1. Коротко про датчиках
2. Принцип роботи пристрою
3. Контактний або магнітний
4. ІК-датчик
5. Лазерний або фотодатчик
6. мікрохвильовий
7. ультразвуковий
8. Схеми для саморобних датчиків руху
9. ємнісний
10. Тепловий датчик на Arduino
11. Як підключити прилад і налаштувати чутливість?
12. Ціни на популярні моделі

Для управління освітленням зручно використовувати датчики руху. Застосування домашніх автоматизованих систем дозволяє значно заощадити електроенергію. Наприклад, встановивши датчик на вуличному освітленні на підході до будинку, в під'їзді, коридорі, коморі ви позбавите себе від необхідності в темряві намацувати вимикач і ніколи не забудете його вимкнути. У цій статті ми розповімо про особливості датчиків і про те, як зробити датчик руху своїми руками.

Коротко про датчиках

Датчик руху комутує навантаження при наявності зовнішнього впливу, яке залежить від типу датчика і його принципу роботи. Коли детектується присутність або руху тіла харчування через симистор або електромагнітне реле надходить на навантаження. Як навантаження може виступати що завгодно: лампочка, обігрівач, гучномовець, аби потужність навантаження не перевищувала максимальну коммутируемую потужність датчика. Зазвичай максимальна потужність навантаження близько 1 кВт.

Якщо вам потрібно включити велику потужність - необхідно додати ще одне реле в ланцюг, так щоб силові клеми датчика руху включали напругу на котушку реле.

Принцип роботи пристрою

Принцип роботи датчика залежить від типу схеми підключення і застосовуваного елемента. Хоч їх завдання одне, але способи реалізації різні Датчики руху можна розділити на групи за принципом їх дії. Розглянемо переваги і недоліки кожної з них.

Контактний або магнітний

Найпростіший варіант - використовувати механічний кінцевий вимикач, з його допомогою ви можете включати світло, коли відкриті або закриті двері, наприклад. Це не зовсім датчик, але все ж, найпростіший спосіб реалізації автоматичного включення приладів.

Наступний варіант - геркон (герметичний контакт) суть його така: в скляній колбі розташована пара контактів, яка може замикатися або розмикатися під дією магнітного поля. При цьому на двері встановлюється постійний магніт, а на дверях (наличнику) розташований геркон. Його контакти часто не здатні пропускати великих струмів, тому з їх допомогою може включатися обмотка реле, щоб збільшити комутаційну здатність.

Схема датчика руху

ІК-датчик

Інфрачервоні датчики руху реагують на інфрачервоні випромінювання, це випромінювання довжиною хвилі 1 ± мм або частотою 300-400 ГГц. В якості основного чутливого елемента використовується ПІР (PIR) -датчик. Він фіксує зміни кількості випромінювання на нього.

ІЧ-випромінювання - це теплове випромінювання.

Значить, що в ІК-діапазоні людина виглядає, як великий джерело випромінювання. При цьому температура самого датчика не вносить значних змін у його роботу. Інформація із зовнішнього світу повинна потрапляти на датчик, для цього випромінювання збираються групою лінз, типу лінзи Френеля. Зовні це виглядає як віконце в корпусі з ребристим склом.

Залежно від конструкції кут огляду ІК-датчиків руху може доходити до 360 градусів, в такому випадку, усередині зазвичай встановлено кілька піроелектричних елементів (ПДР), а лінзи фокусують на них з відповідних зон видимості. Такі ширококутні датчики потрібні для фіксування руху з усіх боків, щоб не ставити кілька вузько встановлюється один на 360 градусів на стелі.

ІК датчики реагують на тепло

переваги:

• ціна;
• простота;
• поширеність;
• добре працює в приміщенні;
• хороші регулювання;
• Чи не дратує тварин.

недоліки:

• недостовірність;
• проблеми при роботі на вулиці.

