким параметрам.

По конструктивному исполнению модели бывают:

Фотоэлемент расположен в одном корпусе с остальными деталями. Сумеречное реле устанавливается рядом с прибором освещения.
Устройство с выносным (наружным) фотоэлементом. Основной блок устанавливается на DIN-рейку, светочувствительный сенсор на улице.

По типу управления:

Устройства с таймером – прибор настраивается на уровень освещенности и задается временной промежуток работы. Например, светильники отключаются с наступлением ночи.
Фотореле с принудительным отключением – при необходимости активируются и выключаются вручную.
Программируемые сумеречные реле – технологически сложные устройства, работающие по заданным настройкам.

По типу нагрузки:

светодиодные;
люминесцентные (энергосберегающие);
лампы накаливания.

Многофункциональное оборудование с таймером и датчиком движения обходится дороже, но эффективнее осуществляет контроль освещения.

Технические характеристики устройств

Сфера использования электронных устройств определяется их техническими характеристиками:

Рабочее напряжение – подключение светового датчика возможно к стандартной сети в 220 В или к источнику постоянного напряжения 12 В.
Степень защиты – устройство для наружного размещения нуждается в изоляции от влаги и пыли. Класс защиты обозначается маркировкой IP. Он должен быть не ниже IP44.
Максимальный ток – параметр показывает допустимую силу тока.
Настройки режима работы – выбирается чувствительность сенсора, время задержки его включения и выключения.
Температурный диапазон – производитель указывает, при какой температуре можно эксплуатировать фотореле. Обычно он достаточно широкий, но стоит уточнить предел отрицательных показателей.
Габариты – размеры устройства учитывают при выборе места размещения.

Специалисты советуют выбирать сумеречное реле с запасом по мощности нагрузки в 20%.

Обзор популярных моделей и критерии выбора

Среди датчиков освещения уличных пользуются спросом российские и китайские производители. Популярные модели:

Фотореле ФР-601 от IEK (Китай) – прибор со встроенным фотоэлементом. Пластиковый корпус, степень защиты IP44. Работает с напряжением 220 В, максимальным током 10 А, нагрузкой 2,2 кВт. Порог срабатывания 5-50 Лк. Рабочая температура -25+45°.
Фотореле ФР-7Н (Россия) – оборудование имеет выносной датчик и кабель длиной 1,5 м. Крепится на DIN-рейку. Номинальное напряжение 220 В, ток 5 А. Диапазон освещенности 10-50 Лк, время срабатывания 15 с.
Сумеречное реле Zamel WZM-01/S1 (Польша) – устройство монтируется на DIN-рейку. Оно рассчитано на напряжение 230 В, нагрузку в 4 кВт, ток 16 А. Класс защиты корпуса IP20.
PS-3 EKF (Россия) – изделие рассчитано на номинальное напряжение 240 В, ток 20 А, нагрузку 4,4 кВт. Сумеречный порог 5-50 Лк. Степень защиты IP44.

Чтобы выбрать датчик освещенности, изучают технические параметры прибора. Также потребуется рассчитать мощность нагрузки и определить место установки. Эти факторы влияют на тип сумеречного выключателя. К основным критериям выбора относятся:

технические параметры;
возможность выполнения индивидуальных настроек предела срабатывания;
наличие дополнительных сенсоров;
место размещения фотореле.

Цена — один из решающих факторов при покупке. Дополнительные функции приводят к удорожанию устройства. Если часть приспособлений не потребуется, не стоит брать дорогую модель.

Распространенные схемы подключения датчика

Схема подключения фотореле зависит от количества выводов. Коммутация происходит в распределительной коробке. Провода устройства различаются по цветам:

коричневый или черный – соединяется с фазой, обеспечивает подачу питания;
синий – направляется к нулевой клемме, к ней же напрямую подключается провод светильника;
красный – выходной провод подает фазу на осветительный прибор.

Если в цепь входит датчик движения, его подключают последовательно, за сумеречным реле. Выключатель, управляющий несколькими светильниками, коммутируется с пускателем. Для самостоятельного подключения прибора производитель дает схему в инструкции.

Монтаж и подключение фотореле для уличного освещения

Способ монтажа зависит от выбранного типа устройства. Проще всего установить фотореле с настенным креплением со встроенным фотоэлементом. Предстоящий объем работ разбивают на 3 этапа: выбор места, монтаж и настройка.

Выбор места

Чтобы сумеречное реле вовремя включало и отключало освещение, важно правильно подобрать место для его установки. Рекомендации по размещению:

На устройство должны падать прямые солнечные лучи.
Следует исключить освещение фарами автомобилей, чтобы избежать ложного срабатывания.
К устройству должен быть свободный доступ для обслуживания.

Если сумеречный выключатель устанавливается на DIN-рейку, подбирается место только для выносного сенсора.

Монтажные работы

Для подключения фотореле можно использовать распределительную коробку светильника. К ней уже подведено питание. При необходимости устанавливается отдельная монтажная коробка. Края цветных проводов очищают от изоляции. Их соединяют с клеммами согласно схеме производителя.

Модели для наружного размещения имеют в комплекте кронштейн. Устройство фиксируется в нужном месте с помощью винтов.

Настройка прибора

После подключения датчика света выполняют настройку его чувствительности. Для этого в нижней части корпуса имеются регуляторы – диски или тумблеры. По нанесенным обозначениям «+» и «-» выбирается, в какую сторону вращать колесико. Настроечные элементы задают порог освещенности, при котором активируется сумеречный выключатель. В некоторых моделях можно выбрать время задержки включения.

Можно ли сделать фотореле своими руками

Изготовление датчика своими руками не составит труда радиолюбителям. Для электронного прибора потребуется:

симистор со встроенным динистром (квадрак) с рабочими параметрами 4 А и 600 В;
фоторезистор типа ФСК-7, ФСК-Г1;
резистор с сопротивлением 47 кОм.

