Как сделать датчик движения своими руками: схемы сборки и полезные советы. Датчик света своими руками: схема. Датчик включения света Схемы для самодельных датчиков движения

При вождении автомобиля в темное время суток возникает необходимость хорошего освещения дороги на достаточно длинную дистанцию. Но если по встречной полосе едет автомобиль с включенными фарами, то он ослепляет водителя встречного направления.

Этот эффект ослепления является одной из главных проблем езды в темное время. Для того чтобы избежать ослепления лампочки фар имеют две нити накала, причем вторая расположена так, чтобы свет распространялся вниз и в сторону от уровня глаз водителя встречного автомобиля. На практике, обычно водитель вручную переключает дальний и ближний свет механическим переключателем. Однако это очень неудобно для водителя, особенно в часы пик.

Наш проект “Адаптивная система освещения для автомобилей”(АСО) это умное решение для безопасного и удобного ночного вождения без интенсивного ослепляющего эффекта.

Адаптивная система не требует ручного переключения “ближний/дальний” при приближении встречного автомобиля. Система сама определяет есть ли свет от встречного автомобиля и переключает на ближний свет, а затем, после прохождения мимо, снова на дальний. Пользователь может настроить чувствительность системы.

Отличительные особенности системы

• Питание от 12 В аккумуляторной батареи автомобиля, с пренебрежительно малым потреблением в ждущем режиме.
• Надежный и защищенный от атмосферных явлений модуль оптического датчика (фотоэлемент CDS).
• Независимый регулируемый контроль, для установки параметра“чувствительность определения света”, чтобы избежать ложных срабатываний, вызванных влиянием других источников света, таких как уличные фонари.
• Дополнительный селекторный выключатель для “ режима автоматической сигнализации”(ASM). В этом режиме фары переходят в пульсирующий режим, т.е. ритмично переключают ближний свет на дальний и наоборот (аналогично тому как водители сигналят светом друг другу).
• “Режим энергосбережения”- Если схема находится в активном режиме, по умолчанию, фары автоматически выключаются при въезде на хорошо освещенную территорию.

Эффект Трокслера

Исследования д-ра Алана Льюиса, который работает в колледже оптометрии при государственном университете в Биг Рапидс, штат Мичиган, обнаружил, что во время ночного вождения, свет от фар транспортных средств, может стать причиной ослепления.

Даже после окончания воздействия яркого света на сетчатке глаза остается его изображение, что создает слепое пятно. Это явление, известное как эффекта Трокслера, увеличивает время реакции водителя до 1,4 секунды.

Это означает, что, при скорости 60 миль в час (примерно 96.5км/час), водитель проедет 123 фута (37.5 м), прежде чем среагирует на опасность. В обычной ситуации время реакции на изменения в условиях вождения равно 0,5 сек, а расстояние, пройденное до торможения, составляет 41 фут (12.5 м), при той же скорости движения!

Функциональная блок-схема

Схема электрических соединений до переделки

Схема электрических соединений при подключении АСО

Принципиальная электрическая схема

Перечень компонентов

• Микросхема: NE555 – 1
• 8-ми контактная панелька для МС – 1
• Транзистор: BC547 – 1
• Диод: 1N4007 – 2
• Резисторы: 100кОм подстроечный – 1; 47кОм 0.25 Вт – 1; 22кОм 0.25 Вт – 1; 10кОм 0.25Вт– 1; 1кОм 0.25 Вт – 2
• Конденсаторы: 10мкФ/25В – 1; 100мкФ/25В – 1
• Светодиоды: 5мм красный и зеленый – 2
• LDR: фотоэлемент 20мм капсульного типа – 1
• Реле: 12В постоянного тока – 1
• Выключатель: переключатель со средней точкой (SPST)– 2

Работа схемы

Схема построена на популярной микросхеме NE555 (IC1). Здесь IC1 включена по схеме автоколебательного мультивибратора запускаемого по триггерному входу (вывод2). Мультивибратор работает на частоте примерно 1.5 Гц (рабочий цикл 75%), которая определяется величиной компонентов R1,R 3и C1. Схема питается от 12В аккумулятора автомобиля.

