Как устроен датчик движения

Содержание статьи

Схемы датчиков движения и принцип их работы, схемы подключения

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.

Как работают датчики движения для включения света

Сначала датчики движения использовались как охранные системы и устанавливались исключительно на важных стратегических объектах. Сегодня установки слежения гораздо функциональнее и чаще применяются для включения света. С помощью них можно сэкономить примерно 85% электроэнергии, поэтому стоит разобраться в принципе работы, видах и тонкостях монтажа этих устройств.

Принцип действия

Датчики движения работают как охрана, контролирующая определенную местность, которая охвачена сектором обзора. Притом эта область ограничивается не только углом действия устройства, но и определенным расстоянием. Именно поэтому прибор устанавливается на участке, который обеспечивает максимальный обзор, в таком случае дальность действия будет выше, а работа эффективнее.

Принцип работы датчика движения на свет заключается в фиксировании инфракрасных излучений. Как только в определенной местности, находящейся под его защитой, появляется объект с температурой живого существа, в прибор поступают специальные импульсы. Они воздействует на цепь, и вследствие этого включается освещение. Как только объект покидают зону, импульсы прекращают поступать, происходит разрыв цепи и свет просто отключается.

Стоит сразу обратить внимание на достоинства и недостатки использования подобных устройств. К плюсам можно отнести следующие факторы:

  • датчики работают в автоматическом режиме, что существенно снижает расходы за электроэнергию;
  • современные приборы очень функциональны, наличие сенсора позволяет включать и отключать не только уличные осветительные приборы, но и бытовую технику, например, телевизор, музыкальный центр или кофеварку.

Существуют у приборов и минусы, одним из которых является высокая стоимость, поэтому установить подобную систему на своем участке сможет не каждый желающий. Кроме этого, монтаж требует определенных знаний и выполнения строгих требований. А значит, произвести установку самостоятельно смогут не все, так как допущение даже незначительной ошибки может вывести прибор из строя.

Разновидности сенсоров

Датчики движения для включения света на улице и в квартире могут различаться. Выделяют несколько видов, а именно:

  • по месту расположения — сенсорные устройства могут быть наружного типа и внутреннего;
  • по типу сигнализатора — это может быть ультразвуковой, инфракрасный, микроволновой или комбинированный прибор.

Уличные световые датчики движения занимаются контролем заданного периметра. В основном они устанавливаются на большой территории, так как их радиус реагирования может достигать более 500 метров. Такие дистанционным приборам не требуются сигнализаторы, так как любое проникновение на участок не останется без внимания, они среагируют моментально.

Внутреннее оборудование предназначается для обустройства квартир и других помещений. Для улицы они не подходят, так как неустойчивы к резким температурным перепадам, а также к воздействию ультрафиолетового облучения.

Ультразвуковые приборы

Прежде чем выбрать устройство, необходимо определиться, с какой именно целью его планируется использовать. Принцип работы этих беспроводных сенсоров основывается на отражении ультразвуковых волн, которые исходят от различных предметов.

Читайте также:  Как работает кодовый замок на чемодане

Если происходит какое-то движение, частота импульсов начинает изменяться. Датчик оснащен специальным механизмом, который генерирует ультразвук, неслышный человеческому уху. Кроме своей основной функции — включения света, подобные устройства часто используют в автоматическом оборудовании «парктроник».

Многие потребители выделяют несколько преимуществ таких прибор:

  • невысокая стоимость;
  • обладают высокой устойчивостью к атмосферным воздействиям;
  • имеют способность определять живой организм от неживого объекта, поэтому включаются только на активные действия, не реагируют на движение веток или другие явления, вызванные ветром.

К сожалению, имеются у этих сенсоров и ряд недостатков. Во-первых, стоит отметить, что такие устройства обладают небольшим радиусом действия, поэтому контролируется достаточно маленький периметр. Кроме этого, многие люди отмечают, что некоторые домашние питомцы с повышенной чувствительностью к ультразвуку становятся неспокойными, а в некоторых случаях даже агрессивными.