Питание схемы происходит от стандартной сети 220 В. Настройка включения осуществляется резистором. Его сопротивление зависит от желаемого порога включения подсветки. При использовании квадрака можно подключить нагрузку до 500 Вт. Такая схема состоит из небольшого количества деталей, не требует отдельного блока питания. Элементы с помощью паяльника закрепляются на печатной плате.

Стоимость сумеречных выключателей доступна для большинства покупателей. Модели с общим корпусом предлагаются по цене около 400 рублей. Устройства, требующие монтажа на DIN-рейку, обойдутся дороже – 1500-2500 рублей. Установить фотореле можно по инструкции производителя.

Как правильно подойти к выбору датчика света, описание и классификация

Для организации уличного освещения зачастую требуется немало средств, кроме того, эта тенденция сохраняется и в период его дальнейшего эксплуатирования. В связи с этим в последнее время очень актуальным становится применение в данных целях датчика, реагирующего на уровень естественного света. Это позволяет сэкономить до 70% потребляемой электроэнергии при общем улучшении качества уличного освещения.

Общее описание и назначение

Уличный фонарь может включать в конструкцию фотореле или сумеречные выключатели, которые и являют собой традиционные датчики света. Фотореле состоит из фотодатчика, реагирующего на появление/исчезание световых лучей. Под их воздействием изменяются свойства веществ, составляющих функциональную основу главных элементов фотодатчика, например, сопротивление, или происходит эмиссия электронов из отрицательно заряженного электрода лампы.

Нередко фотореле используются в частных секторах в качестве более удобной и экономичной замены стандартному уличному освещению, которая за счет автоматизации исключает необходимость в ручном управлении его режимами. Датчики света и более продвинутые их вариации — с датчиками движения — обеспечивают бесперебойную подачу искусственного светового потока в течение долгих лет.

Достоинства и недостатки использования

Продолжая отмечать достоинства фотореле, следует выделить следующие:

регулировка параметров включения/выключения;
настройка индивидуального режима освещения (в моделях со встроенным таймером);
запуск освещения в ответ на фиксацию движения (в моделях со встроенным датчиком движения).

Последнее особенно активно применяется в охранных системах. Уровень безопасности значительно повышается, когда имеется устройство, включающее свет автоматически при обнаружении перемещения в определенном радиусе. Так создается иллюзия присутствия людей, что отпугивает воров.

Световой датчик не обладает сколь-нибудь значимыми недостатками. Некоторое увеличение расходов на приобретение полностью компенсируется экономичностью при эксплуатации в быстрые сроки.

Устройство и принцип действия

Когда на светочувствительную деталь (фотоэлемент), входящую в схему фотореле, попадает свет, ее сопротивление изменяется, после чего через регулировочную схему на запускающий транзистор поступает сигнал. Роль фотоэлемента обычно играет фоторезистор, фотодиод или фототранзистор, но в зависимости от сложности устройства могут попадаться и фотосимисторы, фототиристоры. Транзистор подключен к реле, которое коммутирует нагрузку, то есть замыкает контакты подсоединенных к датчику лампочек.

Разновидности

Первичная классификация сумеречных выключателей разделяет их на две группы:

Со встроенным фотоэлементом. В таких моделях все детали объединены в одном корпусе, устанавливаемом непосредственно на улице. Корпус наделен хорошей защитой от воздействий внешней среды (повышенные или, наоборот, пониженные температуры и так далее), схема часто ограничена по коммутации токов 16-ю амперами.
С выносным фотоэлементом. Эти фотореле включают коммутационный прибор, устанавливаемый в распределительный щиток, и отдельный фотоэлемент, располагаемый на открытом пространстве. Оба компонента соединяются между собой проводами. Данные модели могут быть рассчитаны на номинальные токи до 63 А (и даже более высокие).

Фотореле с таймером

Обладает одним явным преимуществом, которое заключается в возможности выставить время активности. Выходы фотореле будут активированы только тогда, когда степень освещения будет ниже заданного порога. В противном случае они отключатся и будут оставаться неактивными, что касается также значений, выходящих за пределы заданного диапазона освещения.

Фотореле с датчиком движения

Усложнено наличием в конструкции специальных фотоэлементов с мультилинзой, выполняющих функцию фотоприемника. Мультилинза составлена из 20-60 линз, фокусирующих инфракрасный свет на сенсорном фотоэлементе. При пересечении человеком сектора оптической системы, на фотоэлементе возникает импульс, усиливающийся и преобразовывающийся в цифровой формат. Затем он передается исполнительному механизму, который производит включение/отключение лампочек.

Фотореле с программируемыми настройками

Наиболее дорогостоящий тип сумеречных выключателей с дополнительными настраиваемыми режимами освещения по дням недели, сезону.

Технические характеристики

Паспорт любого фотореле содержит сведения о его характеристиках. Среди них важнейшими являются следующие:

Напряжения питания

Частный случай — 220 вольт при 50-ти герцах. Существуют модели на 12 В и 24 В, но они не пользуются широким спросом по причине возникающей необходимости дополнительно обустраивать и защищать соответствующие блоки питания.

Максимально допустимый ток

Параметр крайне важен, если речь заходит об управлении большим количеством лампочек. Напротив, для освещения небольшой парковой зоны, одного подъезда он не существенен — с такими задачами легко справится любая модель.

Наличие настроек движения

Если фотореле совмещено с датчиком движения, тогда оно будет срабатывать только во время темноты при обнаружении передвигающегося объекта.

Температурный режим использования

Чем больше диапазон рабочих температур, тем лучше. Вполне приемлемым считается от -20-ти до +50°C.

