מהו תא פוטואלקטרי וכיצד הוא פועל?

האם אי פעם תהית איך ה אורות חוץ של חללים מסחריים או רחוב חשוך נדלקים בבת אחת? סביר להניח שהם היו אוטומטיים באמצעות תאי פוטואלקטריים.

לתאי פוטואלקטריים או בקרת צילום יש פוטנציאל להקל על חייכם כאשר הם משולבים עם תאורה חכמה. כך לא תצטרכו לדאוג כלל לצריכת אנרגיה נוספת! תאי פוטואלקטריים אלה ידליקו או יכבו את האורות באופן אוטומטי בהתאם לתאורת הסביבה הזמינה. בנוסף, אביזר זה יכול לשמש ב... תאורת אווירה, אזעקות פריצה ודלתות אוטומטיות כדי לשרת אותך בנוחות מרבית. 

אז המשיכו לקרוא וגלו כמה אפשרויות המרה מובילות כדי למצוא את תא הפוטואלקטרי המתאים למערכת שלכם.

מהו תא פוטואלקטרי? 

תא פוטואלקטרי הוא מודול רגיש לאור קטן, בעל צריכת חשמל נמוכה וקל לשימוש. זהו חיישן שמשנה את ההתנגדות של מעגל חשמלי בהתבסס על כמות האור הקיימת בסביבה. כך, הוא מסייע לשלוט באורות חכמים ובמכשירים אחרים באופן אוטומטי. בנוסף, הוא מגיע בצורות וגדלים שונים לשימוש עבור גופי תאורה שונים.

ממה עשוי תא הפוטואלקטרי?

חומר מוליכים למחצה

חומר המוליך למחצה הוא המרכיב העיקרי של תא פוטואלקטרי. מנגנון פעולתו של תא פוטואלקטרי תלוי בסוג חומר המוליך למחצה שמשנה את ההתנגדות החשמלית בתגובה לעוצמת האור.

קדמיום גופרתי (CdS) הוא הנפוץ ביותר בתאי פוטואלקטריים. למעשה, תאי פוטואלקטריים נקראים לעיתים תאי CdS. הם רגישים לאור נראה ועולים פחות. מלבד זאת, קדמיום סלניד (CdSe), סיליקון (Si), גרמניום (Ge) וצזיום (Cs) משמשים ליישומים מיוחדים. 

כימוס

מארז או גוף משמשים להגנה על חומר מוליך למחצה רגיש מפני גורמים סביבתיים קשים. כימוס זה מגדיל את תוחלת החיים והביצועים של תא הפוטואלקטרי.

אלקטרודות

שתי אלקטרודות מחוברות למוליך למחצה המאפשר זרימת זרם כאשר הוא נחשף לאור. אלקטרודה אחת עשויה מחומרים מוליכים כמו מתכות, והשנייה עשויה ממוליכים שקופים כמו תחמוצת אינדיום בדיל (ITO).

חוטי חיבור

ישנם חוטים הנקראים חוטי חיבור המחוברים לאלקטרודות. כפי ששמם מרמז, הם יוצרים חיבור בין תא הפוטואלקטרי למערכת התאורה. אות חשמלי מועבר דרך חוטים אלה.

ציפוי מגן

לעיתים, ניתן ציפוי מגן מעל חומר המוליך למחצה להגנה נוספת. הוא מגן על המוליך למחצה מפני גורמים חיצוניים ומגביר את עמידותו.

דיור

המארז הוא המארז או המתחם החזק שבו נמצא תא הפוטואלקטרי. הוא הכרחי להתקנה והרכבה קלות של תא הפוטואלקטרי בגופי תאורה ומערכות בקרה.

מסנן אופטי (אופציונלי)

במקרים מסוימים, נעשה שימוש במסנן אופטי בתא הפוטואלקטרי כדי להגביל את אורכי הגל של האור שיכולים להגיע למוליך למחצה. הוא שולט בתגובת תא הפוטואלקטרי למקורות אור או לתנאי סביבה ספציפיים.

כיצד פועל תא פוטואלקטרי? 