Так як реагує на тепло - має багато «шкідливих» для точної роботи факторів. Помилкові спрацьовування відбуваються на будь-який порив теплого вітру або включився обігрівач, при цьому температура фону повинна відрізнятися (в меншу сторону) ніж температура людини. Тому він навряд чи спрацює на кухні, коли ви опинитеся навпроти розпеченій плити, але чи потрібен він там?

Лазерний або фотодатчик

Лазерний датчик являє собою пару елементів, випромінювач і приймач, при цьому випромінювач може бути в ІК спектрі, щоб бути непоміченим людським оком. Такі сенсори використовуються в сигналізації, коли ви перетинаєте промінь лазера, на фотоприймач (фоторезистор або фотодіод) він не потрапляє і схема видає сигнал про присутність в приміщенні. Як використовувати цей сигнал залежить від подальших підключень, можна запалювати світло через реле часу або сирену або сигнал на блок управління системою охорони та безпеки.

Інший вид фотодатчиків виглядає наступним чином: світлодіодний випромінювач і приймач встановлені не навпроти один одного, а поруч, в одній площині, випромінювання відбивається і потрапляє на оптичний приймач, коли ви заходите в поле зору сенсора - датчик руху спрацьовує. Інша назва - датчик перешкоди.

переваги:

недоліки:

• Вузьке поле зору.
• Специфічність застосування.

Специфіка дії фотодатчика руху

мікрохвильовий

Мікрохвильовий датчик руху - працює за принципом радіоприймача-передавача. У схемі генеруються високочастотні коливання і тут же приймаються, приймальня частина налаштована таким чином: коли поруч нікого немає реле вимкнено. Коли ви потрапляєте в робочу зону приймача - частота коливань змінюється, в результаті чого з детекторного діода подається сигнал про те, що потрібно включити силовий елемент і подати напругу в навантаження.

недоліки:

• Високочастотне випромінювання шкодить здоров'ю (хоча ви носите в кишені смартфон, там ще більше випромінювань).
• Відносно висока вартість.
• Можливі помилкові спрацьовування при впливах за межами спостережуваної зони.

переваги:

• чутливість дозволяє виявити об'єкт за дверима або склом, наприклад;
• детектирует навіть найменші рухи.

Так працює мікрохвильовий датчик руху

ультразвуковий

За принципом «випромінювач-приймач» побудований ще один тип - ультразвуковий датчик руху. Частота ультразвукової хвилі лежить в діапазоні вище 20 кГц, але нижче 60 кГц. Принцип виявлення базується на допплеровском ефекті. Довжина відбитої хвилі змінюється, приймач фіксує цю зміну і дає сигнал про присутність і рух нового об'єкта.

недоліки:

• На нього можуть реагувати тварини. На ультразвукових випромінювачів працюють відлякувачі собак.
• Якщо повільно пересуватися - ультразвуковий ДД може не спрацювати.

переваги:

• прийнятна вартість;
• нечутливі до змін умов навколишнього середовища.

Схеми для саморобних датчиків руху

Пропонуємо розглянути кілька схем, придатних для повторення і вивчення принципів роботи датчиків. Крім того, мікрохвильовий допоможе освоїти ще й основи радиопередающей техніки і детектування сигналів, а схеми із застосуванням мікроконтролерів дозволять зробити модульний варіант з готових рішень для Ардуіно.

Схема детектора прісуствующімі

ємнісний

Приймемо за нормальний стан - коли поруч з сенсором нікого немає, а за спрацьовування - коли ви поруч.

Транзистор VT1 - це вузол генератора на польовому ключі, налаштованому на 100 кГц. В резонанс з ним налаштований коливальний контур L2C2. Електрично пов'язаний з генератором через R2. VD1 (детекторний діод). Частоти вказані при відсутності зовнішніх впливів, т. Е. Ви не торкаєтеся схеми, і віддалені від неї. Деталь DA1 - компаратор, потрібен для порівняння сигналу з діода і опорного напруги заданого через R3. У нормальному стані вихід повинен прагнути до нуля. При цьому сигнал на неінвертуючий вході компаратора «-» дорівнює 5 В, а на виході - 0 В.