Степень защиты корпуса от попадания воды и влаги

Поддержка стандартов IP65, IP40 и других. Первый позволяет установить фотореле под открытым небом, второй разрешает использовать устройство только при наличии защитного кожуха либо в помещении. Степень защиты может быть указана отдельно для клеммника и основной части датчика света.

Габаритные размеры и вес

Также немаловажные характеристики, которыми руководствуются согласно условиям монтажа.

Обзор популярных моделей

На современном рынке присутствуют как импортные, так и отечественные фотодатчики, рассчитанные на различные факторы освещения, мощности лампочек и снабженные дополнительным функционалом. Самые популярные из наших стандартных однофазных фотореле — это ФР-601 и усовершенствованная модель ФР-602 производства компании ІЕК. Основные технические характеристики нескольких моделей приведены ниже.

ФР-601

Напряжение питания — 230 В.
Регулируемый порог срабатывания реле (диапазон уровня освещенности) — 5-50 лк.
Потребляемая мощность при срабатывании — 6,6 Вт.
Потребляемая мощность в дежурном режиме — 0,25 Вт.
Степень защиты по ГОСТ 14254-96 — IP44.
Температурный режим использования — от -25-ти до +40°С.

ФР-602

Имеет те же основные технические характеристики, но отличается по форме и габаритам:

Номинальное напряжение — 220 В.
Максимально допустимый ток — 16 А.
Потребляемая мощность — не больше 3,5 Вт.
Температурный режим использования — от -40 до +60°С.
Габариты — 90х78х41 мм.
Масса — 150 г.

WZM-01/S1

Номинальное напряжение — 230 В.
Максимально допустимый ток — 16 А.
Степень защиты — IP20.
Система контактов — 1NO/NC.
Габариты — 90×17,5×66 мм.
Масса — 126 г.

SNS L 07

Номинальное напряжение — 220 В.
Степень защиты — IP44.
Температурный режим использования — от -20 до +40°C.
Максимально допустимая влажность окружающей среды — 93%.
Функции — регулировка освещенности, инфракрасный датчик движения.
Габариты — 141x90x90 мм.

Основные критерии выбора

Разные виды фотореле служат для конкретных целей, которые определяют их характеристики, эксплуатационные параметры и дизайн. Это могут быть устройства, предназначенные для работы в закрытых помещениях, как-то лестничные клетки подъездов, либо специализированные на открытые пространства, где на них постоянно воздействуют атмосферные осадки.

Технические характеристики

Так кроме вышеописанных основных технических характеристик, на выбор сумеречного выключателя влияют следующие дополнительные:

чувствительность фотоэлемента, выражаемая в отношении сгенерированного фототока к показателю светового потока, принятого световым элементом (мкА/лм);
максимальная мощность, потребляемая нагрузкой — создается всеми осветительными приборами, подключаемыми к выводам реле (у упомянутой ранее модели SNS L 07 она составляет 3500 Вт).

Важно: выбрать импортный датчик по номинальному напряжению не всегда просто, поскольку указанные в инструкции и на корпусе значения не соответствуют стандартам для стран СНГ. В целом, отечественная фоторелейная продукция не уступает зарубежным аналогам по качеству и больше подходит для условий работы в наших электросетях.

Место размещения

Зависимо от рабочей среды, в которой будет работать датчик света, должны изменяться и его физические параметры. На открытом воздухе нужен прибор с герметичным корпусом, защищающим внутренние детали от осадков, грязи. С понижением температуры появляется необходимость в обогреве — он применяется в некоторых моделях. А для устройств, которые служат для освещения жилых помещений, это не актуально.

Возможные схемы подключения

Подключить датчик света к осветительной системе можно воспользовавшись подсказками, нанесенными на коробку или на само устройство. От корпуса может отходить 3 или 2 проводка — с заземлением и без. Схема, по которой подключается фотореле с заземлением представлена ниже:

Фазовый провод с маркировкой L обычно имеет красный цвет, нулевой с маркировкой N — синий, а заземляющий с маркировкой PE — зеленый.

В моделях с 2-мя выводами проводок заземления отсутствует. Они используются прежде всего в случаях с отдельно оборудованной системой заземления и подключаются еще проще — входной кабель вешается на клеммы L и N (фазой и нолем соответственно), а к выходу подключается только фазовый кабель. Ноль подается на прожектор через пускатель КМ в обход датчика:

Монтаж и подключение

Совет: для создания надежной и обеспечивающей безопасность системы освещения иногда нужно одновременно подключить фотореле и датчик движения, как два отдельных устройства. Совместное их использование вместо одного цельного датчика света с определителем движения дает определенное преимущество в плане экономии — в случае выхода из строя одного из них не придется заменять все.

Выбор места установки

В непосредственной близости от сумеречного выключателя не должно находиться никаких других фонарей, а также высоких заборов, деревьев. Любые преграждения нужно устранить, либо стоит подыскать для фотореле более подходящий уголок. Еще важно расположение фотоэлемента, который время от времени следует протирать от пыли — оно не должно быть через чур высоким.

Монтажные работы

В процессе монтажа нужно предусмотреть для датчиков движения малозаметные места или вовсе зоны за пределами досягаемости. На них не должны воздействовать электромагнитное излучение и высокая температура. В случае с датчиками движения расположение также имеет строгое нижнее ограничение по высоте — не меньше 1-го метра от поверхности земли, что исключит их реагирование на кошек, собак и так далее.

Важно: нельзя монтировать сумеречные выключатели «вниз головой». Основание направляют вниз, для предотвращения неисправностей, связанных с попаданием воды, пыли и прочего.

Настройка датчика освещенности

Точная настройка параметров сумеречного выключателя позволяет избежать ситуаций, когда он включается раньше положенного и горит при свете дня.

