Spkb-optics.ru

СПКБ Оптик
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Схема автоматического выключателя с фотоэлементом

Делаем фотореле своими руками

Одним из многочисленных автоматов, в общем смысле слова, является фотореле. Оно визуально незаметно, малофункционально и применяется во многих нишах. Устройство обладает единственной реакцией на внешний фактор наличия или отсутствия света — соединение или разрыв линии, по которой идет ток. Последнее используется как напрямую для отключения или активации потребителей, так и в качестве сигнального импульса. Встретить фотореле можно во многих сферах жизни, от контрольных линий производства или турникетов метро, до их присутствия в роли элементов выключателей освещения различного плана.

Турникеты в метро:

Многие не раз попадали в ситуации, когда в темноте не видно расположения предметов. Причем это мешает не только процессу личного перемещения, но и создает неудобство, когда нужно что-то найти в темноте. Вопрос вполне решаем установкой лампы. Вот только сразу выявляется проблема с ее включением в темноте. Здесь в роли автомата может применятся фотореле, включающее освещение именно в те моменты, когда наступает темнота.

Упомянутая ниша использования не единственная. На основе реакции датчика на видимое излучение, построены и считающие единицы товара приборы, и охранные устройства. Оба названых типа определяют пересечение луча света объектом. На том же принципе бывают выполнены системы автоматического открытия дверей, ворот или шлагбаумов.

Простота конструкции позволяет легко изготовить комплекс из реагирующей части и фотореле своими руками, о чем и пойдет речь в статье. Будут рассмотрены виды соединения готовых сборок, выпускаемых промышленностью и их схемы, раскрывающие сущность названых частей, от самых элементарных, до использующих в своей основе микроконтроллер.

Основные принципы работы фотореле

Общий принцип действия фотореле аналогичен. Различия между моделями заключаются в функциональности. Ключевой задачей фотореле для уличного освещения является включение осветительного прибора при наступлении темного времени суток и выключение системы с приходом утра. Для начала следует понять, что такое фотореле. Понимание конструктивного устройства прибора позволит узнать, как работает механизм.

Основу оборудования составляет ключевой узел — датчик движения на базе светочувствительного элемента. Фотосенсор подсоединен к управляющей плате с контактами реле, отвечающей за контроль всех параметров прибора. Само реле имеет вид особого устройства на выходе, распределяющего нагрузки. В зависимости от степени освещенности фоторезистор либо фотодиод изменяет свои параметры, что приводит к замыканию контактов электрической цепи и включению-выключению света.

Основные виды электроприборов

Любое контролирующее уличную освещенность фотореле имеет в своей схеме три блока с разным функционалом:

  1. Воспринимающий – фотодатчик на базе полупроводников.
  2. Промежуточный – усилитель электротока.
  3. Исполнительный – как таковое реле (коммутатор).

Конструктивно первый из этих элементов может быть вынесен из общего корпуса. Но есть и устройства, где данный фоточувствительный сенсор смонтирован в едином блоке с остальными частями внутренней схемы этого электроприбора.

Соответственно, все модели фотореле контроля освещенности делятся на:

  • устройства со встроенным фотоэлементом;
  • приборы с отдельным фотодатчиком, который вынесен из корпуса.

Оборудование, имеющее встроенный сенсор, устанавливается непосредственно на улице. Корпус его имеет более высокую защиту от влаги и пыли. Во втором случае коммутирующий блок монтируется на DIN-рейку во внутридомовом электрощитке. А вынесенный датчик к нему уже подключается посредством обычных проводов.

Помимо отслеживания уровня освещенности подобные контрольные системы нередко оснащаются встроенными сенсорами движения, таймерами и различными кнопками управления. В магазинах светотехники также можно встретить фотореле, которые построены на цифровых контролерах. Однако эти приборы стоят в несколько раз дороже обычных моделей.