• В положении ВКЛ. переключателя S1 напряжение 12В поступает на схему через диод защиты от переполюсовки 1N4007 (D1). Конденсатор C3 (100мкФ/25В) буферный, для повышения стабильности схемы. При отсутствии света, датчик освещенности, состоящий из фотоэлемента (LDR), подстроечного резистора (Р1) и транзистора (Т1) запрещает работу мультивибратора (вывод 4 “сброс”). При этом на выходе IC1 (вывод3) “низкий” уровень сигнала и 12В реле (RL1) не срабатывает. Это состояние идицируется первым светодиодом (LED1). Поскольку нить накала дальнего света фар подключена к “+” через нормально замкнутые контакты реле, то в этом режиме они включены на дальний свет.

• Когда на датчик освещенности попадает яркий свет, мультивибратор запускается и “высокий” уровень сигнала втягивает реле. Контакты реле переключают фары на ближний свет, до тех пор пока не изменится состояние датчика освещенности. Это состояние идицируется вторым светодиодом (LED2). Переключателем S2 задается режим автоматической сигнализации (ASM). В положении ВКЛ выводы 2 и 6 IC1 соединяются с “землей” и, следовательно, автоколебательный режим мультивибратора отключен. При S2 в положении ВЫКЛ функция ASM включается и начинается быстрое переключение ближний/дальний, пока на датчик освещенности попадает яркий свет от встречного автомобиля.

Примечание

• Контакты реле RL1 можно соединить параллельно штатным контактам селекторного переключателя ближний/дальний. Также возможна подача +12В на нити накала ближнего и дальнего света через контакты реле.
• Рекомендуется использовать один 20мм датчик, закрепленный в соответствующей позиции в передней части автомобиля.

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.

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).

Рисунок №1 – Пример работы светоконтролирующего выключателя

Пример схемы простого датчика освещённости, на операционном усилителе:

Рисунок №2 – Простой датчик света, схема

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.

Каждый вечер приходится включать , а каждое утро — выключать. И если в хорошую погоду с этим можно как-то мириться, то в дождь или снег… Потому возникает идея автоматизировать включение и выключение светильников. Этим и занимается фотореле для уличного освещения.

Названий у этого устройства масса. В литературе встречается название светоконтролирующий выключатель или светочувствительный автомат, а при общении можно услышать — датчик освещенности или света, фотодатчик, сумеречный/сумерек датчик или день/ночь. Возможно, есть и другие. Но все это — об одном устройстве, которое включает освещение при наступлении сумерек и отключает его на рассвете.

Фотореле делают на основе фоторезистора или фототранзистора, которые при изменении освещенности меняют свои параметры. Пока на них попадает достаточное количество света, цепь питания остается разомкнутой. По мере наступления темноты параметры фоторезистора/транзистора изменяются и, при определенном значении (задаются настройками), цепь замыкается. Утром процесс проходит с точностью до наоборот: при достижении освещенности определенного уровня цепь питания разрывается.

Технические характеристики

В первую очередь надо решить, хотите вы фотореле для уличного освещения с выносным или встроенным датчиком света. Выносной датчик имеет небольшие размеры и его проще защитить от подсветки, самое же устройство можно поставить в доме, например, в щитке. Есть даже модели под дин-рейку. Фотореле со встроенным датчиком освещенности может стоять неподалеку от светильника. Важно только выбрать место так, чтобы свет от лампы не влиял на фотодатчик. Этот вариант удобнее, например, для .

Эксплуатационные характеристики

Определившись с типом датчика переходим к техническим параметрам:

Чтобы выбрать фотореле для уличного освещения эти характеристики обязательны. Правильный их выбор определяет работоспособность устройства. Но есть еще некоторые параметры, влияющие на корректность работы устройства.

Возможности настройки

Есть несколько регулировок, которые позволяют настроить работу фотореле в каждом конкретном случае. Проблема в том, что настройки производятся вручную, поворотом нужного регулятора и добиться абсолютно одинаковых параметров у нескольких устройств нереально. Всегда есть какие-то отличия в их работе.

При помощи этих настроек можно сделать работу фотореле для автоматического включения освещения участка комфортным, исключить ложные срабатывания.