Порог срабатывания

Регулировка данного параметра выполняется круглой ручкой, находящейся под колпаком фотореле. В начале эксплуатации ее нужно выкрутить в крайнее правое положение (со значком минуса). На этом этапе, чтобы прибор включился, нужна полная темнота. Подключаем его к сети и в то время суток, когда по плану он должен включаться, открываем корпус и поворачиваем ручку до тех пор, пока не прозвучит сигнал включения. Если ручка останется на той же позиции, запуск системы будет происходить при аналогичной степени освещения.

Важно: световые лучи, отраженные от снега, ускоряют отключение освещения, поэтому зимой порог срабатывания уменьшают, а весной увеличивают

Задержка на включение и отключение.

В продвинутых фотореле с выносными датчиками можно устанавливать отсрочку на включение и выключение. На это выделена соответствующая ручка не с плавной прокруткой, а с позиционной, при чем каждая из позиций подписана на корпусе.

Регулируемый диапазон освещенности.

С помощью регулируемого диапазона освещенности выполняется настройка уровней освещенности, при которых фотореле включает питание (нижний) и выключает его (верхний). Диапазоны могут быть различными: 2-100 Лк (нижний уровень соответствует кромешной тьме), 20-80 Лк («двадцатка» соответствует сумеркам, когда очертания предметов еще различимы).

Датчики освещения. Виды и устройство. Работа и применение

В настоящее время для включения внешнего освещения чаще всего используют датчики освещения. Они дают возможность экономить на потреблении электроэнергии, а также автоматизируют подключение освещения при наступлении темного времени суток.

Сумеречный выключатель (датчик освещенности) является устройством, входящим в систему автоматического управления приборами освещения, в зависимости от степени освещенности пространства. Он подключает и отключает свет в автоматическом режиме, чаще всего снаружи помещений: витрин магазинов, освещение автомобильных дорог, тротуаров, въездов в гаражи, подъезды домов.

Стоимость датчиков невысокая, поэтому быстро окупаются. Рассмотрим более детально их устройство, принцип работы и другие особенности, связанные с применением таких датчиков.

Устройство и принцип действия

Перед тем как выбирать датчики освещения, необходимо разобраться с их устройством и принципом работы. Чаще всего они изготавливаются на основе фотодиода, фоторезистора или фототранзистора. В обоих случаях принципиальная схема работы одна и та же.

Датчики уличного освещения для нормального функционирования должны подключаться к электрической бытовой сети. На клеммы датчика должны подходить фазный и нулевой проводники. В датчике имеется также третий вывод, подающий сигнал на линию освещения, который будет рассмотрен позже в разделе «подключение».

Датчик подключен к усилителю сигнала, который соединен с силовым реле, подающим питание на приборы освещения.

В зависимости от освещенности изменяется сопротивление чувствительного элемента. Чем меньше освещенность, тем больше его сопротивление. При достижении заданной величины напряжения датчик выдает сигнал на усилитель, который приводит в действие реле. Это реле замыкает цепь приборов освещения. Вследствие этого на них подается питание, и включается свет.

При наступлении светлого времени суток уровень освещенности повышается. В результате датчик размыкает контакты реле, которое выключает питание приборов освещения, и свет выключается.

Разновидности и выбор

По мощности до:

1 кВт.
2 кВт.
3 кВт.

По типу установки:

Для установки в электрощит на дин-рейку.
Внешние, накладные (на стену).
С выносным чувствительным элементом.
Для уличной установки.
Для монтажа внутри помещений.

По типу нагрузки:

Для энергосберегающих ламп.
Для ламп накаливания.

По методу управления:

Программируемые.
С функцией энергосбережения в ночное время.
С принудительным отключением.
Автоматические.

Сначала необходимо выбрать эксплуатационное напряжение и степень защиты. Если датчик будет монтироваться снаружи помещения, то его класс защиты должен быть не менее, чем IР 44. Это означает защиту датчика от попадания посторонних предметов внутрь размером больше 1 мм, защиту от влаги.

Далее следует обратить внимание на режим эксплуатации по температуре. Нужно выбирать модели, которые способны работать при температуре в вашем регионе.

Мощность устройства также играет большую роль. Лучше выбрать датчики освещения с запасом по мощности.

Некоторые модели оснащены регулятором порога срабатывания. То есть, настраивается чувствительность датчика. Например, при выпадении снега лучше снизить чувствительность, так как снег отражает свет, который может повлиять на срабатывание датчика. Пределы настройки чувствительности также бывают разными.

Время задержки включения датчика также может регулироваться. Такая регулировка необходима для защиты от ложных срабатываний. Например, в темное время на чувствительный элемент может на короткое время попасть свет от случайного источника (фар автомобиля). При малом времени задержки датчик сработает и свет выключится. Если задержка достаточная, то датчик не сработает, свет будет продолжать гореть.

Место установки

При проектировании системы автоматического освещения большое значение имеет правильное расположение датчика освещения, для его корректной работы.

При выборе места монтажа датчика следует учесть следующие факторы:

Высота установки не должна быть слишком высокой, так как датчик придется периодически обслуживать: очищать от пыли и загрязнений, протирать.
Место установки должно исключать попадание на датчик света фар автомобилей.
Приборы освещения должны быть удалены как можно дальше.
Необходимо обеспечить беспрепятственное попадание света солнца на датчик, для его правильного срабатывания.

Иногда датчики освещения в виде эксперимента приходится располагать в разных местах, чтобы добиться его правильной работы.

Схемы подключения

Датчики освещения любых фирм изготовителей оснащены тремя выводами. Они имеют цвета: красный, синий и черный. Из них:

На черный провод подключается фаза.
К синему проводу подключают нулевой проводник.
Красный провод отходит на подачу питания на освещение.

Чаще всего все схемы изображают с соблюдением этих цветов.

Датчики освещения подключаются по схеме. На вход датчика поступают фаза и ноль, а выходит провод фазы на приборы освещения. Нулевой проводник на освещение подключают от шины сети.

