Você já se perguntou como luzes externas de espaços comerciais ou uma rua escura acendem tudo de uma vez? Muito provavelmente, foram automatizados com fotocélulas.
Fotocélulas ou controle de luz têm o potencial de facilitar sua vida quando integradas a luzes inteligentes. Assim, você não precisará mais se preocupar com o consumo extra de energia! Essas fotocélulas ligam ou desligam as luzes automaticamente, dependendo da luz ambiente disponível. Além disso, este acessório pode ser usado em iluminação ambiente, alarmes contra intrusão e portas automáticas para atendê-lo com a máxima conveniência.
Então, continue lendo e descubra algumas das principais opções de conversão para encontrar a fotocélula certa para sua configuração.
O que é uma fotocélula?
Uma fotocélula é um módulo fotossensível pequeno, de baixo consumo de energia e fácil de usar. Trata-se de um sensor que altera a resistência de um circuito elétrico com base na quantidade de luz presente no ambiente. Assim, ajuda a controlar luzes inteligentes e outros dispositivos automaticamente. Além disso, está disponível em diferentes formatos e tamanhos para ser usada em diversas luminárias.
Do que é feita a fotocélula?
Material semicondutor
O material semicondutor é o principal componente de uma fotocélula. O mecanismo de uma fotocélula depende do tipo de material semicondutor que altera a resistência elétrica em resposta à intensidade da luz.
O sulfeto de cádmio (CdS) é o mais comumente usado em fotocélulas. Aliás, as fotocélulas às vezes são chamadas de células CdS. Elas são sensíveis à luz visível e têm um custo relativamente baixo. Além disso, o seleneto de cádmio (CdSe), o silício (Si), o germânio (Ge) e o césio (Cs) são usados em aplicações especializadas.
Encapsulamento
Um invólucro ou caixa é usado para encapsular o material semicondutor sensível contra fatores ambientais adversos. Esse encapsulamento aumenta a vida útil e o desempenho da fotocélula.
Eletrodos
Dois eletrodos são conectados ao semicondutor que facilita o fluxo de corrente quando exposto à luz. Um eletrodo é feito de materiais condutores, como metais, e o outro é feito de condutores transparentes, como óxido de índio e estanho (ITO).
Cabos de conexão
Há fios chamados cabos de conexão conectados aos eletrodos. Como o próprio nome sugere, eles criam uma conexão entre a fotocélula e o sistema de iluminação. Um sinal elétrico é transmitido por esses cabos.
Revestimento protetor
Às vezes, um revestimento protetor sobre o material semicondutor é aplicado para proteção adicional. Ele protege o semicondutor de fatores externos e aumenta sua durabilidade.
Habitação
A caixa é o invólucro ou invólucro resistente onde a fotocélula permanece. É necessária para facilitar a instalação e a montagem da fotocélula em luminárias e sistemas de controle.
Filtro Óptico (Opcional)
Em alguns casos, um filtro óptico é usado na fotocélula para limitar os comprimentos de onda da luz que podem atingir o semicondutor. Ele controla a resposta da fotocélula a fontes de luz ou condições ambientais específicas.
Como funciona uma fotocélula?
Uma fotocélula ou sensor de luz imita o princípio de funcionamento do efeito fotoelétrico descrito por Albert Einstein em 1905. Aqui, a fotocélula utiliza um resistor dependente de luz (LDR) que contém um material semicondutor. Normalmente, o sulfeto de cádmio é usado para esse material.
Quando a luz atinge a fotocélula, a energia luminosa excita os elétrons, fazendo-os se mover e criar uma corrente elétrica. Ao mesmo tempo, a resistência da fotocélula diminui, permitindo um maior fluxo de elétrons. Esse fluxo de elétrons desliga a luz. O sensor consegue detectar o nível de intensidade da luz. Durante o dia, ele permite o fluxo de elétrons e a luz é desligada.
Quando está escuro, a resistência da fotocélula aumenta, a corrente elétrica cessa e o sensor acende a luz. Essa operação automática proporciona um controle de iluminação com eficiência energética, sem necessidade de operação manual.
Tipos de Fotocélulas
Com base no padrão e aplicação da indústria
1. Fotocélulas NEMA
Fotocélulas NEMA são a sigla para fotocélulas da National Electrical Manufacturers Association (Associação Nacional de Fabricantes de Eletricidade), que vêm com fotocontrole por fio e sistemas de controle de iluminação com trava giratória. Mais frequentemente, são usadas para ligar e desligar luzes. Os soquetes NEMA de 3, 5 e 7 pinos são comumente usados para postes de iluminação pública ou luzes de inundação. No entanto, tem funcionalidade limitada em termos de compatibilidade com luzes inteligentes.
2. Fotocélulas Zhaga
As fotocélulas Zhaga consistem em um soquete Zhaga e um sensor. Além disso, são utilizadas em sistemas de iluminação LED modernos e inteligentes. São flexíveis e permitem diversas funções, como dimerização, integração de sensores, controle avançado, etc. Além disso, dispensam fiação para a instalação desta fotocélula.
Baseado no princípio operacional
1. Células fotocondutoras
Este dispositivo elétrico funciona como um resistor sensível à luz. Também é conhecido como resistor dependente de luz (LDR) ou fotorresistor. Este dispositivo semicondutor altera a resistência elétrica de acordo com as variações na intensidade da luz. Com mais luz na célula, a resistência diminui e mais corrente flui. Em contraste, a resistência aumenta na presença de pouca luz e menos corrente flui.
2. Células Fotovoltaicas
As células fotovoltaicas transformam energia solar em energia elétrica. Em outras palavras, o material semicondutor das células absorve os fótons da luz solar e gera um fluxo de elétrons. Como resultado, é criada uma corrente elétrica, conhecida como eletricidade solar.
3. Células Fotoemissivas
As células fotoemissivas, conhecidas como fototubos, seguem o mecanismo do efeito fotoelétrico. Além disso, o material dessa célula emite elétrons quando recebe energia. Primeiro, os elétrons dentro do material são excitados e saltam para órbitas mais altas. Depois disso, liberam energia e retornam às órbitas originais.
4. Células de Golay
As células de Golay funcionam detectando radiação infravermelha. Por exemplo, um cilindro de placa metálica enegrecida é preenchido com gás xenônio em uma extremidade. Em seguida, a energia infravermelha incide sobre a placa enegrecida e aquece o gás. O gás aquecido curva o diafragma flexível na outra extremidade do cilindro. Esse movimento regula o nível de energia de saída.
5. Dispositivos de Carga Acoplada (CCDs)
Dispositivos de carga acoplada têm precisão máxima em comparação com outras fotocélulas. Quando um objeto reflete fótons, este dispositivo os captura e divide a imagem em pixels.
6. Fotomultiplicador
É um tipo de detector muito sensível. Este fotomultiplicador pode multiplicar a luz turva em 100 milhões de vezes.
Com base no tipo de saída
1. Fotocélulas analógicas
Fotocélulas analógicas geram uma tensão ou corrente contínua que varia proporcionalmente à quantidade de luz detectada. Essas fotocélulas oferecem medições precisas da intensidade da luz. Por isso, são usadas em câmeras e instrumentos científicos para controlar o tempo de exposição e os níveis de luz. Um fotorresistor é um exemplo de fotocélula analógica.
2. Fotocélulas Digitais
Fotocélulas digitais normalmente geram uma saída binária com base no limiar de luz definido. Elas são usadas em tarefas de comutação que ligam ou desligam luzes quando o nível de luz cai abaixo de um determinado valor. Além disso, postes de iluminação pública automatizados e alarmes utilizam essa fotocélula.
Aplicações de Fotocélulas
Iluminação exterior
As fotocélulas são comumente usadas para controlar luzes externas do jardim, pátio, calçada, passagem, porta, etc. O uso de fotocélulas nessas áreas aumentará a visibilidade e a segurança automaticamente de acordo com o iluminação ambiente nível.
iluminação pública
As fotocélulas utilizadas na iluminação pública contribuem para um menor consumo de energia. Por exemplo, elas acendem as luzes ao anoitecer e apagam ao amanhecer sem necessidade de operação manual.
Iluminação interior
Você pode integrar as fotocélulas ao sistema de iluminação interna para ajustar automaticamente o nível de brilho.
Sistemas de segurança
As fotocélulas também são aplicadas em diferentes sistemas de segurança, como alarmes contra roubo, para disparar o alarme ao detectar interrupções em um feixe de luz. Além disso, são usadas para monitorar o acesso a salas ou edifícios. Elas registram os eventos de entrada e saída do local quando os feixes de luz são interrompidos.
Portas automáticas
Outra ampla utilização das fotocélulas é a automatização da abertura e do fechamento de portas com elas. Quando raio de luz é interrompido, um circuito se abre e um relé é ativado. Este evento fornece energia suficiente para abrir ou fechar a porta automaticamente. Em outras palavras, as fotocélulas das portas automáticas garantem operações sem intervenção humana.
Controle da câmera
Fotocélulas em fotômetros são usadas em câmeras para melhorar a qualidade da fotografia. Elas ajudam a saber o tempo correto de exposição para obter uma boa foto.
Medidores de luz
As fotocélulas presentes nos fotômetros medem a intensidade da luz. Nesses casos, as fotocélulas funcionam como sensores que convertem a intensidade da luz em sinais elétricos. Esse sinal, então, ajuda a controlar os sistemas de iluminação automaticamente.
Timers
Utilizando fotocélulas dentro de temporizadores, o tempo e a velocidade dos corredores são calculados nas corridas.
Como uma fotocélula pode ser ignorada?
Se você quiser manter a luz acesa constantemente ou controlá-la através do interruptor ou temporizador existente, ignore a fotocélula usando os seguintes métodos.
Método 1: Usando um Shorting Cap
Quando as fotocélulas forem montadas externamente por meio de soquetes ou adaptadores com trava giratória, substitua a fotocélula por um capacitor de curto-circuito. Assim, você poderá configurar a luminária para um modo de estado sempre ligado, mantendo o circuito da luminária LED fechado. Além disso, você poderá controlar as luminárias externamente com uma fotocélula central ou sistema de interruptores.
Método 2: Utilizando interruptor DIP ou interruptor deslizante
Você encontrará um interruptor DIP ou um interruptor deslizante em luzes de cobertura e luzes de celeiro que acendem do crepúsculo ao amanhecer. Usando-os, você ligará ou desligará o sensor fotoelétrico de acordo com suas necessidades. Aliás, não é necessário religar ou substituir nenhum componente neste método.
Método 3: Desconectando a fiação
As fotocélulas encontradas em kits de parede são facilmente desativadas desconectando a fiação. Portanto, desconecte a fotocélula e controle as luzes como desejar.
Método 4: Cobrindo o sensor temporariamente
Em vez de ignorar permanentemente, você pode ignorar temporariamente a fotocélula cobrindo o sensor. Primeiro, localize o pequeno sensor preto, redondo ou quadrado, na luminária. Em seguida, use fita isolante preta ou um pano grosso para cobri-lo. Dessa forma, o sensor pensará que é noite e as luzes acenderão.
Como escolher a fotocélula certa?
Tipos de montagem
Ao escolher a fotocélula, você precisa considerar como ela será montada. Por exemplo, o tipo de fotocélula varia dependendo da posição de montagem em um poste, parede ou dentro de uma luminária. Portanto, escolha a fotocélula compatível com base no local de montagem.
Tipo de Iluminação
O design da fotocélula muda com base na tipos de lâmpadas. Portanto, pense em que tipo de luz você está trabalhando, por exemplo, LED, incandescente ou outras, antes de selecionar a fotocélula.
Resposta espectral
Cada fotocélula possui um material fotocondutor específico com sua resposta espectral única. Por isso, a resposta espectral deve ser considerada ao selecionar uma fotocélula para uma aplicação específica.
Requisitos de compatibilidade e voltagem
Você precisa se certificar de que as fotocélulas são compatíveis com o seu sistema de iluminação existente antes de comprá-las. Por exemplo, certifique-se de que a sua fotocélula atenda aos requisitos de voltagem do seu sistema para evitar danos ou mau funcionamento.
Avaliações Ambientais
Existem classificações de resistência ultravioleta (UV) e Classificações de proteção de entrada (IP) na categoria de classificações ambientais para fotocélulas. Primeiro, as classificações IP referem-se ao grau de proteção de uma fotocélula contra poeira e água. Elas consistem em dois dígitos, onde o primeiro dígito determina a proteção contra sólidos como poeira, detritos, etc. Além disso, o segundo dígito denota a proteção contra líquidos como água. Quanto maior a classificação, maior o nível de proteção. Por exemplo, uma classificação IP65 significa que uma fotocélula está protegida contra poeira e jatos de água de baixa pressão de qualquer direção. Além disso, uma classificação IP67 significa que ela está protegida contra poeira e imersão em água por até 30 minutos.
Em segundo lugar, as classificações de resistência UV significam se as fotocélulas podem suportar luz ultravioleta exposição em área externa. Fotocélulas com resistência UV adequada podem tolerar exposição prolongada à luz solar sem comprometer o desempenho.
Análise de Preço e Custo-Benefício
Você precisa considerar o preço de compra inicial e outros custos de longo prazo associados às fotocélulas, incluindo custos de manutenção, possíveis custos de substituição, etc. Depois, determine se esse valor vale a pena pelo valor e pelos benefícios que ele oferece.
Embalagens
Diferentes tipos de revestimentos, como vidro, metal ou plástico, são usados em embalagens de fotocélulas. Considere os prós e os contras de todos os tipos de embalagem e selecione o mais adequado para você. Por exemplo, escolha um revestimento metálico para obter a máxima proteção. Alternativamente, se você tem um orçamento limitado e precisa de fotocélulas para iluminação pública, opte por um revestimento plástico.
Faixa de temperatura
Os materiais fotocondutores funcionam melhor na faixa de temperatura de –40 °C a 75 °C. Portanto, considere a temperatura do local antes de comprar as fotocélulas.
Como instalar uma fotocélula?
Aqui está o guia profissional sobre como você pode instalar uma fotocélula de forma fácil e segura:
Etapa 01: Seleção do local de instalação da fotocélula
As fotocélulas são instaladas em diferentes locais para diferentes finalidades. Por exemplo, fotocélulas de parede são instaladas para iluminação externa, fotocélulas de teto são para áreas internas e fotocélulas de poste são para iluminação pública. Portanto, decidir o local para a instalação das fotocélulas é sua primeira tarefa. Além disso, certifique-se de que o local não esteja exposto a temperaturas extremas, umidade ou luz solar direta.
Etapa 02: Escolhendo a altura e o ângulo para instalação
Escolha a altura e o ângulo adequados para a instalação da fotocélula. Geralmente, recomenda-se uma distância de 6 a 8 metros para a instalação da fotocélula. Além disso, o ângulo da fotocélula deve estar alinhado com a área que precisa de iluminação.
Passo 03: Desligando o Disjuntor
Agora, desligue o disjuntor para desligar a fonte de energia do seu sistema de iluminação.
Passo 04: Desmontagem da carcaça que contém as luzes
Neste momento, desmonte os componentes da caixa que abrigam as luzes. Desconecte também o fio preto que conecta a casa à luminária.
Passo 05: Conectando a Fotocélula
Há dois fios pretos nas fotocélulas. Agora, conecte um desses fios aos fios pretos que vêm do prédio. Torça o fio de cobre exposto para garantir uma conexão firme. Em seguida, conecte o segundo fio da fotocélula ao fio preto da luminária.
Etapa 06: Cobrindo as novas conexões
Agora, use capas elétricas para cobrir as novas conexões. Para maior segurança, certifique-se de que não haja fios de cobre expostos. Em seguida, teste a fotocélula ligando novamente a energia no disjuntor. Use as mãos para cobrir a fotocélula. Se as luzes acenderem, ela está funcionando corretamente. Por fim, finalize o trabalho remontando a luminária.
Dicas de manutenção para fotocélulas
Limpeza Regular
Limpe a superfície da fotocélula com um pano macio e seco para remover a sujeira superficial. Não utilize produtos químicos agressivos que possam danificar o sensor.
Removendo Obstruções
Verifique se há algum objeto físico obstruindo a fotocélula. Remova-o para garantir a funcionalidade completa da fotocélula para detectar luz.
Verificando conexões elétricas
Inspecione se todas as conexões elétricas estão firmes e livres de corrosão. Repare as conexões soltas imediatamente para evitar maiores danos.
Garantindo o alinhamento adequado
Se o seu sistema de iluminação tiver unidades transmissoras e receptoras separadas, alinhe-as corretamente para melhor desempenho da fotocélula.
Problemas comuns e dicas para solução de problemas
Não se preocupe se tiver problemas com sua fotocélula. Basta seguir as dicas de solução de problemas abaixo e obter uma solução instantânea!
Problema 01: Luzes não ligam nem apagam
Solução: Primeiro, verifique se há algo bloqueando a visão da fotocélula em relação à fonte de luz. Remova a obstrução e verifique novamente. Além disso, use um multímetro para garantir que as conexões dos fios estejam firmes. Além disso, verifique se há rachaduras ou danos causados pela água. Em caso de danos graves, a substituição pode ser necessária.
Problema 02: Luzes tremeluzentes
Solução: Verifique se há fiação solta ou incorreta e corrija-a adequadamente. Além disso, certifique-se de que a fotocélula não esteja captando luz de outras fontes. Além disso, em áreas com luz flutuante, use uma fotocélula com retardo integrado.
Problema 03: Fotocélulas não respondem às mudanças de luz
Solução: Ajuste a sensibilidade das fotocélulas de acordo com o ambiente. Além disso, evite apontá-las diretamente para a luz que estão controlando durante a instalação.
Problema 04. Ruído de clique excessivo
Solução: Se a sua fotocélula estiver fazendo um ruído de clique excessivo, verifique se há alguma falha interna e corrija-a adequadamente. Além disso, proteger a fonte de alimentação e a carga conectada pode resolver o problema.
Problema 05: Luzes acendendo na hora errada
Solução: Evite luz artificial direta durante a instalação da fotocélula. Ela deve ser exposta apenas à luz refletida. Portanto, escolha um local protegido de fontes de luz direta.
Perguntas
Concluindo!
As fotocélulas são um complemento crucial para o sistema de iluminação automatizado de um local. Elas também são adequadas para uso interno e externo. Agora que você conhece as vantagens de usar fotocélulas em luzes LED inteligentes, escolha opções de iluminação LED, começando por barras lineares modernas, Tiras LEDà LED Neon Flex da Iluminação LEDYi.
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