Где поставить

Правильно выбрать место для установки фотореле для уличного освещения — тот еще квест. Надо учесть несколько требований:

При все при этом, высота установки фотореле — на уровне 1,8-2 м. Это даст возможность регулировать параметры «с земли». Можно и выше, но понадобиться стремянка/лестница или стул/табуретка.

Как понимаете, найти такое место непросто. Есть несколько хитростей, которые облегчают решение:

И еще совет из практики: подстроить параметры работы проще, если датчик освещенности фотореле стоит на восточной или западной стене. Но только в том случае, если там нет ярко светящихся объектов. В таком случае лучше всего выбирать ту сторону, где «засветка» меньше всего.

Виды фотореле

Как уже говорили, есть фото-реле со встроенным и выносным датчиком освещенности. Кроме можно найти следующие разновидности:

Если вам нужна одна из описанных выше функций, совсем не обязательно покупать фотореле с датчиком движения или таймером. Можно установить обычный датчик, и, последовательно с ним, подключить нужное устройство (датчик движения или таймер). Функции будут те же, а ремонт и замена обойдутся в меньшую сумму. Если в фотореле с дополнительными функциями выйдет из строя одна из частей, придется менять устройство полностью, а стоит такой вариант дороже собрата «без наворотов».

Схемы подключения фотореле для уличного освещения

Назначение фотореле для уличного освещения — подавать питание при наступлении темноты и отключать его на рассвете. То есть это своего рода выключатель, только вместо клавиши в нем установлен светочувствительный элемент. Потому схема его подключения аналогична: на фотореле подается фаза, снимается с его выходов и подается на светильники или группу фонарей.

Самый простой случай — схема подключения фотореле к фонарю

Так как фотореле для работы также необходимо питание, на соответствующие контакты подается ноль, желательно также подключить заземление.

Как уже говорили раньше, подбирать фотореле надо по мощности подключаемой нагрузки. Но наблюдается одна закономерность: с увеличением мощности цены возрастают значительно. Для экономии можно подавать питание не через фотореле, а через . Он предназначен для частого включения/отключения питания, а также с его помощью можно подключить питание с использованием светочувствительного элемента с малой подключаемой нагрузкой. По сути, он включает только магнитный пускатель, потому в расчет берут только его потребляемую мощность. А к выводам магнитного пускателя можно подключать и мощную нагрузку.

Если кроме датчика день/ночь надо еще подключить таймер или датчик движения, их ставят последовательно после реле освещения. Порядок установки движение/таймер неважен.

Если датчик движения или таймер не нужны, их просто убираете из схемы. Она остается работоспособной.

Установка и настройка

У фотореле со встроенным фотодатчиком из корпуса выходит три провода. Подключают их всегда одинаково:

• Красный идет на нагрузку — фонарь, лампочки, светильники.
• Коричневый или черный провод соединяется с фазой, взятой со щитка.
• К синему подключается нейтраль с шины с «рабочим нулем» из щитка.

Желательно также устройство заземлить, подключив к соответствующей клемме на корпусе. Сечение проводов подбирается в зависимости от мощности подключаемой нагрузки.

Настройка реле происходит после его установки и подключения. При наступлении сумерек дожидаетесь такого состояния, когда вы бы желания чтобы освещение включилось. Берете небольшую отвертку, крутите подстроечное колесико до тех пор, пока свет не зажжется.

Порядок подключения фотореле с выносным датчиком немного другой:

• фазу подключаем к клемме A1 (L) (в верхней части прибора);
• ноль заводим на клемму A2 (N);
• с выхода (в зависимости от модели, может находится в верхней части корпуса, тогда обозначается L’ или в нижней части корпуса) фаза подается на осветительные приборы.

Один из вариантов подключения — в видео. Тут реализована схема с магнитным пускателем.

Иногда возникают такие ситуации, когда нужно каждый день с рассветом включать свет в помещении и выключать с закатом, т.е. имитировать световой день внутри какого-либо закрытого помещения. Потребоваться это может, например, при выращивании растений или содержании животных, где необходимо точное соблюдение режима день/ночь. В зависимости от времени года время заката и восхода постоянно меняется, а значит, применение суточных таймеров на включение освещения не справится с задачей должным образом. На помощь приходит датчик освещённости, или, проще говоря, фотореле. Это устройство регистрирует интенсивность попадающего на него солнечного света. Когда света будет много, т.е. взойдёт солнце, на выходе установится лог. 1. Когда день подойдёт к концу, солнце уйдёт за горизонт, на выходе будет лог. 0, лампы освещения выключатся до следующего утра. Вообще, область применения датчика освещённости весьма широка и ограничивается лишь фантазией собравшего его человека. Нередко такие датчики используются для подсветки шкафа при открытии дверцы.

