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.
Содержание
- Нужно ли включать в систему освещения участка фотоэлемент
- Принцип работы фотоэлементов
- Как правильно выбрать фотоэлементы
- Как работает вакуумный фотоэлемент
- Фотоэлемент для ворот
- Фотоэлемент для шлагбаума видео
- Фотоэлементы Nice для наружной установки видео
- Фотоэлемент-выключатель видео
- Подключение фотоэлемента
- 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.
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.