Согласно правилам, провода нужно соединять в монтажных коробках. Сегодня не проблема купить любой вид коробки. При уличном монтаже лучше приобрести защищенную от влаги модель. Ее устанавливают в доступном месте. Датчик подключается по приведенной схеме.

Если датчик устанавливается для подключения мощного фонаря, имеющего дроссели, то в схему необходимо добавить магнитный пускатель, который способен функционировать при частом пользовании при выключении и включении освещения. Он рассчитан на прохождение пусковых значений тока.

Если освещение необходимо только при наличии людей, то в схему добавляют датчик движения. По такой схеме датчик движения сработает только в темноте.

Настройка чувствительности датчика

После монтажа датчика необходимо настроить его чувствительность. Чтобы отрегулировать границы срабатывания, внизу корпуса должен находиться регулятор. Вращая его, можно выполнить настройку чувствительности.

На корпусе датчика имеются изображения стрелок, обозначающих направление настройки для уменьшения или повышения чувствительности датчика.

При первой настройке лучше выставить минимальную чувствительность. При постепенном снижении освещения на улице, когда, по вашему мнению, должен уже включаться свет, производите подстройку, плавно поворачивая регулятор, пока свет не включится. На этом настройка закончена.

Достоинства

Автоматическое включение освещения и ручная регулировка экономят электроэнергию.
Увеличение уровня безопасности, так как работа освещения в автоматическом режиме отпугивает злоумышленников.
Оснащение многих моделей дополнительными функциями в виде таймеров и других функций.
Простая схема установки и подключения без привлечения квалифицированных специалистов.

Серьезных недостатков такие устройства не имеют, кроме расходов на их приобретение.

Подробно о датчиках света

Чрезмерные расходы на оплату электроэнергии заставляют задуматься о возможных способах экономии. Используя датчик освещения, можно создать оптимальный уровень освещения своего дома и прилегающей территории без значительных финансовых вложений. Подобные устройства имеют продуманное конструктивное исполнение, обеспечивая своевременное включение или отключение системы освещения при наступлении темноты. Они делятся на виды. Разобравшись, что такое и зачем нужен подобный прибор, можно оптимизировать размер выставляемых управляющей организацией счетов.

Устройство

В состав прибора для автоматического включения света входит фотореле, обеспечивающее его срабатывание при определенных условиях. Фотореле включает:

Корпус, предназначенный для размещения остальных элементов и их правильной фиксации друг относительно друга. Для этой цели в корпусе предусматриваются специальные отверстия или другие элементы, позволяющие обеспечить надежную фиксацию;
Фотоэлемент, являющийся светочувствительным датчиком тока. От него управляющие импульсы подаются на элемент управления. В состав прибора может входить фотосимистор, фототранзистор, светодиод, фототиристор;
Электронный блок, включающий источник питания, электромеханическое реле, устройство, усиливающее сигнал.

Если датчики освещенности при эксплуатации подключаются к приборам с большой мощностью, в его состав входит повторитель контактов электромеханического реле. Некоторые модели имеют возможность регулировки времени срабатывания. Это позволяет предотвратить ложное срабатывание в темное время суток, например, при случайном попадании света фар авто либо других источников.

Как работает

Как только уровень освещённости снижается до заданного уровня, происходит замыкание контактов фотоэлемента, и датчик дневного света включает систему. По мере увеличения степени естественного освещения и достижения установленного пользователем уровня контакты размыкаются, и система отключается.

Порядок срабатывания устройства и его возможности во многом зависят от исполнения. Функциональные возможности большинства современных устройств не ограничиваются срабатыванием при определенном уровне света.

Основные виды

Датчики света могут сопрягаться с другими устройствами автоматики. Это существенно расширяется функциональные возможности моделей и делает их более востребованными у потребителей. Выделяют устройства с:

Таймером. Такие модели позволяют не только отрегулировать уровень освещенности, при котором они срабатывают, но и установить временные рамки. В таком случае фотореле будет срабатывать в установленном пользователем временном интервале;
Датчиком движения. Оптимальный вариант для оптимизации расходов. Такие устройства монтируются вблизи пешеходных дорожек и на придомовой территории, по которой периодически перемещаются люди либо движется транспорт. Датчик дневного света срабатывает, если в зоне действия оказывается крупный объект. Как следствие, в темное время суток в месте расположения прибора будет всегда темно, но как только на площадку заедет автомобиль или залетит птица, устройство сработает, и освещение включится;
Программируемыми настройками. Подобные устройства имеют самое сложное техническое оснащение. Они позволяют выполнить настройку режима работы в различных временных интервалах. Возможно регулирование не только в пределах суток, но и недель, месяцев или определенного сезона. Они также срабатывают при наличии движения в выбранной зоне.

В зависимости от исполнения датчики могут быть:

Инфракрасными. Прибор срабатывает при попадании в зону действия объекта, нагретого до определенной температуры. Они комплектуются инфракрасными детекторами. В процессе эксплуатации могут возникнуть трудности, если в зоне действия устройства окажется домашнее животное;
Акустическими. Такие устройства реагируют на звук. Для включения прибора должен раздаться громкий звук или скрип;
Микроволновыми. Устройства относятся к датчикам активного типа. В процессе эксплуатации они формируют волны в определенном микроволновом диапазоне, а затем принимают их обратно. При наличии разницы происходит замыкание/размыкание цепи с последующим включением/выключением устройства;
Ультразвуковыми. По принципу своей работы они сопоставимы с моделями микроволнового типа. Однако делая выбор в пользу подобного варианта следует помнить, что они могут оказывать некоторое влияние на домашних животных наличие ультразвука способно повлиять на их поведение;
Комбинированными. Некоторые модели реагируют сразу на несколько воздействующих факторов. По уровню надежности они существенно превосходят все перечисленные выше разновидности, но при этом обходятся намного дороже.