Инфракрасное устройство

Эти детекторы срабатывают от изменения температуры окружающей среды. Когда на территорию действия прибора проникают высокотемпературные объекты, устройство срабатывает и включает осветительные приборы. Действует это следующим образом: инфракрасное излучение, исходящее от человеческого тела, проходя через специальные линзы и зеркала, воздействует на встроенный сенсор и приводит в работу систему освещения.

Прежде чем выбрать необходимое устройство, стоит обратить внимание на показатель чувствительности. Дело в том, что чем больше линз, тем эффективнее работает детектор движения, их бывает до 30 пар.

К плюсам этих систем можно отнести:

  • датчик легко регулируется на дальность или угол обзора;
  • реагирует исключительно на объекты, источающие тепло, поэтому существует возможность устанавливать их на улице;
  • высокий показатель безопасности: они не наносят вреда окружающим людям и домашним животным.

Недостатки также имеются. Подобные механизмы имеют очень маленький диапазон регулирования, к тому же у них часто наблюдаются сбои в работе. При любом неблагоприятном атмосферном явлении в виде ветра и дождя сенсор фиксирует нарушение и включает освещение. Кроме этого, стоит отметить, что если объект проникает на территорию в одежде, которая не пропускает инфракрасное излучение, то он пройдет незамеченным: прибор его просто не увидит.

Микроволновые детекторы

Эти датчики функционируют по принципу радиолокаторов, то есть от прибора исходит сигнал, а возвращается уже его отражение. Микроволновой детектор работает на высокочастотных волнах, поэтому даже незначительные отклонения в возвращенных сигналах способны вызывать цепную реакцию в виде включения света.

Плюсы этого сенсорного устройства:

  • способны обнаруживать движение даже через стенку, стекло;
  • функционируют при любом температурном режиме;
  • включают освещение даже при малейшем передвижении;
  • одновременно обслуживают сразу несколько областей;
  • современные модели имеют встроенный таймер.

К недостаткам можно отнести высокую стоимость, так как установка такого оборудования обойдется гораздо дороже, нежели аналогичных устройств. Кроме этого, микроволновые датчики слишком чувствительны, поэтому часто срабатывают ложно, так как реагируют даже на движение, которое происходит вне действия его зоны. А все это приводит к лишней трате электроэнергии. Еще один существенный минус — это излучение, которое может нанести вред здоровью.

Комбинированный вариант

Встраиваемые датчики комбинированного типа используются в жилом доме или квартире не так часто. В основном детекторы устанавливают для охраны производственных помещений или для обеспечения освещения в больших цехах.

В этих устройствах совмещено сразу несколько функций, что позволяет им быстро обнаружить движущийся объект и определить его происхождение. У подобных установок практически отсутствуют недостатки, единственное, что можно отметить: слишком высокая цена, которую многие потребители считают неоправданной.

Рекомендации по подключению

Произвести монтаж и настройку можно только в том случае, если имеется опыт работы с подобными устройствами. Главное, чтобы в комплект с сенсорным оборудованием входил инструктивный материал по установке.

Необходимо заранее определиться с месторасположением, лучше всего подобрать зону, где отсутствуют посторонние предметы, на которые он может срабатывать. А также не стоит слишком часто перемещать прибор, так как от этого сбиваются настройки.

Рекомендации по монтажу датчиков движения:

  • в помещение, где устанавливается детектор, требуется разместить обычный выключатель, притом они должны располагаться строго параллельно друг другу, чтобы в случае непредвиденных обстоятельствах можно было выключить свет самостоятельно;
  • чтобы обезопасить устройство от случайных повреждений, его рекомендуют устанавливать в нишах или смонтировать для него специальное углубление в стене;
  • очень важно подобрать место, где на него не будут падать солнечные лучи, так как они нарушают нормальное функционирование прибора и вызывают ложные срабатывания.

Собственно это основные советы по установке. Если строго соблюдать эти рекомендации, прибор будет работать исправно, качественно и длительное время.

Настройка и регулировка

Чтобы проверить, правильно ли произведено подключение, понадобится временная схема. Если устройство не срабатывает, то в процессе были допущены какие-то ошибки.

