Из чего состоит датчик освещенности: Датчик света | iot.ru Новости Интернета вещей

Датчик света | iot.ru Новости Интернета вещей

Главная

/

Wiki IoT

Прослушать текст

• Определение
• История создания и развития
• Технические характеристики
• Кейсы применения
• Полезные ссылки

Править текст статьи

1. Определение

Датчик света — устройство определения освещенности (уровня света), основанное на фотоэлементе: фотодиоде, фоторезисторе или фототранзисторе.

Внутренний элемент под воздействием света меняет характеристику, влияющую на
силу тока в цепи датчика.

2. История создания и развития

Создание датчиков света и освещенности стало доступным во время развития полупроводниковых технологий и открытия материалов, барьер p-n перехода которых зависит от попадающего на материал света. 

В настоящее время в широком доступе находится множество устройств различной сложности и стоимости, использующих вышеописанное свойство, один из них – датчик света.

3. Технические характеристики

Датчик света в простейшем виде состоит из фотоэлемента и цепи подключения. Может быть использован в простом приборе — выключателе или люксметре – сложном приборе для измерения уровня освещенности.

Датчик света выполняет функцию выключателя в местах со значительной разностью уровня освещения, например, на улице. Датчик определяет 2 уровня освещенности: «темно» и «светло», в виде логического «нуля» иди «единицы», и включает или выключает подключенную к нему электронику в зависимости от задачи и способа подключения.

Повышение уровня сложности устройства позволяет использовать датчики для оценки уровня освещённости в единицах СИ – люксах. Такие устройства позволяют измерять уровень освещенности в несколько раз выше уровня под прямым солнцем (32000-130000 люкс).

Датчики света используются для определения как видимого, так и ультрафиолетового и инфракрасного света. На основе инфракрасных датчиков света создаются инфракрасные камеры и камеры ночного видения.

4. Кейсы применения

Автомобили – включение и выключение элементов освещения. Витрины магазинов – включение искусственного освещения при нехватке естественного. Оценка освещённости помещения, рабочего места. Искусственное создание требуемого постоянного уровня освещенности.

5. Полезные ссылки

Источники:

1. 
   http://www.electronics-tutorials.ws/io/io_4. html
2. 
   https://ru.wikipedia.org/wiki/P-n-переход 
3. 
   https://ru.wikipedia.org/wiki/Люксметр

Статьи по теме

В Петербурге разработали умную перчатку для проведения высокоточных медицинских операций

В Перми разработали протез человеческого уха с функцией восстановления слуха

Завод «Протон» наладил выпуск лабораторного оборудования с датчиками отечественной разработки

В России переходят от нормированного техобслуживания авиатехники к ремонту по состоянию

IIoT-платформа «Росэлектроники» вошла в реестр российского программного обеспечения

Омский нефтеперерабатывающий завод запустил непрерывную передачу экологических данных в Росприроднадзор

Умная медицина – 2022: от смарт-датчиков до автомномных роботов-хирургов

Читайте также

Датчик теплового потока

Беспроводная сенсорная сеть

Датчик влажности

Датчик газа

Датчик давления

Датчик движения

Датчик дыма

Датчик уровня

Датчики

Где применяют датчик освещенности.

— Блог B. E. G.

30 Авг 2016

В системах управления освещением важно учитывать количество естественного света, поэтому датчик освещенности здесь – обязательный элемент. Называть его можно по-разному – сумеречным выключателем, фотореле или фотодатчиком – суть при этом не изменится.

Датчик определит уровень освещенности и, если он не соответствует заданному порогу, сенсор даст команду исполнительным элементам на включение или выключение нагрузки.

Датчики освещенности устанавливают для освещения тротуаров, автодорог, подъездов жилых домов, витрин магазинов и рекламных конструкций.

Сумеречное реле в системах освещения решает две проблемы: включает освещение, когда естественного света уже недостаточно, и вовремя выключает свет утром. Это позволяет уменьшить затраты на электроэнергию.

Датчик освещенности и схема включения

В качестве светочувствительного элемента датчика используются: фоторезистор, фотодиод, фототранзистор, фотосимистор или фототиристор. Эти элементы, при облучении светом, вырабатывают электрический потенциал, величина которого зависит от интенсивности освещения. Потенциал анализирует схема, которая управляет реле или другим исполнительным устройством.

Почти все датчики имеют регулятор уровня освещенности. С помощью этой настройки задается тот уровень, при котором должно сработать реле прибора.

Схема подключения датчика проста, ведь сенсор работает как обычный выключатель. Необходимо только учесть нагрузочную способность реле датчика.

Если она недостаточна, надо использовать дополнительное реле с требуемым током коммутации.

В более сложных системах фотодатчик через диммер плавно меняет интенсивность искусственного освещения и поддерживает общую освещенность помещения на заданном уровне. Чтобы такая система управления работала корректно, производится калибровка датчика освещенности.

Эта операция описана в инструкции по эксплуатации устройств CdS-DIM и CdS-DALI/DSI. Датчики измеряют отраженную от поверхности и смешанную – искусственный и естественный свет – освещенность.