К реле нового поколения относятся астрономические датчики. Они позволяют проконтролировать работу осветительных приборов, но работают по другому принципу. В состав таких устройств входит микрокомпьютер, которые позволяет настроить работу прибора в зависимости от его места установки. При настройке прибора вбиваются данные GPS конкретного населенного пункта. Подобные устройства автоматические определяют время включения ламп освещения. Это полностью исключает возможность ложного срабатывания, характерного для фотоэлементов. Кроме того, они способны сохранять работоспособность в любую погоду.

Преимущества и недостатки

Датчики освещения привлекают потребителей возможностью экономии электроэнергии. К преимуществам использования фотоэлементов стоит отнести:

Делая выбор в пользу подобного устройства следует учитывать, что они плохо работают в экстремальных условиях. При этом они предъявляют повышенные требования к герметичности корпуса. Если внутрь устройства попадет влага, велика вероятность, что сенсор выйдет из строя, и датчик не будет работать из-за окисления контактов.

Устройство не будет исправно функционировать, если на его поверхности образуется слой грязи и пыли. Именно поэтому в процессе эксплуатации надо постоянно очищать устройства.

Технические характеристики

Датчик света для уличного освещения обладают техническими характеристиками, определяющими возможность их эксплуатации в определенных условиях. Для фотореле такими параметрами являются:

Напряжение питания. В квартире устанавливаются модели на 220 В. Если же в состав монтируемой системы входят устройства на 12–36 В, должна быть предусмотрена цепь низшего порядка. Такое напряжение необходимо для запуска контакторов магнитных пускателей;
Максимально допустимый ток. Имеет важное значение при подключении приборов, работающих от 220 В. В этом случае через контакты фотореле проходит электрический ток, предназначенный для обеспечения работоспособности источника света;
Температура, при которой может эксплуатироваться устройство. Уличные модели должны сохранять работоспособность в широком температурном диапазоне. Они должны справляться с поставленной задачей в мороз и сильную жару;
Степень защиты. У наружного устройства должна быть достаточная защита от попадания влаги и воды;
Габариты и вес. Имеют принципиальное значение при ограниченном пространстве в месте установки.

Выбор места

Насколько эффективным окажется датчик освещенности для включения света во многом зависит от его месторасположения. Короб может находиться внутри и снаружи дома в зависимости от назначения выбранной модели.

Выбирая место установки прибора надо учитывать:

Освещенность. При выборе места следует избегать зон, на который попадает искусственный свет. Если зона находится в непосредственной близости к окнам, фонарям, часто освещается фарами машин, от нее стоит отказаться. При этом для прохождения естественного света не должно быть препятствий. В противном случае датчик будет работать некорректно;
Надежность крепления. Основание, на котором фиксируется прибор, должно быть способно выдержать его вес. Само крепление не должно соприкасаться с узлами, не обладающими достаточной прочностью и надежностью;
Доступность. В процессе эксплуатации прибора может возникнуть необходимость контроля состояния. Кроме того, выбранная площадка должна позволять обеспечить надежную фиксацию устройства. При выборе месторасположения чаще всего отдают предпочтение площадкам, находящимся на высоте 1.8–2 м. Такая высота позволит беспрепятственно произвести установку, не создаст трудностей в процесс обслуживания или уборке. При размещении устройства выше, для выполнения монтажных работ и обслуживания потребуется лестница.

Монтажные работы

Датчик дневного света устанавливается согласно рекомендациям конкретного производителя. Подробный алгоритм действий описан в инструкции, прикладываемой к модели.

Процесс подключения обычно не вызывает серьезных трудностей. Многие выполняют монтаж датчика света в доме своими руками. Чтобы произвести установку, надо внимательно осмотреть аппарат.

У каждой модели на входе будут три провода: питание, ноль, фаза. Их расцветка может отличаться в зависимости от компании-производителя, но обязательно будет присутствовать красный, на который выходит фаза. Он предназначен для подключения нагрузки.

Для подключения питания используется коричневый. Некоторые производители выполняют его черным. Ноль окрашивают в синий либо зеленый. Соединение проводов должно производиться в специальном герметичном распределительном блоке.

Если запланировано подключение одного устройства, распределительный блок располагают в непосредственной близости от реле. Однако, прежде чем приступить к выполнению монтажных работ, стоит внимательно ознакомиться с рекомендациями производителя выбранной модели. Это позволит более точно определиться с местом расположения всех элементов и порядком их монтажа.

С целью уменьшения затрат на электроэнергию датчик дневного света чаще всего выбирают с датчиком движения. В таком случае красный провод используют для соединения датчика движения и светильника. Два оставшихся используют для подключения фазы и ноля. Порядок подключения более подробно прописан в инструкции к каждой модели.

В самом общем случае работы выполняются в следующей последовательности:

Отключается электроэнергия. Порядок выключения зависит от места выполнения работ. Как это сделать, каждый хозяин должен знать обязательно, чтобы обесточить дом или квартиру в случае чрезвычайно ситуации;
Фотореле соединяется с проводом питания;
На проводах зачищаются кончики. Длина зачистки должна позволять беспрепятственно подключиться к клеммам;
В корпусе выбирается отверстие для подключения фотореле. Если такового не имеется, его формируют, используя инструмент с подходящим размером поперечного сечения;
Производится герметизация всех отверстия корпуса. Это позволит избежать попадания грязи, пыли и влаги внутрь. Как следствие, установленный датчик дневного света прослужит намного дольше и не будет создавать проблем в процессе эксплуатации;
Производится подсоединение устройства в соответствие с рекомендацией производителя;
Готовятся провода, с помощью которых к устройству будут подсоединяться осветительные приборы. Провода отрезаются в размер, концы зачищаются, производится их подсоединение к нужным клеммам согласно прилагаемой к прибору инструкции;
Выполняется ручная настройка фотореле;
Закрывается крышка корпуса. На устройство подается электрический ток. Производится тестирование датчика.

