Датчик движения схема и подключение

Основным предназначением датчиков движения (ДД) является автоматическое включение или отключение нагрузки или устройства в определенном временном интервале при появлении в его зоне чувствительности движущихся биологических объектов. Рассмотрим подключение датчика движения, а также их самодельные аналоги.

Датчики движения активно применяются в различных облостях: охранных системах и сигнализациях, в системах, контролирующих доступ в помещения, в управлении освещением (это особенно актуально при появлении пункта общественное освещение, например, включение света в подъезде осуществляется только при входе жильцов, в системе «умный дом» - в составе интегрированного управления освещением, вентиляцией, кондиционированием и отоплением. С помощью датчика движения можно корректировать климатические показатели в зависимости от наличия или отсутствия людей в помещении.

В зависимости от типа используемого излучения, датчики движения бывают инфракрасные, микроволновые, ультразвуковые и комбинированные.

Структурная схема любого ДД:

BL - ДД, S - контакт управления освещением, N - "нулевой" провод осветительной сети, L - "фаза", A - клемма подключения осветительных приборов.

Подключение датчика движения. Достаточно подать питающее напряжение на выводы клеммной колодки L и N. А нагрузку или лампочку подключаем к контакту N и A.

На корпусе ДД обычно располагаются регулировочные ручки. Обычно их бывает от двух до четырех. Рядом с ручками подписан вид регулировки.

LUX - Для регулировки уровня освещенности. Time - Время включение таймера. SENS - регулировка чувствительности ДД. MIC - присутствует не на всех моделях - акустический уровень срабатывания.

Для лучшего понимания приведу элементарную схему подключения светильника через классический ДД.

Кроме того существует схема ДД с стандартным электрическим выключателем и если возникает нужда подключения нагрузки большой мощности можно применить электромагнитный пускатель или реле.

В случае если зона контроля достаточно большая, например подъезд многоквартирного дома, то с помощью этой схемы можно подсоединить любое количество ДД.

Видео: как подключить датчик движения

Выбор места для установки датчика движения

Выбирая место необходимо снизить условия, негативно влияющие на его работу. На схеме ниже приведены примеры наилучших мест для размещения наиболее широко используемого инфракрасного датчика.

Примеры размещения инфракрасного датчика движения

Как видно из рисунка, необходимо избегать мест с возможным прямым попаданием внешнего теплового излучения: батареи отопления, прямые солнечные лучи, и т.п.

Обязательно учитывайте особенности каждого типа датчика, чтоб в их рабочую область не могли попасть объекты которые вызывают ложные срабатывания и в то же время контролирую все нужное для пространство. Перед монтажом устройства необходимо убедиться, что поверхность, на которую будет осуществлен монтаж, не подвергается вибрационным воздействиям.

По возможности размещения датчики движения бывают

Потолочные – используются для установки на потолках, плитах перекрытия и т.п. В большинстве случаев схема потолочного устройства, предусматривают круговую зону детектирования.
Угловые и настенные – имеют более узкую направленность. Их преимущество – точное выделение зоны наблюдения, сократив тем самым число ложных срабатываний. Настенные датчики монтируются на вертикальных поверхностях, угловые – в местах примыкания стен. Для угловых приборов наблюдения имеются два варианта крепления – как на внешних, там и внутренних углах помещения

В некоторых универсальных устройствах контроля при помощи специального крепежа существует возможность сделать как прямой монтаж , так и угловой – на внутренних и внешних углах зданий.

По возможности установки ДД бывают:

Внешние - отличаются, простотой установки, кроме того устройства этого типа максимально функциональны и удобны, они позволяют корректировать зону охвата
Внутренние – позволяют установить датчики максимально скрытно. Существуют модели, которые можно установить не только на стены, но и на мебель, в потолок и даже электроприборы.

По способу обеспечения питанием датчики фиксирующие движение можно разделить на: автономные и проводные

Датчик движения работающий по инфракрасному принципу

Работа ИК ДД основана на фиксации теплового (ИК) излучения, идущего от различных объектов. Любой объект, обладающий собственной температурой, генерирует инфракрасное излучение, попадающее через специальные сегментированные вогнутые зеркала и линзы на установленный внутри преобразователя чувствительный сенсор, который и обнаруживает это излучение. Если объект перемещается, то испускаемое им ИК излучение периодически попадает на различные линзы сенсора. В различных преобразователях количество линз может меняться от 20 до 60 штук, при этом с ростом их числа числа возрастает чувствительность датчика. Зона охвата, которую контролирует ДД, зависит от площади поверхности имеющейся системы линз – чем выше эта площадь, тем больше зона контроля.

Принцип действия инфракрасного датчика движения

Преимущества ИК датчиков движения:

Неплохая регулировка угла обнаружения и дальности движущихся объектов
Их удобно использовать вне помещений, т.к они реагируют исключительно на те объекты, которые имеют тепло и двигаются
Полностью безопасны для людей и животных, т.к работает в пассивном режиме, не генерируя никакого излучения

Недостатки ИК ДД:

Возможные ложные срабатывания, из=за появления различных тепловых излучений, даже из-за потоков теплого воздуха, исходящего от батарей отопления, работающего кондиционера и т.п.
Меньшея точность срабатывания при работе вне помещения из-за, осадков, солнечного света и т.д.
Небольшой диапазон температур, в котором обеспечивается стабильная работа преобразователя
Не сработает если объект покрытыт специальным материалом, не пропускающим ИК-излучение

Датчики срабатывающие по принципу Ультразвука

УЗ датчик контролирует окружающее пространство с помощью звуковых волной, частота которых находилась вне диапазона слышимости человеческого уха. Так как в момент отражении от движущегося объекта частота сигнала меняется в соответствии с эффектом Доплера, то при заданном изменении частоты в принятом сигнале, преобразователь сработает.