Цифровые устройства дороги, но позволяют контролировать осветительные приборы более точно. Принцип работы бытовых фотореле и основные элементы идентичны тем, что имеются в стандартных девайсах.

Но эти варианты дополнены микроконтроллером, который можно отрегулировать так, что светильники будут включаться только в определенные часы. Это дает возможность более тонко настроить реле, увязав его работу с погодными условиями и даже месяцем года.

Как работает фотоэлемент и фотосенсор, из чего он состоит и как устроен

Активное использование в быту всевозможных современных электроприборов, в том числе предназначенных для освещения частного дома и территории вокруг него, приводит с к существенному увеличению расходов электроэнергии, а следовательно и возрастанию расходов на оплату счетов за использованное электричество. Вполне закономерно возникает вопрос о необходимости экономии этого ресурса. По мнению специалистов, лучший помощник в решении этого вопроса — фотоэлемент для уличного освещения.

Содержание

  1. Нужно ли включать в систему освещения участка фотоэлемент
  2. Принцип работы фотоэлементов
  3. Как правильно выбрать фотоэлементы
  4. Как работает вакуумный фотоэлемент
  5. Фотоэлемент для ворот
  6. Фотоэлемент для шлагбаума видео
  7. Фотоэлементы Nice для наружной установки видео
  8. Фотоэлемент-выключатель видео
  9. Подключение фотоэлемента
  10. Что представляют собой солнечные элементы

Нужно ли включать в систему освещения участка фотоэлемент

Ответ однозначен — его установка необходима в том случае, если вы предпочитаете пользоваться всеми благами современной цивилизации и при этом экономно расходовать собственные деньги. Установка фотоэлемента для уличного освещения позволит автоматизировать процесс включения и выключения системы, в зависимости от времени суток, автоматически будет производиться регулировка интенсивности освещения. Установка фотоэлемента позволит повысить эффективность энергосберегающих мероприятий.

Принцип работы фотоэлементов

Самой важной составляющей фотоэлемента для уличного освещения является фотореле: в нужный момент оно срабатывает и приводит в действие нужный механизм. Наибольший эффект экономии можно получить в том случае, если фотореле будет контролировать работу энергосберегающего осветительного прибора. В продаже имеются разные виды фотоэлементов, отличающиеся по мощности и назначению. Монтаж фотоэлементов можно выполнять на стенах сооружений или фонарных столбах, для их размещения не потребуется много места.

Как правильно выбрать фотоэлементы

Чтобы получить экономию на приобретении самого фотоэлемента следует покупать модель, рассчитанную на мощность, потребляемую установленной лампой. Часто фотоэлементы продаются в комплекте с лампами, но их можно приобрети и как отдельный продукт.

Перед приобретением фотоэлемента следует просчитать предполагаемую нагрузку и режим эксплуатации, погодные условия и влажность воздуха. Эти параметры будут определяющими факторами длительности работы устройства и качества регулируемого ним освещения.

Как работает вакуумный фотоэлемент

Вакуумный фотоэлемент — это колба, внутренняя ее поверхность покрыта металлическим слоем, очень тонким и имеющим малую работу выхода (анод). В колбе есть небольшое окошко, сквозь него свет проникает внутрь. По центру колбы находится диск или петля, служащие для приема фотоэлектронов. Анод подсоединяется к положительному полюсу батарейки. Такой фотоэлемент способен реагировать на видимое и инфракрасное излучение.

Попадание света на катод приводит к возникновению электрического тока, что в свою очередь вызывает включение или отключение реле. На базе вакуумных фотоэлементов созданы многие «видящие» автоматы, их успешно эксплуатируют в метрополитене, на автоматизированных участках промышленных предприятий, для воспроизведения звука с кинопленки.

