Швидкий розвиток технічного прогресу дозволило внести елементи автоматизації в наш повсякденний побут і тим самим зробило життя більш комфортним. Засоби автоматики в більшій чи меншій мірі використовуються в міських квартирах, на дачах, і, особливо, в приватних домоволодіннях.
Що таке фотоелемент, сфера їх застосування
В даній статті розповідається про можливі варіанти застосування пристроїв саме з фотоелементами, однак при установці приладів автоматики та сигналізації в будинку і на ділянці необхідно комплексне використання пристроїв різного типу.
У системах автоматизації, сигналізації, спостереження і контролю застосовуються датчики різних типів: герконові, резистивні, ємнісні, індуктивні, термічні, сенсорні, контактні, мікрохвильові та багато інших, проте найчастіше використовуються датчики, які включають в себе фотоелементи.
Фотоелементами є електронні пристрої, що перетворюють енергію фотонів світла в електричну енергію. Перший фотоелемент був створений російським фізиком Олександром Столєтова майже сто тридцять років тому. З тих пір кардинально змінилася елементна база і пристрій приладу, однак принцип роботи залишається тим самим. Фотоелементи можна розділити на два типи: електровакуумні й напівпровідникові, причому в даний час вакуумні фотоелементи виявилися майже витісненими з-за щодо великих габаритів і низького ККД, однак вони продовжують використовуватися, наприклад, в зонах з високим іонізуючим випромінюванням, де напівпровідники не можуть працювати.
До фотоелементів відносяться самі різні прилади, починаючи від простих фотодіодів і фототранзисторів і закінчуючи світлочутливими матрицями фото- і відеотехніки. Сонячні фотоелементи, інакше звані сонячними батареями, також належать до цієї великої класу пристроїв і служать для електроживлення різноманітної техніки.
Фотоелементи знайшли широке застосування в самих різних сферах діяльності людини. На їх основі побудовані датчики руху і датчики присутності, датчики рівня освітленості, димові сповіщувачі, фотоелементи використовуються для зчитування інформації з оптичних дисків і штрих-кодів на товарах, керують підняттям шлагбаума і підраховують кількість минулих людей або проїхали автомобілів, контролюють переміщення комп'ютерної миші, головки принтера, інструменту у верстатах з ЧПУ.
Фотоелементи можуть працювати, наприклад, в турнікетах для запобігання проходу в зворотному напрямку, для відключення механізмів на виробництві при попаданні працівника в небезпечну зону, для індикації про знаходження людини в межах контрольованої території, у побутовій та іншій техніці для прийому команд з пультів дистанційного керування, і це не повний перелік «професій» фотоелементів.
Застосування фотоелементів в приватному будинку
З виробничої сфери фотоелементи поступово поширилися на сферу побутову. Існує безліч областей застосування фотоелементів, які допомагають поліпшити комфорт і якість життя, і велика частина з них може з успіхом використовуватися в міському або заміському приватному будинку.
охоронна сигналізація
Кожен власник особистого ділянки намагається захистити себе від непрошених гостей. Для запобігання проникнення сторонніх осіб використовується охоронна сигналізація, окремі елементи якої побудовані на базі фотоелементів. Дуже часто в охоронній системі використовуються датчики руху, які визначають присутність людини і вмикають сирени, світлові прилади або подають сигнал тривоги на пульт. Основою інфрачервоного датчика руху є піропріемніка, і при появі людини в зоні дії датчика теплової сигнал від нього за допомогою спеціальних лінз фокусується на чутливих елементах.
Чутливість приймача така, що він може визначити різницю температури об'єкта і фону в десяті частки градуса. Існують більш чутливі пристрої, які мають незначні конструктивні особливості і називаються датчиками присутності.
Рідше в охоронної сигналізації використовуються фотоелектричні датчики, які мають в своєму складі випромінювач і приймач. Модульований інфрачервоний або червоний світловий сигнал від випромінювача потрапляє в приймач. При появі об'єкта між передавачем і приймачем видається тривожний сигнал. Залежно від принципу побудови різниться три типи фотоелектричних датчиків:
- бар'єрні, коли промінь від випромінювача падає безпосередньо на приймач;
- рефлекторні, коли промінь від випромінювача відбивається световозвращателем, після чого потрапляє в приймач;
- дифузійні, коли промінь передавача падає на об'єкт і далі відбитим світлом потрапляє на приймач.
Перші два типи датчиків реагують на переривання променя, третій - на віддзеркалення світла від об'єкта. Так як використовується тільки один промінь, то такі датчики називаються однопроменеві.
Виробники випускають як однопроменеві датчики, так і зібрані в лінійку багатопроменеві системи, звані світловими бар'єрами. Вони не запобігають, а тільки контролюють перетин об'єктом кордону, визначеного променями бар'єру.
При установці поверх паркану кількох комплектів світлових бар'єрів з дзеркалами для зміни напрямку променів можна взяти під спостереження всю обгороджену територію приватної садиби. У продажу є величезна кількість типів однопроменевих датчиків і світлових бар'єрів, наприклад: SLSR 25B, SLS 318, SLSR 46B, MLD 300, MLD 500 і багато інших.
відеоспостереження
Світлочутлива матриця камери відеоспостереження - найбільш складний з розглянутих фотоелементів. Вона є основною частиною камери і призначена для перетворення сфокусованого на неї зображення в електричний сигнал, який згодом перетворюється в графічне зображення на екрані монітора.
Камери відеоспостереження відрізняються за призначенням, конструкції, параметрам і діляться на наступні типи:
- по вихідному сигналу - аналогові і цифрові;
- по кольоровості одержуваного зображення - чорно-білі і кольорові;
- по конструкції - модульні (безкорпусні), корпусні, купольні, мініатюрні;
- за ступенем захищеності - звичайні і антивандальні;
- за місцем установки - зовнішні і внутрішні;
- за способом передачі сигналу - провідні та безпровідні;
- по можливості зміни напрямку - нерухомі і керовані (поворотні);
- за типом об'єктива - з постійним і змінним фокусною відстанню;
- з управління зміною фокусної відстані - з ручним і дистанційним управлінням;
- по захищеності від погодних умов - в звичайному виконанні і в термобоксах з підігрівом і т.д.
Відеокамера перетворює зображення в електричний сигнал. У найпростішому випадку сигнал надходить на екран монітора для перегляду господарем будинку або членами його сім'ї. При наявності відповідного обладнання може здійснюватися збереження сигналу на записуючий пристрій. Запис відеосигналу можлива епізодична, тобто тільки при виявленні зміни картинки в кадрі, або постійна. При використанні накопичувачів інформації зображення може зберігатися потрібний час. Камери можуть встановлюватися самостійно або об'єднуватися з елементами систем охоронної сигналізації або доступу.
Опис, підбір і особливості установки відеокамер є досить великою темою і тому заслуговує на окрему статтю.
система доступу
Домофон є пристроєм, який служить для ведення переговорів з відвідувачами і забезпечення їх пропуску на будь-яку закриту територію. Він дозволяє на відстані вести розмови з людьми, які знаходяться у закритій хвіртки забору або при вході в дім. За допомогою звичайного домофона можна чути прибулих гостей, а за допомогою відеодомофона - ще й бачити їх. При необхідності господар одним натисканням кнопки може відімкнути електромеханічний замок і впустити гостей.
У складі відеодомофона використовується світлочутлива матриця, аналогічна матрицями камер відеоспостереження.
У базовий комплект відеодомофона входить:
- основна панель з відеомонітором (може називатися відеодомофоном), що встановлюється в передпокої або будь-якому іншому зручному місці;
- виклична панель з мініатюрною відеокамерою, що закріплюється у хвіртки або вхідних дверей;
- електромеханічний замок на хвіртці або двері, відмикає вбудованим електромагнітом або електродвигуном.
Так як хвіртка або двері можуть випадково залишитися відкритими, рекомендується обладнати їх автоматичним доводчиком, який не входить до складу комплекту домофону.
Відеодомофонні системи постійно удосконалюються, і випускається безліч їх видів в самій різній комплектації з різними технічними характеристиками. Вони можуть бути чорно-білі або кольорові, дротові або бездротові, в тому числі і IP-системи, в простому або антивандальному виконанні панелі. У комплект може входити кілька викличних панелей, встановлюваних, наприклад, у різних хвірток або ж біля хвіртки і біля вхідних дверей. Самих основних блоків з моніторами також може бути кілька, щоб було зручно користуватися домофоном з різних приміщень.
Сучасні моделі відеодомофонів можуть вписатися в будь-який інтер'єр, і при цьому мати такими додатковими функціями:
- наявність великої рідкокристалічного дисплея з високою роздільною здатністю;
- наявність вбудованого багатоканального цифрового відеореєстратора;
- збереження у вбудовану пам'ять або на SD-карту фотознімків відвідувача, зроблених ним же самим при натисканні кнопки виклику;
- робота в режимі відеореєстратора постійно або при виникненні руху в зоні дії відеокамери;
- перегляд записаного зображення на дисплеї;
- підключення декількох зовнішніх відеокамер і датчиків руху;
- підключення додаткових моніторів з високою роздільною здатністю;
- управління поворотними відеокамерами;
- наявність вбудованого автовідповідача;
- наявність в камері вбудованої інфрачервоного підсвічування;
- передача виклику на мобільний телефон;
- робота в режимі квадратора при підключенні декількох викличних панелей;
- підключення телефонної лінії;
- підключення зовнішнього жорсткого диска для зберігання відео- і фотофайлів, знятих камерами домофона;
- підключення до домофону телефонних трубок стандарту DECT;
- наявність Wi-Fi і Ethernet-порту;
- дистанційне підключення до камер через Інтернет, в тому числі через смартфон;
- робота основного блоку в режимі фоторамки та інші.
пожежна сигналізація
Пожежна сигналізація призначена для попередження про виникнення пожежі. Як елементи сигналізації застосовуються різні види автоматичних пожежних сповіщувачів, що відрізняються, в тому числі, і принципом роботи. Серед сповіщувачів є прилади, що працюють з використанням фотоелементів, так звані оптичні димові сповіщувачі. У їх складі присутній оптоелектронна пара - світлодіод і фотодіод, захищені від впливу зовнішнього світу. Вони розміщені таким чином, що світло, що випромінюється світлодіодом, не падає безпосередньо на фотодіод. У разі ж виникнення пожежі відбитий від частинок диму світло потрапляє на фотодіод і викликає спрацьовування пожежної сигналізації. Існує інший тип димового сповіщувача, у якого між елементами оптопари існує оптична зв'язок. При пожежі утворився дим створює перешкоду променю від світлодіода, в результаті формується сигнал пожежної тривоги.
Оптичні сповіщувачі мають високу чутливість і надійністю, в зв'язку з чим найчастіше встановлюються в домашніх господарствах. До збою в роботі сповіщувача може привести велику кількість пилу, тому необхідно своєчасно проводити його чистку.
Випускаються моделі автономних димових сповіщувачів, що відрізняються наявністю батарейки і сиреною. Відсутність проводів дозволяє дуже швидко будь-яке приміщення обладнати пожежною сигналізацією.
Як димових оптичних сповіщувачів можна використовувати ІП 212-50М2 (ДІП-50м2), IP 212-112, IP 212-142, ВПС-3.4м і інші.
управління освітленням
Життя людини в темряві немислима, тому дуже важливо мати якісне освітлення, а ще краще - якщо освітлення буде зручним, економічним і включатися в потрібному місці і в потрібний час.
Часто можна спостерігати картину нераціонального витрачання електроенергії: на вулиці світить сонце, і при цьому горять лампи освітлення. Щоб такого не відбувалося, можна встановити фотореле, яке за допомогою вбудованого фотоелемента для вуличного освітлення відстежує природну освітленість і включає зовнішні світильники при настанні сутінків або темряви, і відключає його, коли на вулиці стає ясно. Фотореле має регулятор, яким встановлюється поріг спрацьовування. Прикладом фотореле даного типу може бути, наприклад, реле ФБ-2М, ФР-601, ФР-602, ABB TW-1, ST301, LXP-01, LXP-02, LXP-03 і багато інших. Реле в основному відрізняються потужністю підключається навантаження. Якщо є бажання поливати в нічний час траву на газоні, то можна в якості навантаження замість лампи або ж разом з нею включити електричний насос або електромагнітний клапан, що відкриває і закриває подачу води.
Якщо немає необхідності, щоб лампи світили постійно в темний час доби, а запалювалися лише при наближенні до них людини, то можна скористатися фотореле з інфрачервоним або фотоелектричним датчиком руху. В даному приладі є два вбудованих фотодатчика: відстежують появу в зоні спостереження об'єкта, що випромінює інфрачервоні, тобто теплові промені, і природну освітленість. Як правило, дані прилади мають регулятор установки порога чутливості на випромінювання об'єкта, регулятор порога включення і відключення при зміні зовнішньої освітленості і регулятор часу відключення при пропажі активності об'єкта в межах контрольованої зони. Як фотореле з датчиком руху можна запропонувати для установки FR-135, Camelion LX-08, Camelion LX-28A, Camelion LX-39, Camelion LX-118, Feron SEN20 і інші.
У приміщеннях для автоматичного включення світла при появі людини і виключення при його догляді може застосовуватися фотореле, яке за розмірами відповідає звичайному вимикача освітлення і встановлюється замість нього.
Випускається також фотореле з датчиком руху в корпусі патрона-перехідника з регулюваннями часу відключення і порогом спрацьовування. В аналогічному корпусі проводиться фотореле з вбудованими датчиком світла та датчиком звуку, яке включає харчування на освітлювальну лампу в темряві при появі звуку.
Для підсвічування прибудинкової території в літній час з успіхом застосовується садовий світлодіодний світильник із сонячною батареєю і акумулятором. В такому світильнику сонячний фотоелемент - вимикач і вмикач освітлення, і одночасно джерело електроенергії для заряду вбудованого акумулятора. Днем сонячне світло, що потрапляє на батарею, перетворюється в електричний струм і заряджає акумулятор, а в темний час доби акумулятор віддає свій заряд светодиоду, підсвічують садову доріжку. Випускається схожий за конструкцією вібраційно-звуковий відлякувач земляних гризунів, в якому замість світлодіода вбудований акустичний генератор для відлякування кротів, мишей, медведок та інших шкідників.
холодне і гаряче водопостачання
Значну економію води може дати використання водопровідного крана з фотодатчиком. Такий кран має вбудовані світлодіод, фотодіод і електромагнітний клапан. Відбитий від рук світло потрапляє на фотоелемент, який дає команду на відкриття клапана; при видаленні рук клапан закривається, перекриваючи подачу води. До недоліків такого крана можна віднести необхідність подачі електроживлення для роботи схеми крана.
обігрів і кондиціонування
Найчастіше у відсутності людей в приміщенні вхолосту тривалий час працює кондиціонер або обігрівач. Більш економно витрачати електроенергію допоможе датчик руху, який буде відслідковувати присутність людини і давати команду кліматичних пристроїв на зміну параметрів роботи.
автоматичні ворота і автоматичний шлагбаум
Для того, щоб можна було не виходячи з автомобіля відкрити ворота і припаркуватися біля ганку будинку або прямо в гаражі, існують автоматичні в'їзні або гаражні ворота. Проводиться кілька основних видів воріт: відкоти, орні, секційні, рулонні, підйомно-поворотні. Кожні мають свою конструкцію, достоїнства і недоліки. Всі ці ворота об'єднує одне - їх робота автоматизована і управляються вони, як правило, з пульта дистанційного керування. Автоматика воріт дозволяє програмувати швидкість руху, включення і виключення плавного запуску і зупинки, швидкість в кінці відкривання і закривання, час затримки автоматичного закривання, включення звукового сигналу і деякі інші функції.
Механізми завжди були джерелом підвищеної небезпеки. У зону дії воріт може потрапити людина або тварина, та й сам автомобіль з різних причин може виявитися пошкодженим воротами або шлагбаумом. Для забезпечення безпеки ворота і шлагбаум обладнуються спеціальними пристроями, що блокують електропривод в разі, якщо машина або осіб перебувають у безпосередній близькості від рухомих елементів конструкції. Саме фотоелементи для воріт і фотоелементи для шлагбаума дають команду на автоматичну зупинку руху і тим самим допомагають повністю виключити травмування людей і пошкодження транспорту. Для безпечної експлуатації рекомендується додатково встановлювати кілька пар фотоелементів.
Як елементи автоматики для забезпечення безпеки воріт і шлагбаумів з успіхом застосовуються фотоелементи DoorHan, фотоелементи Nice і інші.
Російська багатопрофільна компанія DoorHan для заміських і міських ділянок з малоповерховими будинками випускає рольставні, рольворота, сталеві двері, системи огорожі, ворота, шлагбауми, а також автоматику для них. Компанія працює понад двадцять років і є лідером в Росії в цій області.
Італійська компанія Nice створена на початку 90-х років, продукція компанії продається в ста з гаком країнах світу, на російському ринку відома з 2008 року, в даний час є лідером в світі по продуктам автоматизації будинку. Nice з великим успіхом реалізує свої найбільш інноваційні технології та революційні дизайнерські рішення, в тому числі в області автоматизації в'їзних і гаражних воріт.
енергопостачання
Сонячні батареї є фотоелементи, безпосередньо перетворюють сонячну енергію в постійний електричний струм. При з'єднанні великої кількості елементів можна отримати значну вихідну потужність, достатню для живлення електрообладнання всього домашнього господарства.
Однак треба враховувати, що сонячні батареї виробляють електроенергію тільки коли світить сонце, причому максимальна віддача панелей досягається в ясну погоду влітку опівдні при розміщенні панелей строго перпендикулярно падаючим сонячним променям. Чим нижче сонце над горизонтом - тим менше виробляється електроенергії. Похмура погода також сильно впливає на вихідну потужність батарей. Щоб в темний час не залишитися без електроживлення, варто або передбачити перемикання харчування домашніх електричних приладів на стаціонарну електромережу, або на додаток до сонячних встановити акумуляторні батареї. Днем сонячні батареї будуть живити електроприлади і заряджати акумулятори, а вночі акумулятори стануть віддавати свою енергію споживачам.
Акумулятори на виході мають постійну напругу і, щоб можна було від них живити побутову техніку або інше обладнання, потрібно придбання інвертора, що перетворює постійну напругу від сонячних панелей в змінне 220 В з частотою 50 Гц, а також контролера, що стежить за правильною зарядкою акумуляторних батарей.
Таким чином, сонячні батареї дозволять платити менше за електроенергію, але будуть потрібні значні витрати на придбання сонячних батарей, акумуляторів, контролера, інвертора і монтажних елементів. Терміни окупності комплекту строго індивідуальні і залежать від встановленого обладнання, споживаної потужності, географічної широти, погоди, ціни на електроенергію в даному регіоні і багатьох інших факторів. Вони можуть становити до десяти з гаком років. Установка сонячних батарей в будь-якому випадку буде мати сенс, якщо є складнощі з підключенням будинку до стаціонарної електромережі.
Корисні поради:
- щоб не було помилкового спрацьовування, фотореле необхідно встановлювати в місці, доступному для природних променів світла, але поза зоною дії штучного освітлення, перед реле не повинно бути рухомих предметів, наприклад, гілок дерев;
- при виборі фотореле необхідно стежити, щоб підключене навантаження відповідала розрахункової потужності реле;
- датчик руху повинен бути встановлений таким чином, щоб на нього не падали прямі промені світла від сонця або лампи;
- перед датчиком руху не повинно знаходитися скло, так як воно є перешкодою для інфрачервоних променів;
- для сигналізації необхідно передбачити резервування харчування на випадок пропажі основного джерела;
- встановлені на видному місці відеокамери можуть чинити психологічний вплив на потенційного зловмисника;
- в разі використання бездротових пристроїв з автономним живленням перед настанням зимового періоду рекомендується встановити нові елементи живлення;
- зовнішні датчики необхідно встановлювати таким чином, щоб вони були захищені від впливу атмосферних опадів, механічних пошкоджень і доступу сторонніх осіб;
- не варто встановлювати датчики з фотоелементами поруч з такими потужними джерелами тепла, як печі, каміни, радіатори опалення і т.д .;
- оптичні димові сповіщувачі не рекомендується розміщувати в гаражах, біля печей, поруч з вентиляторами, у вологих і запилених приміщеннях.
Loading ...