Включение света по датчику света: Датчик движения для включения света в доме, организация автоматического освещения, инфракрасные датчики

Микроволновые (СВЧ) датчики движения для включения освещения

Другой город Абакан Алдан Александров Алексин Анапа Ангарск Апрелевка Армавир Архангельск Асбест Астрахань Балабаново Балаково Балашиха Балашов Барнаул Батайск Бежецк Белгород Бердск Березники Березовский Бийск Благовещенск Бор Борисоглебск Братск Бронницы Брянск Бузулук Великие Луки Великий Новгород Видное Владикавказ Владимир Волгоград Волгодонск Волжский Вологда Волоколамск Воронеж Воскресенск Выборг Вышний Волочек Вязьма Глазов Грозный Гусь-Хрустальный Дзержинск Дмитров Долгопрудный Домодедово Донской Дубна Евпатория Егорьевск Екатеринбург Елабуга Елец Железногорск Железнодорожный Жуковский Звенигород Зеленоград Зеленодольск Зима Златоуст Иваново Ивантеевка Ижевск Иркутск Истра Йошкар-Ола Казань Калуга Каменка Пензенская обл. Каменск-Шахтинский Кашира Кемерово Кимры Кингисепп Кинешма Киржач Кириши Киров Клин Клинцы Ковров Коломна Конаково Копейск Королев Костомукша Кострома Красногорск Краснодар Красноярск Кропоткин Кстово Курган Курск Липецк Лиски Луховицы Лыткарино Люберцы Магнитогорск Майкоп Малоярославец Миасс Мичуринск Можайск Москва Московский Мурманск Муром Мытищи Набережные Челны Нальчик Наро-Фоминск Нахабино Нефтекамск Нижнекамск Нижний Новгород Нижний Тагил Новокузнецк Новокуйбышевск Новомосковск Новороссийск Новосибирск Новочебоксарск Новочеркасск Ногинск Обнинск Одинцово Озерск Октябрьский Омск Оренбург Орехово-Зуево Орск Орёл Пенза Переславль-Залесский Пермь Петрозаводск Печора Подольск Покров Псков Пушкино Пятигорск Раменское Реутов Ржев Рославль Россошь Ростов Ростов-на-Дону Рыбинск Рязань Салават Салехард Самара Санкт-Петербург Саранск Саратов Саров Сасово Севастополь Северодвинск Сергиев Посад Серов Серпухов Симферополь Славянск-на-Кубани Смоленск Солнечногорск Сортавала Сочи Ставрополь Старая Купавна Старый Оскол Стерлитамак Ступино Сургут Сходня Сызрань Таганрог Тамбов Тверь Темрюк Тольятти Томск Троицк Московская обл. Троицк Челябинская обл. Тула Тюмень Ульяновск Уфа Ухта Феодосия Фрязино Химки Чайковский Чебоксары Челябинск Череповец Чехов Шадринск Шатура Шахты Щекино Щелково Щербинка Электросталь Элиста Энгельс Ялта Ярославль

Ваш город
Самара

Как для управления светом подключить датчик движения

Как для управления светом подключить датчик движения

Датчик движения — сигнализатор, фиксирующий перемещение объектов и используемый для контроля за окружающей обстановкой или автоматического запуска требуемых действий в ответ на перемещение объектов.

Первая ассоциация, которая приходит на ум при фразе «умный дом» — это автоматическое включение света в комнате при появлении там человека и автоматическое выключение освещение при выходе людей из этой комнаты. В этой статье приведу подробную инструкцию, как сотворить такое автоматическое включение света своими руками, сделав свой дом чуточку умнее.

Для реализации этой задумки был взят датчик движения LX-01. Принцип его действия несложен — при появлении движения в зоне обнаружения он замыкает цепь, тем самым включая подсоединенные к нему приборы. При отсутствии движения цепь автоматически размыкается, отключая все приборы.

У датчика движения есть еще и возможность настройки, их три — временной интервал для отключения, уровень освещенности и чувствительность. Временной интервал для отключения задает время, в течение которого датчик будет работать с момента последнего обнаружения движения. Значения устанавливаются в промежутки от 5 секунд до приблизительно 2 минут.

Уровень освещенности нужен для корректной работы датчика в светлое время суток. При возникновении движения датчик определяет уровень освещенности, и если он ниже порогового, то датчик срабатывает, если выше — датчик не срабатывает. Оно и логично — зачем днем в и без того освещенной естественным светом комнате включать электрическое освещение?

С последней настройкой — чувствительностью — думаю, что все понятно и без описания. Чем выше чувствительность, тем лучше датчик реагирует на движения. Если же срабатываний датчика слишком много, то чувствительность лучше уменьшить.

Надо заметить, что датчиков в общем и датчиков движения в частности сейчас достаточно много. Каждый вид подходит под какую-то определенную задачу. Так и описанный выше датчик движения подходит лучше всего для установки в коридор или любое другое помещение, где люди часто проходят, не задерживаясь при этом надолго. Объясняется это прежде всего принципом работы датчика — он реагирует на движение. По этой причине устанавливать его в туалет или в ванную комнату — плохая идея. Иначе вам придется каждый раз принимая ванну махать руками или совершать другие телодвижения для постоянного освещения комнаты. Согласитесь, не слишком-то удобно это. Итак, с выбором комнаты определились. Теперь приступим к выбору расположения датчика движения.

При установке датчика движения важно учесть параметры комнаты. Расположение дверей, основные пути движения людей — все это оказывает существенное влияние на выбор места для установки.

Видно, что в коридоре 4 двери и при этом нет окон. Отсутствие окон в данном случае даже на руку — не придется настраивать датчик под различные уровни освещения, вполне подойдет срабатывание датчика при каждом движении в комнате, независимо от времени суток. На каждой стороне имеется по одной двери, это несколько усложняет задачу, так как нужно контроллировать одновременно все 4 двери, чтобы вошедший человек не оказывался в темноте. Так как датчик имеет обзор 120 градусов, решено было установить его в угол комнаты (ведь как известно, прямой угол 90 градусов). Установка в середине стены в данном случае не подходит, так как при этом теряется из виду дверь в этой стене. Итак, с расположением датчика мы определились:

Теперь нужно определиться с подключением датчика. Схема его подключения приведена ниже:

Несмотря на то, что мы подключаем датчик к сети с фазовым током, нельзя подключать провода к датчику иначе, чем показано на схеме — один датчик был благополучно сожжен после неправильного его подключения к сети.

Возможно, в некоторых случаях будет полезно оставить контрольный выключатель, который будет действовать параллельно датчику движения. Например, нужно по каким-то причинам держать включенным свет в этой комнате в течение большого промежутка времени при отсутствии людей. Для этого надо параллельно датчику подключить стандартный выключатель света. Схема подключения изменится и будет выглядить уже так:

Такое подключение даст возможность при включении выключателя удерживать свет включенным сколь угодно долго. Своего рода «аварийный режим». В остальное же время выключатель должен быть в состоянии «выкл.», в таком случае управление освещением полностью переходит к датчику движения.

С помощью тестера прозваниваем проводку и находим провод, проходящий от выключателя к лампе. От него тянем новый провод к красному контакту датчика. Далее берем провод по другую сторону от выключателя и тянем от него провод к коричневому контакту датчика движения. После этого нужно взять провод, подходящий к лампе (осветительному прибору) с другой стороны (не со стороны выключателя). От этого провода ведем контакт к клемме с голубым проводом датчика движения.

Важно! Все работы с проводкой проводите при отключенном электричестве в доме. При этом соблюдайте все правила техники безопасности при работе с электропроводкой. Обязательно заизолируйте все оголенные участки проводки, перепроверьте правильность подключения.

После подсоединения всех контактов можно собрать датчик движения и закрепить его на выбранном месте. В нашем случае с коридором был сделан специальный металлический уголок, который был закреплен под углом 45 градусов к стенам в их месте соприкосновения. Далее к этому уголку и был прикреплен датчик движения.

По окончании всех монтажных работ нужно проверить работу датчика. Войдите в его зону видимости — если свет включается сразу после захода в комнату, значит все настроено правильно. Затем выставите нужный интервал выключения света. Если же работа датчика немного не устраивает, воспользуйтесь тумблерами для настройки. расположенными на корпусе датчика. Также полезно будет попробовать работу датчика в различных его позициях — благодаря кронштейну, датчик можно крутить и поворачивать.

Ранее ЭлектроВести писали, что спрос на электроэнергию, производимую из возобновляемых источников, которую в будущем планирует выставлять на аукционы ГП «Гарантированный покупатель», возникнет среди игроков рынка при условии, если эта электроэнергия будет предложена по рыночной цене.

По материалам: electrik.info.

Датчик движения для включения света: устройство, виды, схемы подключения

В современном мире человек стремится автоматизировать любые процессы, включая свои повседневные действия. Именно поэтому в быту все чаще устанавливают датчик движения для включения света. Как он устроен и что необходимо знать для выбора конкретной модели, мы рассмотрим в данной статье.

Устройство и принцип работы

Конструктивно датчик движения содержит несколько составляющих элементов, которые будут отличаться в зависимости от типа.

Для примера рассмотрим устройство инфракрасного сенсора, который состоит из:

• пироэлемента PIR, реагирующего на изменение физических параметров окружающей среды;
• полевого транзистора T1, выступающего в роли электронного ключа;
• шунтирующего резистора R1, подключенного параллельно к пироэлементу.

Принцип действия заключается в способности пироматериала изменять собственные характеристики в зависимости от степени теплового излучения, попадающего на него. Световой поток уменьшает сопротивление пироэлемента PIR и через него приходит сигнал на открытие полевого транзистора. В таком состоянии ток будет протекать через нагрузку, в роли которой может выступать катушка реле или другой логический элемент. В случае появления человека или другого объекта в области действия датчика, световой поток прервется и перестанет воздействовать на пироэлемент, сработает автоматика, выдающая соответствующий сигнал о возникновении движения.

Разновидности

Разделение датчиков движения для включения света на виды осуществляется по нескольким критериям. По принципу действия их можно разделить на:

• Инфракрасные – основаны на измерении величины температуры предметов, попадающих в зону охвата датчика движения. Основным недостатком является ложная реакция на элементы системы отопления или лампы накаливания, расположенные в непосредственной близи.

Ультразвуковые – функционируют на основе эффекта Доплера. Излучаемая волна звука в диапазоне частот от 20 до 60 кГц не слышима человеческим ухом в соответствии с п.2.1.1.3 ГОСТ Р 50030.5.2-99. Сталкиваясь с препятствием, ультразвук отражается и возвращается к приемнику, о чем передается сигнал на электронный ключ или реле.

Микроволновые – используют специальную антенну, посылающую высокочастотный сигнал в окружающее пространство.

• Лазерные – состоят, как правило, из светодиода и фотодиода, монтируемых в контролируемой области. Светодиод излучает сигнал, который распространяется в окружающее пространство. Как только в области действия возникает объект, преграждающий световой поток, он отражается и воспринимается фотодиодом. С которого сигнал подается на исполнительный орган датчика движения.
• Томографические – используют радиоволны для диагностики пространства. В отличии от других моделей способны проникать за стены, конструктивные элементы и прочие преграды. Используются для включения освещения на больших площадях, в торговых центрах и т.д.

В зависимости от способа взаимодействия с движущимися объектами датчики движения могут быть активными, пассивными или комбинированными. Активные самостоятельно излучают измеряемые сигналы, а после их воспринимают. Пассивные ориентированы на собственные излучения человеческого организма или отталкиваются от их взаимодействия с окружающей средой.  Комбинированные состоят из активного излучателя, установленного с одной стороны и пассивного приемника, расположенного с другой стороны.

В зависимости от места установки датчики движения подразделяются на устройства наружного и внутреннего применения. Первые предназначены для использования под открытым небом. Вторые используются для размещения в помещениях, иногда под навесами, на верандах, крытых террасах и патио.

Технические характеристики

При выборе конкретной модели необходимо руководствоваться основными  техническими характеристиками, которые позволяют адаптировать датчик движения под местные условия.

Угол обзора.

В зависимости от охватываемой области, датчики движения могут работать в линейном формате, к примеру, контролируя какой-либо проход или охватывать сегмент в 90°. Если территория, по которой могут перемещаться люди, представляет собой дорогу или площадь, то берутся устройства с углом обзора в 180° или 360°. Следует отметить, что все датчики имеют угол охвата и по вертикали. Наиболее простой вариант составит 15° — 20°, а самые дорогие смогут отслеживать все 180° в вертикальной плоскости.

Дальность действия.

По дальности действия датчики движения подбираются в зависимости от поставленной задачи. Если вам необходимо следить за помещением, то расстояния в 5 – 7м будет более чем достаточно. Для открытой территории или длинных коридоров потребуется от 8 до 16м. Заметьте, при слишком большой траектории вас будут тревожить частое включение света, когда оно не требуется.

Мощность подключаемых светильников.

Любой датчик движения, включающий свет, может обеспечивать питание нагрузки лишь до установленного предела. Поэтому суммарная мощность осветительного оборудования, подключаемого в цепь питания, не должна превышать допустимого номинала. Если вы хотите обеспечить лучшую освещенность территории, то используйте светодиодные, ртутные или натриевые лампы  вместо лампочек Ильича.

Тип питания.

В зависимости от типа подводимого питания, все датчики движения подразделяются на беспроводные и проводные. Первый вариант использует аккумуляторы, накапливающие электрическую энергию и отдающие их для включения света. Второй вариант подключает 230 В от бытовой сети, это более распространенный вариант, поскольку световой поток не теряется по мере разряда батареи.

Степень защиты (IP).

В соответствии п.3.4 ГОСТ 14254-2015 степень защищенности от возможного попадания твердых частиц и влаги обозначается кодом IP. За буквенным обозначением следует цифровая маркировка, первая из которых согласно разделу 5 ГОСТ 14254-2015 обозначает меру защиты от пыли и других частиц и варьируется от 0 до 6. Вторая цифра, в соответствии с разделом 6 ГОСТ 14254-2015 варьируется от 0 до 9. Для обоих показателей 0 – означает отсутствие защиты, а максимальная цифра – максимально возможную защищенность.

Схемы подключения

Для решения различных задач датчики движения подключаются по различным схемам. Наиболее простой вариант – прямое включение осветительного прибора, как показано на рисунке ниже.

Если вы допускаете возможность коммутации осветительного оборудования в обход датчика движения по личным надобностям, то лучше использовать схему с функцией шунтирования:

Как видите, здесь клавишный выключатель позволяет включить освещение даже без сигнала от сенсора. Для тех случаев, когда датчик движения должен срабатывать только в темное время суток, применяется схема с фотореле:

Если вы хотите, чтобы осветительное оборудование включалось от движения в нескольких зонах, тогда используется схема подключения одного светильника к двум и более датчикам:

Место установки

В зависимости от места установки все датчики движения можно разделить на:

• настенные;
• потолочные;
• угловые;
• универсальные.

Последний вариант можно смонтировать на любой объект – стену, потолочные элементы, столбы и консоли. Такое разнообразие им обеспечивает специальный кронштейн, идущий в комплекте к устройству.

Частные ошибки при монтаже

Наиболее часто при установке датчика движения допускаются следующие ошибки:

• рядом с датчиком движения располагается осветительное оборудование, приводящее к сбоям в работе;
• угол обзора не захватывает часть территории, из-за чего включение света происходит через раз;
• в зоне контроля расположен калорифер или кондиционер, воздушные потоки которых влияют на корректную работу;
• перед сенсором находиться громоздкий предмет, существенно сужающий угол обзора.

Регулировка

После монтажа любой сенсор можно отрегулировать под параметры помещения или особенности ландшафтного дизайна территории. Для этого вы можете воспользоваться функционалом на корпусе, назначение которого мы рассмотрим более детально.

Угол наклона.

Необходимость регулировки угла наклона зависит от совпадения активной зоны с нужной вам дорожкой, тротуаром или пространством у крыльца. Если вам нужно сместить активную зону, то можно подрегулировать датчик на кронштейне. В некоторых моделях для этого используются специальные ручки. Однако заметьте, в моделях с малым углом по вертикали активную зону следует регулировать не только поворотом, но и высотой подвешивания.

Чувствительность.

Функция чувствительности позволяет отрегулировать включение света в зависимости от размеров объекта. На корпусе она обозначается SEN и может регулироваться от минимума до максимума. Чем меньшую чувствительность вы выставите, тем хуже будет реагировать датчик движения на небольшие объекты, к примеру, кошек или собак. По мере необходимости, чувствительность повышают, чтобы включение света происходило при движении самого меньшего члена семьи.

Время задержки.

Данный параметр указывает, в течении какого времени продлиться включение света. Для его регулировки необходимо воспользоваться ручкой с пометкой Time. Как правило, большинство датчиков движения позволяют выставить время свечения от нескольких секунд до 10 – 15 минут. Но, при необходимости на рынке можно подобрать и другой диапазон.

Уровень освещенности.

Такая опция доступна лишь моделям со встроенным фотореле, реагирующим на смену времени суток. На корпусе оборудования она помечена переключателем LUX, который позволяет изменять предел срабатывания в зависимости от снижения интенсивности солнечных лучей.

Какой лучше выбрать?

Если вы планируете установку датчика движения на улице или хотите подвязать его работу под смену времени суток, то лучше брать модель со встроенным фотореле. Это решит проблему ручного включения света с наступлением сумерек, и исключит необходимость покупки и подключения дополнительного оборудования.

Если в зону действия часто попадают собаки, кошки и прочая живность, лучше приобрести модель с защитой от животных. В таком случае освещение не будет срабатывать ложно.

При выборе производителя, отдавайте предпочтение известным брендам. Так как дешевые китайские датчики движения могут быстро выйти со строя, из-за чего система перестанет реагировать на перемещение.

Если вам нужна незаметная модель для сигнализации, выбирайте датчик движения спокойных цветов. Желательно брать миниатюрные датчики движения, которые легко прячутся за конструктивные элементы и детали строений.

Да будет свет: как выбрать датчик движения для освещения дома?

Датчик движения для освещения — это отличный прибор для экономии электроэнергии. Его можно установить, например, в темной комнате, чтобы не включать свет вручную. Также датчики можно использовать для подсветки ворот или фрагментов участка в темное время суток — своего рода охранная система. Как выбрать датчик движения для освещения в доме, чтобы он максимально соответствовал условиям эксплуатации? Мы расскажем, на что обратить внимание при выборе и посоветуем пару отличных моделей.

Выбираем место установки

Датчики движения могут быть уличными или для помещений. Уличные сенсоры специально изготовлены для работы на открытом воздухе. Они устойчивы к жаре, морозам, осадкам, пыли и другим неблагоприятным условиям. Конкретные показатели влагозащиты и температурных режимов могут отличаться, поэтому при выборе нужно смотреть на характеристики определенной модели. Особенно это касается северных и южных регионов России, где может быть очень жарко или наоборот очень холодно.  Уличные датчики можно в принципе использовать и для помещений, но они несколько дороже внутренних сенсоров.

Датчики движения для помещений не так хорошо защищены и предназначены для более мягкого климата. Однако и цена на них гораздо ниже. Поэтому если вам нужно поставить сенсор в подъезде или на веранде, берите внутренний датчик движения. Например, можно взять REV DDV-3 с большим углом обзора и возможностью монтажа в стену.

Принцип работы датчиков

В продаже можно встретить сенсоры движения для освещения с таким принципом работы:

• Инфракрасный. Сенсоры с таким принципом работы реагируют на изменение инфракрасного излучения в поле «зрения» датчика. В частности, когда подходит человек, его температура ИК-излучения выше, чем окружающей среды, поэтому датчик срабатывает, зажигая лампу. Главный плюс в дешевизне и простоте работы устройства. В то же время иногда датчик может не сработать, если температура тела человека незначительно отличается от «фоновой» — например, если на улице +40° С. 
• Микроволновой. Работает такое устройство по принципу радара: оно анализирует сигнал посылаемый и отраженный от объектов, которые находятся в контролируемой зоне. В отличие от ИК-приборов, микроволновые могут видеть на 360° вокруг себя. Такие датчики могут даже обнаруживать движение объектов за стеклом, поэтому их чаще всего используют в качестве охранных сенсоров, хотя также они встречаются и в осветительных приборах. Из хороших осветительных микроволновых можем посоветовать TDM ДДМ-02 с углом охвата 180°.

• Комбинированный. Это устройства, которые одновременно имеют инфракрасный и микроволновой модули. Благодаря этому повышается надежность срабатывания, а также появляется возможность использовать одно устройство для двух целей: для освещения и охраны. Такие приборы довольно редко встречаются в продаже и стоят они недешево.

Если вы хотите установить датчик просто для включения света в подъезде возле дома, берите вариант с инфракрасным излучателем. Для использования в охранных системах лучше использовать микроволновый или комбинированный тип устройств.

Угол охвата по горизонтали и вертикали

Углы охвата показывают, какую область будет перекрывать датчик, а что останется вне поля зрения. Чем больше углы обзора, тем большую область прибор способен захватить. Однако не для всех задач «больше» означает «лучше». Например, вам нужно, чтобы датчик включался, когда вы выходите из дома в «преддомовую» зону, но при этом чтобы он не срабатывал, на проходящего мимо забора человека. В этом случае нужно, чтобы угол был относительно небольшим.

Какой дальности действия взять датчик?

Этот параметр напрямую связан с углом охвата. Чем он больше, тем на большее расстояние способен «добивать» сенсор. Выбор датчика движения по этому показателю зависит от будущих условий эксплуатации. Например, если у вас гаражный кооператив и вы хотите, чтобы прожектор включался, когда к воротам подъезжает автомобиль, тогда нужно рассчитать расстояние от ворот до места предполагаемого монтажа датчика и добавить 1 м для покрытия погрешности. Это и будет дальностью действия датчика, который нужно купить.

Для подъезда или дома наоборот нужно покупать с небольшой дальностью действия, чтобы он не захватывал «лишние» объекты, и свет не работал постоянно. Обычно устанавливаются приборы с дальностью действия не больше 6 – 10 м. Например, для подъездов пользователи часто берут модель IEK LDD10.

Регулировка порога срабатывания

В большинстве датчиков можно регулировать порог срабатывания по следующим параметрам:

• Освещенность. В таких датчиках установлены фотоэлементы, которые отслеживают уровень освещенности и активируют датчик, когда вокруг становится темно. Можно отрегулировать порог срабатывания по освещенности, чтобы он включал лампочку в нужное время суток или же полностью его отключить. Такой датчик освещенности удобен для уличного освещения, например, для фонарного столба.
• Чувствительность. Функция настройки чувствительности предназначена для того, чтобы свести к минимуму вероятность ложных срабатываний и при этом сохранить способность датчика реагировать на присутствие человека. Например, чтобы лампа сработала на большом расстоянии, когда человек подошел к калитке, а сенсор расположен над дверью дома, нужна высокая чувствительность.
• Время. На наш взгляд наиболее важная функция, которая должна быть в датчиках. Она позволяет настроить время срабатывания сенсора, то есть время от прекращения движения до фактического отключения светильника. Необходимость такой регулировки возникает довольно часто. Например, если сенсор стоит на лестничной площадке, где люди бывают часто, но задерживаются ненадолго, то без задержки отключения свет будет очень часто включаться и отключаться, что приведет к быстрому износу лампочек и самого датчика. Плюс часто свет нужен еще какое-то время после выхода человека из зоны охвата сенсора. Проще говоря, данная функция позволяет отрегулировать датчик максимально точно, чтобы он не щелкал светом постоянно и при этом не тратил лишнюю электроэнергию.

К сожалению, довольно редко в продаже можно встретить устройство, где были бы совмещены все три функции (чаще всего можно регулировать только время и освещенность). Одним из таких является IEK LDD13 — он довольно чувствительный и при этом относительно недорогой.

Какой датчик купить, если в доме есть животные?

Не секрет, что порой датчики движения могу реагировать на кошек, собак и другую домашнюю живность. В большинстве своем предотвратить ложные срабатывания можно благодаря настройке чувствительности. Некоторые модели дополнительно имеют «иммунитет к животным». С помощью этой функции гораздо проще настроить сенсор, чтобы он не срабатывал при появлении животного в «кадре». Среди настраиваемых параметров есть размер и вес. Например, можно поставить на «отсечение» всех субъектов весом до 15 кг, и тогда появившаяся перед сенсором кошка не включит случайно лампочку. Если у вас есть домашнее животное, тогда вам крайне необходим сенсор с таким «иммунитетом».

Ликбез по светодиодным лампам:

Как работает датчик света на автомобиле (датчик освещенности)

Автоматическое включение света является одной из систем активной безопасности автомобиля. Подобная функция встречается не только в авто представительского класса, но и на бюджетных моделях. Рассмотрим, как работает датчик света фар.

Принцип работы

Работа датчика света основана на способности некоторых элементов изменять свое сопротивление при воздействии света. Светочувствительные элементы, используемые в качестве датчиков освещения, можно разделить на 2 вида:

• фотодиоды. При попадании световых лучей на чувствительную область на выводах фотодиода изменяется сопротивление, что позволяет определять уровень освещенности;
• фототранзистор – оптоэлектронный полупроводник, предназначение которого не отличается от обычного транзистора. Напомним, что транзистор, как и реле, используется в качестве электронного ключа со слаботочным управлением силовыми выводами. В транзисторе ток между коллектором и эмиттером протекает лишь при подаче тока на вывод базы. В фототранзисторе вывод базы доступен световому излучению. Попадание лучей на чувствительный элемент генерирует ток на выводе базы, что позволяет использовать фототранзистор в качестве исполнительного устройства для автоматического включения потребителей.

Особенности применение в автомобиле

Датчик света в автомобиле используется не только для удобства водителя, но и для повышения уровня безопасности дорожного движения. В дневное время суток водителю больше нет необходимости отвлекаться на включение фар при въезде в туннели либо затемненные участки дороги. Фоточувствительный транзистор управляет освещением в автоматическом режиме. При этом функция ручного включения и выключения сохраняется.

Если в дневное время с работой датчика все понятно, то как быть ночью при движении встречных авто и проезде фонарей дорожного освещения? Ведь датчик, среагировав на появление света, не должен выключить фары автомобиля. Именно поэтому узкого диапазона реакции на свет недостаточно. Вектор чувствительности к световым лучам расположен в двух направлениях: фронтальном и вертикальном. Это позволяет точно оценивать уровень освещения. В некоторых автомобилях чувствительный элемент направлен в салон, что также позволяет нивелировать влияние переменных факторов.

Датчик освещения в автомобиле часто совмещен с датчиком дождя и располагается вверху лобового стекла. Также может быть установлен перед ветровым стеклом по центру торпеду.

Дополнительные функции

Даже в простейшем датчике света можно настроить чувствительность с помощью подстроечного резистора. Водитель на свое усмотрение может настроить уровень чувствительности, при котором автоматически будут включаться фары на границе дневного и сумеречного времени суток.

При этом использование умного датчика света позволяет реализовать не только автоматическое включение/выключение ближнего света, но и адаптацию осветительных приборов под изменяющиеся условия. Ярким примером таких возможностей является управление дальним светом. Для предотвращения ослепления водителей, при регистрации свечения фар встречного авто датчик автоматически выключит дальний свет. В некоторых типах систем можно настроить включение габаритных огней и ближнего света фар в зависимости от степени освещенности. Габариты будут автоматически включаться даже в дневное время, но в пасмурную погоду.

Недостатки

Причислить минусы автоматизированного управления светом фар к недостаткам самой системы было бы неправильно. Все они связаны с особенностью работы человеческого сознания. После привыкания к работе датчика света водители, пересаживаясь на автомобили без электронного помощника, могут забыть вовремя включить фары. Опасность в таком случае не столько в получении штрафа, сколько в повышении риска возникновения ДТП. Подобная ситуация может случиться, если вовремя не заметить поломку датчика. Проверить работоспособность светочувствительного элемента можно даже в дневное время. Для этого достаточно перевести включатель света в положение Auto, а затем накрыть место датчика ветошью, сымитировав тем самым наступление сумерек.

Как самостоятельно подключить датчик движения

Подключение датчика движения на практике немного сложнее подключения обычного выключателя. В обоих случаях происходит простое замыкание электрической цепи, поэтому схема подключения датчика движения в линию освещения практически не отличается от включения этой же линии через выключатель.

В случае, когда необходимо сохранить возможность постоянной работы светильника, в схему следует добавить простой выключатель, подключив его параллельно к датчику движения.

По этой схеме светильник будет запитан в обход датчика движения, а при отключении выключателя освещение опять будет контролироваться датчиком движения.

В ситуациях, когда один датчик движения неспособен охватить все помещение, устанавливают несколько датчиков движения, подключая их параллельно. Таким образом, линия питания должна быть подключена к каждому датчику, а выводы таких датчиков подключают к прибору освещения (одному или нескольким).

Срабатывание любого из датчиков цепи вызовет подачу напряжения на осветительный прибор. Питание всех датчиков движения должно осуществляться от одной фазы, иначе случится межфазное короткое замыкание

При выборе места установки датчика движения следует принимать в расчёт факторы, которые могут негативно влиять на его работу, делая невозможным выявление движущего объекта.

Нагрузка, подключаемая напрямую к большинству датчиков движения, не должна превышать 600-1000 Вт – это общепринятое ограничение при использовании мощных светильников.

Использование магнитного пускателя будет хорошим вариантом при возникновении необходимости подключения через датчик движения мощных осветительных приборов.

Рекомендации по установке:

• Устройство должно быть направлено непосредственно в ту сторону, в которой движение должно вызывать включение света;
• За чистотой датчика следует следить, так как загрязнение уменьшает радиус действия, а качество работы устройства ухудшается.

Датчики присутствия и движения: разбираемся в различиях

Датчики движения не имеют высокой зоны чувствительности и реагируют только на крупные движения при недостатке естественного освещения. Устройства измеряют освещенность при регистрации первого движения, и при недостаточном уровне света включают освещение. После прекращения движений в доне действия сенсора, датчики выключают свет спустя заданный промежуток времени. Обычно эти устройства выполняются высоким уровнем пылевлагозащиты, чтобы их можно было использовать на улице или во влажных помещениях со слабым уровнем освещения.
Например, датчики движения станут отличным решением для наружной подсветки входной двери в тёмное время суток. Или будут включать свет на лестничной клетке, в прачечной комнате, в гараже, на складе, в подвале и так далее.
То есть датчики движения следует применять для управления освещением в проходных зонах и помещениях с малым количеством естественного света или без него.


Датчики присутствия регистрируют каждое движение постоянно и отличаются высокой чувствительностью. Устройства способны улавливать даже незначительную активность и оставлять освещение включенным на протяжении всего времени её регистрации. Например, контролировать освещение кабинета, пока Вы печатаете на компьютере или пишите.
Также датчики присутствия отличаются многофункциональность. Они могут регулировать яркость ламп по разным протоколам управления в зависимости от уровня естественного освещения за окном. Либо выполнять комплексные сценарии управления дополнительными нагрузками с разным временным интервалом срабатывания.  Например, по основному каналу управлять освещением кабинета, а по-дополнительному включать кондиционер. Важно, выключение света в дневное время не повлияет на работу кондиционера. Так как дополнительный канал не имеет связи с сенсором освещенности.
То есть датчики присутствия подойдут для пространств с большим количеством естественного света. И помещений, где люди находятся продолжительное время будь то офисы, места общественного назначения или частные владения.

Автоматически контролируя включение света, уровень яркости светильников и включение дополнительных бытовых приборов, локальные датчики делают нашу жизнь максимально комфортной и наполненной светом.

единиц, виды использования и принцип работы

Датчики света кажутся довольно простыми. Они воспринимают , свет , точно так же, как термометр измеряет температуру, а спидометр измеряет скорость. Температуру и скорость легко понять, потому что мы воспринимаем их напрямую. Но свет — это очень сложно. Температура и скорость — важные свойства, поэтому они не зависят от массы или размера объекта. Свет можно измерить как обширное свойство, то есть общий собранный свет зависит от размера коллектора (например,грамм. солнечная батарея на свалке собирает больше света, чем крошечное зарядное устройство для телефона на солнечной батарее), или интенсивно за счет разделения по площади.

А что вообще датчики света измеряют? Фотоны? Энергия? Все сложно. Прежде чем пытаться понять датчики света, важно понять их.

Блоки светового датчика

Прежде чем мы сможем правильно понять датчики света и способы их применения, нам необходимо иметь возможность количественно определять свет. К сожалению, при измерении света используются некоторые странные единицы.Например, лампочки обычно измеряются в люменах, но датчики света обычно измеряют в люксах. Вдобавок к этому и люмен, и люкс основаны на таинственной базовой единице, называемой канделой.

Кандела

Эта единица используется для описания силы света , то есть того, насколько сильный свет кажется человеческому глазу. Он основан на официальной формуле SI, которая взвешивает каждую длину волны света в луче в зависимости от того, насколько чувствителен к нему человеческий глаз. Чем выше сила света луча света, тем чувствительнее к нему человеческий глаз.(Свечи раньше назывались «свечами», а сила света обычной свечи составляет примерно одну канделу. Умно, правда?) Причина, по которой свечи не используются для сравнения лампочек и фонариков, заключается в том, что сила луча зависит не только от выход лампы, но также и то, какая часть этого выхода сконцентрирована в определенном направлении. В большинстве фонарей используются зеркала позади лампы, чтобы сконцентрировать больше света в выходном направлении и, следовательно, выглядеть ярче. Это означает, что лампочка имеет увеличенную яркость в одном направлении, при этом потребляет одинаковое количество энергии и излучает такое же общее количество света.Чтобы правильно измерить световой поток лампочки, нам нужна новая единица: люмен.

Люмен

Люмен используется для измерения общего светового потока лампочки. Это произведение силы света (в канделах) и телесного угла, который заполняет луч (в стерадианах). Лампа, излучающая свет во всех направлениях, может иметь силу света 10 кандел, что при умножении на полные 4π стерадианы будет иметь световой поток 126 люмен. Как и в фонарике, зеркало на одной стороне лампы сделает другую сторону ярче из-за отражения половины мощности лампы.Интенсивность света увеличилась бы вдвое до 20 кандел, но телесный угол уменьшился бы вдвое до 2π стерадианов. Умножение интенсивности света напротив зеркала на новый телесный угол все равно даст 126 люмен светового потока. Независимо от того, как свет отражается и концентрируется, эта лампа всегда будет производить световой поток 126 люмен.

Люкс

Если лампы накаливания рассчитаны на люмен, почему датчики света должны использовать другую единицу измерения? Поэтому на концертах музыкантов не ослепляют.Один фонарик может показаться ослепляющим, если его светить в дюйме от глаз Дрейка, но море телефонных фонарей, направленных на сцену, совсем не яркое. Поскольку свет рассеивается, покидая телефон, на сцене ему в глаза попадает лишь небольшое количество света. По мере того, как объект удаляется от источника света, доля света, который он получает, также уменьшается. Чтобы правильно измерить световой поток, воспринимаемый поверхностью, называемый освещенностью , , мы используем единицу, называемую люкс, которая равна одному люмену на квадратный метр.На том же расстоянии от источника света лист размером 1 квадратный метр подвергается такой же освещенности, как и лист площадью 10 квадратных метров. Лист большего размера собирает в десять раз больше света, если измерять световой поток в люменах, но его площадь такая же большая, поэтому освещенность такая же. Если листы движутся к источнику света, телесный угол, занимаемый каждым листом, увеличивается, и, следовательно, увеличивается также освещенность. Интенсивность света постоянна, а площадь листов постоянна, но занимаемый телесный угол увеличивается, что увеличивает получаемую ими освещенность.Датчики света должны измерять освещенность, потому что они представляют свет, падающий на единицу площади, и потому что они не могут знать, какой телесный угол они занимают.

Области применения датчиков освещенности

Обнаружение размещения

Датчики света измеряют освещенность, которую можно использовать не только для измерения яркости источника света. Поскольку освещенность уменьшается по мере удаления датчика от постоянного источника света, датчик освещенности можно использовать для измерения относительного расстояния от источника.

Рисунок 1: График показывает зависимость освещенности от расстояния

Датчики света почти всегда представляют собой плоскую одностороннюю поверхность, поэтому телесный угол, занимаемый датчиком, если смотреть со стороны источника света, может изменяться в зависимости от его ориентации. С датчиком света, перпендикулярным направлению света, он занимает максимально возможный телесный угол. По мере того, как датчик света поворачивается от источника света, его телесный угол уменьшается, и поэтому освещенность также уменьшается, пока датчик света в конечном итоге не обнаруживает прямой освещенности, когда он параллелен световым лучам или когда он направлен в сторону.Этот факт можно использовать для определения угла падения светового луча на датчик.

Рисунок 2: График показывает зависимость освещенности от угла

Регулировка яркости

Датчики света имеют много применений. Чаще всего в нашей повседневной жизни используются сотовые телефоны и планшеты. В большинстве портативных персональных электронных устройств теперь есть датчики внешней освещенности, используемые для регулировки яркости. Если устройство чувствует, что находится в темном месте, оно снижает яркость экрана для экономии энергии и не удивляет пользователя очень ярким экраном.

Еще одним распространенным применением датчиков света является управление автоматическим освещением автомобилей и уличных фонарей. Использование датчика освещенности для включения лампочки, когда на улице темно, избавляет от небольших хлопот, связанных с включением света, и экономит электроэнергию днем, когда солнце достаточно яркое.

Безопасность

Однако существует гораздо больше возможностей, чем просто удобство для потребителя. Обнаружение вторжения в контейнеры или помещения — важное приложение для обеспечения безопасности. При транспортировке дорогостоящего груза может быть важно знать, когда транспортный контейнер был открыт, чтобы легче было разрешить случаи, связанные с потерей продукта.Дешевый фоторезистор можно использовать для регистрации каждого открытия контейнера, чтобы можно было определить, в какой момент процесса воры совершили набег на контейнер, или если отправитель был нечестным и утверждал, что контейнер был ограблен.

Хотя датчики света — единственные продукты, которые могут дать значимые данные о свете, многие другие товары чувствительны к свету. Например, картины и фотографии на бумаге и старые произведения искусства могут быть повреждены из-за воздействия солнечного света, поэтому важно знать, сколько света они подвергаются.При транспортировке произведения искусства можно использовать датчик освещенности, чтобы убедиться, что оно не оставалось на солнце слишком долго.

Планировка

Датчик освещенности также можно использовать для размещения произведений искусства на постоянном месте. В областях возле входа или окон музея солнечный свет может быть слишком резким для определенных материалов, поэтому для правильного определения местоположения произведений искусства можно использовать датчик освещенности. Это похоже на метод размещения солнечных батарей в домах или на полях. Нет смысла строить и устанавливать солнечную панель в определенном месте, если на нее не будет попадать много прямых солнечных лучей, поэтому используется датчик освещенности, чтобы найти лучшее место с сильнейшим прямым солнечным светом.(Как я уже упоминал, солнечная панель — это просто очень большой датчик освещенности, но легче использовать портативное устройство для проверки солнечного света, чем использовать саму панель.)

Сельское хозяйство

Солнечный свет имеет важное значение для сельского хозяйства, особенно на американском Западе, лишенном воды. Разным культурам требуется разное количество солнечного света, поэтому важно знать, какие участки земли подвергаются наибольшему воздействию. Поскольку водоснабжение становится все более напряженным в таких местах, как Юта, у фермеров есть финансовые и социальные обязательства по ограничению потребления воды, а также поддержанию гидратации урожая.Одна из используемых тактик — поливать посевы днем ​​или вечером, чтобы не допустить, чтобы жаркое солнце испарило воду до того, как почва и растения смогут ее должным образом поглотить. Датчик освещенности можно использовать для автоматического управления спринклерной системой, поливая только тогда, когда солнце не самое яркое. В сочетании с другим оборудованием для мониторинга погоды для сбора данных о температуре, давлении и влажности система может не только поливать при тусклом солнце, но и интеллектуально обнаруживать приближающийся дождь или облака, чтобы оптимизировать график полива.

Как работают датчики света

Теперь, когда вы понимаете беспорядок единиц измерения света, мы можем начать понимать, как освещенность определяется с помощью световых датчиков.

Фотодиод

иногда используют компонент, называемый фотодиодом , для измерения освещенности. Когда лучи света попадают на фотодиод, они имеют тенденцию выбивать электроны, вызывая электрический ток. Чем ярче свет, тем сильнее электрический ток.Затем можно измерить ток, чтобы вернуть яркость света. Если светоиндуцированный электрический ток звучит знакомо, это потому, что это принцип работы солнечных панелей, используемых для питания дорожных знаков и домов. Солнечные панели в основном представляют собой очень большие фотодиодные датчики света.

Фоторезистор

Другой тип светочувствительного элемента — фоторезистор . Фоторезистор — это резистор, зависящий от света. Это означает, что при изменении яркости падающего на него света произойдет изменение сопротивления.Фоторезисторы дешевле, чем фотодиоды, но гораздо менее точны, поэтому они в основном используются для сравнения относительных уровней освещенности или просто для определения того, включен или выключен свет.

Доступные датчики света

Как упоминалось ранее, датчики света (фоторезисторы и фотодиоды) универсальны и не очень дороги, поэтому существует множество вариантов, от базовых компонентов до высокоточных регистраторов данных.

Одним из методов сбора данных об освещенности является использование обычных небольших вычислительных платформ, таких как Arduino или Raspberry Pi.Использование этих платформ для измерения освещенности полезно, потому что программирование и взаимодействие с компьютером просты, а фоторезисторы очень доступны. Кроме того, можно использовать датчик освещенности в тандеме с другим оборудованием для сбора данных. Однако такая система не будет очень точной или удобной для пользователя.

У Amazon есть много потребительских люксметров, которые обычно используются для фотографии. Все они компактны и просты в использовании, данные отображаются на экране в режиме реального времени, и все они имеют достаточно хорошую частоту обновления в несколько герц.Их, вероятно, лучше всего использовать для сравнения относительной яркости между комнатами в помещении, но большинство из них имеют широкий диапазон, поэтому использование на открытом воздухе также является вариантом.

Фактически, мы продаем датчик освещенности как часть наших датчиков enDAQ. Он использует фотодиод Si1133 и регистрирует данные об освещенности устройства, а также данные об ускорении, температуре и давлении. Поскольку в качестве основной единицы освещенности используется кандела, измерения света необходимо скорректировать с учетом невидимого электромагнитного излучения.Si1133 делает это, отдельно измеряя инфракрасный свет и используя его для правильной настройки данных об освещенности. Датчик света датчика enDAQ также измеряет УФ-индекс в дополнение к видимому свету.

Датчики света — это очень универсальные, доступные по цене компоненты с множеством потенциальных применений. Как вы планируете использовать датчики света? Хотелось бы услышать ваши идеи в комментариях.

Фотоэлементы и датчики движения: в чем разница?

Фотоэлементы и датчики движения — это электронные устройства, которые можно использовать для управления внутренним или наружным освещением.Эти датчики повышают безопасность вашего дома, автоматически включая свет, когда становится темно или они обнаруживают движение. Они также экономят электроэнергию, отключаясь, когда дополнительный свет не нужен. Изучите различия между фотоэлементами и датчиками движения и узнайте, как эти продукты, а также диммеры и другие элементы управления могут улучшить систему освещения вашего дома.

Наука о фотоэлементах

Доступно несколько типов фотоэлементов, но все они используют одну и ту же основную технологию, полупроводники, для управления электрическим током.В нормальных условиях полупроводники не проводят электричество, но при достаточном освещении начинает течь ток. В некоторых продуктах функция фотоэлементов регулируется, поэтому вы можете выбрать уровень освещенности, при котором будет активирован полупроводник.

Функции фотоэлемента: от заката до рассвета

Одно из наиболее распространенных применений фотоэлементов — включение внешнего освещения на закате и выключение на рассвете. Поскольку фотоэлементы воспринимают уровень внешней освещенности, они автоматически адаптируются к сезонным изменениям дневного / ночного цикла и не зависят от перехода на летнее время.Фотоэлементы, управляющие внешним освещением, в сочетании с таймерами, включающими внутреннее оборудование, создают иллюзию присутствия людей, когда вас нет дома, что может отпугнуть злоумышленников. Другие применения фотоэлементов включают включение парковочных или уличных фонарей после наступления темноты, регулировку диммеров в помещении для компенсации изменения уровня естественного освещения или включение или выключение световых вывесок.

Типы фотоэлементов

Сегодня доступно множество фотоэлементов.

• Вставные фотоэлементы работают со стандартной розеткой и контролируют сквозную вилку.Это удобный способ включить и выключить одну настольную или торшер.
• Фотоэлементы цоколя лампы или канделябра ввинчиваются в патрон лампочки, превращая практически любую лампу или постоянный светильник в автоматическую систему освещения. Для правильной работы вам необходимо установить по одному из этих устройств в каждую розетку.
• Сетевые фотоэлементы с проводным подключением контролируют всю электрическую цепь и являются идеальным способом управления охранным или ландшафтным освещением.

Датчики движения в действии

Основное различие между фотоэлементами и датчиками движения заключается в том, что первый обнаруживает изменение уровня освещенности, а второй реагирует на физическое движение.Есть два типа детекторов движения. Активные модели излучают свет, радио или ультразвуковой звук. Движение в зоне обнаружения изменяет отраженные сигналы и активирует датчик. Некоторые из этих устройств могут даже определять движение за углы. Пассивные датчики движения обнаруживают инфракрасную энергию, излучаемую теплыми объектами, такими как животные или люди. Когда эти теплые точки перемещаются, срабатывает датчик и любая подключенная электрическая цепь.

Многие датчики движения используют комбинацию методов обнаружения для обеспечения расширенного охвата и исключения ложных срабатываний.Устройства, предназначенные для использования на открытом воздухе, часто имеют функцию фотоэлемента, которая отключает систему в течение дня, что позволяет экономить энергию. Регулируемые таймеры, встроенные в некоторые датчики, позволяют контролировать, как долго подключенные источники света остаются активными после обнаружения движения.

Функциональность детектора

часто используются для включения наружного освещения, когда они обнаруживают движение в зоне покрытия. Они также используются в качестве энергосберегающих датчиков присутствия в коммерческих зданиях, выключая свет в пустых офисах.Многие из этих продуктов имеют регулируемые зоны чувствительности, позволяющие охватить определенные места, такие как проезды или пешеходные дорожки, не улавливая движения ветвей деревьев или близлежащих улиц.

Разновидности датчика движения

Большинство датчиков движения, предназначенных для управления уличным освещением, подключаются непосредственно к цепи 120 В и управляют несколькими приборами. Датчики системы безопасности часто питаются от батарей и передают оповещения на базовую станцию ​​по беспроводной сети. Некоторые автономные датчики движения имеют встроенную подсветку, что упрощает их установку и использование практически в любом месте.

Яркие идеи для освещения

Различия между фотоэлементами и датчиками движения предлагают множество вариантов управления системами внутреннего и наружного освещения.

• Используйте комбинированный фотоэлемент и датчик движения, чтобы включить охранное освещение вокруг вашего дома, но только после наступления темноты.
• Разместите датчик движения и наружное освещение вдоль тротуара или садовой дорожки, чтобы обеспечить безопасную опору при прогулке с собакой или выносе мусора в ночное время.
• Убедитесь, что декоративные светильники всегда включены после наступления темноты, используя фотоэлемент.
• Объедините лампу, съемный фотоэлемент и традиционный выключатель света, чтобы создать автоматический свет, который можно включать только тогда, когда это необходимо.
• Используйте датчики движения со встроенным освещением для освещения лестницы без помощи рук.

Датчики движения и фотоэлементы включают и выключают питание в зависимости от изменения уровня освещенности или обнаруженного движения. Они совместимы со многими типами осветительных приборов, а некоторые работают с системами безопасности. Экономьте энергию и улучшайте внешний вид и безопасность вашего дома с помощью этих гибких элементов управления.

границ | Программирование бактерий с помощью света — датчики и приложения в синтетической биологии

Введение

Синтетическая биология направлена ​​на рациональное проектирование функций клеток. Важным аспектом синтетической биологии является исследование природных и создание новых частей, которые будут собраны в биологические схемы для запрограммированного поведения клеток (Khalil and Collins, 2010; Way et al., 2014; Patil and Dhar, 2015). Запрограммированные биологические схемы требуют ввода сигнала, и основным способом является использование химических индукторов.Однако химические индукции потенциально токсичны, имеют временную задержку в транспортировке и обычно необратимы, что ограничивает их применение в динамическом контроле поведения клеток. Напротив, свет минимально инвазивен, быстро доставляется в высоком разрешении (Renicke and Taxis, 2016; Fernandez-Rodriguez et al., 2017) и демонстрирует удовлетворительную обратимость (Motta-Mena et al., 2014; Kawano et al., 2015). ), который предоставил новые стратегии динамического контроля клеточной активности. В то время как исследования по контролю над клетками млекопитающих с помощью света за последние 15 лет резко увеличились (Levskaya et al., 2009; Wu et al., 2009; Вакх и Фуссенеггер, 2012; Мюллер и Вебер, 2013; Репина и др., 2017; Rost et al., 2017) световой потенциал в клетках бактерий изучен недостаточно.

Здесь мы рассмотрим последние достижения в программировании бактерий с помощью света. Сначала мы представляем эволюцию световых датчиков и то, как эти датчики естественного света в дальнейшем превращаются в двухкомпонентные и однокомпонентные системы с различными сигнальными свойствами. Затем мы представляем приложения этих датчиков, вводя свет в настройку бактериальных синтетических цепей на уровне контроля транскрипции и активности белка (Таблица 1).Мы также представляем свет как новый сигнал для преодоления разрыва между культивируемыми микробами и оборудованием для достижения контроля поведения клеток с обратной связью в реальном времени. Большинство представленных здесь достижений были сделаны на Escherichia coli . Оптогенетика млекопитающих выходит за рамки статьи и лишь изредка упоминается в качестве доказательства концепции.

Таблица 1 . Сводка характеристик оптогенетической системы.

Датчики света в бактериях

Эволюция и классификация датчиков света

Разнообразные бактериальные и эукариотические световые сенсоры эволюционировали, чтобы воспринимать ультрафиолетовые, синие, зеленые, красные и ближние инфракрасные сигналы (Purcell and Crosson, 2008; Schmidt and Cho, 2015; Repina et al., 2017; OptoBase, 2018) и были гетерологично экспрессированы в E. coli . С эволюционной точки зрения, большинство хорошо протестированных световых сенсоров в E. coli попадают в категории фитохромов и белков семейства свето-кислород-напряжение (LOV).

Фитохромы разделяют фотосенсорное ядро, включающее домен PAS (Per-Arnt-Sim), домен GAF (cGMP-специфические фосфодиэстеразы, аденилилциклазы и FhlA) и домен PHY (специфичный для фитохрома GAF) домен. Архитектура ядра может быть связана с функциональными доменами, такими как гистидинкиназа (HK), чтобы стать трансмембранными сенсорами двухкомпонентных систем.Домен PHY включает хромофор билина, который воспринимает красный свет посредством фотоизомеризации (Rockwell and Lagarias, 2010; Burgie and Vierstra, 2014). Цианобактерии (CBCR) и бактериафитохромы (BphP) являются дальними родственниками фитохромов и обладают более широким диапазоном чувствительности к длине волны, чем фитохромы (Bhoo et al., 2001; Rockwell and Lagarias, 2010; Burgie and Vierstra, 2014). Хромофоры билина, необходимые для передачи сигналов фитохрома и CBCR / BphP, не присутствуют в E. coli и должны быть синтезированы из гема путем введения двух генов (Gambetta and Lagarias, 2001).

LOV являются членами суперсемейства доменов PAS и эволюционно соединены с доменами, такими как HK и ДНК-связывающие домены Helix-turn-helix (HTH). Разнообразные методы, включая индуцированное светом развязывание, наклонение и димеризацию, используются для контроля слитых функциональных доменов (Herrou and Crosson, 2011). Как и фитохромы, кофактор флавина (FAD или FMN) также необходим для фотосигнализации доменов LOV, но эти кофакторы распространены повсеместно и не требуют дополнительного синтеза (Christie et al., 1999) (таблица 1).

С эволюционной точки зрения оба семейства световых сенсоров демонстрируют большое разнообразие в обмене белков и естественным образом соединяются с различными функциональными модулями, чтобы стать разнообразными мембраносвязанными HK (двухкомпонентная система) или цитозольными исполнительными механизмами (однокомпонентная система) (Losi и Гертнер, 2008). Понимание того, как световые сенсоры превратились в такое разнообразие, вдохновило людей на создание сенсоров естественного света. Основываясь на их возможностях для обмена доменов, световые сигнальные ядра белков семейства фитохромов и LOV соединяются с различными функциональными модулями искусственно в двухкомпонентные и однокомпонентные системы в дополнение к их естественным аналогам.Здесь мы рассматриваем сконструированные световые сенсоры в E. coli в порядке двухкомпонентных и однокомпонентных систем в соответствии с их отличными сигнальными свойствами (Таблица 1).

Двухкомпонентные системы

Двухкомпонентные светорегулирующие системы (TCS) были разработаны в бактериях для восприятия ультрафиолета (UirS / UirR) (Ramakrishnan and Tabor, 2016), синего (YF1 / FixJ) (Möglich et al., 2009), зеленого (CcaS / CcaR) (Hirose et al., 2008; Tabor et al., 2011), красный (Cph8 / OmpR) (Levskaya et al., 2005) и ближнего инфракрасного света (Ong et al., 2018). Световое освещение приводит к фотоизомеризации связанного кофактором HK, настраивая активацию и инактивацию киназы. Сигнал далее передавался фосфатной группой на внутриклеточный родственный ответчик, который контролирует экспрессию гена под согласованным промотором (рис. 1А).

Рисунок 1 . Схемы двухкомпонентных и однокомпонентных систем. (A) Двухкомпонентные системы состоят из сенсорной гистидинкиназы (HK) и регулятора ответа (RR).Активность регуляторов ответа на транскрипцию регулируется фосфатной сигнализацией при освещении светом. (B) Фотоиндуцированная диссоциация LOV2-Jα расщепляет слитый белок в ответ на синий свет, высвобождая его активность. (C, D) Индуцированная светом димеризация и олигомеризация сенсоров приводят к взаимодействию прикрепленных белков. (E) Фотоиндуцированная диссоциация тетрамера Dronpa высвобождает интересующий белок.

Система Cph8 / OmpR была первой спроектированной двухкомпонентной системой, которая отключается красным светом.Фитохром цианобактерий был использован для замены внеклеточного сигнального домена исходной системы EnvZ / OmpR (Levskaya et al., 2005). Система YF1 / FixJ, инактивированная синим светом, была позже сконструирована путем замены домена LOV в Bacillus subtilis YtvA (Ávila-Pérez et al., 2006) с исходной системой FixL / FixJ (Möglich et al., 2009). Система CcaS / CcaR, активированная зеленым светом, существует в природе у цианобактерий (Hirose et al., 2008) и была экспрессирована в E.coli (Tabor et al., 2011) и цианобактерии (Abe et al., 2014; Miyake et al., 2014). Аналогичным образом, активированная УФ-светом система UirS / UirR была также получена из цианобактерий (Song and Park, 2011).

В отличие от других TCS, BphP1 является цитозольным и использует светорегулируемую димеризацию вместо передачи сигналов фосфата. При освещении активированный BphP1 связывается с PpsR2 и высвобождает промотор при его репрессии. Ультрафиолетовый свет вреден для клеток, тогда как сигналы ближнего инфракрасного диапазона могут проникать в ткани (Chen et al., 2018), что позволяет применять систему BphP1 / PpsR2 в клетках млекопитающих (Кабернюк и др., 2016; Редчук и др., 2017, 2018b).

Двухкомпонентные системы схожи в передаче сигналов и спектрально изолированы, что позволяет создавать мультиплексированные платформы для многоцветного контроля клеточного поведения (Tabor et al., 2011; Motta-Mena et al., 2014; Redchuk et al., 2018a). Однако их сигнальные процессы требуют двух компонентов и дополнительных генов для синтеза хромофоров. Они требуют дополнительных возможностей векторов, ограничивая количество интересующих генов, которые нужно поставить под легкий контроль.Чтобы решить эту проблему, были созданы оптимизированные версии TCS, отвечающих на красный и зеленый свет (Schmidl et al., 2014; Ong and Tabor, 2018). TCS могут быть по своей сути сложными, относительно медленными в ретрансляции и реверсировании сигналов и менее портативными, что может быть дополнено однокомпонентными системами.

Однокомпонентные системы

Однокомпонентные световые сенсоры обеспечивают прямой контроль над активностью белка без необходимости транскрипции. Сенсоры в этой категории могут быть разными, но все хорошо охарактеризованные типы в бактериальных клетках принадлежат к белкам семейства LOV, отвечающим на синий свет, с доменом LOV, слитым с разными исполнительными механизмами.

YtvA из B. subtilis регулирует фактор транскрипции σB для ответа на стресс. Он состоит из N-концевого LOV-домена и C-концевого транспортера сульфата и домена антагониста анти-сигма-фактора (STAS) (Ávila-Pérez et al., 2006). Синий свет активирует домен STAT, который, в свою очередь, активирует сигма-фактор и, таким образом, активирует транскрипцию (Gaidenko et al., 2006; Möglich and Moffat, 2007; Avilapérez et al., 2009). Эта система не является переносимой, но ее домен LOV был использован для разработки химерной двухкомпонентной системы YF1 / FixJ (Möglich et al., 2009).

EL222 представляет собой фактор транскрипции из морской бактерии Erythrobacter litoralis . Он имеет домен LOV, слитый с ДНК-связывающим доменом HTH (Zoltowski et al., 2013). Домен HTH связан и тем самым ингибируется доменом LOV в темноте. При освещении синим светом домен HTH высвобождается, тем самым обеспечивая связывание ДНК (рис. 2A) (Nash et al., 2011; Rivera-Cancel et al., 2015).

Рисунок 2 . Применение световых датчиков у бактерий. (A) EL222 система двунаправленной транскрипции, управляемая светом, активирует и подавляет экспрессию генов с помощью различных стратегий связывания. (B) Расщепленный T7RNAP собирается вместе магнитами, восстанавливая его транскрипционную активность. (C) Схема микробно-аппаратного интерфейса и системы управления с обратной связью в реальном времени. Управление с обратной связью в реальном времени реализовано с помощью алгоритмов и оборудования. Аппаратное обеспечение включает три модуля: (1) систему культивирования клеток (2) систему количественной оценки в реальном времени (3) систему доставки света с компьютерным управлением.

VVD (Vivid) из Neurospora crassa — еще один фоторецептор на основе домена LOV, образующий гомодимеры в ответ на синий свет (рис. 1C) (Zoltowski et al., 2007, 2009; Zoltowski and Crane, 2008). VVD уникален среди всех фоторецепторов тем, что его способность к образованию димеров позволяет напрямую контролировать активность и локализацию белка, тем самым обеспечивая контроль над редактированием генома, транскрипцией и т. Д. Напротив, EL222 и TCS должны пройти через транскрипцию и по своей природе уступают по времени ответа и обратимости.Благодаря своей универсальности, VVD был слит с рядом белков в клетках млекопитающих, контролирующих транскрипцию (Wang et al., 2012), связывание металлов (Aper and Merkx, 2016) и передачу сигналов на основе рецепторных тирозинкиназ (RTK) ( Grusch et al., 2014). В бактериальных клетках подобная универсальность достигается с помощью Magnets, улучшенной версии VVD, как будет рассмотрено ниже. VVD может быть подвержен проблемам с эффективностью и селективностью из-за его свойства гомодимеризации. Магниты устраняют это ограничение, создавая гетеродимеры на основе электростатических взаимодействий.Таким образом, разработанные пары фотопереключателей называются положительным магнитом (pMag) и отрицательным магнитом (nMag). Кроме того, отключающие свойства магнитов также были настроены для достижения быстрого изменения направления при выключенном свете (Kawano et al., 2015). Дальнейшие исследования объединили pMag с AD (сборочные домены) для повышения авидности (Furuya et al., 2017). Были разработаны две основные стратегии для соблюдения правил освещения на основе магнитов. Первый объединяет pMag и nMag для расщепления белков или белков, образующих димер, чтобы обеспечить прямой контроль над активностью белков (Nihongaki et al., 2017). Вторая стратегия контролирует активность белка, настраивая его локализацию. pMag и nMag сливаются с разными белками как «приманка» и «жертва». Синий свет опосредует колокализацию белков и, таким образом, настраивает нисходящие реакции (Yu et al., 2016; Shi et al., 2017; Benedetti et al., 2018).

Однокомпонентные системы имеют миниатюрные размеры, легкую переносимость, быструю обратимость и большее количество точек управления над TCS. Но на сегодняшний день только OCS, активируемые синим светом, хорошо охарактеризованы у бактерий.По сравнению с полной жизнеспособностью спектрального программирования TCS, должно быть включено больше каналов OCS.

Другие системы в меньшинстве

В дополнение к хорошо протестированным двухкомпонентным и однокомпонентным системам, описанным выше, есть также другие датчики, которые в меньшинстве и малоизучены на бактериях. Пару белков криптохрома 2 (CRY2) и связывающего кальций и интегрин 1 (CIB1) выделяют из растения Arabidopsis thaliana . Эта белковая пара представляет собой модуль димеризации, контролируемый синим светом, без потребности в каком-либо экзогенно добавленном кофакторе, кроме того, CRY2 может также независимо олигомеризоваться (рис. 1D).Основной белок спираль-петля-спираль CIB1 связывается с фотосенсором синего света CRY2 при освещении светом (Repina et al., 2017). Система PhyB / PIF (Phytochrome B / Phytochrome взаимодействующий фактор) также происходит из A. thaliana и используется для оптогенетического контроля межбелковых взаимодействий, в основном у эукариот. PhyB состоит из N-концевого фотосенсорного домена и C-концевого эффекторного домена, который связывается с транскрипционным фактором PIF в ответ на красный свет (Repina et al., 2017).Dronpa145N, мутант флуоресцентного белка Dronpa, включается фиолетовым светом (~ 400 нм), образуя тетрамеры, и выключается менее энергичным голубым светом (~ 500 нм), диссоциируя на мономеры (рисунок 1E) (Zhou et al. , 2012; Lv et al., 2017). Его свойство олигомеризации позволило напрямую контролировать активность белка. Кроме того, существуют также кобаламин-связывающие домены для зеленого сигнала (Kainrath et al., 2017; Wang et al., 2017) и УФ-рецептора UVRB (Müller et al., 2013). Внедрение и проверка этих систем потенциально могут расширить набор инструментов.

Свет в настройке синтетических цепей

Синтетическими биологическими цепями можно управлять на нескольких уровнях в соответствии с центральной догмой (Nielsen et al., 2013). Недавние достижения позволили использовать способность света управлять биологическими цепями на уровне транскрипции и активности белков. Как двухкомпонентные, так и однокомпонентные системы использовались для замены химических индукторов для достижения быстрой кинетики активации и дезактивации. Здесь мы рассматриваем достижения в настройке транскрипции и активности белков с помощью света и предлагаем комбинированное введение других незначительных нововведений, которые стали возможными благодаря большой гибкости света.

Световая транскрипция

Настройка синтетических схем путем настройки транскрипции является наиболее распространенной стратегией, и используются как двухкомпонентные, так и однокомпонентные датчики света (Таблица 1). Двухкомпонентные системы изначально предназначены для контроля транскрипции. Система Cph8 / OmpR, реагирующая на красный свет, была объединена с распознаванием кворума для создания синтетической программы обнаружения границ (Tabor et al., 2009). Системы pDawn и pDusk продемонстрировали потенциальную модульность световых датчиков в синтетической биологии.Система YF1 / FixJ инактивируется синим светом, что приводит к системе pDawn. Для достижения экспрессии генов, активируемых синим светом, в качестве инвертора использовали lamda-репрессор cI (Ohlendorf et al., 2012). Система pDawn и pDusk была сконструирована на одной плазмиде и не требует дополнительных генов для синтеза хромофоров, что обеспечивает более легкую переносимость (Farzadfard and Lu, 2011; Magaraci et al., 2014). В одной практике система pDawn использовалась для контроля экспрессии гена адгезии Ag43 и, в свою очередь, регулирует образование биопленок (Jin and Riedelkruse, 2018).Кроме того, были предложены системы Cph8 / OmpR (Lee et al., 2013), CcaS / CcaR (Nakajima et al., 2016) и YF1 / FixJ (Chang et al., 2017) для управления фабриками бактериальных клеток с помощью опосредованный светом контроль транскрипции (рис. 1А). TCS также служат полезным инструментом в инженерии метаболизма цианобактерий. Поскольку химические индукторы не идеальны для крупномасштабного культивирования, светорегулируемые TCS могут служить хорошей альтернативой (Song and Park, 2011; Abe et al., 2014). Учитывая их модульность и множественные световые каналы, двухкомпонентные системы можно мультиплексировать для достижения многоцветного контроля экспрессии генов (Tabor et al., 2011; Фернандес-Родригес и др., 2017). В одном недавнем исследовании все три канала RGB созданы в E. coli с минимальными перекрестными помехами (Fernandez-Rodriguez et al., 2017). В этом случае использовался распределитель ресурсов на основе сильно фрагментированной T7 RNAP для объединения трех входов световых сигналов и выходов транскрипции. Точно так же команда iGEM предложила прототип бактериального 3D-принтера путем иммобилизации бактерий в гелях и использования пересечения лазерных лучей для запуска экспрессии генов (Paris-Bettencourt, 2017).Их способность к программированию полного спектра и сходство в архитектуре сделали TCS популярным выбором для индуцируемого светом контроля транскрипции.

За последние несколько лет было разработано множество новых деталей на основе однокомпонентных систем. Эти системы показали себя многообещающими с точки зрения более быстрой индукционной и обратной кинетики и по своей сути менее обременительны и более портативны по сравнению с известными двухкомпонентными системами. Система двунаправленного промотора, управляемая светом, была построена на основе EL222 (Jayaraman et al., 2016). Свойства связывания EL222 с ДНК, активируемой светом, были четко выяснены. Экспрессия как светоактивированного, так и подавленного гена была достигнута путем помещения последовательности узнавания Е1222 в разные области промотора. Для достижения световой активации связывающую область luxR промотора luxI заменяли связывающей последовательностью EL222, перекрывающей область -35. Поскольку механизм активации EL222 аналогичен механизму активации ДНК-связывающих белков класса luxR, освещение, таким образом, будет способствовать связыванию EL222 и тем самым рекрутировать РНК-полимеразу.Аналогичным образом, легкая репрессия транскрипции была достигнута путем помещения связывающей области EL222 между областями -35 и -10 и, таким образом, ингибировала связывание РНК-полимеразы (рис. 2А). Они также продемонстрировали, что эти две промоторные системы могут функционировать параллельно. Была изготовлена ​​лампочка E. coli , которая излучала биолюминесценцию только в темноте на основе бистабильного переключателя EL222 (UCL, 2017). Система EL222 также недавно была введена в дрожжи для осуществления регулируемого светом производства метаболитов (Zhao et al., 2018). Кроме того, недавнее исследование дополнительно изучило потенциал EL222 в бесклеточной оптогенетике (Jayaraman et al., 2018). Другой класс однокомпонентных транскрипционных систем был построен путем слияния расщепленных T7 RNAP с VVD и Magnets (Han et al., 2016; Baumschlager et al., 2017). После активации синим светом расщепленная T7 RNAP была собрана вместе с помощью VVD или Magnets, восстанавливая его активность (рис. 2B). Эта система демонстрирует хорошую мобильность. Для достижения световой индукции экспрессии генов требуется только трансформация двух генов, и сконструированные векторы экспрессии не должны подвергаться реконструкции из-за использования промотора Т7.Системы как EL222, так и расщепленные T7 RNAP демонстрируют быструю обратимость, обеспечивая динамический контроль экспрессии генов. Однокомпонентная система демонстрирует большой потенциал в настройке транскрипции, хотя было разработано не так много частей. Наиболее значительным преимуществом сенсоров в этой категории является то, что сенсорные части света миниатюризированы, что оставляет больше возможностей для целевых генов, представляющих интерес. Кроме того, благодаря однокомпонентной архитектуре требуется меньше времени на передачу сигналов и реверсирование, что обеспечивает точное динамическое управление.

Свет также можно комбинировать с другими сигналами для создания логических вентилей и сложных многоуровневых схем (Camsund et al., 2011; Drepper et al., 2011; Gardner and Deiters, 2012). Одна из стратегий — объединить свет и другие сигналы с технологией CRISPR, которая, как было доказано, выполняет множество функций (Nielsen and Voigt, 2014). В частности, gRNA можно поместить под промоторы, контролируемые светом, чтобы объединить свет с активацией CRISPR и деактивацией экспрессии нижележащих генов (Bikard et al., 2013; Qi Lei et al., 2013; Jusiak et al., 2016). Это дает возможность легкого контроля над генами в хромосоме. Такой принцип применялся в инженерии метаболизма, где гРНК транскрибируются в ответ на свет, а затем комбинируются с dcas9 для перенаправления метаболического потока (Fernandez-Rodriguez et al., 2017). Команда 2017 HZAU iGEM предложила использовать свет для контроля репликации клеток бактерий по аналогичной методологии (HZAU-China, 2017). Вместо того, чтобы транскрибировать гРНК при освещении светом, они слили pMag и nMag с расщепленным dcas9.При освещении светом он связывается с сайтами связывания DnaA и ингибирует связывание DnaA, которое важно для репликации ДНК и клеток. Подобные методики можно использовать для регулирования роста клеток с обратной связью в реальном времени и даже для создания микробных консорциумов с заранее определенными соотношениями с большим количеством доступных световых каналов.

Освещение активности белков

В дополнение к контролю транскрипции, биологические схемы также могут быть настроены, предлагая прямой контроль над активностью белков (Таблица 1).Оптический контроль активности белков был установлен в эукариотических клетках отчасти благодаря доступу к широкому спектру сенсоров (Brechun et al., 2017; Liu and Tucker, 2017). Эти сенсоры относятся к однокомпонентным системам, которые претерпевают конформационные изменения или сдвиги в состояниях димеризации или олигомеризации при освещении светом. Хотя он широко применяется в эукариотических клетках, потенциал света в регулировании активности белков остается недостаточно изученным у бактерий, и это коррелирует с тем фактом, что однокомпонентные системы недавно были исследованы на бактериях.Здесь мы рассматриваем недавние практики в бактериальных клетках и предлагаем очень краткое введение в стратегии, используемые в эукариотических системах, которые могли бы служить шаблоном для потенциальной альтернативной инженерии в бактериальных клетках.

Практики в бактериальных клетках появились только в последние годы. Магниты использовались для контроля биопленок. pMag был отображен на поверхности E. coli , а nMag был иммобилизован на поверхности, что позволило контролировать образование биопленок синим светом (Chen and Wegner, 2017).Кроме того, образование биопленок контролировалось синим светом с помощью других стратегий (Huang et al., 2018; Jin and Riedelkruse, 2018; Pu et al., 2018). Кроме того, свет также использовался для контроля самосборки белка в E. coli (Yu et al., 2017). Семейство фитохромов имеет диапазоны чувствительности, охватывающие весь спектр, а бактериофитохромы могут воспринимать дальний красный свет и, таким образом, были использованы для создания контролируемых светом аденилат- и гуанилатциклаз для передачи сигналов клетками (Ryu and Gomelsky, 2014; Ryu et al., 2014). В дополнение к основным TCS и OCS были предложены узкоспециализированные протонные насосы, управляемые светом, для управления движением бактерий, что позволяет создавать микродвигатели (Walter et al., 2007; Lozano et al., 2016; Vizsnyiczai et al., 2017).

Основной темой эукариотических клеток является регулируемая деградация белков, которая практически важна в биологии клеток млекопитающих для белков, слишком важных, чтобы их можно было истощить. Синтетические индуцируемые светом дегроны были сконструированы на дрожжах (Usherenko et al., 2014; Lutz et al., 2016) и высших эукариот (Renicke et al., 2013). Наиболее распространенная стратегия — объединить домен семейства LOV для размещения тега деградации. В темноте метка деградации «заперта» белком семейства LOV и высвобождается и получает доступ к деградации только при световом освещении (рис. 1B). Подобные системы могут быть созданы в бактериальных клетках, просто заменив эукариотический дегрон на метку бактериальной деградации, которая интенсивно исследовалась (Cameron and Collins, 2014; Lauritsen et al., 2018).

Light также использовался для контроля субклеточной локализации белков (Brechun et al., 2017). Одна стратегия основана на отдельных световых датчиках, которые могут быть объединены при освещении, включая Phy / PIF и магниты. Одна часть системы может быть прикреплена к целевым сайтам, а другая может быть слита с интересующим белком. После световой индукции интересующий белок будет перемещаться к целевым сайтам с помощью дополненных световых датчиков. В одном исследовании локализация белков в ядре, эндосомах и клеточной мембране была достигнута с помощью системы PhyB / PIF6 (Yang et al., 2013). Другая стратегия заключается в слиянии белков семейства LOV для фиксации сигнального пептида (Brechun et al., 2017). Были разработаны различные системы для контроля импорта и экспорта из ядра (Di Ventura and Kuhlman, 2016; Yumerefendi et al., 2016), а недавнее исследование предложило стратегию контроля трехсторонней локализации белка между ядром, цитоплазмой и плазмой. мембраны (Редчук и др., 2018а). Эти стратегии у эукариот могут вдохновлять инженерные белки на субклеточную локализацию в бактериальных клетках и за их пределами.

Свет в переносящих микробах и оборудовании

Для реализации контроля клеточных культур в реальном времени и с дистанционной обратной связью основная стратегия заключается в использовании оборудования для мониторинга условий культивирования и доставки сигналов для изменения поведения клеток (Vance et al., 2002; Gardner et al., 2003; Mettetal et al., 2003; Mettetal et al. al., 2008; Muzzey et al., 2009; Shimizu et al., 2010). Однако существует огромный разрыв между культивируемыми клетками и микробами, поскольку отсутствует сигнал с кинетикой, достаточно быстрой для контроля обратной связи.Свет как новый сигнал успешно заполнил этот пробел между культивируемыми микробами и оборудованием благодаря своей уникальной кинетике включения и выключения (Gerhardt et al., 2016). В предыдущих исследованиях свет использовался для создания осцилляторов (Jayaraman et al., 2016) и динамического регулирования экспрессии генов (Milias-Argeitis et al., 2011, 2016; Melendez et al., 2014; Olson and Tabor, 2014; Olson et al., al., 2014) и локализации белков (Toettcher et al., 2011).

Управление с обратной связью в этих исследованиях было реализовано путем согласования аппаратных средств и алгоритмов.Компоненты оборудования в первую очередь отвечают за культивирование микробов и определение условий роста в реальном времени. Эти данные поступают в компьютер, и алгоритмы помогают определить конкретные манипуляции, которые отправляются на оборудование для доставки света в клетки, образуя замкнутый цикл (рис. 2С). Ниже мы предлагаем введение в аппаратное обеспечение и алгоритмы, а также краткий обзор возможностей управления световой обратной связью.

разделяет важную архитектуру, состоящую из трех частей: (а) адаптированную систему культивирования клеток; (б) система количественной оценки в реальном времени; и (c) управляемая компьютером система доставки света (рис. 2C) (Milias-Argeitis et al., 2016; Хеннеманн и др., 2018; Махаджан и Рай, 2018). Система культивирования клеток должна быть разработана в соответствии с экспериментальными целями. Как правило, он включает встроенную магнитную мешалку с подогревом как для поддержания температуры, так и для условий аэрации, а также для обеспечения случайного отбора проб. Система количественной оценки отслеживает свойства клеток и состояние среды в режиме реального времени. Общие свойства клеток включают OD, интенсивность флуоресценции или люминесценции, в то время как условия среды могут включать уровень pH, концентрации органических и неорганических молекул.На практике часто используются микрофлюидные устройства. Система доставки света — это управляемый источник света с настраиваемой длиной волны и интенсивностью. Длина волны в основном определяется сигнальными свойствами световых датчиков, кодируемых in vivo , в то время как интенсивность и продолжительность освещения определяются динамически в соответствии с данными, вводимыми из системы количественной оценки и данными предыдущего моделирования.

Существующие алгоритмы делятся на две категории: алгоритм пропорционального интеграла (PI) (Dorf and Bishop, 2011) и алгоритм прогнозирующего управления моделью (MPC) (Camacho and Alba, 2013).Алгоритм PI — самый популярный вариант алгоритма пропорционально-интегрально-производной (PID). Он постоянно принимает ошибку между желаемой уставкой (SP) и измеряемой переменной процесса (PV), чтобы сформировать сумму двух членов: одно пропорционально текущей ошибке, а другое пропорционально интегралу ошибки по времени. Используя результат, алгоритм PI применяет коррекцию реакции к следующей функции управления. Однако контроллер PI не может точно отслеживать изменяющиеся во времени задания, если они не изменяются очень медленно.Алгоритм MPC требует модели управляемой системы, которая отличается от алгоритма PI. Основываясь на модели, он использует текущее динамическое состояние процесса для прогнозирования будущих значений выходных данных, а затем соответствующие изменения входных переменных могут быть рассчитаны как на основе прогнозов, так и на основе текущего состояния. Таким образом, точные прогнозы модели могут обеспечить раннее предупреждение о потенциальных проблемах. Однако требование установленной модели ограничивает ее применение, особенно для сложного клеточного поведения, когда модель трудно построить (Milias-Argeitis et al., 2016).

С развитием аппаратного обеспечения и алгоритмов управление оптогенетической обратной связью исследует потенциал в других перспективах, включая как фундаментальную науку, так и технику. Например, его можно использовать для анализа других динамических процессов, таких как клеточные циклы (McAdams and Shapiro, 2003), дифференцировка (Kuchina et al., 2011; Ray et al., 2011; Levine et al., 2012; Vishnoi et al., ., 2013), реакции на стресс (Young et al., 2013) и миграции (Weitzman, Hahn, 2014). Кроме того, контроль оптогенетической обратной связи может использоваться для оптимизации метаболических путей, особенно когда метаболиты могут нарушать нормальное поведение клеток (Zaslaver et al., 2004; Temme et al., 2012). Кроме того, возможность управления оптогенетической обратной связью может быть дополнительно исследована с развитием новых стратегий количественной оценки и измерения. Например, использование секвенирования РНК для измерения мРНК в режиме реального времени может обеспечить возможность считывания большего количества параметров и в то же время повысить точность по сравнению с подходом с использованием флуоресцентных белков (Olson and Tabor, 2014).

Заключительное замечание

Контроль клеточного поведения — важная тема в синтетической биологии.Свет продемонстрировал свою большую способность контролировать клеточное поведение благодаря своей минимальной токсичности и быстрой кинетике активации и дезактивации по сравнению с химическими индукторами. В то время как оптогенетика млекопитающих создавалась годами, программирование бактерий с помощью света стало новой областью. За последние 15 лет было разработано множество двухкомпонентных и однокомпонентных систем. Эти системы широко используются для настройки синтетических цепей на уровне транскрипции и активности белков.Учитывая существующий набор сенсорных инструментов и накопленные практики на уровне контроля транскрипционной и белковой активности, свет также был дополнительно исследован для преодоления разрыва между культивируемыми микробами и оборудованием. Контроль за поведением клеток с обратной связью в реальном времени был достигнут благодаря уникальным сигнальным свойствам света.

Несмотря на большие перспективы, практика в основном ограничивалась ограниченным выбором световых датчиков. TCS демонстрируют потенциал в программировании мультиплексированного света, но занимают дополнительное место на векторах и уступают по кинетике обращения.С другой стороны, OCS миниатюрны и быстро отключаются, но ограничиваются синим светом. Это приводит к необходимости расширения набора инструментов: первая стратегия состоит в том, чтобы учиться на устоявшейся оптогенетике млекопитающих, вводя новые системы в клетки бактерий; Вторая стратегия состоит в том, чтобы постоянно добывать существующие естественные системы, точно так же, как были обнаружены некоторые существующие системы; и третья стратегия заключается в улучшении существующих частей путем модификации и создания новых частей на основе их модульности, которая продемонстрировала успех при разработке большинства OCS.

Программирование поведения бактерий с помощью света показало большие перспективы благодаря уникальным сигнальным свойствам света. Мы полагаем, что благодаря усовершенствованию существующих сенсорных систем и изучению новых систем в ближайшем будущем свет будет освещать поведение большего числа бактерий.

Авторские взносы

ZL написал рукопись с помощью JZ (часть рукописи), JJ (рисунки 1, 2 и часть рукописи) и ZG (таблица и часть рукописи). QL и QQ концептуализировали идею и цели обзора.

Финансирование

Эта работа финансировалась грантом Национального фонда естественных наук Китая (31770095), ключевым планом исследований и разработок провинции Шаньдун (2016ZDJS07A19) и планом развития науки и технологий Шаньдуна (2017GSF21108).

Заявление о конфликте интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Список литературы

Абэ К., Мияке К., Накамура М., Кодзима К., Ферри С., Икебукуро К. и др. (2014). Разработка системы экспрессии генов, индуцируемой зеленым светом в Synechocystis sp. PCC6803. Microb. Biotechnol. 7, 177–183. DOI: 10.1111 / 1751-7915.12098

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Апер, С. Дж., И Мерккс, М. (2016). Переключение мультидоменных белковых переключателей: преобразование флуоресцентного сенсора Zn ²⁺ в светочувствительный связывающий белок Zn ²⁺ . ACS Synth. Биол. 5, 698–709. DOI: 10.1021 / acssynbio.6b00027

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Авила-Перес, М., Хеллингверф, К. Дж., И Корт, Р. (2006). Синий свет активирует σB-зависимую стрессовую реакцию Bacillus subtilis через YtvA. J. Bacteriol. 188, 6411–6414. DOI: 10.1128 / JB.00716-06

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Авилаперес, М., Вриде, Дж., Танг, Ю., Бенде, О., Лози, А., Gärtner, W., et al. (2009). In vivo мутационный анализ YtvA из Bacillus subtilis : механизм световой активации общего стрессового ответа. J. Biol. Chem. 284, 24958–24964. DOI: 10.1074 / jbc.M109.033316

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Bacchus, W., and Fussenegger, M. (2012). Использование света для инженерного контроля и перепрограммирования клеточных функций. Curr. Opin. Biotechnol. 23, 695–702. DOI: 10.1016 / j.copbio.2011.12.004

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Баумшлагер А., Аоки С. К., Хаммаш М. (2017). Динамические индуцируемые синим светом РНК-полимеразы Т7 (Opto-T7RNAP) для точного пространственно-временного контроля экспрессии генов. ACS Synth. Биол. 6, 2157–2167. DOI: 10.1021 / acssynbio.7b00169

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Бенедетти, Л., Барентин, А. Э. С., Месса, М., Уилер, Х., Беверсдорф, Дж., и Де Камилли, П. (2018). Свето-активируемое взаимодействие белков с высоким пространственным внутриклеточным ограничением. Proc. Natl. Акад. Sci. США 115, E2238 – E2245. DOI: 10.1073 / pnas.1713845115

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Бху, С. Х., Дэвис, С. Дж., Уокер, Дж., Карниол, Б., и Виерстра, Р. Д. (2001). Бактериофитохромы представляют собой фотохромные гистидинкиназы, использующие хромофор биливердина. Nature 414, 776–779. DOI: 10.1038 / 414776a

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Бикард, Д., Цзян В., Самай П., Хохшильд А., Чжан Ф. и Марраффини Л. А. (2013). Программируемая репрессия и активация экспрессии бактериальных генов с использованием сконструированной системы CRISPR-Cas. Nucleic Acids Res. 41, 7429–7437. DOI: 10.1093 / nar / gkt520

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Бречун, К. Э., Арндт, К. М., и Вулли, Г. А. (2017). Стратегии фото-контроля активности эндогенных белков. Curr. Opin. Struct. Биол. 45, 53–58.DOI: 10.1016 / j.sbi.2016.11.014

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Камсунд, Д., Линдблад, П., и Харамилло, А. (2011). Генно-инженерные датчики света для контроля экспрессии бактериальных генов. Biotechnol. J. 6, 826–836. DOI: 10.1002 / biot.201100091

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Chang, F., Zhang, X., Pan, Y., Lu, Y., Fang, W., Fang, Z., et al. (2017). Свет индуцировал экспрессию β-глюкозидазы в Escherichia coli с автолизом клетки. BMC Biotechnol. 17:74. DOI: 10.1186 / s12896-017-0402-1

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чен Ф. и Вегнер С. В. (2017). Подключаемая к синему свету бактериальная адгезия как ключевой шаг к созданию биопленок. ACS Synth. Биол. 6, 2170–2174. DOI: 10.1021 / acssynbio.7b00197

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Chen, S., Weitemier, A. Z., Zeng, X., He, L., Wang, X., Tao, Y., et al. (2018). Стимуляция глубокого мозга в ближнем инфракрасном диапазоне с помощью оптогенетики с повышающим преобразованием, опосредованной наночастицами. Наука 359, 679–684. DOI: 10.1126 / science.aaq1144

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Кристи, Дж. М., Саломон, М., Нозуэ, К., Вада, М., и Бриггс, В. Р. (1999). LOV (свет, кислород или напряжение) домены фоторецептора синего света фототропина (nph2): сайты связывания для хромофорного мононуклеотида флавина. Proc. Natl. Акад. Sci. США 96, 8779–8783. DOI: 10.1073 / pnas.96.15.8779

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Дорф, Р.К. и Бишоп Р. Х. (2011). Современные системы управления . Лондон: Пирсон.

Google Scholar

Дреппер Т., Краусс У., Берстенхорст С. М. З., Пьетрушка Дж. И Йегер К. Э. (2011). Свет и действие! Контроль экспрессии микробных генов с помощью света. Заявл. Microbiol. Biotechnol. 90, 23–40. DOI: 10.1007 / s00253-011-3141-6

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Фарзадфард Ф. и Лу Т. К. (2011). Синтетическая биология.Геномно закодированная аналоговая память с точной записью ДНК in vivo в популяциях живых клеток. Наука 346: 1256272. DOI: 10.1126 / science.1256272

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст

Фернандес-Родригес, Дж., Мозер, Ф., Сонг, М., и Фойгт, К. А. (2017). Инженерное цветовое видение RGB в Escherichia coli . Nat. Chem. Биол. 13, 706–708. DOI: 10.1038 / nchembio.2390

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Фуруя, А., Кавано, Ф., Накадзима, Т., Уэда, Ю., и Сато, М. (2017). Оптогенетическая система на основе сборочного домена для эффективного контроля клеточной передачи сигналов. ACS Synth. Биол. 6, 1086–1095. DOI: 10.1021 / acssynbio.7b00022

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Гайденко, Т. А., Ким, Т. Дж., Вейгель, А. Л., Броуди, М. С., и Прайс, К. В. (2006). Рецептор синего света YtvA действует в сигнальном пути стресса окружающей среды Bacillus subtilis . J. Bacteriol. 188, 6387–6395. DOI: 10.1128 / JB.00691-06

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Гамбетта, Г. А., и Лагариас, Дж. К. (2001). Генная инженерия биосинтеза фитохрома у бактерий. Proc. Natl. Акад. Sci. США 98, 10566–10571. DOI: 10.1073 / pnas.191375198

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Гарднер Т.С., ди Бернардо Д., Лоренц Д. и Коллинз Дж. Дж. (2003).Выявление генетических сетей и определение сложного механизма действия посредством профилирования экспрессии. Наука 301, 102–105. DOI: 10.1126 / science.1081900

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Герхард, К. П., Олсон, Э. Дж., Кастильо-Хаир, С. М., Хартсо, Л. А., Ландри, Б. П., Экнесс, Ф. и др. (2016). Открытая аппаратная платформа для оптогенетики и фотобиологии. Sci. Rep. 6: 35363. DOI: 10.1038 / srep35363

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Груш, М., Schelch, K., Riedler, R., Reichhart, E., Differ, C., Berger, W., et al. (2014). Пространственно-временная точная активация сконструированных рецепторных тирозинкиназ светом. EMBO J. 33, 1713–1726. DOI: 10.15252 / embj.201387695

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хань Т., Цюань К. и Лю Х. (2016). Созданы фотоактивируемые генетические переключатели на основе РНК-полимеразы бактериального фага Т7. ACS Synth. Биол. 6, 357–366. DOI: 10.1021 / acssynbio.6b00248

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хеннеманн, Дж., Ивасаки, Р. С., Грунд, Т. Н., Динстхубер, Р. П., Рихтер, Ф., и Мёглих, А. (2018). Оптогенетический контроль с помощью импульсного освещения. Chembiochem 19, 1296–1304. DOI: 10.1002 / cbic.201800030

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хиросе Ю., Шимада Т., Нарикава Р., Катаяма М. и Икеучи М. (2008). Цианобактериохром CcaS представляет собой рецептор зеленого света, который индуцирует экспрессию линкерного белка фикобилисом. Proc. Natl. Акад. Sci. США 105, 9528–9533. DOI: 10.1073 / pnas.0801826105

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Джаяраман, П., Девараджан, К., Чуа, Т. К., Чжан, Х., Гунаван, Э., и По, К. Л. (2016). Опосредованная синим светом активация транскрипции и подавление экспрессии генов у бактерий. Nucleic Acids Res. 44, 6994–7005. DOI: 10.1093 / nar / gkw548

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Джаяраман, П., Йео, Дж. У., Джаяраман, С., Тэ, А. Ю., Чжан, Дж., И По, К. Л. (2018). Бесклеточная оптогенетическая система экспрессии генов. ACS Synth. Биол. 7, 986–994. DOI: 10.1021 / acssynbio.7b00422

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Jin, X., и Riedelkruse, I.H. (2018). Литография биопленок позволяет формировать клеточный паттерн с высоким разрешением посредством оптогенетической экспрессии адгезина. Proc. Natl. Акад. Sci. США 115, 3698–3703. DOI: 10.1073 / pnas.1720676115

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Юсяк, Б., Клето, С., Переспиньера, П., и Лу, Т. К. (2016). Разработка синтетических генных цепей в живых клетках с помощью технологии CRISPR. Trends Biotechnol. 34, 535–547. DOI: 10.1016 / j.tibtech.2015.12.014

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Кабернюк А.А., Шеметов А.А., Верхуша В.В. (2016). Оптогенетическая система на основе бактериального фитохрома, управляемая ближним инфракрасным светом. Nat. Методы 13, 591–597. DOI: 10,1038 / метр.3864

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Каинрат С., Стадлер М., Райххарт Э., Дистел М. и Яновьяк Х. (2017). Инактивация рецепторов, индуцированная зеленым светом, с использованием кобаламин-связывающих доменов. Angew. Chem. Int. Эд. Англ. 56, 4608–4611. DOI: 10.1002 / anie.201611998

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Кавано Ф., Судзуки Х., Фуруя А. и Сато М. (2015). Созданы пары отдельных фотопереключателей для оптогенетического контроля клеточных белков. Nat. Commun. 6: 6256. DOI: 10.1038 / ncomms7256

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Кучина А., Эспинар Л., Чагатай Т., Балбин А. О., Чжан Ф., Альварадо А. и др. (2011). Временная конкуренция между программами дифференцировки определяет выбор клеточной судьбы. Mol. Syst. Биол. 7: 557. DOI: 10.1038 / msb.2011.88

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Лауритсен, И., Мартинес, В., Ронда, К., Нильсен, А. Т., и Норхольм, М. Х. Х. (2018). «Стратегия редактирования бактериального генома для контроля транскрипции и стабильности белка» в Synthetic Metabolic Pathways. Методы молекулярной биологии , Vol. 1671, ред. М. К. Дженсен и Дж. Д. Кислинг (Нью-Йорк, Нью-Йорк: Humana Press), 27–37. DOI: 10.1007 / 978-1-4939-7295-1_3

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ли, Дж. М., Ли, Дж., Ким, Т., и Ли, С. К. (2013). Переключаемая экспрессия гена в Escherichia coli с использованием миниатюрного фотобиореактора. PLoS ONE 8: e52382. DOI: 10.1371 / journal.pone.0052382

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Левская А., Шевалье А. А., Табор Дж. Дж., Симпсон З. Б., Лавери Л. А., Леви М. и др. (2005). Синтетическая биология: инженерия Escherichia coli , чтобы увидеть свет. Природа 438, 441–442. DOI: 10.1038 / nature04405

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Левская, А., Вайнер, О. Д., Лим, В. А., Фойгт, К. А. (2009). Пространственно-временной контроль клеточной передачи сигналов с использованием переключаемого светом белкового взаимодействия. Природа 461, 997–1001. DOI: 10.1038 / nature08446

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Лю, К., и Такер, К. Л. (2017). Разработка генетически закодированных инструментов для оптогенетического контроля активности белков. Curr. Opin. Chem. Биол. 40, 17–23. DOI: 10.1016 / j.cbpa.2017.05.001

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Lv, S., Фанг, Дж., Дуан, Т., Фу, Л., Лю, Дж., И Ли, Х. (2017). Оптически контролируемые обратимые белковые гидрогели на основе фотопереключаемого флуоресцентного белка Dronpa. Chem. Commun. 53, 13375–13378. DOI: 10.1039 / C7CC06991J

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Magaraci, M. S., Veerakumar, A., Qiao, P., Amurthur, A., Lee, J. Y., Miller, J. S., et al. (2014). Разработка Escherichia coli для активируемого светом цитолиза клеток млекопитающих. ACS Synth.Биол. 3, 944–948. DOI: 10.1021 / sb400174s

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Мелендес, Дж., Патель, М., Оукс, Б. Л., Сюй, П., Мортон, П., и МакКлин, М. Н. (2014). Оптогенетический контроль в реальном времени концентрации внутриклеточного белка в культурах микробных клеток. Integr. Биол. 6, 366–372. DOI: 10.1039 / c3ib40102b

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Mettetal, J. T., Muzzey, D., Gómez-Uribe, C., и ван Ауденаарден, А. (2008). Частотная зависимость осмоадаптации у Saccharomyces cerevisiae . Наука 319, 482–484. DOI: 10.1126 / science.1151582

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Милиас-Аргейтис, А., Руллан, М., Аоки, С. К., Бухманн, П., и Хаммаш, М. (2016). Автоматизированное управление оптогенетической обратной связью для точного и надежного регулирования экспрессии генов и роста клеток. Nat. Commun. 7: 12546. DOI: 10.1038 / ncomms12546

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Milias-Argeitis, A., Summers, S., Stewart-Ornstein, J., Zuleta, I., Pincus, D., El-Samad, H., et al. (2011). In silico обратная связь для in vivo регуляции цепи экспрессии гена. Nat. Biotechnol. 29, 1114–1116. DOI: 10.1038 / nbt.2018

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Мияке К., Абэ К., Ферри С., Накадзима М., Накамура М., Йошида В. и др. (2014). Индуцибельная литическая система для цианобактериальных клеток. Biotechnol. Биотопливо 7:56. DOI: 10.1186 / 1754-6834-7-56

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Мёглих А., Айерс Р. А. и Моффат К. (2009). Дизайн и сигнальный механизм светорегулируемых гистидинкиназ. J. Mol. Биол. 385, 1433–1444. DOI: 10.1016 / j.jmb.2008.12.017

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Мёглих, А.и Моффат К. (2007). Структурная основа светозависимой передачи сигналов в димерном домене LOV фотосенсора YtvA. J. Mol. Биол. 373, 112–126. DOI: 10.1016 / j.jmb.2007.07.039

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Мотта-Мена, Л. Б., Рид, А., Мэллори, М. Дж., Гланц, С., Вайнер, О. Д., Линч, К. В. и др. (2014). Оптогенетическая система экспрессии генов с быстрой кинетикой активации и деактивации. Nat. Chem. Биол. 10, 196–202.DOI: 10.1038 / nchembio.1430

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Мюллер К., Энгессер Р., Шульц С., Стейнберг Т., Томакиди П., Вебер К. С. и др. (2013). Мультихроматический контроль экспрессии генов млекопитающих и передачи сигналов. Nucleic Acids Res. 41: e124. DOI: 10.1093 / nar / gkt340

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Муззи Д., Гомес-Урибе К. А., Меттеталь Дж. Т. и ван Ауденаарден А. (2009).Системный анализ идеальной адаптации осморегуляции дрожжей. Ячейка 138, 160–171. DOI: 10.1016 / j.cell.2009.04.047

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Накадзима М., Абэ К., Ферри С. и Соде К. (2016). Разработка регулируемой светом системы восстановления клеток для нефотосинтезирующих бактерий. Microb. Cell Fact. 15:31. DOI: 10.1186 / s12934-016-0426-6

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Наш, А.I., McNulty, R., Shillito, M. E., Swartz, T. E., Bogomolni, R.A., Luecke, H., et al. (2011). Структурные основы фоточувствительности в бактериальном ДНК-связывающем белке свет-кислород-напряжение / спираль-поворот-спираль (LOV-HTH). Proc. Natl. Акад. Sci. США 108, 9449–9454. DOI: 10.1073 / pnas.1100262108

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Нильсен А. А., Сегалл-Шапиро Т. Х., Фойгт К. А. (2013). Достижения в разработке генетических схем: новые биохимические процессы, глубокая разработка деталей и точная экспрессия генов. Curr. Opin. Chem. Биол. 17, 878–892. DOI: 10.1016 / j.cbpa.2013.10.003

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Нихонгаки Ю., Фурухата Ю., Отабэ Т., Хасегава С., Ёсимото К. и Сато М. (2017). Фотоактивируемые системы транскрипции на основе CRISPR-Cas9 для индукции дифференцировки нейронов. Nat. Методы 14, 963–966. DOI: 10.1038 / nmeth.4430

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Олендорф, Р., Видавски, Р., Эльдар, А., Моффат, К., и Меглих, А. (2012). От заката до рассвета: одноплазмидные системы для светорегулируемой экспрессии генов. J. Mol. Биол. 416, 534–542. DOI: 10.1016 / j.jmb.2012.01.001

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Олсон, Э. Дж., Хартсо, Л. А., Ландри, Б. П., Шрофф, Р., и Табор, Дж. Дж. (2014). Характеристика динамики бактериальных генных цепей с помощью оптически запрограммированных сигналов экспрессии генов. Nat. Методы 11: 449–455.DOI: 10.1038 / nmeth.2884

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Олсон, Э. Дж., И Табор, Дж. Дж. (2014). Методы оптогенетической характеристики позволяют преодолеть ключевые проблемы синтетической и системной биологии. Nat. Chem. Биол. 10, 502–511. DOI: 10.1038 / nchembio.1559

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Онг, Н. Т., и Табор, Дж. Дж. (2018). Миниатюрный датчик зеленого света E. coli с широким динамическим диапазоном. Chembiochem 19, 1255–1258. DOI: 10.1002 / cbic.201800007

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Патил М., Дхар П. К. (2015). «Краткое введение в синтетическую биологию», в Systems and Synthetic Biology , ред. В. Сингх и П. Дхар (Dordrecht: Springer), 229–240. DOI: 10.1007 / 978-94-017-9514-2_12

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Пу, Л., Ян, С., Ся, А., и Цзинь, Ф. (2018). Манипуляции с оптогенетикой позволяют предотвратить образование биопленок из искусственно созданной синегнойной палочки Pseudomonas aeruginosa на поверхностях. ACS Synth. Биол. 7, 200–208. DOI: 10.1021 / acssynbio.7b00273

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Qi Lei, S., Larson Matthew, H., Gilbert Luke, A., Doudna Jennifer, A., Weissman Jonathan, S., Arkin Adam, P., et al. (2013). Использование CRISPR в качестве управляемой РНК платформы для последовательного контроля экспрессии генов. Cell 152, 1173–1183. DOI: 10.1016 / j.cell.2013.02.022

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Рамакришнан, П., и Табор, Дж. Дж. (2016). Повторное использование Synechocystis PCC6803 UirS-UirR в качестве УФ-фиолетового / зеленого фотообратимого инструмента регуляции транскрипции в E. coli . ACS Synth. Биол. 5, 733–740. DOI: 10.1021 / acssynbio.6b00068

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Рэй, Дж. К., Табор, Дж. Дж., И Игошин, О. А. (2011). Нетранскрипционные регуляторные процессы формируют динамику транскрипционной сети. Nat. Rev. Microbiol. 9, 817–828. DOI: 10.1038 / nrmicro2667

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Редчук, Т.А., Кабернюк А.А., Верхуша В. (2018а). Системы с контролем в ближнем инфракрасном диапазоне для регуляции транскрипции генов, нацеливания на белки и спектрального мультиплексирования. Nat. Protoc. 13, 1121–1136. DOI: 10.1038 / nprot.2018.022

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Редчук Т.А., Карасев М.М., Омелина Е.С., Верхуша В. (2018b). Экспрессия генов и нацеливание на белок в нейронах и ненейрональных клетках, контролируемых светом ближнего инфракрасного диапазона. Chembiochem 19, 1334–1340. DOI: 10.1002 / cbic.201700642

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Редчук Т.А., Омелина Е.С., Чернов К.Г., Верхуша В.В. (2017). Оптогенетическая пара ближнего инфракрасного диапазона для регуляции белков и спектрального мультиплексирования. Nat. Chem. Биол. 13, 633–639. DOI: 10.1038 / nchembio.2343

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ренике, К., Шустер, Д., Ушеренко, С., Эссен, Л. О., Таксис, К. (2013). Оптогенетический инструмент на основе домена LOV2 для контроля деградации белка и клеточной функции. Chem. Биол. 20, 619–626. DOI: 10.1016 / j.chembiol.2013.03.005

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Репина, Н. А., Розенблум, А., Мукерджи, А., Шаффер, Д. В., и Кейн, Р. С. (2017). Со скоростью света: достижения в области оптогенетических систем для регулирования передачи сигналов и поведения клеток. Annu. Rev. Chem. Biomol. Англ. 8, 13–39. DOI: 10.1146 / annurev-chembioeng-060816-101254

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ривера-Кансел, Г., Моттамена, Л. Б., и Гарднер, К. Х. (2015). Идентификация естественных и искусственных ДНК-субстратов для светоактивированного фактора транскрипции LOV-HTH EL222. Биохимия 51, 10024–10034. DOI: 10.1021 / bi301306t

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Рост, Б. Р., Шнайдер-Варме, Ф., Шмитц Д., Хегеманн П. (2017). Оптогенетические инструменты для субклеточных приложений в нейробиологии. Нейрон 96, 572–603. DOI: 10.1016 / j.neuron.2017.09.047

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ryu, M.H., Kang, I.H., Nelson, M.D., Jensen, T.M., Lyuksyutova, A.I., Siltberg-Liberles, J., et al. (2014). Инженерные аденилатциклазы регулируются оконным светом ближнего инфракрасного диапазона. Proc. Natl. Акад. Sci. США 111, 10167–10172.DOI: 10.1073 / pnas.1324301111

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Шмидл С. Р., Шет Р. У., Ву А. и Табор Дж. Дж. (2014). Рефакторинг и оптимизация двухкомпонентных систем с переключаемым светом Escherichia coli . ACS Synth. Биол. 3, 820–831. DOI: 10.1021 / sb500273n

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ши, Ф., Кавано, Ф., Парк, С. Э., Комазаки, С., Хирабаяси, Ю., Полле, Ф., и другие. (2017). Оптогенетический контроль связывания эндоплазматического ретикулума и митохондрий. ACS Synth. Биол. 7, 2–9. DOI: 10.1021 / acssynbio.7b00248

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Симидзу, Т.С., Ту, Ю., и Берг, Х.С. (2010). Модульная градиентно-чувствительная сеть для хемотаксиса в Escherichia coli , выявленная по ответам на изменяющиеся во времени стимулы. Mol. Syst. Биол. 6: 382. DOI: 10.1038 / msb.2010.37

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Сонг, Дж.Ю., Парк Ю. И. (2011). Сигнальная система цианобактериохромов в ближнем УФ-диапазоне вызывает отрицательный фототаксис у цианобактерий Synechocystis sp. PCC 6803. Proc Natl Acad Sci U.S.A. 108, 10780–10785. DOI: 10.1073 / pnas.1104242108

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Табор, Дж. Дж., Салис, Х. М., Симпсон, З. Б., Шевалье, А. А., Левская, А., Маркотт, Э. М. и др. (2009). Программа обнаружения синтетических генетических краев. Cell 137, 1272–1281.DOI: 10.1016 / j.cell.2009.04.048

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Темме К., Чжао Д. и Фойгт К. А. (2012). Реорганизация кластера генов фиксации азота из Klebsiella oxytoca. Proc. Natl. Акад. Sci. США 109, 7085–7090. DOI: 10.1073 / pnas.1120788109

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Тоетчер, Дж. Э., Гонг, Д., Лим, В. А., и Вайнер, О. Д. (2011). Световая обратная связь для управления динамикой внутриклеточной сигнализации. Nat. Методы 8, 837–839. DOI: 10.1038 / Nmeth.1700

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ушеренко С., Стиббе Х., Муско М., Эссен Л. О., Костина Е. А., Таксис К. (2014). Фоточувствительные варианты дегрона для настройки стабильности белка с помощью света. BMC Syst. Биол. 8: 128. DOI: 10.1186 / s12918-014-0128-9

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Вэнс В., Аркин А. и Росс Дж. (2002).Определение причинной связи видов в реакционных сетях. Proc. Natl. Акад. Sci. США 99, 5816–5821. DOI: 10.1073 / pnas.022049699

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Вишной М., Нарула Дж., Деви С. Н., Дао Х. А., Игошин О. А. и Фудзита М. (2013). Запуск споруляции в Bacillus subtilis с помощью искусственных двухкомпонентных систем показывает важность правильной динамики активации Spo0A. Mol. Microbiol. 90: 181–194. DOI: 10.1111 / mmi.12357

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Визныичай, Г., Франжипане, Г., Магги, К., Саглимбени, Ф., Бьянки, С., и Ди Леонардо, Р. (2017). Трехмерные микродвигатели с управляемым светом, работающие на бактериях. Nat. Commun. 8: 15974. DOI: 10.1038 / ncomms15974

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Уолтер Дж. М., Гринфилд Д., Бустаманте К. и Липхардт Дж. (2007). Световая энергия Escherichia coli с протеородопсином. Proc. Natl. Акад. Sci. США 104, 2408–2412. DOI: 10.1073 / pnas.0611035104

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ван, Р., Ян, З., Ло, Дж., Син, И. М., и Сунь, Ф. (2017). B12-зависимые светочувствительные белковые гидрогели для контролируемого высвобождения стволовых клеток / белка. Proc. Natl. Акад. Sci. США 114, 5912–5917. DOI: 10.1073 / pnas.1621350114

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Уэй, Дж.К., Коллинз, Дж. Дж., Кислинг, Дж. Д., Сильвер, П. А. (2014). Интеграция биологического редизайна: откуда пришла синтетическая биология и куда она должна идти. Ячейка 157, 151–161. DOI: 10.1016 / j.cell.2014.02.039

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Wu, Y. I., Frey, D., Lungu, O. I., Jaehrig, A., Schlichting, I., Kuhlman, B., et al. (2009). Генетически кодируемый фотоактивируемый Rac контролирует подвижность живых клеток. Природа 461, 104–108.DOI: 10.1038 / nature08241

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Янг, X., Йост, А. П., Вайнер, О. Д., Тан, К., и Друбин, Д. Г. (2013). Индуцируемая светом система нацеливания на органеллы для динамической активации и инактивации передачи сигналов у почкующихся дрожжей. Mol. Биол. Cell 24, 2419–2430. DOI: 10.1091 / mbc.e13-03-0126

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Янг, Дж. У., Локк, Дж. К., и Эловиц, М.Б. (2013). Скорость изменения окружающей среды определяет специфичность стрессовой реакции. Proc. Natl. Акад. Sci. США 110, 4140–4145. DOI: 10.1073 / pnas.1213060110

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ю. Г., Хироюки О., Юки А., Фуун К., Йошибуми Ю., Акихиро Ф. и др. (2016). Оптические манипуляции с альфа-субъединицами гетеротримерных G-белков с использованием систем димеризации с возможностью фотопереключения. Sci. Rep. 6: 35777. DOI: 10.1038 / srep35777

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Юмерефенди, Х., Лернер, А.М., Циммерман, С.П., Хан, К., Медведь, Дж. Э., Страл, Б. Д. и др. (2016). Индуцированный светом ядерный экспорт выявляет быструю динамику эпигенетических модификаций. Nat. Chem. Биол. 12, 399–401. DOI: 10.1038 / nchembio.2068

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Заславер А., Майо А. Э., Розенберг Р., Башкин П., Сберро Х., Цалюк М. и др. (2004). Своевременная программа транскрипции метаболических путей. Nat. Genet. 36, 486–491.DOI: 10,1038 / ng1348

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Zhao, E.M., Zhang, Y., Mehl, J., Park, H., Lalwani, M.A., Toettcher, J.E., et al. (2018). Оптогенетическая регуляция инженерного клеточного метаболизма для микробного химического производства. Природа 555, 683–687. DOI: 10.1038 / nature26141

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чжоу, X. X., Чунг, Х. К., Лам, А. Дж., И Лин, М. З. (2012). Оптический контроль активности белков с помощью флуоресцентных белковых доменов. Наука 338, 810–814. DOI: 10.1126 / science.1226854

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Золтовски, Б. Д., Мотта-Мена, Л. Б., и Гарднер, К. Х. (2013). Индуцированная синим светом димеризация бактериального ДНК-связывающего белка LOV-HTH. Биохимия 52, 6653–6661. DOI: 10.1021 / bi401040m

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Zoltowski, B.D., Schwerdtfeger, C., Widom, J., Loros, J.J., Bilwes, A.М., Данлэп, Дж. С. и др. (2007). Конформационное переключение в датчике грибковой освещенности Vivid. Наука 316, 1054–1057. DOI: 10.1126 / science.1137128

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

В чем разница между режимами включения света и включения темноты для фотоэлектрических датчиков?

Поскольку фотоэлектрические датчики доступны в таком большом количестве режимов восприятия (сквозной луч, диффузный, световозвращающий и т. Д.), Термины ВКЛ свет и темнота были введены, чтобы лучше определить, что выходной сигнал датчика делает в его отсутствие. или наличие света.Эти условия применимы только к фотоэлектрическим датчикам.

Свет включен (LO) означает, что выход датчика включен или включен только тогда, когда он получает свет. В противном случае выход остается выключенным. Темный ВКЛ (DO) означает обратное; при получении света выход выключен. Выход датчика включается или включается только в темноте или когда он не получает света. См. Рисунок ниже для дальнейшего объяснения.

Вместо того, чтобы использовать стандартное соглашение для описания выходов как нормально разомкнутых (NO) или нормально замкнутых (NC), большинство производителей фотоэлектрических датчиков определяют поведение выхода как включение света или включение темноты.Для большинства людей этот метод более простой и понятный.

Все еще не уверены?

Это нормально, особенно если вы впервые знакомитесь с этими условиями.

Если вы знаете, какой режим измерения вам нужен, просто ответьте на один простой вопрос, и вы можете быть уверены, что выбрали датчик с правильным поведением на выходе.

Какое поведение я хочу, когда объект прерывает световой луч, выход включен или выход выключен?

Датчики диффузного режима

Выход ВКЛ: светится ВКЛ (наиболее распространенная конфигурация)
Выход ВЫКЛ: темный ВКЛ

Датчики световозвращающего режима

Выход ВКЛ: темно ВКЛ (наиболее распространенная конфигурация)
Выход ВЫКЛ: светится ВКЛ

Датчики сквозного луча

Выход ВКЛ: темно ВКЛ (наиболее распространенная конфигурация)
Выход ВЫКЛ: светится ВКЛ

люкс

Гулять ночью с выключенным светом может быть опасно! Наступать на что-то твердое или острое, или натыкаться на стены и мебель болезненно.Ой! Никогда больше не страдайте от ушибов голеней или пальцев ног с розеткой для датчика освещенности Lux. Эта умная розетка устанавливается за секунды и вообще не требует проводки. Просто вставьте его в нужное место, и набор контактов коснется необходимых кабелей, чтобы замкнуть цепь. Эта розетка спроектирована так, чтобы днем ​​выглядеть как любая стандартная крышка розетки, но оснащена красивыми светодиодами, которые обеспечивают естественное освещение в ночное время. Свет питается от розетки, оставляя обе ваши розетки доступными для других целей, а датчик автоматически включает свет, когда темно.

Лампы и ночники, расположенные по всему дому, хороши, но они занимают ценное пространство и легкий доступ к розеткам, которые можно использовать для других целей. Розетка для датчика освещенности Lux обеспечивает необходимое освещение, просто нажав на крышку. Любую розетку можно за секунды превратить в светодиодный ночник с датчиком движения, и вам не понадобится электрик или инструменты, кроме отвертки, чтобы снять существующие розетки. Три светодиодные лампы, встроенные прямо в крышку, выглядят незаметно и очень гладко.Нет открытых лампочек или стекла, которые могли бы соблазнить крошечные пальчики, и они включаются автоматически при тусклом освещении, что означает, что они очень энергоэффективны.

Больше никаких навязчивых ночных огней! Эти светодиодные фонари представляют собой заглушки для розеток, поэтому они гладкие и плоские. Они не будут торчать на стене, как ночники, и, в отличие от ламп, не занимают место на столе или ценную площадь пола.

Характеристики:

Розетка для датчика освещенности
• Lux совместима с любой розеткой
• Напряжение: 12В
• Материал: АБС-пластик
• Светодиодные лампы с активированным освещением
• В каждой тарелке 7.4 см. х 12,5 см.

П.С. Не совместим с розетками GFCI.

Датчик видимого света Solar Light Company

Описание

представляет собой портативный датчик освещенности со спектральной характеристикой, соответствующей функции световой эффективности CIE Photopic (которая имитирует реакцию человеческого глаза в видимой области) и определению SI 683 лм / Вт на длине волны 555 нм. . Датчик имеет диффузор, обеспечивающий угловой отклик, близкий к функции косинуса (отклик Ламберта.) Доступно несколько пакетов для различных типов окружающей среды, включая стандартные, низкопрофильные, атмосферостойкие и водонепроницаемые.

СТАНДАРТНАЯ ГАРАНТИЯ 1 ГОД

КОМПАНИЯ СОЛНЕЧНОГО СВЕТА гарантирует, что оборудование было тщательно протестировано, осмотрено и отправлено с завода в надлежащем рабочем состоянии, без видимых дефектов. КОМПАНИЯ СОЛНЕЧНЫЙ СВЕТ гарантирует, что оборудование не будет иметь дефектов материалов и изготовления при нормальном использовании и эксплуатации в течение одного (1) года после даты первоначальной эксплуатации или демонстрации; или восемнадцать (18) месяцев с даты отгрузки с завода; или в зависимости от того, что произойдет раньше.Гарантия ограничивается бесплатной заменой полностью дефектных деталей и бесплатным трудом в течение первого года гарантии. Дефектные детали, замененные по данной гарантии, становятся собственностью КОМПАНИИ СОЛНЕЧНЫЙ СВЕТ. Вышеуказанная гарантия регулируется следующими условиями: Оборудование устанавливается в Соединенных Штатах Америки, Канаде или продается уполномоченными представителями компании SOLAR LIGHT COMPANY или их агентами за пределами континентальной части США. Устанавливаемое оборудование эксплуатируется и обслуживается в соответствии с инструкциями по эксплуатации, инструкциями по техническому обслуживанию и техническими условиями КОМПАНИИ SOLAR LIGHT.Использование только авторизованных запчастей и компонентов SOLAR LIGHT COMPANY. Использование должным образом уполномоченного представителя для всех работ, выполняемых с оборудованием КОМПАНИИ СОЛНЕЧНЫЙ СВЕТ в течение гарантийного периода. Любые изменения в вышеуказанной гарантии должны быть в письменной форме и взаимоприемлемыми для КОМПАНИИ СОЛНЕЧНЫЙ СВЕТ и покупателя. Гарантия не распространяется на повреждения, возникшие в результате ошибок при установке, а также на какое-либо оборудование, которое было повреждено, изменено или неправильно использовалось покупателем.Гарантия не распространяется на части оборудования, которые обычно рассматриваются как расходные материалы для обслуживания при нормальном использовании, такие как предохранители, лампы, экраны детекторов и т. Д. НИКАКИХ ГАРАНТИЙ, ПЕРЕДАЮЩИХ ДАННОЕ ОПИСАНИЕ, НЕ ПРЕДОСТАВЛЯЕТСЯ, И ЯВНО НИКАКИХ ПОДРАЗУМЕВАЕМЫХ ГАРАНТИЙ ИЛИ КОММЕРЧЕСКОЙ ЦЕННОСТИ ИЛИ ПРИГОДНОСТИ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕННОЙ ЦЕЛИ. НИ ПРИ КАКИХ ОБСТОЯТЕЛЬСТВАХ КОМПАНИЯ СОЛНЕЧНОГО СВЕТА НЕ НЕСЕТ ОТВЕТСТВЕННОСТИ ЗА ОСОБЫЕ, СЛУЧАЙНЫЕ ИЛИ КОСВЕННЫЕ УБЫТКИ ИЛИ ПРЕДПОЛАГАЕМЫЕ УБЫТКИ ПРИБЫЛИ ПОКУПАТЕЛЯ. Также доступны планы расширенной гарантии.

Датчики управления освещением и их преимущества

Когда освещение вашего здания может составлять 40% ваших счетов за электроэнергию, более осторожное и внимательное использование освещения становится важной мерой экономии денег.

Системы управления освещением, такие как CMD Audacy, являются проверенным методом сокращения затрат на электроэнергию. Они используют специальные датчики для определения определенных условий в вашем здании и соответствующей регулировки освещения.

Ниже мы рассмотрим, как работают эти различные датчики и какие преимущества они могут принести вашему бизнесу.

Принципы управления освещением

Обычно системы управления освещением используют три типа обнаружения:

• Занятие — когда кто-то вошел в комнату
• Вакансия — при пустом помещении
• Окружающий свет — измерение количества естественного дневного света, попадающего в комнату

Датчики измеряют условия и при необходимости изменяют освещение, будь то затемнение, повышение яркости или включение или выключение освещения.

Лучшие системы также позволяют устанавливать таймеры и расписания для освещения и отменять любые автоматические функции.

Как работают датчики

Датчики движения для присутствия и свободного места

Обнаружение того, что кто-то вошел или вышел из комнаты, означает использование датчиков движения.

используется так называемая пассивная инфракрасная (PIR) технология. Измеряя инфракрасный свет, отражаемый объектами в пустой комнате (например, полом, стенами и мебелью), они могут почувствовать изменение температуры, которое происходит, когда человеческое тело перемещается в пространство.

При этом они реагируют на движение, а не на температуру.Датчики не срабатывают, например, при изменении температуры в помещении, вызванном солнечным светом или системами отопления. Они будут приглушать свет, если в их поле зрения не будет движения в течение определенного периода времени.

Датчики действительно требуют прямой видимости между собой и человеком, входящим в комнату. По этой причине они полезны для закрытых помещений, таких как частные офисы, холлы, вестибюли и конференц-залы.

PIR считаются «пассивными», потому что они работают на основе сигналов, которые они получают (т.е. инфракрасный свет), а не те, которые они собирают сами, передавая импульсы энергии (как в микроволновых и ультразвуковых датчиках).

Датчики окружающего света

Многие рабочие места полагаются на комбинацию окружающего света (дневной свет проходит через окна) и электрического света, обеспечиваемого верхним освещением.

Датчики света, установленные как часть системы управления освещением, измеряют количество присутствующего окружающего света и соответствующим образом регулируют электрическое освещение. Это известно как сбор дневного света, и он помогает повысить энергоэффективность, гарантируя, что электрический свет не расходуется впустую.

Существует два типа систем обнаружения и измерения света: разомкнутый и замкнутый.

• Система с разомкнутым контуром измеряет только окружающий свет и при необходимости регулирует электрический свет в зависимости от количества дневного света, которое он считывает. Электрическое освещение не влияет на показания датчика освещенности.
• Замкнутая система измеряет как окружающий свет, так и электрический свет (иногда называемый «доступным светом»). Датчик сам определяет контролируемое им электрическое освещение, используя обратную связь для внесения корректировок.

Преимущества

• Разрешить значительную экономию на счетах за электроэнергию
• Дешевые и простые в установке, особенно беспроводные системы
• Удобство для пользователя
• Удобно — свет включается автоматически при необходимости
• Длительное время автономной работы благодаря низкому энергопотреблению
• Помощь в соблюдении требований по охране труда и технике безопасности (например, освещение в коридорах)

Связанное содержание

Руководство по Audacy, беспроводной системе управления освещением CMD

Преимущества систем управления освещением