Фотоэлемент для ворот

Главное назначение этого рода устройств — обеспечение безопасности, они предназначены для избежания закрывания створок автоматических ворот в тот момент, когда в проеме еще находится машина или человек. Считать, что это напрямую связано с предупреждением травматизма вряд-ли можно — этому служит скорее фотоэлемент для шлагбаума — именно его стрела, опускающаяся по инерции может вызвать серьезную травму. Поскольку скорость с которой двигаются створки не превышает 20 см в секунду, то особо беспокоиться о возможности травм не приходится. Кроме того, усилие двигателя, как правило, ограничено платой управления, большинство моделей оснащено функцией обнаружения препятствий. Автоматическая система может вполне нормально функционировать как с фотоэлементом, так и без него.

Читать еще:  Выключатель чайник не фиксируется

Тем не менее, учитывая вполне доступную стоимость фотоэлементов, всего 20-30 долларов, специалисты рекомендуют не отказываться от их установки. Наличие устройства станет гарантией того, что при включении функции автоматического закрывания, или случайного нажатия на кнопку этой функции на пульте, закрывающиеся ворота на помнут или не поцарапают ваш автомобиль, ведь повреждение бампера или крыла может потребовать ремонта и покраски стоимость которых обойдется в сотню долларов.

Фотоэлемент для шлагбаума

Как мы уже упоминали, установка фотоэлемента для шлагбаума — вопрос важный, его наличие может предупредить травматизм или повреждение автомобиля. К примеру, фотоэлемент Doorhan для шлагбаума состоит из инфракрасного передатчика и приемника, главное его назначение — предупредить возникновение аварийной ситуации при попадании на контролируемую ними территорию посторонних объектов. Дальность его действия — 25 м, угол приема сигнала — 7 градусов. Принцип его работы заключается в остановке или реверсе стрелы шлагбаума, или полотна ворот, в случае попадания любого объекта в зону действия инфракрасного луча.

Фотоэлементы Nice для наружной установки

Аналогичный принцип действия и область применения имеют датчики присутствия NICE F210, они представляют собой синхронизированные фотоэлементы, поворачивающиеся на 210° по горизонтали и 30° по вертикали, некоторые модели устройства требуют подключения обычным способом, также имеются беспроводные модели. Используются они в автоматических системах дверей и ворот, срабатывают при появлении препятствий в зоне между приемником и передатчиком сигнала. Оснащение системой BlueBUS позволяет подключение всех устройств к блоку при помощи всего двух проводов. Подключение выполняется параллельно, мостики адресования при этом выбираются в соответствии с требующейся функцией автоматики.

Фотоэлемент-выключатель

Потребность в установке фотореле такого рода обусловлена потребностью включения и выключения фонарей в зависимости от освещенности территории участка или крыльца дома, поскольку работа реле связана с наступлением темноты, то его часто называют сумеречным выключателем.

Схем, позволяющих автоматизацию процесса освещения придомовой территории существует немало, как промышленных, так и любительских. Главным недостатком большинства из них является потребность в дополнительном источнике постоянного напряжения 12 В или сложности самих схем.

Часто проблемы возникают при покупке наиболее дешевых фотоэлементов — их контакты обгорают очень быстро.

Схема функционирования фотоэлементов-выключателей очень проста, состоит она из трех компонентов: фотоэлемента (фотодиода, фоторезистора или фототранзистора), выходного устройства (реле), порогового устройства, называемого компаратором. Дневной свет не вызывает повышения сопротивления фотоэлемента, напряжение на нем недостаточное для превышения порога срабатывания компаратора. Зато при снижении уровня освещенности сопротивление резко возрастает, напряжение увеличивается. При достижении критического уровня показателя напряжения компаратор срабатывает и включает освещение при помощи реле.

На первый взгляд такая простая, схема фотоэлемента-выключателя может содержать более десятка разных деталей, значительно упростить ее можно использованием микросхемы. Более простые и функциональные схемы фотоэлементов создаются путем интегрирования одних ее составляющих в другие. К примеру, вполне современное выключающее устройство Quadrac представляет собой триак с интегрированным симметричным динистором, выступающим в качестве порогового компонента.

