Датчик движения чаще всего используется для включения освещения, когда вы проходите или находитесь рядом с ним. С его помощью можно хорошо экономить электричество и избавить себя от необходимости щелкать выключателем. Это устройство также используется и в системах сигнализации, для определения нежелательных проникновений. Кроме этого их можно встретить и на производственных линиях, они там нужны для автоматизированного выполнения каких-либо технологических задач. Датчики движения иногда называют датчикам присутствия.
Типы датчиков движения
Датчики движения различают по принципу действия от этого зависит их работа, точность срабатывания и особенности использования. У каждого из них есть сильные и слабые стороны. От конструкции и рода используемого элемента зависит и конечная цена такого датчика.
Датчик движения может быть выполнен в одном корпусе и в разных корпусах (блок управления отдельно от датчика).
Контактные
Самый простой вариант датчика движения – использовать концевой выключатель или геркон. Геркон (герметичный контакт) это переключатель который срабатывает при появлении магнитного поля. Суть работы заключается в установки концевого выключателя с нормально-разомкнутыми контактами или геркона на дверь, когда вы её откроете и зайдете в помещение контакты замкнутся, включат реле, а оно включит освещение. Такая схема изображена ниже.
Инфракрасные
Срабатывают от теплового излучения, реагируют на изменение температуры. Когда вы входите в поле зрения такого датчика он срабатывает на тепловое излучение от вашего тела. Недостатком такого способа определения являются ложные срабатывания. Тепловое излучение присуще всему что есть вокруг. Приведем несколько примеров:
1. ИК датчик движения стоит в помещении с электрообогревателем, который периодически включается и отключается по таймеру или термостату. При включении обогревателя возможны ложные срабатывания. Можно попробовать этого избежать долгой и скрупулезной настройкой чувствительности, а также попыткой направить его так, чтобы в прямой видимости не было обогревателя.
2. При установке на улице возможны срабатывания от порывов тёплого ветра.
В целом эти датчики нормально работают, при этом это самый дешевый вариант. В качестве чувствительного элемента используется PIR-сенсор, он создает электрическое поле пропорционально тепловому излучению.
Но сам по себе сенсор не имеет широкой направленности, поверх него устанавливается линза Френеля.
Правильнее будет сказать – многосегментная линза, или мультилинза. Обратите внимание на окошко такого датчика, оно разбито на секции это и есть сегменты линз, они фокусируют попадающие излучения в узкий пучок и направляют его на чувствительную область датчика. В результате этого на маленькое приемное окошко пироэлектрического сенсора попадают пучки излучений с разных сторон.
Для увеличения эффективности детектирования движения могут устанавливать сдвоенные, или счетвертненные сенсоры или несколько отдельных. Таким образом, расширяется поле зрение прибора.
Исходя из вышесказанного нужно отметить и то, что на датчик не должен попадать свет от лампы, а также в поле его зрения не должно быть ламп накаливания, это также сильный источник ИК-излучения, тогда работа системы в целом будет нестабильной и непредвиденной. ИК-излучения плохо проходят через стекло, поэтому он не сработает, если вы будете идти за окном или стеклянной дверью.
Это самый распространённый вид датчика его можно купить а можно и собрать самому на основе, поэтому рассмотрим его конструкцию подробно.
Как собрать ИК-датчик движения своими руками?
Самый распространенный вариант – это HC-SR501. Его можно купить в магазине радиодеталей, на али-экспресс, часто поставляется в наборах Arduino. Может использоваться как в паре с микроконтроллером, так и самостоятельно. Он представляет собой печатную плату с микросхемой, обвязкой и одним ПИР-сенсором. Последний накрыт линзой, на плате есть два потенциометра, один из них регулирует чувствительность, а второй время которое на выходе датчика присутствует сигнал. При детектировании движения на выходе появляется сигнал и держится установленное время.
Он питается напряжением от 5 до 20 вольт, срабатывает на расстоянии от 3 до 7 метров, а сигнал на выходе держит от 5 до 300 секунд, вы можете продлить этот период, если использовать одновибратор на NE555, микроконтроллер или реле задержки времени. Угол обзора порядка 120 градусов.
На фото изображен датчик в сборе (слева), линзу (справа внизу), обратную сторону платы (справа вверху).
Рассмотрим плату подробнее. На её передней стороне расположен чувствительный элемент. На задней – микросхема, её обвязка, справа два подстроечных резистора, где верхний – время задержки сигнала, а нижний – чувствительность. В нижней правой части джампер для переключения режимов H и L. В режиме L датчик выдает выходной сигнал только она период времени выставленного потенциометром. Режим H выдает сигнал, пока вы находитесь в зоне действия датчика, а когда вы её покидаете сигнал, исчезнет через время заданное верхним потенциометром.
Если вы хотите использовать датчик без микроконтроллеров, тогда соберите эту схему, все элементы подписаны. Схема питается через гасящий конденсатор, напряжение питания ограничено на уровне 12В с помощью стабилитрона. Когда на выходе датчика появляется положительный сигнал реле Р включается через NPN транзистор (например BC547, mje13001-9, КТ815, КТ817 и другие). Можно использовать автомобильное реле или любое другое с катушкой на 12В.
Если вам нужно реализовать какие-то другие функции – можно использовать его в паре с микроконтроллером, например платой Ардуино. Ниже представлена схема подключения и программный код.
Ультразвуковые
Излучатель работает на высоких частотах – от 20 кГц до 60 кГц. Отсюда выходит одна неприятность – животные, например собаки, чувствительны к этим частотам, более того они используются для их отпугивания и дрессировки. Такие датчики могут раздражать их и с этим возникают проблемы.
Ультразвуковой датчик движения работает на эффекте Допплера. Излучаемая волна, отражаясь от подвижного объекта, возвращается и принимается приёмником, при этом длина волны (частота) незначительно изменяется. Это детектируется, и датчик выдает сигнал, который используют для управления реле или симмистором и коммутации нагрузки.
Датчик неплохо отрабатывает движения, однако если движения очень медленные – он может не срабатывать. Преимуществом является то, что они не чувствительны к изменениям условий окружающей среды.
Лазерные или фотодатчики
В них есть излучатель (например ИК-светодиод) и приемник (фотодиод аналогичного спектра). Это простой датчик, возможна реализация в двух исполнениях:
1. Излучатель и фотодиод монтируются в проходе (контролируемой зоне) напротив друг друга. Когда вы проходите через него вы заслоняете излучение и оно не достигает приемника, тогда срабатывает датчик и включается реле. Это можно использовать и в системах сигнализации.
2. Излучатель и фотодиод стоят рядом друг с другом, когда вы находитесь в зоне действия датчика излучение отражается от вас и попадает на фотодиод. Это называется также датчиком препятствия, с успехом применяется в робототехнике.
Микроволновый
Состоит также из передатчика и приемника. Первый генерирует сигнал высокой частоты, второй их принимает. Когда вы проходите рядом изменяется частота. Приемник настроен таким образом, что при изменении частоты сигнал усиливается и передается на исполнительный орган, например реле, и происходит включение нагрузки.
Микроволновые датчики движения очень чувствительны, позволяют «увидеть» объект даже за дверью или за стеклом, однако это вызывает и проблемы ложного срабатывания, когда объект находится вне поля предполагаемой видимости.
Это достаточно дорогостоящие датчики, но они реагируют даже на самые незначительные движения.
Подобным образом работают и емкостные приборы. Такая схема изображена ниже.
Как подключить датчик движения?
Можно придумать бесчисленное множество вариантов и схем подключения датчика движения в зависимости от ваших потребностей, иногда нужно чтобы система срабатывала при движении в разных местах, например уличное освещение по пути от дома до ворот и наоборот, в других случаях необходимо принудительное включение или отключение света и т.д. Мы рассмотрим несколько вариантов.
Обычно у датчика движения есть три провода или три клеммы для подсоединения:
1. Приходящая фаза.
2. Фаза, отходящая для питания нагрузки.
3. Ноль.
Если вам не хватает мощности датчика – используйте промежуточное реле и магнитный пускатель с катушкой на 220В. Для этого вместо лампочки в нижеуказанных схемах подключаются выводы катушки.
Схема №1. Лампа включается только от датчика движения.
Схема №2. Лампа включается от датчика движения или от выключателя (принудительное включение).
Схема №3. Датчик движения отключается. Так он не будет срабатывать, когда вам это не нужно, например, в светлое время суток.
Схема №4 – включение лампы от двух датчиков, расположенных в разных местах.
На фото ниже изображены клеммы к которым подсоединяются питающие провода.
Заключение
Использование датчиков движения, как бы это ни звучало, это шаг к умному дому. Во-первых, это поможет экономить электроэнергию и ресурс ламп. Во-вторых, это избавит от необходимости каждый раз щелкать выключатель. Для освещения на улице при правильной настройки можно сделать так, чтобы свет включался, когда вы подходите к воротам дома.
Если расстояние от ворот до дома 7-10 – можно обойтись и одним датчиком, тогда не придется прокладывать кабель на второй датчик или собирать схему с проходным выключателем.
Как уже было сказано чаще всего встречаются ИК-датчики, их достаточно для простых задач, если вам нужна большая чувствительность или точность – присмотритесь к датчикам других типов.
Ранее ЭлектроВести писали, что молодой китайский стартап Human Horizons представил прототип своего первого серийного электромобиля HiPhi 1. На дверях авто нет ручек – машина сама решает, когда их открыть.
По материалам: electrik.info.
Установка
Обычно данный датчик и подобные ему монтируются на потолке на высоте 2-6 м от уровня пола. Чтобы избежать частых срабатываний ложного типа, следует тщательно выбрать место его установки. Однако не стоит ни в коем случае ставить датчик освещения в местах, где находятся:
- движущиеся части вентиляторов;
- транспорт, выделяющий тепло;
- кондиционеры, оказывающие влияние своей отрицательной температурой;
- растущие под домом деревья и кустарники.
Не должно быть посторонних предметов
Также сюда относятся и разнообразные электромагнитные помехи. Важен и угол, делающий обзор датчика большим.
При монтаже датчика, если он находится на потолке, его угол обзора должен быть круговым, то есть составлять 360°. Если же он будет смонтирован на какой-то из стен в помещении, то его угол чувствительно уменьшится, опустившись до диапазона 120-180°.
Как дальше происходит установка датчиков движения для освещения, рассмотрим на примере прибора. В этом случае крепеж проводится следующим образом (суть схожа и в случае со многими другими изделиями):
- Вначале следует повернуть защитную крышку по направлению часовой стрелки, после чего снять её.
- Под ней становятся доступны два или более (зависит от завода-производителя) крепежных отверстия к специальным регулировочным винтам.
В случае с датчиком ДД-024 можно заметить три регулятора, с названиями Lux, Time, Sens, отвечающие соответственно за установку срабатывания, которая зависит от уровня освещенности, выдержку времени (только во включенном состоянии) и настройку чувствительности к излучению инфракрасного света.
Варианты подключений
Схема подключения устройства Обратите внимание! Необходимо, чтобы питание подавалось к датчику через автомат или предохранитель, таким образом, он получит надлежащую защиту от неожиданностей, связанных с нестабильной подачей тока или перепадами напряжения.
Схема подключения датчиков движения
Есть несколько вариантов подключения. Первый из таких способов является стандартным. Он заключается в том, что фазный провод 220В, проходя через автомат, подключен напрямую к прибору, а нулевой в определенном месте разделяется на две ветки, одна из которых подходит к прибору, а вторая направляется туда же, но уже через светильник.
Электрическая схема подключения
Второй вариант, если такой заинтересует кого-то, заключается в следующем. Фазный провод, идущий напрямую к датчику, соединяется с контактом выключателя, второй провод от которого замыкает цепь на лампочке, с другой стороны к лампочке подведен всё тот же нулевой проводок. В общем-то, вся разница только в наличии выключателя.
Такую схему лучше использовать тогда, когда необходимо, чтобы свет горел в какой-то промежуток времени, не будучи зависим от качества освещенности и того, есть движение или нет. Для этой схемы достаточно обычного одноклавишного выключателя.
Проверка
Не должен попадать прямой свет
Винт Lux ставится в максимальное положение, до предела по часовой стрелке. Винт Time, напротив, нужно выкрутить до упора против часовой. После необходимо произвести подачу напряжения к датчику, после чего, если установка произведена правильно, загорится светодиодный индикатор (красный), который даст знать, что есть нагрузка.
Если не двигаться, датчик через полминуты сам отключится, а светодиод – погаснет. Если же сделать шаг или взмахнуть руками, датчик вновь включится, а по прошествии пяти секунд вновь отключится.
Настройка – советы и инструкции
После успешно проведенной проверки настраивается сам прибор. Регулятором времени ставим необходимый интервал времени, в котором датчик должен находиться в положении «включено». Этот промежуток может быть от 5 секунд до 8 минут. Что поставить – решаем сами или уточняем у специалиста. На это влияет скорость человека, вид помещения, время нахождения в комнате и тому подобное. Регулятор Lux – здесь всё зависит от уровня освещения помещения. Sens – настройка чувствительности, иначе датчик будет реагировать на пролетающую муху или же вообще ничего «не видеть».