Схема датчика освещённости

Ключевое звено схемы – фоторезистор (R4). Чем больше света на него попадает, тем сильнее уменьшается его сопротивление. Можно применить любой фоторезистор, какие получится найти, ведь это достаточно дефицитная деталь. Импортные фоторезисторы компактные, но стоят порой весьма существенно. Примеры импортных фоторезисторов - VT93N1, GL5516. Можно применить также отечественные, например, ФСД-1, СФ2-1. Они стоят куда меньше, но также будут неплохо работать в этой схеме.
Если достать фоторезистор не удалось, а сделать датчик освещённости очень хочется, то можно поступить следующим образом. Взять старый, желательно германиевый транзистор в круглом металлическом корпусе и спилить его верхушку, оголив тем самым кристалл транзистора. На фото ниже показан как раз такой транзистор со спиленной крышкой.

Очень важно при этом не повредить сам кристалл, отрывая крышку. Подойдут практически любые транзисторы в таком круглом корпусе, особенно хорошо будут работать советские германиевые, например, МП16, МП101, МП14, П29, П27. Т.к. теперь кристалл такого «модифицированного» транзистора открыт, сопротивление перехода К-Э будет зависеть от интенсивности света, попадающего на кристалл. Вместо фоторезистора впаиваются коллектор и эмиттер транзистора, вывод базы просто откусывается.
В схеме используется операционный усилитель, можно применить любой одинарный, подходящий по цоколёвке. Например, широкодоступные TL071, TL081. Транзистор в схеме – любой маломощный структуры NPN, подходят BC547, КТ3102, КТ503. Он коммутирует нагрузку, которой может служить как реле, так и небольшой отрезок светодиодной ленты, например. Мощную нагрузку желательно подключать с использованием реле, диод D1 стоит в схеме для гашения импульсов самоиндукции обмотки реле. Нагрузка подключается к выходу, обозначенному OUT. Напряжение питания схемы – 12 вольт.
Номинал подстроечного резистора в этой схеме зависит от выбора фоторезистора. Если фоторезистор имеет среднее сопротивление, например, 50 кОм – то подстроечный должен иметь в два-три раза большее сопротивление, т.е. 100-150 кОм. Мой фоторезистор СФД-1 имеет сопротивление более 2 МОм, поэтому и подстроечный я взял на 5 МОм. Существуют и более низкоомные фоторезисторы.

Сборка датчика освещённости

Итак, перейдём от слов к делу – в первую очередь нужно изготовить печатную плату. Для этого существует ЛУТ метод, которым я и пользуюсь.
Файл с печатной платой к статье прилагается, отзеркаливать перед печатью не нужно.
Скачать плату:

(cкачиваний: 247)

Плата рассчитана на установку отечественного фоторезистора ФСД-1 и подстроечного резистора типа CA14NV. Несколько фотографий процесса:

Теперь можно впаивать детали. Сначала устанавливаются резисторы, диод, затем всё остальное.

В последнюю очередь впаиваются самые крупные детали – фотодиод и подстроечный резистор, провода для удобства можно вывести через клеммники. После завершения пайки обязательно нужно удалить с платы флюс, проверить правильность монтажа, прозвонить соседние дорожки на замыкание. Только после этого можно подавать на плату питание.

Настройка датчика

При первом включении светодиод на плате либо будет светится, либо будет полностью погашен. Аккуратно вращаем подстроечный резистор – в каком-то его положении светодиод сменит своё состояние. Нужно установить подстроечный резистор на эту грань между двумя положениями, и закрывая или наоборот засвечивая фоторезистор добиться нужного порога срабатывания.

Наглядно работа датчика освещённости показана на видео. Над фоторезистором создаётся тень, интенсивность света уменьшается, светодиод погасает. Успешной сборки!