פוטואלקטרי או חיישן אור מחקה את עקרון הפעולה של האפקט הפוטואלקטרי שתואר על ידי אלברט איינשטיין בשנת 1905. כאן, הפוטואלקטרי משתמש בנגד תלוי אור (LDR) המכיל חומר מוליך למחצה. בדרך כלל, קדמיום גופרתי משמש לחומר זה.

כאשר אור פוגע בתא הפוטואלקטרון, אנרגיית האור מעוררת את האלקטרונים לנוע וליצור זרם חשמלי. במקביל, ההתנגדות של תא הפוטואלקטרון פוחתת, מה שמאפשר זרימת אלקטרונים רבה יותר. זרימת אלקטרונים זו מכבה את האור. החיישן יכול לזהות את רמת עוצמת האור. במהלך היום, הוא יאפשר זרימת אלקטרונים, והאור יכבה.

כאשר חשוך, התנגדות הפוטואלקטרי עולה, הזרם החשמלי מפסיק והחיישן מדליק את האור. פעולה אוטומטית זו מספקת בקרת תאורה חסכונית באנרגיה ללא כל פעולה ידנית.

סוגי תאי פוטואלקטריים

בהתבסס על תקן התעשייה והיישום

1. תאי פוטואלקטריים NEMA

תאי פוטואלקטריים NEMA הם ראשי תיבות של National Electrical Manufacturers Association (NEMA) המגיעים עם מערכות בקרת תאורה עם נעילת טוויסט והפעלה חשמלית. לרוב, הם משמשים להדלקה וכיבוי בסיסיים של אורות. שקעי NEMA בעלי 3 פינים, 5 פינים ו-7 פינים משמשים בדרך כלל עבור פנסי רחוב או... אורות מבולעם זאת, יש לו פונקציונליות מוגבלת מבחינת תאימות עם אורות חכמים.

2. תאי פוטואלקטריים של ז'אגה

תאי הפוטואלקטרי של Zhaga מורכבים משקע Zhaga וחיישן. בנוסף, הם משמשים עבור מערכות תאורת LED מודרניות וחכמות. הם גמישים ומאפשרים פונקציות שונות כגון עמעום, שילוב חיישנים, בקרה מתקדמת וכו'. יתר על כן, אין צורך בחיווט בעת התקנת תא הפוטואלקטרי הזה. 

בהתבסס על עקרון הפעולה

1. תאים פוטו-מולכיים

התקן חשמלי זה פועל כנגד רגיש לאור. הוא ידוע גם כנגד תלוי אור (LDR) או פוטורזיסטור. התקן מוליך למחצה זה משנה את ההתנגדות החשמלית בהתאם לשינויים בעוצמת האור. עם יותר אור על התא, ההתנגדות פוחתת ויותר זרם זורם. לעומת זאת, ההתנגדות עולה בנוכחות אור חלש ופחות זרם זורם.

2. תאים פוטו-וולטאיים

תאים פוטו-וולטאיים הופכים אנרגיה סולארית לאנרגיה חשמלית. במילים אחרות, חומר המוליך למחצה של התאים סופג את הפוטונים של אור השמש ומייצר זרימת אלקטרונים. כתוצאה מכך, נוצר זרם חשמלי, המכונה חשמל סולארי.

3. תאים פוטו-אמיסיביים

תאים פוטו-אמיסיים ידועים בשם פוטו-צינורות, אשר פועלים לפי מנגנון האפקט הפוטואלקטרי. בנוסף, החומר של תא זה פולט אלקטרונים כאשר אנרגיה מסופקת לחומר. ראשית, האלקטרונים בתוך החומר מתעוררים וקופצים למסלולים גבוהים יותר. לאחר מכן, הם משחררים אנרגיה ומגיעים למסלולים המקוריים שלהם.

4. תאי גולאי

תאי גוליי פועלים על ידי חישת קרינה אינפרא אדומה. לדוגמה, גליל מתכת שחורה ממולא בגז קסנון בקצה אחד. לאחר מכן, אנרגיית אינפרא אדומה נופלת על הפלטה השחורה ומחממת את הגז. גז מחומם מכופף את הסרעפת הגמישה בקצה השני של הגליל. תנועה זו מווסתת את רמת אנרגיית המוצא.

