Как подключить к частотнику датчик фотоэлектрический

Схема подключения и способ установки фотореле

Датчики освещенности, называемые также фотореле и сумеречными выключателями, применяются в системах автоматизации уличного освещения для экономии электроэнергии. Снабженное таким устройством освещение будет включаться и выключаться в зависимости от времени суток, срабатывая лишь по необходимости. Датчики находят применение в обустройстве дач, лужаек, парков, придомовых территорий и подъездов многоквартирных домов. На рынке присутствует множество различных образцов этих приборов, а в силу простоты устройства и дешевизны компонентов любой человек с базовыми навыками электроники сможет собрать фотореле своими руками.

Принципы работы и устройство

Сумеречный выключатель служит для автоматического включения. Принцип его работы весьма прост: в случае снижения количества падающих на датчик световых лучей срабатывает реле, активируя цепь искусственного освещения. Эффект достигается за счет измерения подаваемого фотоэлементом напряжения: чем ниже освещенность, тем оно выше. За выполнение этой задачи отвечают компоненты прибора.

Устройство

Датчик освещенности конструктивно состоит из трех главных элементов:

• само реле;
• компаратор;
• фотоэлемент.

В качестве последнего обычно выступают фототранзисторы, фоторезисторы или фотодиоды. Все они играют роль анализатора интенсивности светового потока. Когда на улице темнеет или светлеет, фотоэлемент фиксирует изменение и отдает команду включающему свет реле. Днем цепь размыкается.

Компаратор — не менее важный элемент, позволяющий регулировать порог срабатывания. При увеличении напряжения от фотоэлемента выше установленного, компаратор активирует реле, а при падении — выключает.

Фотодатчики бывают двух видов:

• встроенные — смонтированные на щитке в едином корпусе с реле;
• выносные, с расположенным вне корпуса элементом.

В последнем случае датчик должен обладать повышенной прочностью, герметичностью то есть степенью защиты от неблагоприятных воздействий среды.

В качестве нагрузки на требующих мощного освещения объектах обычно используют дуговые ртутные люминесцентные лампы высокого давления (ДРЛ) с подключением через дроссель.

Возможно также использование иных источников света — диодных, ламп накаливания и прочее.

Технические характеристики

Разные модели реле обладают различными характеристиками, поэтому следует выбирать соответствующее запроектированным функциям и возможностям устройство. Рассмотрим набор параметров на примере популярного сумеречного переключателя со встроенным фотодатчиком ФР модели 601:

• корпус — поликарбонат, не поддерживает горение;
• встроенное реле — электромеханическое;
• рабочие температуры фотореле ФР 601 — от −25 до +45 градусов Цельсия;
• класс защищенности — IP44;
• потребляемый ток — переменный, 50 Гц;
• напряжение — 230 В;
• максимальная мощность подключенных ламп накаливания — 1100 Вт;
• максимальная коммутационная мощность — 2200 Вт;
• потребляемая мощность активного датчика — 0.45 Вт;
• максимальный пусковой ток — 10 А;
• рабочие уровни освещенности — 5–50 люкс;
• сумеречный порог — регулируемый, 5–50 люкс;
• сечение подключаемых проводников — 1.5 кв. мм;
• габариты — 146×78 мм;
• диаметр наружной части — 63 мм;
• заявленный производителем срок службы — 7 лет, гарантийный — 3 года.

Внешний вид фотореле ФР 601:

Такое устройство подходит для уличного открытого монтажа в умеренном климате без экстремальных температур.

Где купить

Приобрести оборудование для управления светом можно как в специализированном магазине, так и онлайн в Интернет-магазине. Во втором случае, особого внимания заслуживает бюджетный вариант приобретения изделий на сайте Алиэкспресс. Для некоторых видеокамер есть вариант отгрузки со склада в РФ, их можно получить максимально быстро, для этого при заказе выберите «Доставка из Российской Федерации»:

Схема подключения

Для надежной и корректной работы светоконтролирующего выключателя необходимо его правильно смонтировать и соединить с нагрузкой. Существуют две основные схемы подсоединения:

• без распределительного короба;
• с применением РК.

Последний вариант обычно используют в случае замены проводки, поскольку новая линия будет выводиться из монтажного короба. Типичная схема фотореле для уличного освещения объектов:

Принцип практически не отличается от подключения обычного переключателя света. Фаза выводится на разрыв, а к лампе идет ноль. Но нулевая жила заводится и на фотореле.

Там где проекты не предусматривают проведение новых линий в стенах можно воспользоваться вариантом соединения напрямую. Тогда схема подключения датчика света станет выглядеть примерно таким образом:

В этом случае «земля», «ноль» и фаза вводятся прямо в корпус устройства. Оба способа корректны, на выбор влияют лишь особенности реализуемого проекта и желание владельца.

Для управления светом также рекомендуем использовать импульсное реле для управления освещением, схема подключения немного другая, но есть и свои плюсы.

Реверсная схема

Иногда может возникнуть потребность в «обратной» работе устройства: чтобы при затемнении свет гас, а при наступлении дня, наоборот, включался. Такая схема актуальна, к примеру, для освещения подвалов, сараев без окон и прочих мест, куда ночью человеку, скорее всего, заходить не понадобится.

Задача решается с помощью промежуточного реле. Его следует внедрить в схему за фотодатчиком:

Цепь с пускателем

Для подключения к реле класса ФР 601 мощной нагрузки (уличные ДРЛ фонари, прожекторы и так далее) в систему необходимо внедрить пускатель. Штатно «бытовые» фотодатчики рассчитаны на максимальную нагрузку до 10 А и 2 кВт, но пускатель позволяет расширить возможности и выполнить подключение фотореле к светодиодному прожектору и другим потребителям.

Катушка пускателя подключается к фотореле, а по силовым контактам энергия поступает на главную линию освещения к фонарю. В такой конструкции схема подключения фотореле для уличного освещения может выглядеть так:

Установка

Рассмотрим на примере, как подключить фотореле для уличного освещения. Инструкция приводится для проекта с креплением на стену.

Подготовленный фотодатчик с лампой на стенде:

Установка выполняется по пунктам.

1. Необходимо выключить электропитание в распредкоробке объекта, во избежание несчастных случаев и замыканий.
2. К месту будущей установки сумеречного выключателя протягивается питающий кабель. В качестве такового подойдет, например, доступный и надежный трехжильный ПВС.
3. Делается зачистка жил. Для заведения в клеммы следует удалить изоляцию примерно на 10–12 мм.
4. Далее, если в корпусе нет технологических отверстий под кабель, их следует проделать (высверлить или вырезать). Для повышения герметичности вводных отверстий их можно дополнить резиновыми уплотнителями, задерживающими влагу и пыль.

Важно: размещать корпус нужно вводом вниз, это поможет защитить устройство от проникновения влаги.

На корпусе сенсора освещённости присутствует регулятор с подписью LUX, он отвечает за подстройку вызывающей срабатывание реле интенсивности светового потока. В целях максимальной экономии его можно сразу установить на минимум: тогда свет станет включаться только в полной темноте. Подстроечный регулятор, как правило, расположен около винтовых клемм.

Его «подкручиванием» можно выбрать желаемый порог срабатывания и проверить его, сымитировав ночь методом «черного пакетика». Популярный датчик света для уличного освещения модели ФР-601 содержит регулятор в нижней части корпуса. Он промаркирован от «−» до «+».

Важно: настраивать устройство следует исключительно на улице, то есть в рабочих условиях!

Типичные проблемы и ошибки

В ходе установки фотодатчиков новичком, особенно не обладающим соответствующим опытом, часто допускают типовые ошибки.

Настройка в помещении

Иногда для удобства подстройка порога выполняется в закрытом помещении, чего делать не следует.

Дело в том, что чувствительный элемент внутри корпуса (или же выносной) реагирует не только на видимый свет, но может также воспринимать и солнечный ультрафиолет. Его отсутствие при комнатном тестировании повлияет на «точность» срабатывания: домашнее остекление гасит до 80 % УФ-спектра.

Ошибки соединения проводников

Фотодатчики обычно подключаются к уличному освещению по трехпроводной схеме: фаза, ноль, нагрузка.

Иногда возникает путаница с назначением проводников — что куда присоединять. Для понимания, как правильно соединить провода, можно ориентироваться по цветовому кодированию жил. Одна из них обычно зеленая или синяя — так обозначен «ноль».

Оставшаяся пара проводов тоже имеет свою расцветку — например, красный, коричневый.

В случае на картинке выше коричневая жила — вход от электрического питающего автомата, а красный провод ведет к лампочке. В нем фаза возникает при срабатывании фотопереключателя.

Место установки

Важно выбрать правильное место монтажа.

Какая бы ни была выбрана схема подключения датчика освещения, прибор не должен попадать в освещенную другими источниками зону!

Правильная и неправильная установка фотореле для уличного освещения на примерах:

В большинстве случаев для соблюдения этого правила фотореле ставят над фонарем, или даже на его корпусе, если есть техническая возможность.

Если в установке допущена ошибка, это приведет к самопроизвольным ложным срабатываниям, периодическому «морганию» света и прочим ошибкам.

Интересно: на заводе устройству выставляется небольшая задержка включения, из-за чего оно не должно реагировать на быстрых вспышки и блики от машин и подобных источников.

Может случиться так, что «спрятать» фотодатчик нельзя. Тогда следует отгородить его от фонаря плотной непрозрачной перегородкой.

Ухудшение работы

С течением времени реле иногда начинают работать хуже. Это возникает из-за естественной деградации и загрязнения материала: колпачок фотоэлемента темнеет и хуже пропускает солнечные лучи. Грязь удаляется простой влажной очисткой, но деградировавший пластик подлежит замене — отдельно, если имеется возможность, или вместе со всем прибором.

Положение устройства

Важно не только то, как подключить датчик света к нагрузке и сети, но и в каком положении в пространстве установить аппарат. Некоторые виды устройств можно располагать лишь «вниз головой», фотоэлементом к низу. Для определения корректной позиции на корпус наносятся соответствующие пометки:

Неверная установка приведет к неправильной работе или попаданию внутрь влаги, если «низ» защитной крышки содержит незащищенные технологические отверстия.

Самостоятельное создание фотореле

Энтузиасты радиолюбители могут попробовать сделать реле своими руками из доступных в продаже компонентов. Как уже говорилось, основным элементом системы является фотодатчик: это могут быть фотоэлементы, транзисторы, диоды и фоторезисторы.

Рассмотрим создание простого сумеречного переключателя на базе симистора.

Предлагаемая принципиальная схема простейшего фотореле содержит:

• симистор марки Quadrac Q60;
• фотоэлемент ФСК;
• опорный резистор, отмеченный как R1.

Если освещения нет, происходит открытие симисторного ключа и свет включается. При росте уровня освещенности напряжение смещается, а яркость подсоединенного светильника падает вплоть до отключения.

Важно: схема датчика подразумевает соединение с источником высокого напряжения, готовое устройство в обязательном порядке следует собирать в изолирующем корпусе!

Усложним прибор, добавив релейный выход. Дополненная схема подключения фотореле:

В ней есть следующие компоненты:

• V1 — первый транзистор усиления сигнала. В составе последнего находятся резистор R1 и фоторезистор с меткой PR1;
• VT2 — второй транзистор контроля реле К1;
• VD1 — диод шунтирования напряжения. Он предохраняет транзисторы от бросков напряжения при отключении катушки.

При освещении PR1 в системе возникнет ток, достаточный для активации реле.

Приведенная схема очень проста и обеспечит лишь грубое срабатывание датчика. Но ее можно дополнять различными элементами, увеличивающими чувствительность и скорость работы, а также устанавливающими пороговые значения.

Области применения

Основное назначение рассматриваемых в статье фотореле — организация автоматического включения искусственного освещения при отсутствии естественного. Но находят они применение и в других задачах;

• орошение газона и полив домашних растений. Прибор подключается к системе орошения, и она начинает работать по утрам или вечерам, в зависимости от настроек;
• подключение датчика света полезно в создании «умного дома». Такой сенсор — важный элемент экосистемы smart home и обеспечивает периодическое включение-выключение света, автоматическое перекрытие воды по таймеру и прочие действия по желанию владельца;
• реализация проектов, где от оборудования требуется выполнение некоторой команды при достижении установленного порога освещения — сигнализации, автоматические счетчики, системы автоматизированной фото-видеосъемки, и так далее. Фотодатчики распространены на конвейерах, где с их помощью происходит подсчет произведенной продукции;
• автоматизация лабораторных процессов;
• контроль температуры в помещении или уровня нагрева жидкости с фотореле. При достижении ртутным столбом термометра определенной точки он пересекает падающий на фотоэлемент световой луч, вызывая срабатывание реле выключения нагрева или включения вентилятора;
• автоматическая школьная сигнализация оповещения о переменах. Замыкая проделанные в определенных местах световые отверстия, минутная стрелка вызовет срабатывание звонка;
• реализация «умных» питьевых фонтанчиков и водопроводных кранов, открывающихся при поднесении к ним рук (которые перекрывают падающий на фотосенсор свет);
• животноводство — имитация режима «день-ночь» в местах содержания животных;

Заключение

Несмотря на простоту устройства и, на первый взгляд, небольшой спектр возможных областей применения, фотореле используются не только в автоматизированных системах освещения «день ночь», но и других проектах. Сумеречный выключатель способен эффективно работать везде, где требуется выполнение некоторого действия или команды при изменении освещения.

Самые простые схемы пригодны лишь для проведения опытов, но с применением более качественной элементной базы и дополнительных устройств можно создать датчики, не уступающие по функционалу рыночным. При этом многие сенсоры воспринимают и УФ, и ИК лучи, что делает область их применения еще шире.

Подключение датчика давления к частотному преобразователю

Использование частотных преобразователей в системах управления работой электродвигателей в различных техпроцессах само по себе приводит к улучшению параметров управляемости системы. Дополнительно повысить точность работы и экономичность эксплуатации некоторых систем позволяет подключение датчиков к частотному преобразователю

Самым распространенным решением такого типа можно назвать подключение датчика давления к частотному преобразователю, который управляет мотором насоса в различных инженерных системах.

Зачем нужно подключение дополнительного датчика

Если рассматривать классическую насосную станцию, работа электромотора должна обеспечивать подачу жидкости потребителям в требуемом объеме и с заданным давлением. Если уровень потребления снижается, давление в системе растет, что может привести к ее поломкам, а также перерасходу электроэнергии. Установка реле давления в этом случае просто приведет к циклам включения-выключения двигателя, что, в свою очередь станет причиной циклических скачков давления и более быстрому износу оборудования.

Когда дополнительно выполняется подключение датчика давления к частотному преобразователю, система получает дополнительную обратную связь, которая при правильной настройке позволяет:

• Получить постоянное номинальное давление в системе;
• Плавно менять режим работы электродвигателя в зависимости от текущего значения давления;
• Экономить энергоресурс;
• Продлить срок службы компонентов системы.

Для того чтобы подключить дополнительный внешний датчик к частотнику требуется подобрать модель преобразователя с возможностью подключения внешних датчиков и сам датчик, который должен быть совместим с этим типом преобразователя.

Как подключить внешний датчик к частотнику

Типовая схема подключения датчика давления частотному преобразователю достаточно проста и ее можно найти как в документации к частотнику, так и в документации к датчику, где есть спецификация клемм на регуляторе и датчике соответственно.

Как правило, датчики могут иметь двух или трехпроводную линию подключения к частотнику и различное напряжение питания. Это следует учесть при выборе моделей датчика и частотника. На моделях частотников есть возможность использовать датчики с выходом по току или напряжению. Для этого могут быть предусмотрены или соответствующие клеммы или аппаратные переключатели.

В общем случае подключение датчика давления к частотнику выполняется по такому принципу:

• Монтируют внешний датчик давления;
• Прокладывают сигнальный кабель от датчика до частотного преобразователя;
• Подключают провода по схеме к соответствующим клеммам;
• При необходимости устанавливают перемычки или переключатели на частотнике в зависимости от его модели и модели датчика;
• Выполняют настройку программной части частотника с учетом новой обратной связи;
• Тестируют работу системы.

Обратите внимание, что для подключения датчика во избежание помех и наводок должен использоваться только качественный экранированный сигнальный кабель.

Если вам необходимы дополнительные консультации по выбору частотников, датчиков давления и их сопряжения, вы может обратиться за помощью к нашим специалистам.

Автоматизация освещения: фотореле и датчики движения — почему это круто и как установить

Датчики движения и освещения — устройства привычные. Но тонкостей в их работе достаточно и, если их все не учесть, датчики могут работать некорректно или быстро выйти из строя. Как устроены датчики движения и фотореле, как их правильно подобрать и установить — в этой статье.

Фотореле

Фотореле реагирует на уровень освещенности в месте установки и позволяет автоматически включать освещение с наступлением темноты.

Принцип работы
Вариантов устройства фотореле довольно много, но в его основе всегда лежит электрический элемент, реагирующий на освещение:

• фоторезистор, меняющий сопротивление в зависимости от интенсивности падающего света;
• фотоэлемент, генерирующий ЭДС (электродвижущую силу) при попадании на него света;
• фотодиод или фототранзистор, свойства PN-перехода которого меняются в зависимости от освещенности;
• фотоэмиссионная ячейка с пластинкой из материала, способного выделять свободные электроны под действием фотонов.

Вне зависимости от внутреннего устройства, для пользователя все фотореле примерно одинаковы. Все они содержат слаботочную часть со светочувствительным элементом и силовую, которая коммутирует нагрузку. Все они имеют возможность подстройки порога срабатывания освещенности и включаются/выключаются при его достижении.

Встроенный фотоэлемент или выносной
Силовая часть и сам фотоэлемент могут быть расположены в одном корпусе, а могут иметь раздельное исполнение с выносным фотоэлементом. Зачем это сделано? Затем, что не всегда удобно вести провода питания освещения к точке установки фотоэлемента (что придется делать, если силовая часть и фотоэлемент в одном корпусе).

Например, надо чтобы фотореле включало внутреннее освещение здания при наступлении темноты. Сам фотоэлемент при этом лучше расположить снаружи здания, в месте, где на него не будет влиять искусственное освещение. При использовании встроенного фотоэлемента толстый силовой провод придется вести до места установки датчика, а потом обратно к светильникам. Это неудобно, опасно и неэкономично. Поэтому в таких случаях силовая часть устанавливается внутри электрошкафа, а удаленный фотоэлемент подключается к ней тонким слаботочным кабелем.

Если же место установки фотоэлемента недалеко отнесено от коммутируемой линии, можно воспользоваться фотореле со встроенным фотоэлементом.

Особенности установки и подключения
Фотоэлемент должен быть установлен так, чтобы на него не попадал прямой свет от коммутируемых светильников. Иначе фотореле будет постоянно включать и выключать свет — ведь ему нет разницы, какое именно освещение на него попадает.

Для подключения прожектора или другого направленного светильника фотоэлемент можно установить вплотную к нему, но не в зоне попадания луча.

Если же освещение круговое, фотоэлемент нужно отнести подальше или защитить от прямого света лампы шторкой.

Фотореле со встроенным силовым блоком обычно имеет три вывода — фаза, ноль и нагрузка. Схема подключения в этом случае выглядит так:

Фотореле с выносным фотоэлементом обычно имеет отдельную пару клемм для него. В остальном схема подключения остается прежней.

Впрочем, у некоторых моделей схема подключения может отличаться. Поэтому перед установкой обязательно сверьтесь с инструкцией к прибору.

Настройка
Практически все фотореле имеют регулятор чувствительности для установки порога срабатывания. Когда освещенность в месте установки датчика становится ниже порога срабатывания, происходит переключение контактов. Положение регулятора обычно подбирается опытным путем. Сначала регулятор ставится на минимум, при котором реле срабатывает только в полной темноте. Вечером, в момент, когда нужно включить освещение, регулятор медленно выкручивается до включения ламп.

Некоторые фотореле оснащены также регуляторами задержки включения и продолжительности освещения. Первый регулятор позволит исключить ложные срабатывания — например, от фар проезжающих по улице автомобилей. Второй позволяет отключить освещение через несколько часов после наступления темноты, когда все уже спят и незачем «жечь» электричество.

Датчик движения

Датчик движения позволяет включать свет только там, где это нужно — ведь вовсе незачем освещать комнату или двор, когда поблизости никого нет.

Принцип работы
Распространены датчики движения трех видов: инфракрасные, ультразвуковые и микроволновые.

Последние два чаще используются в охранных системах — они обладают высокой точностью, но дорогие.

Для включения света обычно используются недорогие ИК-датчики — здесь высокой точности не надо. А то, что ИК-датчики регистрируют движение только нагретых предметов, в данном случае является скорее преимуществом.

Инфракрасный датчик содержит ИК-чувствительную матрицу и линзу Френеля, разбивающую инфракрасную «картину» на несколько лучей, попадающих на матрицу. Если мимо датчика проходит человек, интенсивность одного или нескольких лучей меняется, что приводит к срабатыванию датчика.

Инфракрасные датчики не излучают никаких волн и не реагируют на движение предметов с температурой окружающей среды. Поэтому движение веток деревьев или падение листьев не вызовет срабатывания.

Основной недостаток ИК-датчиков — ложные срабатывания на изменение температуры предметов: включение техники, ламп накаливания, попадание лучей солнца и т. д.

Фотореле+датчик движения
В системах управления освещением датчик движения часто объединен с фотореле — действительно, зачем включать свет при появлении «в кадре» человека, если на улице и так светло?

Такие датчики легко определить по наличию регулятора освещенности (LUX).

Но совместное расположение фотореле и датчика движения в одном корпусе не всегда удобно. Тогда можно подключить их и по отдельности, используя следующую схему:

Основные характеристики датчика
Датчик движения может быть потолочного или настенного крепления. Потолочный датчик устанавливается на потолке и контролирует некоторое пространство вокруг места установки.

Настенный датчик крепится на вертикальную поверхность и контролирует некоторый сектор перед собой.

Потолочный датчик можно установить на стену. Настенный датчик на потолок лучше не ставить — он контролирует цилиндрический сектор, при установке на потолок у него будут мертвые зоны.

Любой датчик — и настенного, и потолочного крепления — «видит» движение только внутри определенного сектора (90-180°) и с определенного расстояния (5-20 м). Учитывайте эти параметры при установке датчика.

Если датчик движения приобретается отдельно от светильника, убедитесь, что его максимальная мощность нагрузки не меньше мощности светильника. В обратном случае датчик движения быстро выйдет из строя.

Настройка
Типовой датчик движения c фотореле имеет три регулятора — порога срабатывания по освещению, чувствительности и продолжительности включения. У некоторых датчиков регулятора чувствительности нет. Такие лучше не устанавливать в местах с высокой вероятностью ложных срабатываний — на улице, в помещениях с большим количеством электроприборов и т.д.

Чувствительность регулируется опытным путем с учетом особенностей установки датчика:

• Если нужно, чтобы датчик срабатывал на максимальном расстоянии, установите регулятор на максимум. Но при этом возрастает риск ложных срабатываний — особенно при уличной установке.
• Чтобы датчик не реагировал на мелких животных и на включение электроприборов, установите регулятор в среднем положении.
• При минимальной чувствительности датчик будет реагировать на людей, только проходящих вплотную к нему (1-2 м).

Продолжительность включения обычно регулируется в диапазоне 1-15 минут, но изредка встречаются модели с максимальной продолжительностью включения в час или даже несколько часов. Устанавливайте продолжительность включения с учетом особенностей зоны:

• На проходных участках таймер можно установить на время, чуть большее, чем требуется на прохождение участка неспешным шагом — это обеспечит максимальную экономию электроэнергии.
• В рабочих зонах установите таймер на более продолжительное время (5-15 минут) — неприятно, когда свет выключается во время работы, стоит только остановится.

Иногда требуется дополнительная регулировка зоны срабатывания — например, нужно, чтобы датчик срабатывал при движении не во всем секторе, а только в определенной его части. Или, наоборот, нужно, чтобы датчик не реагировал на движение в определенном участке контролируемого сектора (например, если там установлен нагревательный прибор, вызывающий ложные срабатывания). Для такой регулировки иногда в комплекте с датчиком идет комплект шторок.

Но даже если производителем настройка зоны срабатывания не предусмотрена, ее можно сделать самостоятельно с помощью фольги. Нужно снять крышку датчика и поместить под линзу Френеля кусок фольги таким образом, чтобы загородить сектор, в котором движение регистрироваться не должно.

Нестандартные схемы подключения

Подключение нескольких светильников
Иногда нужно, чтобы датчик движения или фотореле включали несколько ламп. При этом обязательно надо учесть возросшую мощность нагрузки — она будет равна суммарной мощности всех включаемых ламп. Убедитесь, что датчик позволяет подключать нагрузку такой мощности.

Лампы подключаются к датчику движения параллельно.

Если суммарная мощность ламп слишком велика и подобрать подходящий датчик не получается, можно установить дополнительный контактор на нужную мощность:

Подключение параллельно выключателю
Иногда возникает необходимость установить совместно с датчиком движения выключатель. Например, если датчик установлен в проходной зоне с небольшой продолжительностью включения, но время от времени в этой зоне проводятся работы. Чтобы не перенастраивать датчик каждый раз, как ведутся работы, можно установить параллельно к нему выключатель. При его включении свет горит постоянно, при выключении — по датчику движения.

Практические схемы включения датчиков

Данная статья – вторая часть статьи про разновидности и принципы работы датчиков. Кто не читал – рекомендую, там очень много тонкостей разложено по полочкам.

Здесь же я отдельно вынес такой важный практический вопрос, как подключение индуктивных датчиков с транзисторным выходом, которые в современном промышленном оборудовании – повсеместно. Кроме того, приведены реальные инструкции к датчикам и ссылки на примеры.

Принцип активации (работы) датчиков при этом может быть любым – индуктивные (приближения), оптические (фотоэлектрические), и т.д.

В первой части были описаны возможные варианты выходов датчиков. По подключению датчиков с контактами (релейный выход) проблем возникнуть не должно. А по транзисторным и с подключением к контроллеру не всё так просто.

Рекомендую тем, кто интересуется, также мою статью про параллельное подключение транзисторных выходов.

Схемы подключения датчиков PNP и NPN

Отличие PNP и NPN датчиков в том, что они коммутируют разные полюсы источника питания. PNP (от слова “Positive”) коммутирует положительный выход источника питания, NPN – отрицательный.

Ниже для примера даны схемы подключения датчиков с транзисторным выходом. Нагрузка – как правило, это вход контроллера.

PNP выход датчика. Нагрузка (Load) постоянно подключена к “минусу” (0V), подача дискретной “1” (+V) коммутируется транзистором. НО или НЗ датчик – зависит от схемы управления (Main circuit)

NPN выход датчика. Нагрузка (Load) постоянно подключена к “плюсу” (+V). Здесь активный уровень (дискретный “1”) на выходе датчика – низкий (0V), при этом на нагрузку подается питание через открывшийся транзистор.

Призываю всех не путаться, работа этих схем будет подробно расписана далее.

СамЭлектрик.ру в социальных сетях:

Подписывайтесь! Там тоже интересно!

На схемах ниже показано в принципе то же самое. Акцент уделён на отличия в схемах PNP и NPN выходов.

Схемы подключения NPN и PNP выходов датчиков

На левом рисунке – датчик с выходным транзистором NPN. Коммутируется общий провод, который в данном случае – отрицательный провод источника питания.

Справа – случай с транзистором PNP на выходе. Этот случай – наиболее частый, так как в современной электронике принято отрицательный провод источника питания делать общим, а входы контроллеров и других регистрирующих устройств активировать положительным потенциалом.

Подключение двухпроводных датчиков

Про параллельное подключение датчиков я писал на блоге несколько раз, ссылки в конце статьи. Но если с трехпроводными всё более-менее понятно (с релейными вообще нет проблем), то двухпроводные не могут работать в параллель, в отличие от трехпроводных.

Когда первый включается, на выход второго приходит напряжение, и он никак не может работать, поскольку брать питание ему не откуда. Ведь тока через датчик нет.

Вообще двухпроводные очень капризны к нагрузке и питанию, им нужен определенный уровень тока, и не с каждой нагрузкой они работают. Например, индуктивные нагрузки, импульсные PFC блоки питания и светодиодные лампы не могут обеспечить нормальную работу двухпроводных датчиков. Поэтому я не люблю их.
Если нужно параллель, то решения три –
1. оставить один датчик
2. оставить два датчика, но чтобы они работали не в параллель, а каждый на свою нагрузку.
3. поставить трехпроводные датчики в параллель.

Как проверить индуктивный датчик?

Для этого нужно подать на него питание, то есть подключить его в схему. Затем – активировать (инициировать) его. При активации будет загораться индикатор. Но индикация не гарантирует правильной работы индуктивного датчика. Нужно подключить нагрузку, и измерить напряжение на ней, чтобы быть уверенным на 100%.

Замена датчиков

• PNP NO
• PNP NC
• NPN NO
• NPN NC

Все эти типы датчиков можно заменить друг на друга, т.е. они взаимозаменяемы.

Это реализуется такими способами:

• Переделка устройства инициации – механически меняется конструкция.
• Изменение имеющейся схемы включения датчика.
• Переключение типа выхода датчика (если имеются такие переключатели на корпусе датчика).
• Перепрограммирование программы – изменение активного уровня данного входа, изменение алгоритма программы.

Ниже приведён пример, как можно заменить датчик PNP на NPN, изменив схему подключения:

PNP-NPN схемы взаимозаменяемости. Слева – исходная схема, справа – переделанная.

Понять работу этих схем поможет осознание того факта, что транзистор – это ключевой элемент, который можно представить обычными контактами реле (примеры – ниже, в обозначениях).

Итак, схема слева. Предположим, что тип датчика – НО. Тогда (независимо от типа транзистора на выходе), когда датчик не активен, его выходные “контакты” разомкнуты, и ток через них не протекает. Когда датчик активен, контакты замкнуты, со всеми вытекающими последствиями. Точнее, с протекающим током через эти контакты)). Протекающий ток создает падение напряжения на нагрузке.

Внутренняя нагрузка показана пунктиром неспроста. Этот резистор существует, но его наличие не гарантирует стабильную работу датчика, датчик должен быть подключен к входу контроллера или другой нагрузке. Сопротивление этого входа и является основной нагрузкой.

Если внутренней нагрузки в датчике нет, и коллектор “висит в воздухе”, то это называют “схема с открытым коллектором”. Эта схема работает ТОЛЬКО с подключенной нагрузкой.

Так вот, в схеме с PNP выходом при активации напряжение (+V) через открытый транзистор поступает на вход контроллера, и он активизируется. Как того же добиться с выходом NPN?

Бывают ситуации, когда нужного датчика нет под рукой, а станок должен работать “прям щас”.

Смотрим на изменения в схеме справа. Прежде всего, обеспечен режим работы выходного транзистора датчика. Для этого в схему добавлен дополнительный резистор, его сопротивление обычно порядка 5,1 – 10 кОм. Теперь, когда датчик не активен, через дополнительный резистор напряжение (+V) поступает на вход контроллера, и вход контроллера активизируется. Когда датчик активен – на входе контроллера дискретный “0”, поскольку вход контроллера шунтируется открытым NPN транзистором, и почти весь ток дополнительного резистора проходит через этот транзистор.

В данном случае происходит перефазировка работы датчика. Зато датчик работает в режиме, и контроллер получает информацию. В большинстве случаев этого достаточно. Например, в режиме подсчета импульсов – тахометр, или количество заготовок.

Да, не совсем то, что мы хотели, и схемы взаимозаменяемости npn и pnp датчиков не всегда приемлемы.

Как добиться полного функционала? Способ 1 – механически сдвинуть либо переделать металлическую пластинку (активатор). Либо световой промежуток, если речь идёт об оптическом датчике. Способ 2 – перепрограммировать вход контроллера чтобы дискретный “0” был активным состоянием контроллера, а “1” – пассивным. Если под рукой есть ноутбук, то второй способ и быстрее, и проще.

Условное обозначение датчика приближения

На принципиальных схемах индуктивные датчики (датчики приближения) обозначают по разному. Но главное – присутствует квадрат, повёрнутый на 45° и две вертикальные линии в нём. Как на схемах, изображённых ниже.

НО НЗ датчики. Принципиальные схемы.

На верхней схеме – нормально открытый (НО) контакт (условно обозначен PNP транзистор). Вторая схема – нормально закрытый, и третья схема – оба контакта в одном корпусе.

Цветовая маркировка выводов датчиков

Существует стандартная система маркировки датчиков. Все производители в настоящее время придерживаются её.

Однако, нелишне перед монтажом убедиться в правильности подключения, обратившись к руководству (инструкции) по подключению. Кроме того, как правило, цвета проводов указаны на самом датчике, если позволяет его размер.

Вот эта маркировка.

• Синий (Blue) – Минус питания
• Коричневый (Brown) – Плюс
• Чёрный (Black) – Выход
• Белый (White) – второй выход, или вход управления, надо смотреть инструкцию.

Система обозначений индуктивных датчиков

Тип датчика обозначается цифро-буквенным кодом, в котором зашифрованы основные параметры датчика. Ниже приведена система маркировки популярных датчиков Autonics.

Система обозначений датчиков Autonics

Скачать инструкции и руководства на некоторые типы индуктивных датчиков:

• Autonics_proximity_sensor / Каталог датчиков приближения Autonics, pdf, 1.73 MB, скачан: 2243 раз./

• Omron_E2A / Каталог датчиков приближения Omron, pdf, 1.14 MB, скачан: 2876 раз./

• ТЕКО_Таблица взаимозаменяемости выключателей зарубежных производителей / Чем можно заменить датчики ТЕКО, pdf, 179.92 kB, скачан: 2283 раз./

• Turck_InduktivSens / Датчики фирмы Turck, pdf, 4.13 MB, скачан: 2733 раз./

• pnp npn / Схема включения датчиков по схемам PNP и NPN в программе Splan/ Исходный файл., rar, 2.18 kB, скачан: 4396 раз./

Скачать книгу про датчики

Реальные датчики

Датчики – товар специфический, и в магазинах электрики такие не продают. Как вариант, их можно купить в Китае, на АлиЭкспрессе.

А вот какие оптические датчики я встречаю в своей работе.

Всем спасибо за внимание, жду вопросов по подключению датчиков в комментариях!