В процессе монтажа устройство часто приходится перемещать, выбирая подходящее пространственное расположение. Чтобы не терять время на постоянное откручивание и закручивание, прибор сразу не стоит фиксировать «намертво». Это можно будет сделать после того, как будет выбрано окончательное место.

Схема подключения может несколько отличаться. Каждый производитель старается предложить свой прибор, который бы включал свет по мере наступления сумерек. Чтобы не столкнуться с очевидными трудностями, стоит до покупки познакомиться с порядком подключения и оценить возможность его домашнего использования. Для выполнения монтажных работ не надо обладать какими-то специальными навыками. Однако в процессе установки надо обязательно соблюдать правила безопасности.

Подключение и последующая настройка датчика

Большинство современных устройств позволяют выбрать чувствительность прибора и определиться с порогом срабатывания. Как правило, регулировку производители светового датчика располагают в нижней части реле.

Настройку датчика света светочувствительности проводя в темное время суток. Дождавшись времени, когда прибор должен начать срабатывать, чтобы подключить искусственное освещение. Найдя на нижней части датчика диск, регулирующий свет, начинают его крутить, добиваясь срабатывание прибора.

Чаще всего производитель на корпусе указывает знак минус, то вращая в данном направлении чувствительность датчика снижается. Прибор будет срабатывать только в полной темноте. Если такой вариант не подходит, диск следует вращать в противоположную сторону. Это позволит добиться повышения чувствительности.

Кроме регулировки самого фотореле, следует провести настройку сопряженных с ним устройств. В таком случае вся система будет работать должным образом.

Как дополнительно экономить электроэнергию?

Экономия электроэнергии заключается не только в выборе источника света, но и в возможности рационального использования. Для управленим освещенностью существуют специальные устройства. которые получили название световые датчики или датчики освещенности.

Датчик освещенности – это пассивный датчик, который используется для определения интенсивности света путем изучения излучаемой энергии, которая существует в определенном диапазоне частот. Диапазон частот, которые используются для обнаружения с помощью датчика, находятся от инфракрасного до видимого и до ультрафиолетового.

Полезные статьи:

Световые датчики приобразуют световую энергию в форме фотонов в электрическую в форме электронов. Они также называются фотодатчиками, фотодетекторами или фотоэлектрическими устройствами.

Датчики света или фотодатчики можно разделить на три типа в зависимости от физических величин, на которые они влияют. Основными классами являются фоторезисторы, фотоэлектрические и фотоэмиттеры. Фотоэмиттеры вырабатывают электричество при воздействии света. Фоторезисторы меняют свои электрические свойства при освещении. На основании вышеперечисленных классов можно составить следующую классификацию устройств.

Фотоэмиссионные ячейки.

Высвобождают свободные электроны из светочувствительных материалов при попадании фотона достаточной энергии. Обычно используемый светочувствительный материал – цезий. Энергия фотона зависит от длины волны или частоты света.

Уравнение энергии фотона имеет вид

h – постоянная Планка (h = 6,626 * 10 -34 Дж с),

c – скорость света (c = 3 * 10 8 м / с)

λ – длина волны света.

Чем выше частота света, тем выше энергия фотона.

Фотопроводящие элементы.

Меняют свое электрическое сопротивление при воздействии света. Распространенным типом фотопроводящего материала является сульфид кадмия (CdS), который используется в светозависимых резисторных фотоэлементах. Фотопроводимость в этих ячейках возникает в результате попадания света на полупроводниковый материал, который контролирует прохождение тока через него. Для заданного приложенного напряжения, когда интенсивность света увеличивается, ток также увеличивается.

Фотоэлектрические элементы.

Генерируют потенциал или ЭДС, пропорциональную энергии излучаемого света. Солнечные элементы являются распространенным типом фотоэлементов и используют селен в качестве фотоэлектрического материала. Они состоят из двух полупроводниковых материалов, и когда на них падает световая энергия, генерируется напряжение примерно 0,5 В.

Светозависимый резистор (LDR)

Фоторезистор – это распространенный тип фотопроводящих устройств. Полупроводник, использует световую энергию для управления потоком электронов и током в них.

Самый распространенный тип фотопроводящего элемента – это светозависимый резистор или LDR. Как следует из названия, светозависимый резистор – это полупроводниковое устройство, которое изменяет свое электрическое сопротивление в зависимости от наличия света. Светозависимый резистор изменяет свое электрическое сопротивление с большого значения в несколько тысяч Ом в темноте до нескольких сотен Ом при свете.

Наиболее распространенным материалом, используемым для изготовления светозависимого резистора, является сульфид кадмия (CdS). Другие материалы, такие как сульфид свинца (PbS), антимонид индия (InSb) или селенид свинца (PbSe), также могут использоваться в качестве полупроводниковой подложки.

Сульфид кадмия используется в фоторезисторах, чувствительных к ближнему инфракрасному и видимому свету. Причина, по которой он используется, заключается в том, что его спектральная кривая отклика очень похожа на кривую человеческого глаза. Им можно управлять с помощью простого источника света, такого как вспышка, а максимальная чувствительная длина волны материала сульфида кадмия составляет от 560 нм до 600 нм в видимом спектральном диапазоне.

Сеть светозависимого резисторного делителя напряжения

Светозависимый резистор обычно подключается последовательно с резистором, через который подается одиночное напряжение постоянного тока.

Достоинством такого подключения является появление на их стыке разных напряжений при разной интенсивности света. Это соединение является примером сети делителя напряжения или делителя потенциала. Причина в том, что значение сопротивления светозависимого резистора R _LDR будет определять величину падения напряжения на последовательном резисторе R ₁ .