Внутри УЗ ДД имеется генератор звуковых волн, генерирующий УЗ волны в диапазоне от 20 до 60 кГц. Сгенерированная волна идет в открытое пространство и, отразившись от окружающих объектов, попадает обратно в приемник. Фактически – это мини радиолокационная станция.

С появлением в зоне контроля, перемещаюгося объекта, отраженные волны получат дополнительную частотную составляющую – эффект Доплера. Путем сравненияона выделяется и формирует сигнал запуска преобразователя.

Огромное применение УЗ преобразователи нашли в автомобилях – они используются в устройствах автоматической парковки, а так же в системах, осуществляющих контроль в «слепых» зонах автомобиля. В помещениях они нашли хорошую нишу для контроля движения на лестницах, и в длинных коридорах и т.п.

Преимущества ультразвуковых датчиков

Низкая стоимость
Внешние природные факторы (ветер, солнце, осадки и т.д.) не оказывают влияния на точность срабатывания
Фиксирует движение объекта контроля, не зависимо от того, из какого он материала

Недостатки УЗ ДД:

Достаточно небольшая эффективная дальность действия
Может не сработать при низкоскоростном перемещение объекта контроля
Оказывает влияние на животных, которые способны слышать звук в УЗ диапазоне

Датчики движения микроволнового типа

Схема этого типа преобразователя,использует для работы принцип распространения волны в СВЧ-диапазоне, поэтому принцип работы, очень похож на УЗ ДД. Микроволновый генератор генерирует высокочастотные волны (обычно на частоте 5,8ГГц), которые излучаются преобразователем в окружающее пространство. При отражении от движущегося объекта контроля волна имеет «доплеровскую» прибавку частоты, которая фиксируется при обработке принятого сигнала. После чего сигнал поступает на управляющую плату и запускается схема контроля и сигнализвции.

Плюсы микроволновых датчиков

Обладают самыми малыми габаритами, по сравнению с другими типами
Больший радиус действия
СВЧ датчик может улавливать движение даже за слабо проводящими и диэлектрическими препятствиями: стекла, двери, тонкие стены
на точность срабатывания не оказывают влияния атмосферные и природные условия
Преобразователи этого типа гарантированно сработают, на объекты контроля перемещение которых происходит даже небольшой скоростью
С помощью одного преобразователя можно создать несколько независимых зон контроля

Минусы:

Стоят очень дорого
Существует вероятность ложного срабатывания, вызванная захватом движения вне зоны контроля
Небезопасность СВЧ - излучения на любой биологический объект в том числе и человека

Комбинированные датчики движения

Комбинированная схема ДД способна совмещать в себе сразу несколько технологий, например, микроволновой датчик и инфракрасный. На сегодняшний день такое совмещение очень эффективное, особенно, когда надо получить высокую точности определения движения в зоне, контролируемой устройством. Параллельная работа нескольких каналов достаточно сильно увеличивают вероятность обнаружения нежелательного перемещения, кроме того, такие устройства дополняют друга, взаимно компенсируя недостатки каждого типа.

Видео: Устройство датчиков движения

Датчик движения своими руками на микросхеме LM324

Схему ДД можно условно поделить на три составные части: усилитель сигнала с него два компаратора и пироэлектрический датчик PIS209S работающий на принципах генерации электрических зарядов в кристалле под воздействием теплового (инфракрасного) излучения,.

Что самое приятное что почти все это уже имеется в микросхеме LM324

Пироэлектрический датчик состоит из пластины пироэлектрика по бокам которой сделаны металлические обкладки, которые напоминают конденсатор. На одной из обкладок имеется вещество, принимающее тепловое излучение. Как только оно вызывает пироэлектрический эффект и напряжение между обкладками увеличивается. Это напряжение приложено к затвор – исток униполярного транзистора, встроенного в датчик.

Поэтому сопротивление канала транзистора снижается. VT1 нагружен на внешнее нагрузочное сопротивление (нет на рисунке), с которого и снимается генерируемый сигнал. Сопротивление R1 предназначено для разрядки обкладок емкости пироэлектрического датчика.

Датчик движения своими руками на пиродетекторе

Эту схему я подсмотрел в книге Радиолюбителям-схемы для дома, но не повторял ее.

Фото реле СФЗ-1 используется, для того чтобы свет включался только в вечернее и ночное время. Иначе биполярный транзистор VT1 открыт, а его коллега VT2, работающий в режиме ключа, входит в режим насыщения, тем самым, блокируя включение света.

В темноте и при появление биологического объекта в зоне действия ДД резко меняется инфракрасный фон и вырабатывается сигнал усиливаемый операционным усилителем и попадающий на вход реле времени. Путем изменения сопротивлений R2 и R11 можно корректировать чувствительность схемы.

Сигнал, поступающий от ОУ, открывает транзистор VT3 и заряжает конденсатор C6. После его заряда откроетсятранзистор VT4, который в свою очередькоммутирует реле К1. А реле через свои фронтовые контакты включит освещение. При указанных на схеме значениях задержка выключения освещения составляет 70 секунд.