Фасадное и ландшафтное освещение

Даже в небольшом населенном пункте есть свои достопримечательности. Здания, мосты, памятники, площади, скверы, парки и фонтаны – это «лицо» города. И в темное время суток его необходимо освещать.

Правильно и со вкусом оформленное освещение подчеркнет лучшие стороны сооружения
и оставит в тени его недостатки. Красиво освещенный вечерний город может выглядеть даже лучше, чем днем.

Если сооружения закроют сумерки, и они не порадуют ни жителей, ни гостей города – это большой минус. Плохо также, если освещение есть, но его включают или выключают не вовремя. Электроэнергия сгорает впустую.

На современных виллах, коттеджах и дачах, кроме тропинки от калитки к дому, также найдется немало мест для освещения. Грамотно реализованная автоматическая система фасадного
и ландшафтного освещения с применением уличных датчиков не только оригинально, но и экономно осветит все необходимые участки.

В системах автоматизации наружного освещения в качестве основного управляющего элемента иногда используют таймеры. Владелец выставляет интервалы и в нужное время утром свет выключается, а вечером – включается.

Из-за постоянно меняющейся продолжительности дня, настройки таймера часто придется дорабатывать. Гораздо удобнее использовать фотореле. Оно будет «наблюдать» за естественным светом, и настроить датчик освещенности придется лишь один раз. Такая система в любое время года включит и выключит освещение тогда, когда это действительно необходимо.

В целях экономии в масштабах города используют комбинированную систему с применением фотодатчика и таймера. Нужно разделить сутки на четыре части: утро, день, вечер и ночь.
В утреннее и вечернее время включать полное освещение, а в ночное — только дежурное.

Для этого подойдут и комбинированные модели датчиков с пультом управления и встроенным календарем, например, CdS-T.

В большинстве случаев полное освещение необходимо только тогда, когда в освещаемой зоне есть люди. Следовательно, важно знать и уровень освещенности, и наличие людей в зоне наблюдения. Поэтому часто датчики уровня освещенности объединяются в одном корпусе
с датчиками движения или датчиками присутствия.

В ассортименте продукции компании B.E.G. есть все необходимые датчики и дополнительное оборудование для реализации самых сложных проектов.

Компания B.E.G. имеет богатый опыт разработки и внедрения систем управления освещением различной сложности. Обращайтесь к нам, специалисты ответят на все вопросы. Мы разработаем и реализуем проект с учетом пожеланий. Компания B.E.G. предоставляет ряд бесплатных услуг.

Пишите или звоните в удобное для вас время и не забывайте подписываться на наш блог, чтобы не пропускать полезные материалы про автоматизацию освещения.

comments powered by HyperComments

Что такое датчик освещенности?

I Введение

Датчик света разработан на основе принципа фотоэлектрического эффекта полупроводников. Его можно использовать для определения интенсивности окружающего света, а также для определения разницы в освещении между разными цветными поверхностями. Пользователи могут создавать проекты, которые взаимодействуют со светом, например, умное затемнение света, систему лазерной связи или что-то еще более потрясающее.

Датчик освещенности с использованием Arduino и LDR | Датчик света Arduino

Каталог

II Определение

2.1 Что такое датчик?

В широком смысле датчик — это датчик, который преобразует измерение в сигнал, который можно воспринять или определить количественно. В узком смысле — устройство, воспринимающее измерение и преобразующее его в выходной сигнал той же или иной природы по определенному закону. Датчик обычно состоит из сенсорного элемента, преобразовательного элемента, измерительной схемы и вспомогательного источника питания. Чувствительный элемент и элемент преобразования могут быть объединены в один, а некоторые датчики не требуют вспомогательного источника питания.

2.2 Определение датчика света

Датчик света обычно относится к устройству, которое может чувствительно воспринимать световую энергию ультрафиолетового света в инфракрасный свет и преобразовывать световую энергию в электрический сигнал.

Светочувствительный датчик представляет собой сенсорное устройство, состоящее в основном из светочувствительных элементов. Он в основном делится на четыре категории: датчик внешней освещенности, датчик инфракрасного света, датчик солнечного света и датчик ультрафиолетового света. Он в основном используется в области электроники для изменения тела и интеллектуальных систем освещения. Современные технологии электрических измерений становятся все более и более зрелыми. Благодаря своим преимуществам, таким как высокая точность и простота подключения к микрокомпьютеру для автоматической обработки в режиме реального времени, он широко используется для измерения электрических и неэлектрических величин.

Однако метод электрических измерений чувствителен к помехам. При измерении переменного тока частотная характеристика недостаточно широка, и существуют определенные требования к выдерживаемому напряжению и изоляции. Сегодня быстрое развитие лазерной техники позволило решить вышеуказанные проблемы.

Рис.1. Световой датчик

III Спектр и фотометрическая физическая величина

3.1 Спектр

Спектр представляет собой узор, в котором монохроматический свет, рассеиваемый дисперсионной системой (например, призмой и решеткой), последовательно располагается в соответствии с размером длины волны (или частоты). Самая большая часть видимого спектра — это видимая часть электромагнитного спектра человеческого глаза. Электромагнитное излучение в этом диапазоне длин волн называется видимым светом. Спектр не включает все цвета, которые может различать человеческий мозг, например коричневый и розовый.