Ток в последовательном соединении такой же, и поскольку сопротивление светозависимого резистора изменяется из-за силы света, выходное напряжение будет определяться с использованием формулы делителя напряжения.

В отсутствие света сопротивление светозависимого резистора достигает 10 МОм. При наличии солнечного света сопротивление светозависимого резистора упадет до 100 Ом.

Светочувствительный переключатель – это обычное применение светозависимого резистора. По мере увеличения интенсивности света сопротивление светозависимого резистора уменьшается, а напряжение смещения увеличивается. В определенный момент, определяемый схемой делителя напряжения, напряжение смещения повышается настолько, чтобы включить транзистор. Это, в свою очередь, активирует реле, которое можно использовать для управления какой-либо другой внешней цепью.

Фотодиод

Фотодиод относится к классу фотоэлектрических устройств, которые в основном представляют собой светочувствительные элементы с PN-переходом. Обычно они изготавливаются из полупроводниковых материалов, которые чувствительны к видимому и инфракрасному свету. Когда свет падает на фотодиод, электроны и дырки разделяются и происходит PN-переход.

Фотодиоды устроены так же, как и любые другие обычные переходные диоды.

Непрозрачное покрытие, используемое в сигнальных и выпрямительных диодах, отсутствует в фотодиодах. Это делает диод достаточно прозрачным, чтобы пропускать свет и влиять на проводимость перехода.

Принцип действия

Фотодиод смещен против направления тока в обратном направлении. Если фотон с достаточной энергией падает на диод в месте его перехода, электрон освобождается. Если он обладает достаточной энергией, он может пройти через энергетический барьер, вызывая протекание небольшого тока утечки. Сила тока пропорциональна освещенности перехода.

Характеристики фотодиода

В отсутствие света вольт-амперная характеристика фотодиода аналогична характеристике обычного диода. Как и в случае с обычным диодом, при прямом смещении фотодиода происходит экспоненциальное увеличение тока. Когда он смещен в обратном направлении, появляется небольшой ток утечки, называемый током обратного насыщения, который вызывает увеличение области истощения.

Когда фотодиод используется в качестве светового датчика, для диодов германиевого типа темновой ток составляет около 10 мкА, а для диодов кремниевого типа – 1 мкА. Темновой ток – это ток, когда интенсивность света составляет 0 люкс.

Светочувствительность с помощью фотодиода

Фотодиод может работать и смещаться в двух режимах: фотоэлектрический и фотопроводящий.

Когда фотоны падают, создается напряжение, которое усиливается операционным усилителем. Помимо термически генерируемого тока, нет основного тока утечки, поскольку нет постоянного смещения на диоде.

В этих схемах используется характеристика операционного усилителя, в котором две входные клеммы находятся под нулевым напряжением, чтобы диод работал без какого-либо смещения постоянного тока. Такая конфигурация операционного усилителя обеспечивает высокую импедансную нагрузку на фотодиод, что приводит к более широкому диапазону тока по сравнению с интенсивностью падающего света.

В фотопроводящем режиме фотодиод смещен по постоянному току, и ток, протекающий через диод, возникает из-за смещения постоянного тока, а также светочувствительность преобразуется в напряжение резистором и усиливается операционным усилителем. Такой подход расширяет область обеднения, поскольку приложенное смещение уменьшает емкость фотодиода.

Конденсатор используется для установки выходной полосы пропускания как 1 / (2πR _F C _F ), а также предотвращает колебания. Однако есть задержка RC, так как конденсатор должен заряжаться.

Фототранзистор

Помимо изготовления фотоэлементов из диодов, можно построить светочувствительный элемент из транзисторов. Образно говоря, фототранзистор представляет собой комбинацию фотодиода и транзистора усиления.

В фототранзисторе переход коллектор-база действует как фотодиод. Переход коллектор-база смещен в обратном направлении, подвергая его воздействию источника света. Ток в этом переходе усиливается нормальным действием транзистора и, следовательно, ток коллектора велик.

Принцип действия

Фототранзистор работает аналогично фотодиоду. Дополнительные преимущества заключаются в том, что они могут обеспечивать большой ток коллектора и более чувствительны, чем фотодиоды. Токи в фототранзисторе в 50-100 раз больше, чем в фотодиоде. Подключив фотодиод между выводами коллектора и базы обычного транзистора, он может быть преобразован в фототранзистор.

Характеристики фототранзистора

Фототранзисторы – это, в основном, транзисторы NPN с большим базовым выводом, электрически изолированным или неподключенным. Для управления чувствительностью некоторые фототранзисторы допускают базовое соединение. Если используется соединение с базой, ток базы генерируется, когда фотоны ударяются о поверхность, и заставляет коллектор течь эмиттерным током.

Чтобы добиться обратного смещения на переходе коллектор-база, коллектор находится под более высоким потенциалом по отношению к эмиттеру. В отсутствие света протекает небольшое количество нормального тока утечки. При наличии света на выводе базы количество электронно-дырочных пар в этой области увеличивается, и возникающий ток усиливается работой транзистора.

Светочувствительность с использованием фототранзистора

Чувствительность фототранзистора зависит от коэффициента усиления транзистора по постоянному току. Следовательно, общая чувствительность, которая является функцией тока коллектора, может контролироваться сопротивлением между эмиттером и базой.

Для высокочувствительных приложений, таких как оптопары, используется фототранзистор Дарлингтона. Его обычно называют фото-транзистором Дарлингтона, в нем используется второй биполярный транзистор с переходом NPN. Этот второй транзистор обеспечит дополнительное усиление.

Фототранзистор Дарлингтона состоит из фототранзистора, выход эмиттера которого соединен с базовым выводом второго более крупного NPN-транзистора. Фото-устройство Дарлингтона – очень чувствительный детектор, поскольку общий коэффициент усиления по току является произведением отдельных коэффициентов усиления по току.