Более сложное оборудование проверяется по следующей схеме:

  • вначале собирается временная схема подключения;
  • затем необходимо вывести регулятор на максимальный показатель мощности;
  • настроить таймер на несколько секунд.

В случае если светодиодный индикатор срабатывает на движение, значит, все собрано правильно. Стоит отметить, что часто вместо индикатора устанавливают специальное реле. Узнать о его рабочем состоянии можно по характерным щелчкам, которые он начинает производить, если обнаруживает движение.

После того как прибор установлен, переходят к его регулировке. Что касается таймера срабатывания, то можно выставить любое удобное время, от нескольких секунд до получаса. А вот отрегулировать чувствительность достаточно сложно. Если в доме имеются домашние питомцы, необходимо исключить срабатывание на их появление, иначе свет будет включаться постоянно.

Установка домашних сенсорных датчиков помогает экономить на освещение. Приборы автоматически обеспечивают свет при входе в комнату и также отключают его при выходе.


Как правильно выбрать датчик движения – принцип работы устройства

Датчиком движения именуют маленькую составную часть приспособлений, относящихся к разряду датчиков обнаружения.

Главная цель подобных аппаратов, в охранной сфере – сообщение о действиях, указанных в программе, на специальный пульт.

Датчики движения подлежат классификации по месту их размещения:

  • размещенные внутри объекта;
  • расположенные по всему периметру на улице;
  • установленные по периферии;

Типичные действия, которые входят в программу датчиков:

  • реагирование на телодвижения людей, на обозначенной территории;
  • сообщение о повреждениях форточек, стекол, оконных и балконных конструкций;
  • уведомление о попытках вторжения через стены и крышу;

Устройство и принцип работы

Устройство ИК датчика:

Принцип работы датчика движения:

Принцип работы и само устройство ДД достаточно просты:

  1. В прибор установлен датчик, замечающий излучение тепла людей, после чего, срабатывает система, например, осветительных устройств.
  2. На подконтрольной территории ДД, при возникновении движения, которое спровоцировал человек, осуществляется замыкание силовой цепочки.
  3. Осуществление контрольных функций без перерыва, в установленном месте, за инфракрасным излучением – главный принцип срабатывания ДД.
  4. В месте наблюдения, тепловое поле изменяется, при появлении достаточного по весу, объекта в движении.
  5. В контролируемой зоне, ДД может подать сигнал, если телодвижения человека не существенные, например, он просто размахивает рукой. Это возникает из-за чередования зон общего инфракрасного поля в шахматной последовательности.
  6. Для срабатывания датчиков важно, чтобы объект двигался.
  7. С помощью ДД можно производить управление электронными аппаратами – освещением, работой кондиционеров, мероприятий охраны.

Во всех ДД возможно поменять настройки:

  1. Промежуток времени отключения. Можно задавать любое время с момента обнаружения движения.
  2. Предел освещенности. Это нужно для того, чтобы контролировать работу аппарата в разный период суток.
  3. Порог чувствительности. Чем больше чувствительность, тем быстрее прибор среагирует.

Область применения

Наиболее распространенные ситуации, при которых использование ДД будет полезным:

  • регулировка процессов запуска фонтана;
  • управление функцией подсветки плавательного бассейна, искусственных водоемов;
  • регулировка процесса деятельности световых приборов при входе в помещения;
  • охранные объекты;

Виды датчиков движения

На сегодня, наибольшим спросом пользуются виды ДД:

  • ультразвуковые (УЗ);
  • инфракрасные (ИК);
  • микроволновые (СВЧ);
  • комбинированные;

Каждый вид имеет достоинства и недостатки, применяется в разных условиях.

Рассмотрим по отдельности обозначенные типы ДД:

Ультразвуковой

Осуществляет слежку за объектами ультразвуком. При передвижении людей, датчик срабатывает. Их часто устанавливают в патронниках автомашин, в системах осуществления контроля за слепыми зонами. В жилых комплексах отменно показали себя на лестничных площадках.