Рис.2. Спектр

3.2 Фотометрические физические величины

3. 2.1 Интенсивность света (I/интенсивность)

(1) Определение: интенсивность света, излучаемого монохроматическим источником света (частота 540 × 1012 Гц, длина волны 555). в единице телесного угла в заданном направлении (интенсивность излучения в этом направлении составляет 1/683 Вт на сферический градус).

(2) Единица измерения: кд (кандела)

(3) Сила света обычных источников света:

● Солнце, 2,8E27 CD

● Выделка фонарика, 10000 CD

● 5 мм Super Bright Led, 15 CD

3.2.2 энергия, излучаемая точечным источником света или неточечным источником света в единицу времени. Среди них визуальный человек (поток излучения, который может ощущать человек) называется световым потоком.

(2) Единица измерения: лм (люмен)

(3) Эффективность обычных источников света (люмен/ватт, лм/Вт)

● Накаливание, 15

● Белый светодиод, 20

● Кафедра флуоресцентной лампы, 50

● Солнце, 94

● Натриевая лампа, 120

9 3. 2.3 E/ИСПОЛНИТЕЛЬНАЯ ) Определение: Световой поток, излучаемый на единицу площади.

(2) Единица измерения: лк/люкс (1), 1 (лк) = 1 лм/м2.

(3) Общее освещение (лк):

● Прямой солнечный свет (полдень), 110 000

● Пасмурный день, 1000

● Внутри торгового центра, 500

● Облачная комната с окном, 100

● При нормальном комнатном освещении, 100

● Полнолуние, 0,2

3.2.4 L / Яркость

19000 Определение (интенсивность излучаемого света) площадь единичного источника света в нормальном направлении и в пределах единичного телесного угла.

(2) Единица измерения: нт (нит), 1 (нт) = 1 кд/м2.

(3) Яркость общего светящегося тела (nt):

● Солнечная поверхность, 2 000 000 000

● Нить накаливания, 10 000 000

● Белая бумага под солнцем, 30 000

● Яркость, к которой может привыкнуть человеческий глаз, 3 000

● Человеческий глаз лучше различает яркость цвета, 1

● Ночное небо без луны, 0,0001

3.

3 Восприятие MID-дисплеем яркости задней подсветки при различном освещении

Рисунок 3. Окружающее освещение-LUX

IV Как работает датчик света

Датчик света работает по принципу фотоэлектрического эффекта. Так называемый фотоэлектрический эффект относится к явлению, когда некоторые специальные вещества могут преобразовывать световую энергию в электрическую после поглощения света. Фотоэффект можно разделить на два типа: внешний фотоэффект и внутренний фотоэффект. Внешний фотоэлектрический эффект заключается в том, что при световом облучении электроны могут испускаться изнутри материала для выработки электричества. Фотоэлемент и фотоумножитель оригинальные, основанные на внешнем фотоэффекте.

Соответственно внутри вещества возникает внутренний фотоэффект. Когда свет падает на вещество, удельное сопротивление внутри вещества изменяется, создавая электродвижущую силу. Фотоэлектрические элементы, такие как фоторезисторы и фотогальванические элементы, изготавливаются на основе внутреннего фотоэффекта.

В качестве примера возьмем датчик освещенности на мобильном телефоне:

Датчик освещенности в мобильном телефоне на самом деле должен быть датчиком внешней освещенности, который в основном состоит из двух частей: светового проектора и источника света. получатель. Белая точка рядом с фронтальной камерой действует как линза, которая фокусирует свет в окружающей среде и передает его на приемник через проектор. В соответствии с фотоэлектрическим эффектом приемник света может преобразовывать различные световые сигналы в соответствующие электрические сигналы, а затем обрабатывать их в различные действия по переключению и управлению для реализации регулировки чувствительности мобильного телефона.

На микросхему датчика внешней освещенности часто наклеивают пленку, отсекающую инфракрасное излучение, чтобы устранить интерференцию инфракрасного света, чтобы наши электронные устройства, такие как мобильные телефоны и ноутбуки, могли точно определять интенсивность видимого света в окружающей среде. Когда дисплей потребляет слишком много энергии, датчик освещенности также может автоматически уменьшать яркость экрана, чтобы продлить время работы аккумулятора.

Рис.4. Датчик освещенности в телефоне

В Типы и характеристики датчиков освещенности

5.1 Тип фотодиода

Фотодиоды и полупроводниковые диоды аналогичны по структуре, и их кристалл представляет собой PN-переход со светочувствительными характеристиками, который имеет однонаправленную проводимость, поэтому необходимо обратное напряжение добавить при работе.

При отсутствии света возникает небольшой обратный ток утечки насыщения, то есть темновой ток, в это время фотодиод отключается. При воздействии света ток насыщения обратного рассеяния сильно увеличивается, образуя фототок, который изменяется в зависимости от интенсивности падающего света.

Когда свет облучает PN-переход, в PN-переходе может генерироваться электронно-дырочная пара, что увеличивает плотность неосновных носителей заряда. Эти носители дрейфуют под действием обратного напряжения, вызывая увеличение обратного тока. Таким образом, вы можете использовать интенсивность света для изменения тока в цепи. Он выключается, когда нет света, и включается, когда есть свет.