5. התקנים מצומדים למטען (CCD)

להתקנים מצומדי מטען יש דיוק מקסימלי בהשוואה לתאי פוטו אחרים. כאשר עצם מחזיר פוטונים, התקן זה לוכד אותם ומפרק את התמונה לפיקסלים.

6. פוטו-מכפיל 

זהו גלאי מסוג רגיש מאוד. מכפיל הפוטו הזה יכול להכפיל אור לא ברור פי 100 מיליון. 

בהתבסס על סוג פלט

1. תאי פוטו אנלוגיים

תאי פוטו אנלוגיים מייצרים מתח או זרם רציף המשתנה באופן פרופורציונלי לכמות האור הנמדדת. תאי פוטו אלה מציעים מדידה מדויקת של עוצמת האור. לכן, הם משמשים במצלמות ובמכשירים מדעיים כדי לשלוט בזמן החשיפה וברמות האור. פוטורזיסטור הוא דוגמה לתא פוטו אנלוגי.

2. תאי פוטו דיגיטליים

תאי פוטו דיגיטליים מייצרים בדרך כלל פלט בינארי המבוסס על סף האור שנקבע. הם משמשים למשימות מיתוג המפעילות או מכבות אורות כאשר רמת האור יורדת מתחת לרמה מסוימת. כמו כן, תאורת רחוב אוטומטית ואזעקות משתמשים בתא פוטו זה. 

יישומים של תאי פוטואלקטריים

תאורה חיצונית

תאי פוטואלקטריים משמשים בדרך כלל לשליטה על תאורת חוץ של הגינה, הפטיו, שביל הגישה, המעבר, פתח הדלת וכו'. שימוש בתאי פוטואלקטריים באזורים אלה יגביר את הנראות והאבטחה באופן אוטומטי בהתאם ל... תאורת הסביבה רָמָה. 

תאורת רחוב

תאי פוטואלקטריים המשמשים בתאורת רחוב תורמים לצריכת אנרגיה מופחתת. לדוגמה, הם מדליקים את האורות עם רדת החשיכה ומכבים אותם עם שחר ללא כל פעולה ידנית. 

תאורה פנימית

ניתן לשלב את תאי הפוטואלקטרי במערכת התאורה הפנימית כדי להתאים באופן אוטומטי את רמת הבהירות. 

מערכות אבטחה

תאי פוטואלקטריים משמשים גם במערכות אבטחה שונות, כמו אזעקות פריצה, כדי להפעיל את האזעקה על ידי זיהוי הפרעות בקרן אור. מלבד זאת, הם משמשים לניטור גישה לחדרים או מבנים. הם מתעדים את אירועי הכניסה והיציאה מהמקום כאשר קרני האור נקטעות. 

דְלָתוֹת אוֹטוֹמָטִיוֹת

שימוש נרחב נוסף בתאי פוטואלקטריים הוא אוטומציה של פתיחה וסגירה של דלתות בעזרתם. כאשר ה קרן אור נקטע, מעגל חשמלי נפתח וממסר מופעל. אירוע זה מספק מספיק כוח כדי לפתוח או לסגור את הדלת באופן אוטומטי. במילים אחרות, תאי הפוטואלקטרי של הדלתות האוטומטיות מבטיחים הפעלה ללא ידיים. 

בקרת מצלמה

תאי פוטואלקטריים במדדי חשיפה משמשים במצלמות לצילום טוב יותר. זה עוזר לדעת את זמן החשיפה הנכון כדי לקבל תמונה טובה.

מדי אור 

תאי פוטואלקטריים הנמצאים במדדי אור מודדים את עוצמת האור. כאן, תאי הפוטואלקטריים פועלים כחיישנים הממירים את עוצמת האור לאותות חשמליים. לאחר מכן, אות זה מסייע לשלוט במערכות התאורה באופן אוטומטי. 

שעוני

באמצעות תאי פוטואלקטריים בתוך טיימרים, מחושבים התזמון והמהירות של המתחרים במרוצים. 

כיצד ניתן לעקוף תא פוטואלקטרי? 