Читайте также:  Как обезопасить квартиру от воров

Недостатки УЗ ДД:

  1. У животных вызывает дискомфорт, поскольку они чувствуют ультразвуковые частоты.
  2. Дальность действия не далека.
  3. Начинает работать только при резких движениях, их можно обмануть плавными действиями.

Плюсы УЗ ДД:

  1. Невысокая ценовая категория.
  2. Не подвержены воздействиям природной среды.
  3. Фиксируют движения при любых материалах объекта.
  4. Не теряют рабочие функции при возникновении влажности, пыли.
  5. Не реагируют на перепады температурного режима окружающей среды.

Инфракрасный ДД

Обнаруживает изменения теплового излучающего действия окружающих объектов. При передвижении людей, излучение по очереди фокусируется линзами прибора на сенсоре, что служит посылом для выполнения установленной в датчике функции. При повышении количества установленных линз, увеличивается чувствительность аппарата. Зона охвата у ДД зависит от площади поверхности линз.

Недостатки ИК ДД:

  1. Они могут ложно срабатывать на теплый ветер.
  2. При работе в уличных условиях, снижается достоверность из-за попадания дождя, солнечных лучей.
  3. Не видит людей, искусственным образом не излучающих ИК излучения (накрытых специальными материалами).

Плюсы ИК ДД:

  1. Точность регулирования расстояния нахождения объектов при их движении.
  2. Удобство применения вне зданий, поскольку реагирует только на объекты с собственной температурой.
  3. Полная безвредность для людей, животных, поскольку вредных компонентов не выделяет.

Микроволновый ДД

Выпускает магнитные волны высокой частоты, которые, отражаясь, замечаются сенсором. При их изменении, прибором приводится в действие, обозначенная у него функция.

Минусы СВЧ ДД:

  1. Наиболее высокая цена на него.
  2. Возможны ложные срабатывания, при появлении признаков движения за установленным диапазоном наблюдения, например, за окном.
  3. Могут представлять опасность здоровью людей, следует отдавать предпочтение ДД с минимальной мощностью производимого излучения. Безвредным считается непрерывное излучение с потоком мощности до 1 мВт.

Плюсы СВЧ ДД:

  1. В охранных целях, может устанавливать объекты за хрупкими стенами, стеклами.
  2. Режим его работы не влияет от температуры среды.
  3. Реагирует даже на малозначительные движения.
  4. Сам по себе имеет небольшие размеры,

Комбинированные ДД

Содержат сразу пару методов обнаружения признаков движения, например, ультразвукового и СВЧ. Это довольно удачный выбор для наиболее достоверного определения характера перемещения объектов на подконтрольной территории. Принцип работы этих устройств очень продуктивен. Недочеты одной технологии замещаются плюсами другой.

Как выбрать датчик движения?

Если устройство приобретается для установки в условиях улицы, то необходимо знать:

  1. Температуры, при которых возможна эксплуатация прибора: от -35 до +50 градусов, влажность – до 100 %.
  2. Класс, к которому отнесена защита устройства.
  3. Качество и удобство настройки параметров прибора.
  4. Присутствие антисаботажной функции, которая дает уведомления, если кто-то пожелает сломать аппарат.

Перед тем, как приступить к выбору ДД, следует выделить основные параметры:

  1. Сфера использования: дома, на улице, в организации.
  2. Наличие энергосберегающей функции.
  3. Дальность режима срабатывания.
  4. Точная настройка параметров включения и выключения датчика.

Советы по выбору:

  1. Для квартир, домов лучше всего приобретать инфракрасный датчик обнаружения движения, он не представит опасности для людей, от него не исходят излучения, он экономично расходует электроэнергию.
  2. Не рекомендуют использовать ДД с люминесцентными лампочками, предпочтение лучше отдавать светодиодным или обычным.
  3. Класс защиты, для уличных вариантов ДД, охранного наклона, должен составлять 65 или 55.

Лучшие модели

Самыми популярными вариантами датчиков движения признаны:

Flash-SRP600, LC 100 (цена – 403,1 руб.)