Характеристики:

(1) Высокая чувствительность снижает влияние рассеянного света

(2) Фотодиод (фотодиод) представляет собой фотоэлектрическое преобразовательное устройство, которое может преобразовывать полученный свет в изменение тока

(3) Режим работы фотодиода (фотодиода) заключается в увеличении обратного напряжения или в отсутствии увеличения напряжения . При подаче на него обратного смещения обратный ток в трубке будет изменяться в зависимости от интенсивности света. Чем больше интенсивность света, тем больше обратный ток.

Рис.5. Фотодиод

5.2 Фоторезистор Тип

(1) Принцип

Работает на основе полупроводникового фотоэлектрического эффекта. Фоторезистор неполярный и является чисто резистивным элементом. Он может применяться с напряжением постоянного или переменного тока.

(2) Рабочие характеристики фоторезистора: при включенном свете сопротивление мало; когда свет выключен, сопротивление велико. Чем сильнее свет, тем меньше сопротивление; когда свет гаснет, сопротивление возвращается к исходному значению.

(3) Спектральный диапазон: от ультрафиолетового до инфракрасного.

(4) Особенности:

● Внутренний фотоэлектрический эффект не имеет ничего общего с электродом (относится только к фотодиоду), то есть можно использовать источник питания постоянного тока.

● Чувствительность зависит от полупроводникового материала и длины волны падающего света.

● Корпус из эпоксидной смолы, высокая надежность, небольшой размер, высокая чувствительность, быстрая скорость отклика и хорошие спектральные характеристики.

Рис.6. Фоторезистор

VI Применение датчиков света

6. 1 Типы датчиков света в применении

(1) Датчик внешней освещенности

Датчик внешней освещенности может определять условия окружающей освещенности и автоматически сообщать обрабатывающему чипу отрегулируйте яркость подсветки дисплея, чтобы снизить энергопотребление изделия.

С другой стороны, датчик внешней освещенности помогает дисплею обеспечивать мягкое изображение. При высокой внешней яркости ЖК-монитор с помощью датчика внешней освещенности автоматически настраивается на высокую яркость. Когда внешняя среда темная, дисплей будет настроен на низкую яркость, чтобы обеспечить автоматическую регулировку яркости.

(2) Инфракрасный датчик света

Инфракрасный датчик света использует заряженную термобатарею и окно из иодида бромистого скандия (KRS-5) для измерения длин волн от 580 до 40 000 нм. Датчик можно использовать для измерения целого ряда явлений, включая инфракрасное излучение ладони.

(3) Датчик солнечного света

Датчик солнечного света. Он может распознавать горизонтальные и вертикальные 360 градусов. Расположение солнца, определение, облачно, пасмурно, полуоблачно, солнечно и вечером днем. Идентификация подшипника слежения. Обработка схемы идентификации и дисковода сервера. Цифровой чип используется для завершения обработки вышеуказанной информации. Он может обслуживать различные обычные двигатели, шаговые двигатели. Потребляемая мощность всей машины составляет 3 мА, а рабочее напряжение чипа — 5 В.

Международное передовое оборудование для слежения за солнцем использует теорию компьютерных данных, для которой требуются данные и настройки для широты и долготы Земли. Принципиальная схема и технология оборудования сложны. Интеллектуальный трекер солнца использует технологию теории распознавания, простую схему и несколько компонентов, без теории широты, долготы и информации о данных. Нет необходимости рассматривать маршрут, который проходит солнце в течение года. В каком направлении восходит солнце и в каком направлении оно падает, он может точно определить положение, в котором восходит и заходит солнце. Если его поместить в прогулочную машину или лодку, следопыт может смотреть на солнце, куда бы он ни шел.

(4) Датчик УФ-излучения

Датчик УФ-излучения использует фильтр для измерения диапазона УФ-излучения (315–400 нм). Снимите фильтр, датчик может одновременно воспринимать видимый свет. Датчик включает в себя УФ-фильтр, прицел и рукоятку датчика.

Рис.7. Типы датчиков освещенности

6.2 Типичные области применения

Регулировка подсветки: ТВ, компьютерный монитор, подсветка ЖК-дисплея, мобильный телефон, цифровая камера, MP4, КПК, GPS;

Контроль энергосбережения: машины для наружной рекламы, индукционные осветительные приборы, игрушки; приборы и измерители: приборы и промышленные средства контроля для измерения силы света;

Экологически безопасная замена: замена традиционных фоторезисторов, фотодиодов, фототранзисторов

6. 3 Примеры практического применения

6.3.1 Сменные электронные компоненты корпуса

(1) Применение в электронных датчиках внешней освещенности

5 используются для регулировки интенсивности подсветки приборной панели, а также интенсивности подсветки ЖК-дисплея в навигационных системах (GPS), термоконтроле и экранах DVD. Это особенно важно для таких дисплеев, как BMW iDrive и Prius Multi-Info. Например, когда дневной свет становится тусклым и темным, подсветка приборной панели будет регулироваться в разной степени, чтобы обеспечить наилучшую видимость и уменьшить блики, которые могут быть нанесены водителю. Использование этих датчиков устраняет проблему включения фар днем, а дисплей автоматически регулирует яркость. Ключевая функция датчика внешней освещенности заключается в использовании чувствительности с длиной волны видимого света 380 ~ 780 нм для воспроизведения чувствительности человеческого глаза.

(2) Обнаружение туннеля

Обнаружение туннеля требует ввода двух датчиков. Первый датчик имеет более широкое поле зрения «взгляд вверх» и относительно большой средний период движения, что предотвращает включение и выключение света. Второй датчик имеет более узкое поле зрения «вперед» и относительно короткое среднее время движения. Это позволяет туннельному датчику быстро реагировать на внезапные изменения дневного света, включать фары автомобиля и регулировать яркость подсветки дисплея при въезде в туннель. Направленные вперед датчики избавляют от необходимости включать и выключать свет при входе под мост или дерево, закрывающее солнце. В этих случаях датчик по-прежнему будет «видеть» свет впереди.

При въезде в туннель сигнал тоннельного датчика упадет, а сигнал широкопольного датчика останется высоким; фары автомобиля будут включены. При выезде из туннеля сигнал от датчика туннеля будет увеличиваться, а сигнал от датчика широкого поля зрения будет уменьшаться; фары автомобиля будут выключены. При разных средних периодах движения контроллер делает четкое различие.

6.3.2 Интеллектуальная система освещения

Для повышения комфорта рабочей среды в системе управления освещением используется датчик освещенности для автоматического управления осветительным оборудованием в соответствии с освещенностью окружающей среды, так что освещенность регулируется в пределах комфортный ассортимент. В традиционных системах управления освещением обычные датчики света часто сочетаются с аналого-цифровыми преобразователями (АЦП). Поскольку световой сигнал, обнаруженный датчиком света, содержит компоненты как видимого света, так и компоненты инфракрасного света, инфракрасный свет фильтруется для обнаружения результатов обнаружения датчика света.

VII Принципиальная схема датчика освещенности

7.1 Описание модели

Показанный ниже датчик освещенности представляет собой недорогой цифровой датчик освещенности I2C (ALS), который может преобразовывать интенсивность света в цифровой выходной сигнал, который может напрямую взаимодействовать с I2C, обеспечивая широкий динамический диапазон от 0,01 люкс до 64 тыс. люкс. Линейный отклик очень подходит для приложений с высокой яркостью окружающей среды.

Рис.8. Модель

7.2 Внешний вид и размер

Рис.9. Внешний вид и размер модели

7.3 Применение

(1) Управление подсветкой в ​​мобильных/портативных устройствах

(2) Сенсорная панель управления в мобильных/портативных устройствах

7.4 Функциональная схема

0

7

7

Рисунок 10. Схема функциональной структуры

7.5 Цепь приложения

Рисунок 11. Цепь приложения

VIII Руководство по программированию

Описанное ниже программирование основано на датчике света Me, разработанном на основе принципа фотоэлектрического эффекта в полупроводниках.

8.1 Программирование mBlock

Модуль датчика освещенности поддерживает среду программирования mBlock. Ниже приводится краткое описание инструкций модуля:

Рисунок 12. Руководство по программированию

Вот пример использования mBlock для управления модулем датчика освещенности

Когда светодиод получает свет, M-Panda будет двигаться влево и вправо и говорить, что я люблю солнечный свет; Закройте светодиод, M-Panda перестанет двигаться и скажет, что я люблю ночь. Результаты следующие:

Рисунок 13. Результат

8.2 Программирование Arduino

Если вы пишете программу с использованием Arduino, вам следует вызвать библиотеку Makeblock-Library-master для управления Me Light Sensor. Эта программа инструктирует Me Light Sensor считывать текущую интенсивность света с помощью программирования Arduino.

Рис.14. Программирование Arduino

Список функций датчика освещенности:

Рисунок 15. Список функций Me Light Sensor

8.3 Схема

Рисунок 16. Схема

9.1 Вопрос

Как совместить эти 2 цепи вместе, чтобы в полной темноте на LDR светодиод включался мгновенно, а при попадании света на LDR была бы примерно 1-2-секундная задержка перед полностью отключается?

Схема будет работать от источника питания 5 В постоянного тока и питать светодиодную матрицу.

Как совместить их вместе?

 

Рис.17. Цепь1

Рис.18. Circuit2

9.2 Ответ

В схеме 555 конденсатор контролирует время ожидания, если конденсатор закорочен, цепь будет работать вечно.

В схеме LDR транзистор действует как переключатель, но, к сожалению, он переключается на землю, а конденсатор в цепи 555 подключен к +9V

Чтобы решить эту проблему, я перевернул части в цепи 555, чтобы конденсатор был заземлен. Тогда было просто объединить две схемы.

Рис.19. Ответ

В темноте R1 переключает Q1 на разряженном C1, поэтому выход 555 будет высоким.

когда есть свет, LDR выключает Q1 и заряжает C1, как только он получает достаточно заряда, выход 555 становится низким.

Вместо этого мы могли бы построить перевернутую версию схемы LDR с использованием транзистора BC557 (или другого аналогичного типа PNP) вместо NPN-транзистора BC547 и объединить его с исходной схемой 555.

Ⅹ Часто задаваемые вопросы

1. Как добавить реле в цепь датчика освещенности?

Предположительно, ваш датчик света будет генерировать сигнал переменного напряжения в зависимости от того, сколько света падает на него, и вы хотите сработать реле, когда этот свет выше (или, возможно, ниже) порогового значения. Один из способов сделать это — использовать схему компаратора, которая сравнивает два напряжения и выдает высокое или низкое значение в зависимости от того, какое из них выше. Затем вы сравниваете сигнал от датчика освещенности с эталонным напряжением, которое вы можете установить с помощью потенциометра, и генерируете на его основе высокий или низкий выходной сигнал.

 

Вы также можете использовать микроконтроллер и считывать сигнал с датчика освещенности с помощью аналогового входного контакта. Это более сложно, но полезно, если вы хотите реализовать в сравнении такие функции, как гистерезис.

 

Теперь сигнал логического уровня не может управлять катушкой реле напрямую, поэтому вам потребуется использовать транзистор для переключения тока катушки реле. Какой транзистор использовать, будет зависеть от задействованных напряжений и величины тока, который вам нужно переключать, но это будет какой-то маломощный сигнальный транзистор. Вам также понадобится токоограничивающий резистор на затворе, возможно, также понижающий резистор на затворе и обратный диод на катушке реле.

 

2. Что такое датчик освещенности?

Датчики света реагируют на изменения в инфракрасном свете для обнаружения движения или близости к другому объекту. Датчики приближения помогают роботам преодолевать препятствия и избегать столкновений с объектами. Они также используются для устройств в транспортных средствах, которые подают сигнал тревоги, когда транспортное средство близко к наезду на объект.

 

3. Каковы недостатки датчика освещенности?

Ниже приведены недостатки датчика освещенности:

• LDR очень неточны с большим временем отклика (около 10 или 100 миллисекунд).

• Сопротивление фоторезисторов постоянно изменяется (аналоговое) и имеет нестабильный характер.

• Фотодиоды чувствительны к температуре и являются однонаправленными, в отличие от фоторезисторов.

 

4. Что делает датчик освещенности?

Световые датчики представляют собой электронные устройства, которые показывают интенсивность дневного или искусственного света. Они преобразуют энергию света в выходной электрический сигнал. Датчики света имеют несколько применений в промышленных и бытовых потребительских приложениях.

 

5. Где используются датчики освещенности?

Датчики света имеют множество применений. Чаще всего в нашей повседневной жизни они используются в мобильных телефонах и планшетах. В большинстве портативных персональных электронных устройств теперь есть датчики внешней освещенности, используемые для регулировки яркости.

 

6. Сколько существует типов датчиков освещенности?

Используя LDR в качестве схемы, мы можем откалибровать изменения его сопротивления для измерения интенсивности Света. Есть еще два датчика освещенности (или фотодатчиков), которые часто используются в сложных электронных системах. Это фотодиод и фототранзистор. Все это аналоговые датчики.

 

7. Каков срок службы датчика освещенности?

Настройки длительной продолжительности. В большинстве случаев свет детектора движения должен оставаться включенным только в течение 20–30 секунд после срабатывания. Однако вы можете манипулировать настройками, чтобы он оставался включенным дольше. Например, многие источники света имеют настройки от нескольких секунд до часа и более.

 

8. Датчик освещенности аналоговый или цифровой?

Аналоговые датчики, которые используются для определения количества света, падающего на датчики, называются датчиками света. Эти аналоговые датчики света снова подразделяются на различные типы, такие как фоторезистор, сульфид кадмия (CdS) и фотоэлемент.

 

9. Что такое датчик освещенности в телефоне?

Датчики внешней освещенности (ALS) широко используются в смартфонах для предоставления информации об уровнях внешней освещенности для поддержки цепи питания светодиодов подсветки.

 

10. Как подключить датчик освещенности к внешнему свету?

Подсоедините один черный провод фотоэлемента к черному проводу, идущему из здания. Обязательно скрутите оголенный медный провод так, чтобы он образовывал плотное соединение. Подсоедините второй черный провод на фотоэлементе к черному проводу на вашем светильнике, убедившись, что медный провод полностью скручен.

 

 

Лучшие продажи диода

Фото

Деталь

Компания

Описание

Цена (долл. США)

Альтернативные модели

Деталь	Сравнить	Производители	Категория	Описание

Заказ и качество

Изображение

Произв. Деталь №

Компания

Описание

Пакет

ПДФ

Кол-во

Цена (долл. США)

Поделиться

Единицы, использование и принцип их работы

Датчики света кажутся довольно простыми. Они чувствуют   свет , точно так же, как термометр определяет температуру, а спидометр определяет скорость. Температуру и скорость легко понять, потому что мы чувствуем их прямолинейно. Но свет очень сложен. Температура и скорость являются интенсивными свойствами, поэтому они не зависят от массы или размера объекта. Свет можно измерить как экстенсивное свойство, означающее, что общий собранный свет зависит от размера коллектора (например, солнечная батарея на свалке собирает больше света, чем крошечное солнечное зарядное устройство для телефона), или интенсивно путем деления на площадь.

Но что вообще измеряют датчики света? Фотоны? Энергия? Все сложно. Единицы важно понять, прежде чем пытаться понять световые датчики.

---

Световые датчики

Прежде чем мы сможем правильно понять световые датчики и способы их применения, нам нужно уметь количественно определять свет. К сожалению, для измерения света используются какие-то странные единицы измерения. Например, лампочки обычно оцениваются в люменах, а световые датчики обычно измеряют в люксах. Кроме того, и люмены, и люксы основаны на тайной базовой единице, называемой канделой.

Кандела

Эта единица используется для описания силы света , то есть того, насколько сильный свет воспринимается человеческим глазом. Он основан на официальной формуле SI, которая взвешивает каждую длину волны света в луче в зависимости от того, насколько чувствителен к ней человеческий глаз. Чем выше сила света луча света, тем чувствительнее к нему человеческий глаз. (Раньше канделы называли «свечами», а сила света обычной свечи примерно равна одной канделе. Умно, правда?) Причина, по которой канделы не используются для сравнения лампочек и фонариков, заключается в том, что сила луча зависит не только от мощность лампы, но также и то, какая часть этой мощности сосредоточена в определенном направлении. В большинстве фонариков используются зеркала за колбой, чтобы концентрировать больше света в направлении выхода и, следовательно, казаться ярче. Это означает, что лампочка имеет повышенную интенсивность в одном направлении, при этом потребляя такое же количество энергии и излучая такое же общее количество света. Чтобы правильно измерить мощность лампы, нам нужна новая единица измерения: люмен.

Люмен

Люмен используется для измерения общего светового потока лампочки. Это произведение силы света (в канделах) и телесного угла, который заполняет луч (в стерадианах). Лампа, излучающая свет во всех направлениях, может иметь силу света 10 кандел, что при умножении на полные 4π стерадиан даст световой поток 126 люмен. Как и внутри фонарика, зеркало на одной стороне лампочки сделает другую сторону ярче из-за отражения половины мощности лампочки. Интенсивность света удвоится до 20 кандел, а телесный угол уменьшится вдвое до 2π стерадиан. Умножение интенсивности света напротив зеркала на новый телесный угол все равно даст 126 люмен светового потока. Как бы ни отражался и ни концентрировался свет, эта лампочка всегда будет давать 126 люмен светового потока.

Люкс

Если лампочки оцениваются в люменах, почему световые датчики должны использовать другую единицу измерения? Именно поэтому музыканты не слепы на концертах. Один фонарик может показаться ослепляющим, если светить в дюйме от глаз Дрейка, но море телефонных фонариков, направленных на сцену, совсем не яркое. Поскольку свет рассеивается, выходя из телефона, на сцене ему в глаза попадает лишь небольшое количество света. По мере удаления объекта от источника света уменьшается и доля получаемого им света. Чтобы правильно измерить световой поток, воспринимаемый поверхностью, называемой освещенность, мы используем единицу, называемую люкс, которая равна одному люмену на квадратный метр. На том же расстоянии от источника света лист площадью 1 кв. м подвергается такому же освещению, как лист площадью 10 кв. Больший лист собирает в десять раз больше света, если измерять световой поток в люменах, но его площадь такая же большая, поэтому освещенность такая же. Если листы движутся к источнику света, телесный угол, занимаемый каждым листом, увеличивается, и, следовательно, освещенность также увеличивается. Интенсивность света постоянна, и площадь листов постоянна, но занимаемый телесный угол увеличивается, что увеличивает получаемую ими освещенность. Световые датчики должны измерять освещенность, потому что она представляет собой свет, падающий на единицу площади, и потому что они не могут знать, какой телесный угол они занимают.

---

Использование датчиков освещенности

Обнаружение размещения

Датчики освещенности измеряют освещенность, которую можно использовать для измерения не только яркости источника света. Поскольку освещенность уменьшается по мере удаления датчика от постоянного источника света, датчик освещенности можно использовать для измерения относительного расстояния от источника.

Рисунок 1: График показывает зависимость освещенности от расстояния

Датчики света почти всегда представляют собой плоскую одностороннюю поверхность, поэтому телесный угол, занимаемый датчиком, если смотреть со стороны источника света, может меняться в зависимости от его ориентации. Когда датчик освещенности перпендикулярен направлению света, он занимает максимально возможный телесный угол. По мере того как датчик света поворачивается от источника света, его телесный угол уменьшается, а освещенность, следовательно, также уменьшается, пока датчик света в конечном итоге не обнаружит прямого освещения, когда он параллелен световым лучам или когда обращен в другую сторону. Этот факт можно использовать для определения угла падения светового луча на датчик.

Рисунок 2: График показывает зависимость освещенности от угла

Управление яркостью

Световые датчики имеют много применений. Чаще всего в нашей повседневной жизни они используются в мобильных телефонах и планшетах. В большинстве портативных персональных электронных устройств теперь есть датчики внешней освещенности, используемые для регулировки яркости. Если устройство может определить, что оно находится в темном месте, оно уменьшает яркость экрана для экономии энергии и не удивляет пользователя очень ярким экраном.