אם ברצונך להשאיר את האור דולק באופן קבוע או לשלוט בו באמצעות המתג או הטיימר הקיים, עקוף את תא הפוטואלקטרי באמצעות השיטות הבאות. 

שיטה 1: שימוש במכסה קצר

כאשר תאי הפוטואלקטרי מורכבים חיצונית באמצעות שקעי נעילה או מתאמים, יש להחליף את תא הפוטואלקטרי במכסה קצר. לאחר מכן ניתן להגדיר את התאורה למצב דולק תמיד תוך שמירה על המעגל של גוף תאורת ה-LED סגור. כמו כן, ניתן לשלוט בתאורה חיצונית באמצעות תא פוטואלקטרי מרכזי או מערכת מתגים.

שיטה 2: שימוש במתג DIP או במתג החלקה

תוכלו למצוא מתג DIP או מתג החלקה בתאורת גג ותאורת אסם מדמדומים עד שחר. בעזרתם תוכלו להפעיל או לכבות את חיישן הפוטואלקטרי בהתאם לדרישותיכם. למעשה, אין צורך בחיווט מחדש או בהחלפה של אף רכיב בשיטה זו.

שיטה 3: ניתוק החיווט

ניתן לעקוף בקלות תאי פוטואלקטריים הנמצאים במארזי קיר על ידי ניתוק החיווט. לכן, נתקו את תא הפוטואלקטרי ושלטו באורות כרצונכם.

שיטה 4: כיסוי החיישן באופן זמני

במקום עקיפה קבועה, ניתן לעקוף באופן זמני את תא הפוטואלקטרי על ידי כיסוי החיישן. ראשית, מצאו את החיישן השחור הקטן והעגול או המרובע שעל גוף התאורה. לאחר מכן, השתמשו בסרט חשמל שחור או בד עבה כדי לכסות אותו. בדרך זו, החיישן יחשוב שזה לילה, והאורות ידלקו.

כיצד לבחור את תא הפוטואלקטרי הנכון? 

סוגי הרכבה

בעת בחירת תא הפוטואלקטרי, עליכם לקחת בחשבון כיצד הוא יותקן. לדוגמה, סוג תא הפוטואלקטרי ישתנה בהתאם למיקום ההרכבה שלו על עמוד, קיר או בתוך גוף תאורה. לכן, בחרו את תא הפוטואלקטרי המתאים בהתבסס על מיקום ההרכבה.

סוג תאורה

עיצוב תא הפוטואלקטרי משתנה בהתאם ל- סוגי נורותלכן, חשבו על סוג האור איתו אתם עובדים, לדוגמה, LED, נורת ליבון או אחרים, לפני שבוחרים את תא הפוטואלקטרי.

תגובה ספקטרלית

לכל תא פוטואלקטרי יש חומר פוטו-מוליך ספציפי עם תגובה ספקטרלית ייחודית. זו הסיבה שיש לקחת בחשבון את התגובה הספקטרלית בעת בחירת תא פוטואלקטרי עבור יישום ספציפי.

דרישות תאימות ומתח 

עליך לוודא שתאי הפוטואלקטרי תואמים למערכת התאורה הקיימת שלך לפני רכישתם. לדוגמה, ודא שתא הפוטואלקטרי שלך עומד בדרישות המתח של המערכת שלך כדי למנוע נזק או תקלה.

דירוגים סביבתיים

ישנם דירוגי עמידות לקרינה אולטרה סגולה (UV) ו דירוגי הגנה מפני כניסה (IP). תחת הקטגוריה של דירוגי סביבה עבור תאי פוטואלקטריים. ראשית, דירוגי ה-IP מתייחסים למידת ההגנה של תא פוטואלקטרי מפני אבק ומים. הם מורכבים משתי ספרות, כאשר הספרה הראשונה קובעת את ההגנה מפני מוצקים כמו אבק, פסולת וכו'. בנוסף, הספרה השנייה מציינת הגנה מפני נוזלים כמו מים. ככל שהדירוג גבוה יותר, כך רמת ההגנה גבוהה יותר. לדוגמה, דירוג IP65 פירושו שתא פוטואלקטרי מוגן מפני אבק וסילוני מים בלחץ נמוך מכל כיוון. יתר על כן, דירוג IP67 פירושו שהוא מוגן מפני אבק וטבילה במים עד 30 דקות. 

שנית, דירוגי עמידות לקרינת UV משמעותם האם תאי הפוטואלקטרי יכולים לעמוד בפני אור אולטרה סגול חשיפה באזור חיצוני. תאי פוטואלקטריים בעלי עמידות מספקת לקרינת UV יכולים לעמוד בחשיפה ממושכת לאור שמש מבלי לפגוע בביצועים. 

ניתוח מחיר ועלות-תועלת

עליכם לקחת בחשבון את מחיר הרכישה הראשוני ועלויות ארוכות טווח אחרות הקשורות לתאי פוטואלקטריים, כולל עלויות תחזוקה, עלויות החלפה פוטנציאליות וכו'. לאחר מכן קבעו אם סכום עלות זה שווה את הערך והיתרונות שהוא מספק. 

אריזה

סוגים שונים של ציפויים, כגון זכוכית, מתכת או פלסטיק, משמשים באריזות פוטו-תאים. שקלו את היתרונות והחסרונות של כל סוגי האריזה ובחרו את המתאים לכם. לדוגמה, בחרו ציפוי מתכת כדי לקבל הגנה מקסימלית. לחלופין, אם יש לכם תקציב מוגבל ואתם זקוקים לתאי פוטו-תאים לתאורת רחוב, לכו על ציפוי פלסטיק. 

טווח טמפרטורות

חומרים פוטו-מולכי אנרגיה פועלים טוב יותר בטווח טמפרטורות של -40°C עד 75°C. לכן, יש לקחת בחשבון את טמפרטורת המיקום לפני רכישת תאי הפוטואלקטרי.

כיצד להתקין תא פוטואלקטרי? 

הנה המדריך המקצועי כיצד להתקין תא פוטואלקטרי בקלות ובבטחה: 

שלב 01: בחירת מיקום התקנת תא הפוטואלקטרי 

תאי פוטואלקטריים מותקנים במקומות שונים למטרות שונות. לדוגמה, תאי פוטואלקטריים המותקנים על הקיר מותקנים לתאורת חוץ, תאי פוטואלקטריים המותקנים על התקרה מיועדים לאזורים פנימיים, ותאי פוטואלקטריים המותקנים על עמודים מיועדים לפנסי רחוב. לכן, בחירת המיקום להתקנת תא הפוטואלקטרי היא המשימה הראשונה שלכם. כמו כן, ודאו שהמיקום אינו חשוף לטמפרטורות קיצוניות, לחות או אור שמש ישיר.

שלב 02: בחירת הגובה והזווית להתקנה

בחרו את הגובה והזווית המתאימים להתקנת תא הפוטואלקטרי. באופן כללי, מומלץ גובה של 6-8 מטרים להתקנת תא הפוטואלקטרי. בנוסף, זווית תא הפוטואלקטרי צריכה להיות תואמת לאזור הזקוק לתאורה.

שלב 03: כיבוי מפסק המעגל 

כעת, כבו את מפסק החשמל כדי לכבות את מקור החשמל של מערכת התאורה שלכם. 

שלב 04: פירוק המארז המכיל את התאורה

ברגע זה, יש לפרק את רכיבי המארז המחזיקים את התאורה. בנוסף, יש לנתק את החוט השחור המחבר את הבית לגוף התאורה.

שלב 05: חיבור תא הפוטואלקטרי 

ישנם שני חוטים שחורים על תאי הפוטואלקטרי. כעת חברו אחד מחוטים אלה לחוטים השחורים המגיעים מהבניין. סובבו את חוט הנחושת החשוף כדי להבטיח חיבור הדוק. לאחר מכן, חברו את החוט השני של תא הפוטואלקטרי לחוט השחור של גוף התאורה. 

שלב 06: כיסוי הקשרים החדשים

כעת השתמשו בכיסוי חשמל כדי לכסות את החיבורים החדשים. ליתר ביטחון, ודאו שאין חוט נחושת חשוף. לאחר מכן בדקו את תא הפוטואלקטרי על ידי החזרת החשמל למפסק. השתמשו בידיים שלכם כדי לכסות את תא הפוטואלקטרי. אם האורות נדלקים, אז הוא פועל כראוי. לבסוף, סיימו את העבודה על ידי הרכבת גוף התאורה בחזרה.