Коли ви підходите до сенсора, ємність збільшиться, частота генератора зменшиться, ви впливаєте саме на частоту генератора, а L2C2 частота задана коливальним контуром паралельно з'єднаної ємності і індуктивності.

Резонанс між генератором і цим контуром зникає, і напруга на неінвертуючий вході падає. Так як напруга на інвертується зростає, то вихід починає підтягуватися до напруги харчування і зупиниться на рівні 8 вольт (приблизно), їх можна використовувати для управління реле, через транзистор для посилення вихідного струму, тиристорами і іншими приладами, від яких ви вже живити навантаження.

Обидві котушки намотані на феритових кільцях 2000 НМ, 20 мм зовнішнім діаметром по 100 витків дроту ПЕВ-2 0.2 мм, виток до витка. У свою чергу, L1 має відвід від 20 витка, а L2 від 50 витка (від середини). Мотайте так, щоб відстань між початком і кінцем було не менше ніж 0.3 мм.

Датчик - 2 шматки дроту 1 мм діаметром і довжиною 1-1,5 м розташовуються на відстані 20 см один від одного.

Налаштування: вольтметром міряємо напругу C5, обертаючи підлаштування C4, добиваємося максимальної напруги (2.5-5 В), якщо напруга нижче, додаємо паралельно С3 постійний конденсатор 15 пФ, якщо все одно не вистачає напруги - зменшуємо R1, але не менше 500 кОм. Наступний крок - за схемою R3 викрутити в нижнє положення, а R2 в середнє. Світлодіод, підключений до виходу ОУ через резистор, світиться. Обертаючи R3 зробити так, щоб він погас. Проводьте налаштування безпосередньо там, де він і буде встановлений. Якщо провести настройку на робочому столі, а потім розмістити датчик, де ви планували - швидше за все, доведеться налаштовувати заново.

Тепловий датчик на Arduino

Для складання проекту ПІР датчика руху на Ардуіно потрібно:

• PIR-датчик HC-SR501.
• Arduino UNO (або будь-яка інша подібна).
• Блок живлення 4-6 V.

Підключення елементів датчика

HC-SR501 - містить в собі 1 піроелектричний елемент, він накритий лінзою, і необхідну обв'язку на друкованій платі. З однієї зі сторін плати виведені підлаштування резистори для регулювання чутливості і часу затримки. Вихідний сигнал має амплітуду в 3.3 вольта, а напруга живлення 5-12 вольт. Максимальна дистанція, на якій датчик спрацює - 7 м, і затримка часу після спрацьовування - до 5 хвилин.

Схема підключення датчика

Схема з'єднання для управління світлом через реле.

управління світлом

Наочна схема з'єднань на беспаечное макетної платі (breadboard)

варіант приєднання

Програмний код елементарний:

Програмний код

Залежно від ваших потреб ви можете модифікувати код.

Як підключити прилад і налаштувати чутливість?

І фотореле і датчик руху підключаються однаково, зазвичай є три дроти або клеми:

1. На клемні колодки (або дроти) датчика подається приходить фаза і нуль (220 В).
2. Що залишився провід - фаза до люстри (або на іншу навантаження).
3. До лампі подається прямий нуль з распредкоробкі.

Якщо потрібно щоб було примусове включення світла, між приходить фазою і йде на лампу ставиться вимикач, він буде шунтировать датчик, якщо потрібно примусове відключення лампи вимикач ставлять в розрив до датчика на прихожу до нього фазу.

до змісту ↑

Ціни на популярні моделі

висновок

Ви можете зробити датчик руху своїми руками або купити готовий, його ціна коливається в межах 300-600 рублів на момент написання статті.