Модель Flash не срабатывает на появление животных, если вес их меньше 25 кг.

Crow LC 102 (цена – 1 397,96 руб.)

Приборы Crow LC102, SWAN 1000 являются комбинированными, они очень точные.

SWAN 1000 (цена-1410 руб.)

Страж П-314 (цена -2 913,03 руб.)

Их применяют в сфере охраны. Он не дает реакцию на телодвижения животных. Работа распространяется на определение ИК излучения людей. При обнаружении ИК излучения, датчик выясняет вес объекта и сигнализирует на пульт, когда он больше 20 кг.

Преимущества:

  • простота в процессе установки;
  • имеет модный дизайн;
  • его можно устанавливать на улице;

PIR-3SP (цена – 2890 руб.)

Среди беспроводных ДД, большим спросом пользуется PIR-3SP. Он, так же не реагирует на движения животных, применяется в сфере охраны объектов.

Обработка поступающего сигнала происходит микропроцессором, который производит дополнительную проверку информации.

Преимуществами прибора являются:

  • подача сигналов тестирования на центральный блок;
  • при разряде батареи подается сигнал;
  • применение протокола шифрования данных с кодом;

Установка датчика

Процесс установки датчиков движения технически не сложен и не составит труда для профессионала в этом деле. Без специальных познаний, лучше этим не заниматься.

Кабель ДД соединяется с общей проводкой целого дома или помещения, через стандартную коробку распределения.

Совместно с датчиком движения, как правило, сразу происходит установка таймера, сенсорных устройств, реагирующих на изменения интенсивности внешнего освещения. Это делается для того, что бы ДД включался только при наступлении темноты на улице.

В процессе установки датчиков, нужно учитывать габариты помещения, расположение оконных и дверных проемов, наличие козырьков, поскольку все это оказывает влияние на правильную и достоверную работу приборов.

Подробные инструкции по установке ДД и мер безопасности, которые следует при этом соблюдать, указаны в паспортах купленных приборов.

Инфракрасный датчик движения. Как устроен и работает?

Инфракрасный датчик движения

Инфракрасный датчик движения, это прибор в основу функционирования которого положена его способность срабатывать в случаях, когда возникает интенсивное тепловое фоновое излучение. Данные устройства реагируют, когда источник излучения попадает в непосредственную зону действия. Точность работы прибора зависит от места расположения объекта, вызвавшего срабатывание. Важно учесть, что тепловое излучение вырабатывают не только люди, но и животные, и неодушевленные предметы.

Во избежание ложного срабатывания устройство настроено таким образом, что реагирует в случаях, когда объект имеет соответствующую скорость перемещения, а также он непосредственно пребывает в рабочей зоне чувствительного прибора. При возникновении обоих условий датчик срабатывает и происходит передача сигнала к электронной схеме управления. Этот блок комплексной системы выполняет определенную (заранее запрограммированную) задачу в зависимости от возникшей ситуации. В частности, используются конкретные устройства, выполняющие определенные задачи. Среди наиболее активно используемых:

  • выключатель освещения
  • охранная сигнализация
  • регулятор интенсивности освещения
  • устройство открывания (закрывания) дверей
  • блокировка доступа

Вариантов много и они зависят от особенностей территории либо помещения, где установлена система.

Сфера применения инфракрасных датчиков движения

Современные инфракрасный датчик движения являются высокотехнологичным устройством, способным эффективно работать в различных системах. Потенциала качественных изделий достаточно для использования как в быту, так и в условиях крупных предприятий. Такими устройствами можно оборудовать:

  • загородные дома
  • лестничные клетки
  • торговые точки
  • подъезды
  • производственные предприятия
  • объекты бизнеса
  • складские помещения
  • офисы
  • общественные здания
  • различные учреждения

Область эффективного использования приборов практически не ограничена.

Инфракрасный датчик движения, применение

Важно перед окончательным выбором типа устройства учесть специфику работы системы в конкретном месте. Благодаря активному внедрению датчиков ощутимо облегчается работа охранников, сторожей и людей многих других профессий. Также при определенных условиях достижима полная автоматизация, при которой практически не требуется присутствие человека.

Конструктивные особенности ИК датчиков движения

Инфракрасное излучение, вырабатываемое движущимся объектом, распознается пироприемником. Вторым важным элементом конструкции служит мультилинза. Фактически эта деталь являет собой многочисленные мелкие линзы в одном корпусе. Внешний вид мультилинзы схож с матовым цилиндром, на поверхности которого нанесен мелкий узор. В корпусах датчиков мультилинзы расположены перед пироприемниками.

Устройство инфракрасного датчика

Наличие множества сегментов в мультилинзах неслучайно. Функция каждой мелкой линзы состоит в фокусировании инфракрасного света на один из пироприемников. Как только перемещающийся объект пропадает из зоны видимости одной мелкой линзы, он фиксируется соседней микролинзой. Соответственно, сигнал улавливается другим пироприемником. Таким способом удалось основательно расширить площадь территории, охватываемой одним датчиком.

На пироприемнике наблюдается попеременное присутствие и отсутствие сфокусированного инфракрасного света, что позволяет электронной схеме датчика срабатывать и приводить в действие определенные устройства.

Чувствительность датчика напрямую зависит от числа используемых в микролинзе сегментов. Каждой парой (микролинза – сегмент) проводится контроль определенного пространства. В результате при перемещении объекта в пределах этого сектора срабатывание устройства не происходит.

Инфракрасный датчик движения изнутри

Для исключения возникновения помех и во избежание ложного срабатывания системы производители инфракрасных датчиков все чаще отдают предпочтение использованию сдвоенных, а в определенных случаях и счетверенных пироэлементов. Последние модели надежно защищены от ложных срабатываний.

Условия эффективной работы

Для обеспечения эффективности функционирования устройства необходимо строго придерживаться нескольких важных правил.

  1. Избегать попадания прямого света от ламп освещения.
  2. Позаботиться об отсутствии предметов, препятствующих нормальному обзору датчика в зоне его действия, в частности:
    • высоких предметов мебели
    • колонн
    • люстр
    • подвесных осветительных приборов
    • других предметов, препятствующих работе прибора
  3. Наличие стеклянных перегородок снижает эффективность датчика. Стекло блокирует прохождение инфракрасного света, что чревато возникновением «мертвых зон», то есть участков, пребывающих вне зоны действия датчиков.
  4. Монтаж приборов необходимо проводить с учетом их радиусов обнаружения. Важно, чтобы все углы в помещениях попадали в зону контроля системы. Если этого не удается достичь, необходимо установить несколько датчиков. Как правило, 2 или 3 хватает для большинства типов помещений.
  5. У любой модели имеется собственная диаграмма обнаружения. Когда возможностей одного устройства недостаточно, придется монтировать несколько датчиков, чтобы перекрыть все пространство помещения. При таком варианте расположения происходит «перехлестывание» диаграмм обнаружения отдельных приборов, что основательно повышает эффективность системы в целом.
Читайте также:  Как различают техногенные ЧС

Дополнительные возможности

Современные модели датчиков прекрасно справляются с основными задачами. Однако, благодаря новейшим разработкам удалось существенно расширить возможности автоматизированных систем. Они не только четко фиксируют любые перемещения в контролируемых помещениях и соответствующим образом на них реагируют, но и способны выполнять многие важные полезные функции.

Виды инфракрасных датчиков движения

Одной из широкой используемых как в промышленных, так и в бытовых условиях возможностей является мониторинг уровня освещенности. Система определяет место нахождения человека, а также проверяет, достаточно ли в этом секторе освещения. Если показатели отличаются от нормы, происходит включение (выключение) соответствующих источников освещения. Такие системы эффективны не только на различных участках производства и в торговых точках. Их можно активно использовать в подъездах жилых домов, что позволит существенно сэкономить электроэнергию. Хотя подобные приборы несколько дороже от стандартных вариантов, весомое снижение затрат на освещение делает их выгодными в плане материальных затрат.

Обзор принципа работы, устройства, видов и областей применения датчиков движения

Датчик движения -бесконтактное устройство, реагирующее на перемещение объекта в зоне отслеживания. Широко используется в системах охраны и автоматизации различных процессов, в том числе, освещения и кондиционирования. Понять, как работает датчик движения, могут не только специалисты. Это устройство современное, но не настолько сложное.

Сферы использования сенсоров

Область применения датчиков движения (ДД) чрезвычайно широка. Они необходимы для обнаружения посторонних на охраняемых объектах, присутствуют в каждой системе сигнализации. Но могут регистрировать не только несанкционированное проникновение: способны обнаруживать утечку газа, жидкостей, процесс открывания окон и дверей.

Датчики движения инициируют процесс записи в автомобильных видеорегистраторах и комплексных системах отслеживания. Современные энергосберегающие светильники также оснащены этими устройствами и обеспечивают освещение территории в момент присутствия на ней человека или группы людей. Аналогичным образом функционируют «умные» системы кондиционирования.

ДД регистрирует изменение тепловых или волновых характеристик в зоне обслуживания, но при стабилизации этого фона воспринимает его как норму. Так, если человек будет находиться на отслеживаемой территории какое-то время в неподвижном состоянии, освещение отключится.

Высокочувствительные датчики присутствия будут регистрировать малейшие изменения характеристик зоны обслуживания и неподвижность объекта не является для них поводом для возврата в исходное состояние. Таким образом, они выполняют ту же задачу, но более точно и тщательно. В связи с этим, датчики присутствия — более дорогие устройства, и стоимость техники, на которой они установлены, выше.

Как работает: устройство и принцип действия датчика движения?

Существует несколько видов ДД, отличающихся способом регистрации изменений в зоне наблюдения. Любой из них может быть встроен в прибор или являться самостоятельным выносным устройством в отдельном блоке.

Инфракрасный

Инфракрасные детекторы движения — наиболее распространенные пассивные приборы отслеживания. Большинство из них состоят из двух блоков:


Эти элементы соединены между собой подвижным сочленением, обеспечивающим поворот корпуса и настройку угла обзора обслуживаемой территории. В аппаратном блоке находятся плата управления и сенсоры:

  • пироэлектрический инфракрасный, функция которого заключается в распознавании движения;
  • светочувствительный, представляющий собой фоторезистор, фиксирующий и оценивающий степень освещенности;
  • полевой транзистор, выполняющий роль усилителя;
  • в устройствах, работающих в системах тревожной сигнализации, установлены дополнительные детекторы.

Монтажный блок предназначен для фиксации прибора и соединения его с источником питания и другой аппаратурой. Например, прожектором освещения или блоком сигнализации. Также на нем находятся регуляторы для выполнения настройки работы ДД.

Принцип работы инфракрасного датчика движения основан на обнаружении и регистрации теплового излучения, исходящего от объекта, находящегося в зоне обслуживания. Пироэлектрический инфракрасный сенсор состоит из прозрачной кварцевой пластины и слоя керамики. У современных бытовых моделей максимальная дальность обнаружения движения — 12 м.

Микроволновый

Как и инфракрасный, микроволновый датчик движения (ДДМ) непрерывно сканирует зону отслеживания. Но принцип работы у него иной. Микроволновый реагирует на изменение радиочастотного (иначе называемого СВЧ или микроволнового) фона.

ДДМ непрестанно излучает электромагнитные волны, которые, в случае проникновения на обслуживаемую территорию, отражаются от объекта (нарушителя) и возвращаются к сенсору с измененными волновыми характеристиками.

Датчик регистрирует их и передает сигнал управляющей аппаратуре, выполняющей свои задачи: включение освещения, кондиционирования, тревожной сигнализации.

А инфракрасный — только те, которые способны излучать тепло. ДДМ работает по принципу радиолокации и способен вычислять и фиксировать скорость перемещения обнаруженного объекта.

Ультразвуковой

Из наименования устройства становится понятным, что работает оно с применением ультразвуковых волн. Такой датчик представляет собой прибор, состоящий из нескольких деталей. Одна из них — генератор ультразвука. Он работает в непрерывном режиме, испуская звуковые волны с частотой в диапазоне 20-60 кГц. Они проникают сквозь зону отслеживания, и при наличии в ней препятствий, отражаются назад, к датчику.

Далее срабатывает автоматика, выполняющая заданную функцию. Ею может быть подача электропитания на осветительный прибор.

Многие домашние животные способны воспринимать ультразвук и реагировать на него, часто негативно. Поэтому датчики, работающие по принципу генерирования УЗ волн, не рекомендованы для установки на территориях с присутствием животных.

Комбинированный

Комбинированные датчики движения созданы с целью использования лучших характеристик уже имеющихся: инфракрасных, микроволновых и ультразвуковых. И минимизировать присущие каждому из них недостатки.

С целью исключения этой ситуации, в одном приборе объединяют сразу два детектора: микроволновый и инфракрасный. Если второй не обнаруживает изменения температурного фона в зоне отслеживания, зарегистрированные первым помехи не принимаются к сведению.

Комбинированные датчики движения — наиболее мощные и точные приборы. Чаще всего они устанавливаются на потолке и способны обнаруживать присутствие объектов на расстоянии 10-12 м.

Схема датчика движения на примере стандартного HC-SR501

Датчик движения HC-SR501 — один из самых распространенных, работает по принципу регистрации инфракрасных волн. Прибор устроен просто, но для понимания принципы его работы необходимы специальные знания в области радиоэлектроники. Пользователю достаточно ознакомиться с упрощенной принципиальной схемой работы.

Конструкция прибора включает несколько элементов:

  • пироэлектрический датчик 500ВР, состоящий из двух модулей;
  • линза Френеля;
  • микросхема BISS0001, управляющая работой устройства;
  • комплекс резисторов и транзисторов.
  • инфракрасные волны, излучаемые объектом в зоне наблюдения, последовательно попадают на первый и второй элементы пироэлектрического датчика;
  • поочередное поступление сигналов фиксируется электронным модулем управления;
  • формируется логический сигнал;
  • реализуется заданная функция: подается питание на осветительный прибор, включается вентиляция, срабатывает сигнализация и др.

Помимо самого датчика движения, в конструкцию прибора входят исполнительное устройство и безтрансформаторный блок питания. В схеме ДД предусмотрена установка температурного и фотоэлемента, что расширяет спектр возможностей стандартного устройства.

Варианты крепления


Датчик движения HC-SR501 — компактный прибор, оснащенный тремя выходами:

  • GND — земля;
  • VCC — питание;
  • OUT — цифровой, для передачи логического сигнала.


Выбор режима работы осуществляется с помощью модуля с тремя контактами и джампером (перемычкой).

  • Н — при неоднократном срабатывании детектора остается высокий логический уровень;
  • L — импульс формируется при каждом срабатывании сенсора.

На корпусе прибора имеется выступ с отверстием под крепежи: шурупы, саморезы. Датчик можно устанавливать на любые горизонтальные и вертикальные поверхности из дерева, пластика, гипсокартона, укрепив соответствующим образом. Как правило, высверливания отверстий для фиксации столь легких предметов, не требуется.

Не все производители поставляют ДД в корпусе. У некоторых он идет как открытая плата с линзой Френеля. Для использования прибора на улице необходимо самостоятельно установить ДД в подходящий пластиковый корпус, вырезав в нем отверстие под линзу.

Подключение и установка устройства

Датчик движения HC-SR501 чаще всего необходим для подключения к приборам освещения в целях экономии электроэнергии. Для реализации этой задвчи потребуются:

  • выпрямитель на 4-20 В;
  • реле (оптимально — SRD-05VDC-SL-C);
  • светильник с лампочкой, работающий от сети напряжением 220 В.

Датчики движения одинаково хорошо работают в помещении и на улице. Но для монтажа с внешней стороны зданий необходимо выбирать приборы с герметичным, влагонепроницаемым корпусом. Учитывают и диапазон рабочих температур устройства.

Оцените статью
Добавить комментарий