Анализ основных тенденций развития датчиков присутствия

Вступление:

Рост тарифов на электроэнергию принуждает искать новые методы и средства энергосбережения. Так за последние несколько лет отчетливо укрепилась тенденция к переходу на энергосберегающее оборудование и, в том числе, на энергосберегающие лампы. Однако, потребление таких ламп, хотя и существенно ниже всем привычных ламп накаливания, все же составляет десятки Ватт. Во многих ситуациях это потребление может оказаться достаточно существенным и во многом неоправданным. Так, например, освещать постоянно места, где люди появляются нечасто, но освещение необходимо (кладовки, подъезды и т.д.) будет лишней тратой средств. Логично установить датчик присутствия человека и датчик освещения, по данным которых можно включать освещение. Выгода от такого способа очевидна: потребление подобных датчиков составляет доли Ватта против десятков Ватт для ламп.

Датчики присутствия используют широкий спектр методов измерения, обладающие своими достоинствами и недостатками, но основными являются: пироэлектрические и акустические датчики. У первых недостатком является цена, влияние солнечного света на чувствительность датчика и диаграмма направленности не более 180 градусов. У вторых, проблема постоянного шумового фона, который воспринимается как полезный сигнал присутствия человека. Таким образом, акустические выключатели являются самыми оптимальными по затратам и качеству для регулирования освещения в подъездах, гаражах и складских помещениях.

Помимо акустических датчиков существуют фото-датчики, которые включают освещение с наступлением темноты, и фото-акустические, включающие освещение в темное время суток при наличии в помещении человека.

В таких датчиках нагрузка коммутируется при возникновении шума в помещении, независимо от уровня освещенности. Применяются они в основном в помещения, куда нет доступа естественному освещению (кладовки, складские помещения и т. п.). В подъездах жилых домов такие датчики использовать можно, но при этом сокращение затрат на электроэнергию не будет минимальным (т. к. днем датчик тоже будет реагировать на шум и включать освещение). Такая же ситуация происходит при использовании фото-датчиков.

С наступление темноты сработает оптический датчик и будет работать до наступления рассвета (периодически отключаясь для проверки уровня освещения в помещении). Максимальное энергосбережение достигается при использовании фото-акустических датчиков. Освещение будет включаться лишь в темное время суток при наличии человека в помещении (шаги, хлопки, разговор, стук дверью и т. д.)

Так как фото-акустические датчики обеспечивают максимальное энергосбережение, рассмотрим их поподробнее. Проанализировав рынок можно выделить несколько вариантов исполнения фото-акустических датчиков. Датчики с регулируемыми порогами освещения и шума и датчики без регуляции. Несомненно, датчики с регуляцией обладают преимуществом перед нерегулируемыми, но, с другой стороны, и некоторыми недостатками: при установке таких датчиков в подъездах приходится регулировать пороги срабатывания, что бывает не всегда просто из-за некачественных регулирующих элементов, либо из-за особенностей расположения датчика (например, датчик находится внутри корпуса лампы). Нерегулируемые, в свою очередь, имеют статические пороги срабатывания. Стоит отметить еще один тип датчиков — саморегулируемые. Такие датчики, как видно из названия, могут регулироваться автоматически. Достоинство датчика заключается в том, что не требуется постороннее вмешательство для регулировки порогов срабатывания (порога срабатывания по звуку, автоматической подстройки по уровню света, как правило, не требуется). Датчик сам подстроится к фону.

АО «Протон-Импульс» разработаны выключатели акустические универсальные (ВАУ-01, ВАУ-03Ф,ВАУ-04) позволяющих в темное время суток включать освещение в случае присутствия в помещении человека. Каждое из устройств оборудовано оптическим датчиком, реагирующим на внешнее освещение, микрофоном и электронным ключом. В качестве электронного ключа используются симисторы и тиристоры (зависит от типа изделия). Изделия могут применяться как с лампами накаливания, так и с люминесцентными и светодиодными лампами (в зависимости от варианта исполнения).

Принцип работы следующий: при достаточном количестве освещения микрофон не реагирует на звуки и подключенная лампа выключена. При недостаточном количестве освещения устройство переходит в «ждущий режим», в котором начинают обрабатываться поступающие с микрофона звуки, при возникновении которых срабатывает электронный ключ и включается освещение, устройство при этом переходит в «рабочий» режим. Одновременно с этим начинается отсчет времени, по истечении которого устройство перейдет в «ждущий режим». При возникновении звуков в «рабочем» режиме время начинает отсчитываться заново. После перехода в «ждущий режим» цикл повторяется.

Особенности работы изделия в зависимости от варианта исполнения:

ВАУ-01. Устройство с габаритными размерами 100х30х20 мм (ДхШхВ). При первом включении питания независимо от внешних условий нагрузка включается на время 10±3 с для тестирования цепи, затем устройство переходит в «ждущий режим». В «рабочем» режиме, при превышении акустического порога, включение нагрузки продлевается до 40 с. Максимальное время непрерывной работы лампы не более 600 с, по достижении которых происходит отключение нагрузки и датчик переходит в «ждущий режим».

ВАУ-03Ф. Представляет собой бюджетное малогабаритное устройство с размерами 40х30х13 мм. В отличие от датчика ВАУ-01 отсутствует первоначальная проверка цепи, изделие сразу переходит в «ждущий режим». Длительность «рабочего» режима, при котором коммутируется нагрузка, составляет 25-45 секунд.

ВАУ-04. По габаритным размерам представляет собой более компактную версию выключателя ВАУ-01 (габаритные размеры 85х25х17 мм). Ограничение на длительность непрерывной работы составляет 600 секунд. Также как и в акустическом выключателе ВАУ-01 имеется функция тестирования цепи, длительность которой составляет 5 секунд. Основным отличием от других датчиков, а также особенностью изделия является наличие автоматической подстройки по уровню фона, относительно которого датчик и будет срабатывать (рисунок 2). Устройство регистрирует уровень шума, выделяет медленно изменяющийся фон и срабатывает на полезный сигнал, превышающий текущее значение шума на 15±25 дБ. Такое решение позволяет использовать датчик присутствия в зашумленных помещениях, каковыми могут быть подъезды жилых домов, кладовые и различные производственные помещения.