טיפים לתחזוקה של תאי פוטואלקטריים

ניקיון רגיל

עליך לנקות את פני השטח של תא הפוטואלקטרי בעזרת מטלית רכה ויבשה כדי להסיר לכלוך שטחי. אין להשתמש בכימיקלים חזקים שעלולים לפגוע בחיישן. 

הסרת חסימות

בדוק אם ישנם חפצים פיזיים המפריעים לתא הפוטואלקטרי. הסר אותו כדי להבטיח תפקוד מלא של תא הפוטואלקטרי לגילוי אור. 

בדיקת חיבורים חשמליים

בדוק אם כל החיבורים החשמליים מאובטחים וחופשיים מקורוזיה. תקן את החיבורים הרופפים מיד כדי למנוע נזק נוסף.

הבטחת יישור תקין

אם למערכת התאורה שלכם יש יחידות משדר ומקלט נפרדות, יש ליישר אותן כראוי לקבלת ביצועים טובים יותר של הפוטואלקטרי.

בעיות נפוצות וטיפים לפתרון בעיות

אל תדאגו אם אתם נתקלים בבעיות עם תא הפוטואלקטרי שלכם. פשוט עברו על הטיפים לפתרון בעיות המפורטים להלן ותקבלו פתרון מיידי! 

בעיה 01: אורות לא נדלקים או כבים

פתרון: ראשית, בדקו אם משהו חוסם את שדה הראייה של הפוטואלקטרי אל מקור האור. הסירו את החסימה ובדקו שוב. בנוסף, השתמשו במולטימטר כדי לוודא שחיבורי החיווט מאובטחים. מלבד זאת, בדקו אם יש סדקים או נזקי מים. במקרה של נזק חמור, ייתכן שיהיה צורך בהחלפה.

בעיה 02: אורות מהבהבים

פתרון: בדקו אם יש חיווט רופף או שגוי ותקנו אותו בהתאם. בנוסף, ודאו שתא הפוטואלקטרי אינו חש אור ממקורות אחרים. כמו כן, עבור אזורים עם אור משתנה, השתמשו בתא פוטואלקטרי עם השהייה מובנית.

בעיה 03: תאי פוטואלקטריים אינם מגיבים לשינויים באור

פתרון: התאם את הגדרות הרגישות של תאי הפוטואלקטרי בהתאם לסביבה. כמו כן, הימנע מלכוון אותם ישירות אל האור עליו הם שולטים בעת ההתקנה. 

בעיה 04. רעש קליקים מוגזם

פתרון: אם תא הפוטואלקטרי שלך משמיע רעש נקישות מוגזם, בדוק אם יש תקלה פנימית ותקן אותה בהתאם. בנוסף, אבטחת ספק הכוח והעומס המחובר יכולה לפתור בעיה זו.

בעיה 05: אורות נדלקים בזמן הלא נכון

פתרון: הימנעו מאור מלאכותי ישיר בעת התקנת תא הפוטואלקטרי. הוא אמור להיות חשוף רק לאור מוחזר. לכן, בחרו מקום המוגן ממקורות אור ישירים.

שאלות נפוצות

בשורה התחתונה

תאי פוטואלקטריים הם תוספת חיונית למערכת התאורה האוטומטית של מקום. הם מתאימים גם לשימוש פנימי וחיצוני כאחד. כעת, לאחר שהכרתם את היתרונות של שימוש בתאי פוטואלקטריים בתאורת LED חכמה, בחרו אפשרויות תאורת LED, החל מ... מוטות ליניאריים מודרניים, פסי לד, כדי LED נאון Flex החל מ- תאורת LEDYi. 

בנוסף, תקבלו את המוצרים הרצויים בהתאם לצרכים שלכם, יחד עם אפשרויות התאמה אישית שונות. יתר על כן, אנו מציעים לכם 3 עד 5 שנות אחריות על גופי התאורה שלנו. אז, צור קשר בהקדם האפשרי לביצוע ההזמנה שלך!