Другим распространенным применением датчиков света является управление автоматическим освещением в автомобилях и уличными фонарями. Использование датчика освещенности для включения лампочки, когда на улице темно, избавляет от необходимости включать свет и экономит электроэнергию днем, когда солнце достаточно яркое.

Безопасность

Однако существует гораздо больше применений, чем удобство для потребителя. Обнаружение проникновения в контейнеры или помещения является важным приложением безопасности. При отправке дорогостоящего груза может быть важно знать, когда был открыт транспортный контейнер, чтобы облегчить решение дел, связанных с потерей товара. Дешевый фоторезистор можно использовать для регистрации каждого открытия контейнера, чтобы можно было определить, в какой момент процесса воры совершили набег на контейнер, или если отправитель был нечестен и заявил, что контейнер должен быть ограблен.

Хотя датчики света являются единственными продуктами, которые могут давать значимые данные о свете, многие другие товары чувствительны к свету. Например, картины и фотографии на бумаге, а также старые произведения искусства могут быть повреждены из-за воздействия солнечных лучей, поэтому важно знать, какому количеству света они подвергаются. При отправке произведения искусства можно использовать датчик освещенности, чтобы убедиться, что оно не оставлено на солнце слишком долго.

Планирование

Световой датчик можно также использовать для размещения произведений искусства на постоянном месте. В областях возле входа или окон музея солнечный свет может быть слишком резким для определенных материалов, поэтому для правильного определения местоположения произведений искусства можно использовать датчик освещенности. Это похоже на метод размещения солнечных батарей в домах или на полях. Нет смысла строить и устанавливать солнечную панель в определенном месте, если она не будет получать много прямых солнечных лучей, поэтому используется датчик освещенности, чтобы найти наилучшее место с самым сильным прямым солнечным светом. (Как я уже упоминал, солнечная панель — это просто очень большой датчик света, но проще использовать портативное устройство для проверки солнечного света, чем использовать саму панель.)

Сельское хозяйство

Солнечный свет имеет большое значение для сельского хозяйства, особенно на американском Западе, лишенном воды. Разным культурам требуется разное количество солнечного света, поэтому важно знать, какие участки земли получают наибольшую освещенность. Поскольку в таких местах, как Юта, водоснабжение становится все более напряженным, фермеры несут финансовые и социальные обязательства по ограничению потребления воды, а также поддерживают увлажнение своих культур. Одна из применяемых тактик заключается в поливе сельскохозяйственных культур днем ​​или вечером, чтобы жаркое солнце не испаряло воду до того, как почва и растения смогут ее должным образом впитать. Датчик освещенности можно использовать для автоматического управления системой орошения, полив только тогда, когда солнце не самое яркое. В сочетании с другим оборудованием для мониторинга погоды для сбора данных о температуре, давлении и влажности система может не только поливать, когда солнце тускнеет, но и интеллектуально обнаруживать приближающийся дождь или облака, чтобы оптимизировать график полива.

---

Как работают датчики освещенности

Теперь, когда вы разобрались с путаницей единиц измерения света, мы можем начать понимать, как освещенность определяется с помощью датчиков освещенности.

Фотодиод

Датчики света иногда используют компонент, называемый фотодиодом , для измерения освещенности. Когда лучи света попадают на фотодиод, они имеют тенденцию выбивать электроны, вызывая протекание электрического тока. Чем ярче свет, тем сильнее электрический ток. Затем можно измерить ток, чтобы вернуть освещенность света. Если электрический ток, индуцированный светом, звучит знакомо, то это потому, что это принцип работы солнечных батарей, используемых для питания дорожных знаков и домов. Солнечные панели — это в основном очень большие фотодиодные датчики света.

Фоторезистор

Еще одним типом датчика освещенности является фоторезистор . Фоторезистор является светозависимым резистором, а это означает, что при изменении яркости падающего на него света произойдет изменение сопротивления. Фоторезисторы дешевле фотодиодов, но гораздо менее точны, поэтому они в основном используются для сравнения относительных уровней освещенности или просто для определения того, включен свет или нет.

---

Датчики света в наличии

Как упоминалось ранее, датчики света (фоторезисторы и фотодиоды) универсальны и не очень дороги, поэтому существует множество вариантов, от базовых компонентов до высокоточных регистраторов данных.

Одним из методов сбора данных об освещенности является использование обычных небольших вычислительных платформ, таких как Arduino или Raspberry Pi. Использование этих платформ для измерения освещенности полезно, потому что программирование и взаимодействие с компьютером просты, а фоторезисторы очень доступны. Кроме того, датчик освещенности можно использовать в тандеме с другим оборудованием для сбора данных. Однако такая система не была бы очень точной или удобной для пользователя.

У Amazon есть много потребительских экспонометров, которые обычно используются для фотографии. Все они компактны и просты в использовании, данные отображаются на экране в режиме реального времени, и все они имеют достаточно хорошую частоту обновления в несколько герц.

Из чего состоит датчик освещенности: Датчик света | iot.ru Новости Интернета вещей