Подключение фотоэлемента

Монтаж фотоэлемента — задача не из сложных, схема подключения прилагается к приобретаемому устройству. Фотоэлемент состоит из двух компонентов, один из которых — излучатель, или по-другому — инфракрасный фонарь, другой — приемник сигнала. Для подключения передатчика к управляющей плате используется двужильный провод. Для того, чтобы подключить приемное устройство потребуется обеспечить ему питание (будет задействовано два контакта) и передачу сигнала от платы, для чего потребуются еще два контакта. Появление препятствий в рабочей зоне устройства приведет к разрыву инфракрасного луча и подаче на плату минусового сигнала.

Подключение фотоэлементов для ворот производится при помощи многожильного провода, сечением 0, 75 или 0,5 мм, жилки его должны быть разноцветными, это поможет отследить правильность подключения: для передатчика — двужильный провод, для приемника — четырехжильный. Следует помнить, что неправильно подключенные провода могут вызвать поломку фотоэлементов или даже платы. Использовать толстый многожильный провод не рационально — работать с ним не удобно, в стандартные разъемы он не входит, риск возникновения замыкания на контактной колодке увеличивается.

Монтаж датчиков можно выполнить со стороны двора или улицы, можно установить несколько пар, высота установки — около полуметра от уровня грунта. Для установки также можно использовать несущие металлические столбы или отдельные стойки из профильных труб. Нельзя устанавливать остановку одного из элементов внутри, а другого снаружи — при движении ворот инфракрасный луч будет прерываться и останавливать процесс открытия или закрытия ворот.

Что представляют собой солнечные элементы

Предназначены эти устройства для преобразования солнечного света в электрический ток. Если соединить несколько солнечных элементов можно получить солнечную батарею. Ее можно использовать в качестве источника электрического тока в том случае, если другие источники в данный момент отсутствуют, к примеру на рыбалке или в походе, она может оказаться очень полезной в условиях проживания в загородном доме.

Использование даже небольшой батареи позволит заряжать фонарик, ноутбук или мобильный телефон.

Материалом для изготовления солнечных фотоэлементов служат тонкие кремниевые пластинки с добавлением примесей. В одной из пластин наблюдается недостаток валентных электронов, в другой — их избыток. Пластинки разделены защитным слоем. Под воздействием питания, подключенного к такому фотоэлементу, электроны начинают преодолевать слой изоляции, по полупроводникам начнет проходить ток.

Аналогичные процессы вызывают и солнечные лучи — проникновение световых фотонов приводит к тому, что протоны и электроны устремляются к пластинам с разными зарядами, преодолевая при этом слой изоляции. При этом в полупроводниках разность потенциалов будет приближаться к 0,5 В.

Силу тока будет определять количество полученных фотонов, т.е. она будет пропорциональна интенсивности излучения, площади полупроводника и времени воздействия на него солнечных лучей.

Очень важное значение имеет качество антибликового покрытия и токопроводимость материала пластин. Именно по этим показателям отличаются друг от друга солнечные фотоэлементы, пластины которых изготовлены из разных материалов. На современном рынке представлены устройства монокристаллического типа (КПД — 15-22%), поликристаллического (КПД — 12-17%) и аморфного, показатели КПД которого более низкие -от 6 до 10%. Наиболее распространены кремниевые батареи, но можно встретить также тонкопленочные элементы (КПД 8-12%), материалом изготовления для которых послужили медь, индий, диселенид.

Производственные линии, выпускающие солнечные фотоэлементы постоянно совершенствуются, при этом повышается качество самих элементов, стоимость их снижается. Солнечные батареи обретают популярность у владельцев дачных участков и загородных домов, область их применения постоянно расширяется.

Фотоэлемент, что это такое, применение фотоэлементов в загородном доме

Активное использование в быту всевозможных современных электроприборов, в том числе предназначенных для освещения частного дома и территории вокруг него, приводит с к существенному увеличению расходов электроэнергии, а следовательно и возрастанию расходов на оплату счетов за использованное электричество. Вполне закономерно возникает вопрос о необходимости экономии этого ресурса. По мнению специалистов, лучший помощник в решении этого вопроса — фотоэлемент для уличного освещения.

Читать еще:  Выключатель габаритов уаз буханка

Содержание

  1. Нужно ли включать в систему освещения участка фотоэлемент
  2. Принцип работы фотоэлементов
  3. Как правильно выбрать фотоэлементы
  4. Как работает вакуумный фотоэлемент
  5. Фотоэлемент для ворот
  6. Фотоэлемент для шлагбаумавидео
  7. Фотоэлементы Nice для наружной установкивидео
  8. Фотоэлемент-выключательвидео
  9. Подключение фотоэлемента
  10. Что представляют собой солнечные элементы

Нужно ли включать в систему освещения участка фотоэлемент

Ответ однозначен — его установка необходима в том случае, если вы предпочитаете пользоваться всеми благами современной цивилизации и при этом экономно расходовать собственные деньги. Установка фотоэлемента для уличного освещения позволит автоматизировать процесс включения и выключения системы, в зависимости от времени суток, автоматически будет производиться регулировка интенсивности освещения. Установка фотоэлемента позволит повысить эффективность энергосберегающих мероприятий.

Принцип работы фотоэлементов

Самой важной составляющей фотоэлемента для уличного освещения является фотореле: в нужный момент оно срабатывает и приводит в действие нужный механизм. Наибольший эффект экономии можно получить в том случае, если фотореле будет контролировать работу энергосберегающего осветительного прибора. В продаже имеются разные виды фотоэлементов, отличающиеся по мощности и назначению. Монтаж фотоэлементов можно выполнять на стенах сооружений или фонарных столбах, для их размещения не потребуется много места.

Как правильно выбрать фотоэлементы

Чтобы получить экономию на приобретении самого фотоэлемента следует покупать модель, рассчитанную на мощность, потребляемую установленной лампой. Часто фотоэлементы продаются в комплекте с лампами, но их можно приобрети и как отдельный продукт.

Перед приобретением фотоэлемента следует просчитать предполагаемую нагрузку и режим эксплуатации, погодные условия и влажность воздуха. Эти параметры будут определяющими факторами длительности работы устройства и качества регулируемого ним освещения.

Как работает вакуумный фотоэлемент

Вакуумный фотоэлемент — это колба, внутренняя ее поверхность покрыта металлическим слоем, очень тонким и имеющим малую работу выхода (анод). В колбе есть небольшое окошко, сквозь него свет проникает внутрь. По центру колбы находится диск или петля, служащие для приема фотоэлектронов. Анод подсоединяется к положительному полюсу батарейки. Такой фотоэлемент способен реагировать на видимое и инфракрасное излучение.

Попадание света на катод приводит к возникновению электрического тока, что в свою очередь вызывает включение или отключение реле. На базе вакуумных фотоэлементов созданы многие «видящие» автоматы, их успешно эксплуатируют в метрополитене, на автоматизированных участках промышленных предприятий, для воспроизведения звука с кинопленки.

Фотоэлемент для ворот

Главное назначение этого рода устройств — обеспечение безопасности, они предназначены для избежания закрывания створок автоматических ворот в тот момент, когда в проеме еще находится машина или человек. Считать, что это напрямую связано с предупреждением травматизма вряд-ли можно — этому служит скорее фотоэлемент для шлагбаума — именно его стрела, опускающаяся по инерции может вызвать серьезную травму. Поскольку скорость с которой двигаются створки не превышает 20 см в секунду, то особо беспокоиться о возможности травм не приходится. Кроме того, усилие двигателя, как правило, ограничено платой управления, большинство моделей оснащено функцией обнаружения препятствий. Автоматическая система может вполне нормально функционировать как с фотоэлементом, так и без него.

Тем не менее, учитывая вполне доступную стоимость фотоэлементов, всего 20-30 долларов, специалисты рекомендуют не отказываться от их установки. Наличие устройства станет гарантией того, что при включении функции автоматического закрывания, или случайного нажатия на кнопку этой функции на пульте, закрывающиеся ворота на помнут или не поцарапают ваш автомобиль, ведь повреждение бампера или крыла может потребовать ремонта и покраски стоимость которых обойдется в сотню долларов.

Фотоэлемент для шлагбаума

Как мы уже упоминали, установка фотоэлемента для шлагбаума — вопрос важный, его наличие может предупредить травматизм или повреждение автомобиля. К примеру, фотоэлемент Doorhan для шлагбаума состоит из инфракрасного передатчика и приемника, главное его назначение — предупредить возникновение аварийной ситуации при попадании на контролируемую ними территорию посторонних объектов. Дальность его действия — 25 м, угол приема сигнала — 7 градусов. Принцип его работы заключается в остановке или реверсе стрелы шлагбаума, или полотна ворот, в случае попадания любого объекта в зону действия инфракрасного луча.

Фотоэлементы Nice для наружной установки

Аналогичный принцип действия и область применения имеют датчики присутствия NICE F210, они представляют собой синхронизированные фотоэлементы, поворачивающиеся на 210° по горизонтали и 30° по вертикали, некоторые модели устройства требуют подключения обычным способом, также имеются беспроводные модели. Используются они в автоматических системах дверей и ворот, срабатывают при появлении препятствий в зоне между приемником и передатчиком сигнала. Оснащение системой BlueBUS позволяет подключение всех устройств к блоку при помощи всего двух проводов. Подключение выполняется параллельно, мостики адресования при этом выбираются в соответствии с требующейся функцией автоматики.

Фотоэлемент-выключатель

Потребность в установке фотореле такого рода обусловлена потребностью включения и выключения фонарей в зависимости от освещенности территории участка или крыльца дома, поскольку работа реле связана с наступлением темноты, то его часто называют сумеречным выключателем.

Схем, позволяющих автоматизацию процесса освещения придомовой территории существует немало, как промышленных, так и любительских. Главным недостатком большинства из них является потребность в дополнительном источнике постоянного напряжения 12 В или сложности самих схем.

Часто проблемы возникают при покупке наиболее дешевых фотоэлементов — их контакты обгорают очень быстро.

Схема функционирования фотоэлементов-выключателей очень проста, состоит она из трех компонентов: фотоэлемента (фотодиода, фоторезистора или фототранзистора), выходного устройства (реле), порогового устройства, называемого компаратором. Дневной свет не вызывает повышения сопротивления фотоэлемента, напряжение на нем недостаточное для превышения порога срабатывания компаратора. Зато при снижении уровня освещенности сопротивление резко возрастает, напряжение увеличивается. При достижении критического уровня показателя напряжения компаратор срабатывает и включает освещение при помощи реле.

На первый взгляд такая простая, схема фотоэлемента-выключателя может содержать более десятка разных деталей, значительно упростить ее можно использованием микросхемы. Более простые и функциональные схемы фотоэлементов создаются путем интегрирования одних ее составляющих в другие. К примеру, вполне современное выключающее устройство Quadrac представляет собой триак с интегрированным симметричным динистором, выступающим в качестве порогового компонента.

Подключение фотоэлемента

Монтаж фотоэлемента — задача не из сложных, схема подключения прилагается к приобретаемому устройству. Фотоэлемент состоит из двух компонентов, один из которых — излучатель, или по-другому — инфракрасный фонарь, другой — приемник сигнала. Для подключения передатчика к управляющей плате используется двужильный провод. Для того, чтобы подключить приемное устройство потребуется обеспечить ему питание (будет задействовано два контакта) и передачу сигнала от платы, для чего потребуются еще два контакта. Появление препятствий в рабочей зоне устройства приведет к разрыву инфракрасного луча и подаче на плату минусового сигнала.

Подключение фотоэлементов для ворот производится при помощи многожильного провода, сечением 0, 75 или 0,5 мм, жилки его должны быть разноцветными, это поможет отследить правильность подключения: для передатчика — двужильный провод, для приемника — четырехжильный. Следует помнить, что неправильно подключенные провода могут вызвать поломку фотоэлементов или даже платы. Использовать толстый многожильный провод не рационально — работать с ним не удобно, в стандартные разъемы он не входит, риск возникновения замыкания на контактной колодке увеличивается.

Читать еще:  Dhsl060 концевой выключатель doorhan

Монтаж датчиков можно выполнить со стороны двора или улицы, можно установить несколько пар, высота установки — около полуметра от уровня грунта. Для установки также можно использовать несущие металлические столбы или отдельные стойки из профильных труб. Нельзя устанавливать остановку одного из элементов внутри, а другого снаружи — при движении ворот инфракрасный луч будет прерываться и останавливать процесс открытия или закрытия ворот.

Что представляют собой солнечные элементы

Предназначены эти устройства для преобразования солнечного света в электрический ток. Если соединить несколько солнечных элементов можно получить солнечную батарею. Ее можно использовать в качестве источника электрического тока в том случае, если другие источники в данный момент отсутствуют, к примеру на рыбалке или в походе, она может оказаться очень полезной в условиях проживания в загородном доме.

Использование даже небольшой батареи позволит заряжать фонарик, ноутбук или мобильный телефон.

Материалом для изготовления солнечных фотоэлементов служат тонкие кремниевые пластинки с добавлением примесей. В одной из пластин наблюдается недостаток валентных электронов, в другой — их избыток. Пластинки разделены защитным слоем. Под воздействием питания, подключенного к такому фотоэлементу, электроны начинают преодолевать слой изоляции, по полупроводникам начнет проходить ток.

Аналогичные процессы вызывают и солнечные лучи — проникновение световых фотонов приводит к тому, что протоны и электроны устремляются к пластинам с разными зарядами, преодолевая при этом слой изоляции. При этом в полупроводниках разность потенциалов будет приближаться к 0,5 В.

Силу тока будет определять количество полученных фотонов, т.е. она будет пропорциональна интенсивности излучения, площади полупроводника и времени воздействия на него солнечных лучей.

Очень важное значение имеет качество антибликового покрытия и токопроводимость материала пластин. Именно по этим показателям отличаются друг от друга солнечные фотоэлементы, пластины которых изготовлены из разных материалов. На современном рынке представлены устройства монокристаллического типа (КПД — 15-22%), поликристаллического (КПД — 12-17%) и аморфного, показатели КПД которого более низкие -от 6 до 10%. Наиболее распространены кремниевые батареи, но можно встретить также тонкопленочные элементы (КПД 8-12%), материалом изготовления для которых послужили медь, индий, диселенид.

Производственные линии, выпускающие солнечные фотоэлементы постоянно совершенствуются, при этом повышается качество самих элементов, стоимость их снижается. Солнечные батареи обретают популярность у владельцев дачных участков и загородных домов, область их применения постоянно расширяется.

Чувствительные элементы фотореле

Фотоны не обладают зарядом, но возбуждают ионы в атомной структуре веществ и порождают вторичное излучение, сопровождающееся двумя эффектами:

  • Волновыми колебаниями на видимой нами частоте спектра.
  • Возникновением электрического тока.

Последний феномен наблюдается только в том случае, если вещество обладает так называемой запрещенной зоной – энергетическим диапазоном, в пределах которого электрон не может активироваться – определенного размера.

Для примера: у металлов (проводников) такой зоны нет. А у диэлектриков она настолько велика (не менее 5 электронвольт), что электроны в них не могут активироваться никогда. Промежуточное положение между ними занимают так называемые полупроводники. Величина запрещенной зоны у них от десятых долей до трех электронвольт.

К веществам, которые способны активироваться под воздействием потока фотонов, относятся селенид и сульфид кадмия. На их основе строятся все чувствительные элементы фотореле, которые бывают трех типов:

  • Фоторезисторы.
  • Фотодиоды.
  • Фототранзисторы.

Фоторезисторы

Эти элементы радиотехнической схемы делают из полупроводников с одним типом проводимости – электронным (p) или дырочным (n). Под действием света их электрическое сопротивление уменьшается, они начинают пропускать ток. Этот сигнал поступает на входной каскад транзисторного усилителя, после чего он подается на соленоид силового реле, коммутирующего управляемую цепь.

Фоторезисторы являются наиболее простым и потому часто употребляемым элементом чувствительных схем.

Фотодиоды

Состоят из двух полупроводников – электронного и дырочного типа. Под воздействием света электроны накапливаются в зоне n, а так называемые дырки (положительно заряженные ионы) в зоне p. В результате возникает разность потенциалов и начинает течь постоянный ток. Этот элемент может работать в двух режимах: фотогальваническом и фотодиодном.

Схема включения фотодиода (ФД) в гальваническом и диодном режиме представлена на рисунке ниже.

В первом случае к нему не подводится питающее напряжение и он сам является источником тока. Это свойство используется при создании солнечных батарей, состоящих из сотен и даже тысяч светодиодов. Во втором подается напряжение обратной полярности, которое его запирает. При облучении светом обратное сопротивление элемента резко падает, а сила тока, через него текущего, наоборот, возрастает.

Фототранзисторы

Бывают двух типов: n-p-n и p-n-p, что определяет направление тока, через него текущего. От обычного транзистора отличается не только открытым корпусом, но и отсутствием третьего вывода – базы. Этот элемент делается большего размера, поскольку он воспринимает световое излучение, которое является управляющим.

Может работать в двух режимах: фотоэлектрическом и усилителя. В первом случае коллектору питающее напряжение не подводится, а ток через него возникает вследствие воздействия света на базу. Коэффициент усиления имеет логарифмическую зависимость от силы света и измеряется в децибелах.

Преимущества фотореле

Такое электронное устройство можно приобрести в магазине, но гораздо интересней и выгодней сделать его своими руками. Многие детали можно приобрести за малую стоимость на рынке или снять со старой пришедшей в негодность электронной техники.

Установку устройства со встроенным электронным прибором, по сути, может выполнить каждый, но видео оборудование с дополнительным элементом требует специальной практики и знаний для проведения подключения. Такая конструкция крайне необходима для крупных предприятий и больших заведений.

Наличие прибора сигнала заметно прибавляет стоимость самого устройства, но расходы окупаются за время эксплуатации. Экономия достигается за счет осуществления освещения исключительно в момент надобности, вне зависимости от светового дня. Индивидуальная система позволяет экономить энергию и продлить износоустойчивость ценного оборудования.

Фотореле представляет универсальное автоматическое устройство, которое отвечает за работу уличного освещения. Новейшие конструкции в свою очередь обеспечены средствами измерения движения, которые включаются при незначительном движении на конкретном участке.

Другими словами, при возникновении непрошеного гостя, устройство автоматически срабатывает, освещая область нахождения объекта, тем самым предупреждая хозяина.

Имеется множество схем для освещения улиц, дворов, больших площадей промышленных зон, восприимчивых не только на включение освещения. Некоторые запрограммированы на подключение отдельных уличных фонарей на разные режимы продолжительности работы.

При покупке заводского образца светочувствительного автомата необходимо обратить внимание на присутствие у механизма защиты от непредвиденного затмения фотоэлемента, к примеру, осыпавшейся листвой.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector