Опубликовано

ИК датчик движения

Содержание

Датчик инфракрасного излучения

Для контроля работоспособности пультов дистанционного управления, передающих импульсы инфракрасного излучения, а также для настройки промышленных и самодельных электронных приборов, в основе которых используются сигналы ИК-спектра излучения, служит простой датчик, электрическая схема которого показана на рис. 2.5.

Простая схема датчика реализована методом последовательного усиления сигнала, поступающего с VD1.

Транзисторы включены с общим эмиттером по схеме усилителя тока. Когда на диод VD1 воздействует ИК-излучение, сопротивление его перехода уменьшается, и изменяется смещение в базе транзистора VT1. Положительный потенциал поступает на усилитель тока на транзисторах VT1—ѴТЗ, нагрузкой которого служит светодиод HL1. Его свечение свидетельствует об исправности проверяемого устройства.

Рис. 2.5. Электрическая схема датчика ИК-излучения

На практике при проверке исправности элементов питания и общей работоспособности ИК-пультов ДУ для современной аудио- и видеотехники индикатор HL1 мерцает с частотой следования ИК-импульсов управления (десятки Гц— единицы кГц), при проверке других систем светодиод может мигать с другой частотой либо светиться постоянно. По характеру свечения светодиода HL1 можно судить об исправности и параметрах ИК-импульсов передающего устройства.

Прибор стабильно работает в диапазоне питающего напряжения постоянного тока 5—12 В. В случае стационарного источника питания желательно, чтобы он был стабилизированным. Чувствительность прибора регулируется подбором номинала резистора R1 (при увеличении сопротивления чувствительность прибора повышается).

Для приведенной схемы, если она смонтирована без ошибок и с применением исправных радиоэлементов, нет необходимости в какой-либо настройке. При «свежих» элементах питания в пультах ДУ предлагаемый датчик срабатывает с расстояния 5—6 м. Увеличивать чувствительность прибора нерационально, так как VD1 реагирует на солнечное и электрическое освещение (любое излучение, в спектре которого присутствует ИК).

Идеальный датчик должен воспринимать только заведомо направленное на него световое излучение ИК-спектра и не реагировать на другие источники. Для лучшей помехозащищенности этого устройства следует применять простой фильтр из негодной цветной фотопленки. Он основан на проведенных научных экспериментах, опубликованных журналом «Everydey Practical Elektronics» (№ 6, 2001). При засветке цветной негативной фотопленки «Kodacolor 100 ASA» люминесцентной лампой (дневного света) в течение 5 с и последующей проявкой, обнаружены оригинальные свойства светочувствительного материала. При прохождении света через засвеченный и впоследствии проявленный участок фотопленки (в один слой) выявлено резкое возрастание коэффициента пропускания электромагнитного излучения с длиной волны 880 ±20 нм. Результаты исследования представлены на рис. 2.6.

Рис. 2.6. График зависимости прохождения ИК-излучения с разной длиной волны через участок фотопленки

Данный фильтр идеально подходит для многих ИК-светодиодов и датчиков, реагирующих на ИК-излучение, отсекая помехи в виде близкорасположенных электрических ламп, а также солнечных лучей.

Все постоянные резисторы в схеме — типа МЛТ-0,125, светодиод HL1 — любой, транзисторы КТ315 можно заменить аналогичными: КТ3102, КТ503, КТ373, КТ342 с любым буквенным индексом. Корпус прибора — любой компактный.

Кашкаров А. П. 500 схем для радиолюбителей. Электронные датчики.

Область применения

Инфракрасные датчики движения для охраны применяются давно. Они фиксировали перемещения теплых объектов в помещениях, и передавали сигнал тревоги на контрольную панель. Их стали совмещать с видеокамерами и фотоаппаратами. При нарушении происходила фиксация происшествия. Потом область применения расширилась. Зоологи стали применять в фотоловушках для контроля исследуемых животных.

Больше всего ИК датчики применяются в системе умный дом, где играют роль сенсора присутствия. При попадании теплокровного объекта в область действия устройства, оно включает освещение в помещении или на улице. Экономится электричество и облегчается жизнь людям.

Инфракрасный датчик движения для освещения

В системах контроля доступа извещатели движения управляют открыванием и закрыванием дверей общественных сооружений. По расчетам экспертов рынок ИК сенсоров будет расти на 20% ежегодно ближайшие 3-5 лет.

Принцип работы ИК датчика движения

Работа ИК извещателя заключается в контроле инфракрасного излучения определенной области, сравнении его с фоновым уровнем, и по результатам анализа выдачи сообщения.

ИК датчики движения для охраны используют активные и пассивные виды сенсоров. Первые для контроля используют собственный передатчик, облучающие все в зоне действия устройства. Приемник получает отраженную часть ИК излучения и по его характеристикам определяет, было нарушение зоны охраны или нет. Активные датчики бывают комбинированного типа, когда принимающие и передающие блоки разделены, это извещатели контролирующие периметр объекта. Имеют большую дальность действия по сравнению с пассивными устройствами.

Зона действия инфракрасного датчика

Пассивный инфракрасный датчик движения не имеет излучателя, он реагирует на изменение окружающего ИК излучения. В общем случае, извещатель имеет два чувствительных элемента, способных фиксировать инфракрасное излучение. Перед сенсорами устанавливается линза Френеля, разбивающая пространство на несколько десятков зон.

Маленькая линза собирает излучение с конкретного участка пространства и посылает на свой чувствительный элемент. Соседняя линза, контролирующая смежный участок посылает поток излучения на второй сенсор. Излучения соседних участков примерно одинаковы. При нарушении баланса, превышении какого-то порогового значения, прибор извещает контрольную панель о нарушении зоны охраны.

Схема ИК датчика

Каждый производитель имеет уникальную принципиальную схему ИК извещателя, но функционально они примерно одинаковы.

Устройство инфракрасного датчика

ИК датчик имеет оптическую систему, пирочувствительный элемент, блок обработки сигналов.

Оптическая система

Рабочая область современных датчиков движения весьма разнообразна благодаря различным формам оптической системы. От устройства расходятся лучи в радиальном направлении в различных плоскостях.

Так как извещатель имеет сдвоенный сенсор, то все лучи раздваиваются.

Сенсор инфракрасного датчика

Оптическая система ориентируется таким образом, что будет контролировать только одну плоскость или несколько плоскостей на разных уровнях. Может контролировать пространство вкруговую или по лучу.

При построении оптики ИК-датчиков часто используются линзы Френеля, представляющих множество призматических фасеток на выпуклой пластиковой чашке. Каждая линза собирает ИК поток со своего участка пространства и отправляет на ПИР элемент.

Конструкция оптической системы такова, что избирательность по всем линзам одинакова. Чтобы защититься от собственного тепла элементов, насекомых в устройстве устанавливается герметичная камера. Редко используется зеркальная оптика. Это значительно повышает дальность действия устройства и цену прибора.

Пирочувствительный элемент

Роль сенсора в ИК датчике играет пироэлектрический преобразователь на чувствительных полупроводниковых элементах. Он состоит из двух сенсоров. На каждый из них от двух соседних лучей поступает поток излучения. При одинаковом равномерном фоне сенсор молчит. При возникновении дисбаланса, в одной зоне появляется дополнительный источник тепла, а в другой нет, сенсор срабатывает.

Для повышения надежности и уменьшения ложных срабатываний в последнее время стали применять счетверенные ПИР элементы. Это увеличило чувствительность и помехозащищенность прибора. Но уменьшило расстояние уверенного распознавания нарушителя. Для решения этого приходится использовать прецизионную оптику.

Блок обработки сигналов

Главной задачей блока является надежное распознавание человека на фоне помех.

Они бывают самые разнообразные:

  1. солнечное излучение;
  2. искусственные ИК источники;
  3. кондиционеры и холодильники;
  4. животные;
  5. конвекция воздуха;
  6. электромагнитные помехи;
  7. вибрация.

Блок обработки для анализа использует амплитуду, форму и длительность выходного сигнала пироэлектрического преобразователя. Воздействие нарушителя вызывает симметричный двухполярный сигнал. Помехи выдают несимметричные значения на обрабатывающий модуль. В простейшем варианте сравнивается амплитуда сигнала с пороговым значением.

Распознавание животных инфракрасным датчиком

При превышении порога извещатель сообщает об этом, подавая определенный сигнал на контрольную панель. В более сложных датчиках измеряется длительность превышения порога, количество этих превышений. Для повышения помехозащищенности прибора используется автоматическая термокомпенсация. Она обеспечивает постоянную чувствительность во всем диапазоне температур.

Обработка сигнала осуществляется аналоговыми и цифровыми устройствами. В новейших устройствах начали применять цифровые алгоритмы обработки сигнала, что позволило улучшить избирательность прибора.

Эффективность использования ИК извещателя в охранной сигнализации

От правильности выбора вида сенсора, расположения на объекте охраны во многом зависит его эффективность. Пассивные ИК датчики движения уличные и внутреннего применения реагируют на перемещения теплых по сравнению с фоном объектов при определенных скоростях перемещения. При маленькой скорости движения, изменения потоков инфракрасного излучения в соседних секторах настолько незначительны, что он воспринимается, как фоновый дрейф, и не реагирует на нарушение зоны охраны.

Если нарушитель облачится в защитный костюм с отличной теплоизоляцией, то ИК датчик движения не отреагирует, не будет нарушения баланса излучения в соседних зонах. Человек сольется с фоновым излучением.

Нарушитель двигается вдоль лучей извещателя движения с малой скоростью, в этом случае он нередко молчит.

Схема работы инфракрасного датчика движения

Изменения потоков оказываются недостаточными для срабатывания устройства. Особенно свойственно извещателям с функцией защиты от животных. В них уменьшают чувствительность, чтобы избежать реакции на появления домашних питомцев.

Важно правильно установить инфракрасный датчик. Требуется по конфигурации здания применять устройство типа «шторка», следует так и делать. Производитель рекомендует монтаж прибора на определенной высоте, надо соблюсти и это.

Для повышения эффективности работы инфракрасных датчиков их применяют совместно с сенсорами, работающими на других принципах.

Обычно, дополнительно придается радиоволновой извещатель с высокой чувствительностью, что снижает процент ложных срабатываний и повышает надежность охранной сигнализации. При защите окон от проникновения дополнительно устанавливается ультразвуковой извещатель, реагирующий на разбитие стекла.

Заключение

Постепенно ИК датчики усложняются, повышается их чувствительность, улучшается избирательность. Сенсоры находят широкое распространение в системах «умный дом», видеонаблюдения, контроль доступа. Совместное использование с различными устройствами повысило потребительские свойства датчиков. Им уготована долгая жизнь.

Чувства роботов: ИК-датчик расстояния Sharp GP2Y0A21YK

Роботам, как и смерть всем человекам очень нужны органы чувств, чтобы ориентироваться в пространстве. Инфракрасный дальномер Sharp GP2Y0A21YK очень подходит на эту роль, если вам требуется избегать столкновения с препятствиями или знать, где примерно это самое препятствие находится.
Кстати, возможно, у вас дома уже есть один из роботов, где используются похожие датчики. Это практически все вменяемые китайские роботы-пылесосы и, полагаю, многие модели Roomba. И, вероятно, многие другие.
А если уж этим сенсорам нашлось место в более-менее серьезной технике, то и мы найдем им применение, правда?
Чтобы не кривить душой, скажу сразу: я заказывал эти датчики не просто поиграться. Наоборот, с самого начала знал, что они мне пригодятся, чтобы сделать интерактивную лампу, которая меняет интенсивность свечения в зависимости от положения ладони над ней.
Конечно, реальность внесла свои коррективы и в итогеЕвлампия (так зовут лампу) получилась гораздо интереснее базовой концепции. Иными словами, у нее теперь пять режимов: ночник, светильник с регулировкой яркости, термометр, «северное сияние» с ручной регулировкой и автоматическое северное сияние.

А кроме того — пара сервисных функций: включение и выключение фонового и верхнего освещения в комнате.
Вот как это работает:

Ну а теперь самое время подробнее рассказать о датчике, благодаря которому все и случилось.

Как я говорил в самом начале, Sharp GP2Y0A21YK — это инфракрасный дальномер. А значит, он оснащен ИК-излучателем и ИК-приемником: первый служит источником луча, отражение которого ловит второй. При этом ИК-лучи датчика для человеческого глаза невидимы (хотя можно различить красное мерцание, если посмотреть в датчик) и при такой интенсивности безвредны.
На домашних животных они так же не оказывают никакого влияния.
Согласно даташиту характеристики такие:

  • Напряжение питания: 5В
  • Максимальный потребляемый ток: 40 мА (типичный — 30 мА)
  • Диапазон работы: 10 см — 80 см

Что касается конкурентов, то по сравнению с ультразвуковыми сенсорами, например, сверхпопулярным HC-SR04, у этого датчика есть и достоинства, и недостатки. К достоинствам можно отнести все то, что сказано выше, т.е. нейтральность и безвредность.
А недостатки — меньший радиус действия (у HC-SR04 порядка 4 м) и зависимость от внешних помех, в том числе — некоторых типов освещения. Я, к примеру, встречал упоминания, что солнечный свет может влиять на показания датчика.

Датчик поставляется в спартанском комплекте, т.е. сам датчик и кабель с разъемом для подключения к датчику. На другой стороне — просто залуженные провода, что не очень удобно для использования с Arduino Uno, но вполне подходит для контроллеров без распаянных разъемов. Так как я планировал использовать датчик с Arduino Pro Mini, это был вполне подходящий вариант — провода просто запаял в макетную плату.

Провода различаются по цвету: желтый — сигнал, черный — земля, красный — плюс питания (+5В).
Выход датчика аналоговый (хотя в даташите почему-то написано — цифровой). То есть, напряжение на нем пропорционально расстоянию до препятствия. Вместе с тем, как и в случае с ультразвуком, для датчика есть разница между разными типами препятствий.

В связи с этим в даташите Sharp приводит данные при использовании в качестве отражателей эталонных карточек Kodak с коэффициентом отражения 90%. Судя по нему, на 20 см датчик выдает 1.3В.
Давайте сравним с моими экспериментальными данными:

Напоминаю, что аналоговый вход Arduino работает в диапазоне 0В — 5В и имеет 1024 ступеней, отсюда расчет: (5/1024)*(показания датчика). Так что если учесть то, что все своими (дрожащими) руками, то показания вполне вписываются в характеристики датчика. И заодно видно, что черная поверхность вносит свои коррективы.
. так он светит

Вместе с тем, как заметил внимательный читатель, есть и специфика. Суть в том, что когда препятствие находится ближе нижней границы радиуса действия (10 см), датчик начинает считать, что препятствие, наоборот, удаляется (когда накрыл рукой показания зафиксировались на 345).
Примерно так это выглядит:

В связи с этим рекомендация: в целевом устройстве датчик должен быть установлен так, чтобы препятствие физически не могло оказаться ближе нижней границы радиуса действия.
Отсюда вывод: хотя для многих целей даташит вполне адекватен, иногда имеет смысл провести эксперименты, чтобы потом не было мучительно больно. И это особенно актуально, если датчик несколько заглублен (или закрыт ИК-прозрачным материалом), а значит, может получать отражения от стенок или других элементов корпуса.
Например, я столкнулся с тем, что Евлампия, будучи установленной на штатном месте после успешно проведенных «настольных» тестов, стала сходить с ума. Сначала я думал, что виноваты помехи по питанию и даже поставил параллельно питанию датчика пару конденсаторов (10 мкФ и 0.1 мкФ), подтянул аналоговый вход Arduino к нулю через резистор 10 кОм и даже купил сетевой фильтр-розетку.
Но когда это не помогло, то снова вернулся на стол, где покрутил датчик в разные стороны и увидел, что по факту даже если расстояние до ближайшего препятствия больше 80 см, показания датчика заметно меняются. Так что если ваши подопечные будут неадекватны — проверяйте фактические показания в реальных условиях.
Вот, например, элементарный скетч, который, во-первых, с интервалом в полсекунды выводит показания датчика, а, во-вторых, зажигает светодиод Arduino, если показания попадают в диапазон от 100 до 200:
// Желтый — A0, Черный — земля, Красный — +5В unsigned int l; void setup() { Serial.begin(9600); pinMode(A0, INPUT); pinMode(13, OUTPUT); l = 0; } void loop() { l = analogRead(A0); Serial.println(l); delay(1000); if (l > 100 && l < 200) { digitalWrite(13, HIGH); } else { digitalWrite(13, LOW); } }
Если подводить итог, то датчик, хотя и немного капризен, очень прост в использовании и относительно дешев.
Использовать его можно в роботах, а также для контроля пересечения дверных проемов, в каких-нибудь интерактивных устройствах, управляемых жестами и в чем-то, что еще подскажет фантазия.

Электронный датчик движения что такое? Ответ очевиден – чувствительный прибор, как правило, из класса устройств систем безопасности. Правда, есть также конструкции, предназначенные, к примеру, для управления источниками освещения и другими устройствами. Работа датчика движения строится по принципу генерации сигнала в случае обнаружения какого-либо движения в границах контролируемой зоны. Приборы делаются на базе разных технологий. Применение таких чувствительных сенсоров становится всё более востребованным и не только в хозяйственно-промышленной сфере, но также в сфере бытовой. Рассмотрим, какие выпускаются устройства, а также примеры использования.

Типичное исполнение детекторов движения

Рассматриваемые датчики классифицируются в зависимости от способа обнаружения движения объекта. Существуют две классификации приборов:

  1. Активные.
  2. Пассивные.

Детекторы активного действия

Детекторы активного действия являются устройствами, функционирующими по принципу радарной схемы. Этот тип приборов излучает радиоволны (микроволны) в границах контролируемой зоны. Микроволны отражаются от существующих объектов и принимаются сенсором датчика движения.

Упрощённая схематика конструкции сенсора активного действия: 1 – источник (передатчик) микроволнового излучения; 2 – приёмник отражённого микроволнового сигнала; 3 – сканируемый объект

Если в зоне контроля обнаруживается движение в момент трансляции датчиком микро-излучения, создаётся эффект — доплеровский (частотный) сдвиг волны, который воспринимается вместе с отражённым сигналом.

Этот фактор сдвига указывает на то, что волна отразилась от движущегося объекта. Будучи электронным устройством, датчик сканирования движения способен вычислить такие изменения и отправить электрический сигнал:

  • в систему сигнализации,
  • на переключатель света,
  • на другие устройства,

схематично подключенные к датчику обнаружения движения.

Активные микроволновые датчики сканирования движения, в основном используются, к примеру, на автоматически работающих дверях торговых центров. Но вместе с тем этот тип приборов удачно подходит для домашних охранных систем или коммутации внутреннего освещения.

Этот вид электроники не подходит для коммутации наружного освещения или аналогичных применений. Обусловлено это массовостью активных объектов в условиях улицы, которые постоянно двигаются.

Например, движение ветвей деревьев от ветра, перемещение мелких животных, птиц и даже крупных насекомых, фиксируются активным сенсором, что приводит к ошибке срабатывания.

Детекторы пассивного действия (PIR – passive infrared)

Пассивные датчики движения – полная противоположность активным сенсорам. Пассивные системы ничего не посылают. Попросту обнаруживают инфракрасную энергию.

Конструктивное исполнение сенсора пассивного типа: 1 – Мульти объектив; 2 – Оптический фильтр; 3 – счетверённый инфракрасный элемент; 4 – металлический корпус; 5 – инфракрасное излучение; 6 – стабилизированный источник питания; 7 – усилитель; 8 — компаратор

Инфракрасные (тепловые) уровни энергии воспринимаются пассивными детекторами, непрерывно сканирующими область контроля или объект.

Учитывая, что инфракрасное тепло излучается не только от живых организмов, но также от любого объекта с температурой выше абсолютного нуля, можно сделать выводы о пригодности применения.

Эти датчики обнаружения движения не были бы эффективными, если бы их можно было активировать маленьким животным или насекомым, которое перемещается в диапазоне обнаружения.

Однако большинство существующих пассивных датчиков допустимо настроить на восприятие движение так, чтобы контролировать объекты с определенным уровнем испускаемого тепла. Например, прибор вполне можно настроить только на восприятие людей.

Сенсоры гибридной (комбинированной) конструкции

Комбинированный (гибридный) технологический датчик сканирования движения представляет собой систему комбинации активной и пассивной схемы. Такая электроника активирует действие только в случае обнаружения движения и той и другой схемой.

Комбинированные системы видятся полезными под применение в модулях сигнализации, так как уменьшают вероятность срабатывания на ложных тревогах.

Вместе с тем, эта технология обладает своими недостатками. Комбинированный прибор не в состоянии обеспечить такой же уровень безопасности, как отдельно взятые PIR и СВЧ-датчики.

Это очевидно, поскольку сигнал тревоги срабатывает только при обнаружении движения активным и пассивным датчиками одновременно.

Допустим, если злоумышленнику удастся каким-то способом предотвратить обнаружение одним из датчиков комбинированного прибора, движение останется незамеченным.

Соответственно, сигнал тревоги не будет отправлен на микропроцессор центральной системы сигнализации. На сегодня самым популярным типом комбинированных датчиков считается конструкция, где объединяются схемы PIR и микроволнового датчика.

Исполнение датчиков движения

Датчики сканирования на движение, разработанные и выпускаемые на текущий момент времени, обладают различными формами и габаритными размерами. Ниже приводятся несколько примеров исполнения устройств.

Пассивные инфракрасные конструкции (PIR) — пример

Одна из широко используемых конструкций, которые применяются в составе схем домашних системах безопасности.

Пассивные инфракрасные детекторы нацелены на отслеживание изменения уровня инфракрасной энергии, вызванного движением объектов (человека, домашних животных и т. п.).

Распространённая конструкция пассивного сенсора, которая отличается простейшей электронной схемой и не создаёт затруднений при подключении. Используются всего три электрических контакта

Сканеры пассивного действия изменчивостью источников тепла и солнечного света, поэтому детектор движения PIR более подходит для обнаружения движения внутри помещений или в иной закрытой среде.

Активные инфракрасные датчики — пример

Активные инфракрасные детекторы используют структуру двунаправленной передачи. Одна сторона – передатчик, используется для испускания инфракрасного луча.

Другая сторона – приемник, используется для приема инфракрасного сигнала. Действие тревоги происходит при обнаружении прерывания луча, связывающего две точки.

Пример однолучевого активного детектора обнаружения подвижек. Между тем существуют конструкции более сложной конфигурации, благодаря которым есть возможность решать различные задачи

Активные датчики сканирования движения типа «Infra Red Beam» в основном устанавливаются снаружи (в условиях улицы).

Обнаружение происходит благодаря использованию теории передатчика и приемника. Важно, чтобы инфракрасный луч проходил через зону сканирования и доходил до приемника.

Ультразвуковой детектор — пример

Датчики сканирования движения с помощью ультразвука выпускаются конструкциями, способными работать как в активном, так и в пассивном режиме. Теоретически ультразвуковой детектор действует по принципу передачи-приёма.

Один из примеров конструкции на основе ультразвука. Универсальные системы, которыми поддерживается функциональность как в активном, так и в пассивном режимах

Посылаются высокочастотные звуковые волны, которые отражаются от предметов и воспринимаются сканирующим приёмным устройством прибора. Если последовательность звуковых волн прерывается, активный ультразвуковой датчик подаёт сигнал тревоги.

Применение датчиков обнаружения движения

Некоторые из ключевых применений детекторов, когда необходимо отслеживать движение:

  • аварийные сигналы вторжения
  • управление автоматическими воротами,
  • переключение освещения на входе,
  • аварийное освещение безопасности,
  • туалетные сушилки рук,
  • автоматическое открывание дверей и др.

Ультразвуковые датчики используются для управления камерой слежения жилой недвижимости или, например, для съемки живой природы.

Инфракрасные сенсоры применяются для подтверждения наличия продуктов на конвейерных лентах

Ниже приведён практический пример использования датчиков активного и пассивного обнаружения движения.

Контроллер уровня жидкости на ультразвуковых датчиках

На приведенной ниже схеме показано, как контроллер (из набора Arduino) управляет уровнем жидкости, используя ультразвуковой датчик.

Система работает, обеспечивая точные уровни жидкости в баке, управляя двигателем, определяя заданные пределы жидкости.

Практический пример реализации задачи на базе ультразвукового прибора и популярного набора Arduino, наглядно демонстрирующий ультразвуковой датчик движения что такое и как работает

Когда жидкость в резервуаре достигает нижнего и верхнего пределов, ультразвуковой датчик обнаруживает эти пределы и посылает сигналы на микроконтроллер.

Микроконтроллер запрограммирован таким образом, чтобы управлять реле, которым в свою очередь управляется двигатель насоса. За основу берутся сигналы предельных условий, заданных на ультразвуковом датчике движения.

Автоматическое открывание дверей на PIR

Как и в приведенной выше системе, автоматическая система открывания дверей с использованием датчика движения PIR. В этом случае обнаруживается присутствие людей и выполняется операция с дверьми (открытие или закрытие).

Другая схема, где задействован уже прибор пассивного действия. Здесь также используется популярный конструктор Arduino – инструмент удобный для экспериментов и построения реальных электронных систем

Детектором PIR обнаруживается присутствие людей, после чего отправляется сигнал обнаружения движения микроконтроллеру.

В зависимости от сигналов от датчика PIR, микроконтроллер управляет двигателем дверей в режимах прямого и обратного хода с помощью IC-драйвера.

Датчик движения для включения света – это устройство, реагирующее на движение человека и животных в зоне слежения. При срабатывании датчика, он включает или отключает свет, а также другие приборы.

Как выбрать датчик движения

Есть много вариантов разделения датчиков по категориям, исходя из особенностей той или иной конструкции.

По месту установки:

  • уличные – предназначенные для установки на улице, они имеют степень защиты IP44-IP65;
  • внутренние – предназначены для установки в помещениях.

По принципу действия:

  • ультразвуковые – срабатывают на ультразвук;
  • микроволновые – излучают высокочастотные радиоволны;
  • инфракрасные – улавливают тепловое излучение.

В активных датчиках есть приемник и передатчик сигнала, в пассивных передатчика нет.

По устройству:

  • однопозиционные – приемник и передатчик монтируются в одном корпусе;
  • двухпозиционные – передатчик и приемник устанавливаются в разных местах;
  • многопозиционные – система с несколькими передатчиками и приемниками, устанавливаемыми в разных местах.

По типу установки:

  • многофункциональные – следят за уровнем освещенности и движения;
  • комнатные – устанавливаются в помещениях и подключаются к системам охраны или управления светильниками;
  • уличные датчики движения – применяют для включения уличного освещения и охраны территории;
  • накладные – созданы для настенного монтажа;
  • потолочные – монтируются в подвесной потолок;
  • врезные – можно встраивать в стены и мебель, выглядят как миниатюрная деталь интерьера.

Схема устройства стандартного датчика движенияк содержанию

Способ определения наличия движения

Датчик определяет наличие движения, анализируя сигналы различных типов, приходящие со стороны зоны наблюдения.

Ультразвуковые устройства

Ультразвуковые датчики движения работают по принципу локатора летучей мыши — излучают ультразвук и улавливают отраженный сигнал. При его изменении происходит срабатывание.

Внутри датчика находится генератор ультразвука частотой 20–60 кГц. Отраженный ультразвук принимается приемником. При движении объектов в зоне контроля датчика частота сигнала меняется из-за эффекта Доплера. Эти изменения обрабатываются и при превышении установленного уровня вызывают срабатывание исполнительных механизмов.

Внешний вид ультразвукового датчика

Широкое применение такие приборы нашли в системах автоматической парковки, контроле «слепых» зон автомобиля и датчики заднего хода, например, Fiat 124–13, а также в помещении, в длинных коридорах и на лестницах.

Достоинства ультразвуковых датчиков:

  • небольшая стоимость;
  • отсутствие влияния погоды;
  • сохраняют работоспособность при высокой влажности и запыленности;
  • не влияет материал движущегося предмета;
  • прогоняют мышей — вначале после включения частые ложные срабатывания, а через некоторое время они уходят и сигналы прекращаются.

Недостатки ультразвуковых устройств:

  • Ультразвук вызывает дискомфорт у домашних животных. Его даже используют в качестве отпугивателя собак.
  • Небольшая дальность обнаружения.
  • Срабатывает только на быстрые движения – легко обмануть медленными. Можно настроить чувствительность так, что срабатывание будет происходить при малейших движениях тела, но при этом увеличится количество ложных сигналов.

Инфракрасные приборы

Принцип работы таких приборов основан на изменении теплового излучения при движении объектов.

Все предметы, имеющие температуру выше абсолютного ноля (-273 градуса), излучают инфракрасные, или тепловые лучи. Это излучение улавливается системой линз или зеркал, количество которых от 20 до 60. Лучи, проходя через эту систему, попадают на сенсор.

В корпусе прибора находятся два датчика, контролирующих температуру в разных зонах. При отсутствии движений на охраняемой территории сигналы одинаковые и не меняются. При движении нагретого тела, например, человека, сигналы на датчиках отличаются друг от друга, что вызывает срабатывание прибора.

Мнение эксперта Алексей Бартош Специалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники. Задать вопрос эксперту Внимание! Максимальная чувствительность достигается при движении объекта вдоль датчика, справа налево и наоборот.

Это необходимо учитывать для того, чтобы избежать мертвых зон. Например, для контроля коридора или двери, прибор необходимо устанавливать так, чтобы его лицевая часть была направлена поперек прохода.

Достоинства инфракрасного датчика:

  • точная регулировка зоны контроля;
  • на улице не реагирует на качающиеся деревья, а в помещении на занавески;
  • ничего не излучает во время работы и безвреден для людей и животных.

Недостатки ИК датчиков:

  • возможны ложные срабатывания на теплый воздух от кондиционеров и радиаторов отопления;
  • при попадании солнечных лучей и при осадках понижена точность работы на улице;
  • узкий диапазон рабочих температур – при высокой температуре тепловое излучение от людей и животных сливается с излучением от окружающих предметов, а при низкой, кожа и одежда остывают и излучение слишком слабое;
  • можно спрятаться от датчика за экраном или в костюме, не пропускающем тепловые лучи.

Внешний вид инфракрасного датчика

Микроволновые датчики

Принцип действия и устройство микроволнового датчика аналогичен ультразвуковому – он излучает высокочастотные электромагнитные колебания и принимает отраженный сигнал. Самая распространенная частота излучения – 5,8 гГц.

Срабатывание устройства происходит при изменении частоты отраженного сигнала. При движении объектов в зоне контроля возникает эффект Доплера и меняется частота отраженного сигнала. Эти изменения обрабатываются микропроцессором, и происходит срабатывание устройства.

Достоинства микроволновых датчиков:

  • контролю территории не препятствуют перегородки из диэлектрика — тонкие кирпичные стены, деревянные двери и окна без решеток;
  • широкий диапазон рабочей температуры;
  • высокая чувствительность;
  • несколько независимых зон контроля;
  • компактность.

Недостатки ВЧ датчиков:

  • дороже устройств других типов;
  • ложные срабатывания на движение вне зоны наблюдения — за окном или тонкими стенами;
  • СВЧ волны наносят вред здоровью, поэтому их мощность не должна, по требованиям ВОЗ (всемирной организации здравоохранения), превышать 1 мВт/см2.

Внешний вид микроволнового датчика

Комбинированные приборы

Комбинированные устройства совмещают датчики разных видов, например, инфракрасный и высокочастотный. В таких приборах недостатки одних типов компенсируются достоинствами других.

Недостатком таких приборов является более высокая цена по сравнению с обычными устройствами.

Основные технические характеристики

При выборе прибора, кроме типа датчика, имеют значение технические характеристики устройства.

Угол обзора

При выборе места установки важно учесть угол обзора.

Потолочные датчики имеют угол обзора до 360 градусов. При его установке на стену не будет использоваться половина возможностей (инфракрасный и ультразвуковой ДД) или появятся ложные срабатывания (ВЧ датчик).

Угол обзора настенного датчика составляет 180 градусов. Такие устройства контролируют территорию перед входом.

Дальность действия

Не меньшее значение имеет расстояние контроля. Попытка увеличить его, повесив устройство выше, чем предусмотрено производителем, приведет к появлению слепых зон. Радиус зоны контроля составляет от 6 до 50 метров. Поэтому для включения уличного освещения дальность датчика должна соответствовать размерам территории.

Мощность подключаемых светильников

Мощность нагрузки, которую можно подключать к устройству, также имеет большое значение. Она определяется по мощности ламп или светильников, которые к нему подключаются. Кроме того, необходимо предусмотреть 20% запас мощности.

Если мощность устройства недостаточна, то светильники можно включить через реле или пускатель.

Дополнительные функции

В некоторых ситуациях только фиксации движения в зоне контроля недостаточно. В этих случаях необходимо приобрести устройство с дополнительными возможностями:

  • Датчик освещенности. При использовании прибора для автоматического включения светильников он должен работать только в темное время суток. Для этого необходим датчик освещения, иначе лампы будут гореть в светлое время суток. Он может быть встроенным или подключаться дополнительно.

    Модель со встроенным датчиком уровня освещения

  • Защита от животных. При высокой чувствительности будут ложные срабатывания при перемещении собак или кошек. Для того чтобы предотвратить возникновение этой проблемы, необходима защита от срабатывания прибора при появлении животного весом до 25 кг. Для этого регулируется чувствительность прибора. Но от ложных срабатываний на крупных собак, вес которых близок к весу человека, эта опция не спасает.
  • Задержка отключения света. При подключении датчика к системе управления освещением, возможна ситуация, при которой человек какое-то время не двигается, например, в туалете или ванной, но находится в помещении или сделал шаг за порог, но не отошел от двери. Если свет в это время будет гаснуть, то это неудобно и неприятно для глаз. Для предотвращения подобной ситуации используется функция задержки времени.

Способ и место установки

Все виды датчиков выпускаются двух типов, отличающихся по месту установки – потолочные, имеющие угол обзора 360 и настенные с углом 180 градусов

Чувствительность и надежность ультразвуковых и микроволновых датчиков максимальны при движении объекта по направлению к устройству, а инфракрасных – поперек зоны контроля. Это необходимо учитывать при выборе места монтажа.

Установка потолочных датчиков

Потолочные датчики устанавливаются на высоте 2,5–3 метра. Территория контроля в этом случае имеет диаметр 10–20 метров. Они устанавливаются в помещении, где контролируют все пространство.

Современный датчик движения Steinel IS D360 встраиваемый в потолок

Установка настенных датчиков

Настенные модели используются как в помещении, так и на улице. Дальность срабатывания таких устройств до 50 метров. Высота установки – 2–2,5 метра. В помещении они монтируются чаще всего в углу, а на улице – на стене здания.

Угол захвата датчика установленного на улице

При использовании приборов на улице необходимо применять всепогодные устройства со степенью защиты IP54–IP65. Под навесом допускается IP44.

Регулировка (настройка)

Датчик движения можно установить с заводскими настройками, но если его параметры отрегулировать, то он будет работать лучше и надежнее, что позволит сэкономить электроэнергию или повысить безопасность.

Стандартные настройки датчика движения

Угол наклона

Прежде всего, нужно установить зону обнаружения. Для этого необходимо выбрать правильный угол наклона. На корпусе устройства есть шарниры, позволяющие произвести регулировку положения.

При неправильном наклоне возможно появление «слепых» зон.

Чувствительность

Кроме положения, большое значение имеет регулировка чувствительности. Она производится колесиком или ручкой с надписью «SENS». Минимальная чувствительность обозначается min (low или –), максимальная – max (high или +).

Настройка производится так, чтобы аппарат срабатывал на человека, но не на животных. Для этого регулятор устанавливается в положение максимальной чувствительности и путем постепенного уменьшения производится поиск оптимального значения.

Если в доме живет большая собака, то настроить прибор так, чтобы он реагировал на людей, но не реагировал на нее, не получится.

Уровень освещенности

Если ДД подключается к системе управления освещением, то необходима настройка датчика уровня освещенности. Он обозначается «LUX».

Для регулировки он вечером устанавливается в положение максимальной чувствительности, и оно уменьшается до срабатывания датчика.

При отсутствии встроенного датчика можно подключить внешний. Его настройка производится аналогично.

Время задержки

Еще один важный параметр – задержка времени отключения. Регулятор, отвечающий за него, обозначается «TIME». Это значение меняется от 5 секунд до 10 минут.

При настройке лучше установить минимальное значение и постепенно увеличивать его до комфортной величины.

Обзор производителей и цен

Среди датчиков движения можно отметить:

  • IEK ДД 010. Это инфракрасный датчик настенно-потолочного исполнения, степень защиты от погодных условий – IP44, что позволяет использовать его на улице под навесом. Дальность наблюдения составляет 10 метров, мощность ламп 1,1 кВт. Приобрести его можно за 399 рублей. Изготовлено это устройство в Китае, гарантийный срок 1год.
  • Feron SEN50. Это устройство мощностью 500 Вт встраивается в потолок, угол контроля 320 градусов. В устройстве есть датчик освещенности с пределом регулировки 3–2000 люкс и задержкой отключения от 5 секунд до 7 минут. Устанавливается прибор на высоте 2,2–4 метра. Степень защиты – IP44. Приобрести устройство можно за 475 рублей.
  • MS-39 EKF. Инфракрасный датчик движения настенного исполнения с дальностью контроля 6 метров. Есть встроенный датчик освещенности, регулировка чувствительности и задержка срабатывания до 10 минут. Степень защиты IP44. Купить это устройство можно за 426 рублей.
  • Датчик движения Glowbowl устанавливается в унитазе. Это устройство включает светодиодную подсветку внутренней части и избавит от необходимости маленькому ребенку искать ночью выключатель. Питание осуществляется тремя батарейками ААА. Приобрести его можно за 650 рублей.

Кроме выбора отдельной модели, можно подобрать и производителя. Самые известные среди них:

  • Odeon Light – итальянская компания, известная прекрасным дизайном и хорошим качеством.
  • Итальянский Холдинг «LIGHTSTAR GROUP» более 20 лет известен продукцией премиум-класса. В холдинг входят два бренда, выпускающих световую аппаратуру – «Lightstar» и «Osgona», а также мебельный «Carpenter by Lightstar Group».
  • Итальянская компания Artelamp. Основные виды деятельности – производство и дистрибуция интерьерной светотехнической продукции. Компания работает в 20 странах мира, в том числе в странах Восточной Европы.
  • ТМ Camelion. Под этим брендом поставляет продукцию АО «Энергосистемы и Технологии» (АО «ЭСТ»).
  • Компания ESYLUX. Расположена в городе Аренсбург (поблизости от Гамбурга, ФРГ).

Датчики движения – это удобные современные приборы, которые при корректном подборе позволяют автоматизировать управление светом и охрану дома, а также использоваться в системе «умный дом».

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *