Дизайн интерьера

Кратко о датчиках

Один из самых простых видов датчиков — концевой выключатель или самовозвратная кнопка (без фиксации).

Она устанавливается у двери и реагирует на ее открытие и закрытие. С помощью нехитрой схемы данный аппарат включает свет в холодильнике. Ей можно оснастить кладовку или тамбур прихожей, дверь в подъезде, дежурную светодиодную подсветку, использовать данный выключатель как сигнализацию, которая оповестит об открытии или закрытии двери. Недостатками конструкции могут являться сложности в установке, и порой непрезентабельный внешний вид.

Аппараты, на основе геркона и магнита, можно заметить на дверях и окнах охраняемых объектов. Их принцип работы очень похож на работу кнопки. Геркон может размыкать или соединять контакты при поднесении к нему обычного магнита. Таким образом, сам геркон устанавливается на дверной проем, а магнит вешается на дверь. Такая конструкция аккуратно выглядит и используется чаще, чем обычная кнопка. Недостаток устройств в узко специализированном применении. Для контроля открытых территорий, площадей, проходов они не годны.

Для открытых проходов существуют устройства, реагирующие на изменения в окружающей среде. К ним относятся фотореле, емкостные (датчики поля), тепловые (PIR), звуковые реле. Для фиксации пересечения определенного участка, контроля препятствия, наличия движения какого-либо объекта в зоне перекрытия, используют фото или звуковые эхо устройства.

Принцип работы таких датчиков основан на формировании импульса и его фиксации после отражения от объекта. При попадании в такую зону предмета, изменяется характеристика отраженного сигнала, и детектор формирует сигнал управления на выходе.

Для наглядности представлена принципиальная схема работы фотореле и звукового реле:

Детектор препятствия

Датчик пересечения

В качестве передающего устройства в оптических датчиках используются инфракрасные светодиоды, а в качестве приемника – фототранзисторы. Звуковые датчики работают в ультразвуковом диапазоне, поэтому их работа для нашего уха кажется бесшумной, однако каждый из них содержит маленький излучатель и улавливатель.

К примеру, замечательно снабдить детектором движения зеркало с подсветкой. Включение освещения будет происходить только в тот момент, когда человек будет находиться непосредственно возле него. Не желаете сделать такую подсветку зеркала самостоятельно?

Варианты использования датчика движения

Кроме осветительных устройств сенсор движения может быть использован и для включения других средств оповещения. Это может быть звуковой маячок или система центральной сигнализации. При дополнении охранного комплекса сенсор монтируется при наиболее важных входах в здание или в коридорах. Также можно использовать датчик в качестве коммутатора для включения освещения в темных помещениях, где постоянно требуется включать светильник.

Намного проще и удобнее автоматизировать процесс. Сенсор при появлении в зоне действия человека автоматически замкнет цепь питания лампы и после ухода объекта из зоны — отключит. В зависимости от модификации датчик может быть настроен на отсрочку момента отключения после пропадания человека от 10 с до 7 м. Это позволит не только обеспечить комфортные условия передвижения, но и экономию электрической энергии, потому что свет будет гореть только при нахождении человека в зоне действия излучателя и приемника.

Польза от установки датчика движения

Основные преимущества установки датчика изготовленного самостоятельно:

• в некоторых местах включить свет бывает затруднительно, с помощью датчика движения это можно сделать автоматически;
• датчик движения работает, как элемент энергосберегающей экономики там, где забывают выключать за собой свет;
• незаменимый в схеме охранной сигнализации от проникновения посторонних лиц на территорию дома;
• самые разнообразные другие опции, например, автоматическое открывание дверей при выезде автомобиля со двора.

Устройство, виды и особенности датчиков движения

Существуют и широко применяются следующие типы датчиков движения:

1. Радиоволновые;
2. Ультразвуковые;
3. Инфракрасные;
4. Гибридные.

Радиоволновые или СВЧ датчики работают на доплеровском эффекте. Основными элементами такого датчика являются излучатель СВЧ сигнала и приёмник отражённого сигнала. Если в поле излучения перемещается какой-либо объект, то частота отражённого сигнала меняется. Электронная схема обрабатывает разницу между прямым и отражённым сигналом и переключает реле, которое может включить сирену или подать сигнал тревоги. Радиоволновые датчики движения отличаются высокой чувствительностью, но стоят достаточно дорого. В детских и лечебных учреждениях микроволновые датчики не применяются из-за СВЧ излучения, несмотря на то, что уровень его минимален и абсолютно безвреден. Из-за высокой чувствительности радиоволновые датчики подвержены ложным срабатываниям.

Ультразвуковые датчики так же используют эффект Доплера, только вместо колебаний высокой частоты в таких системах применяется ультразвук. Эти устройства нашли применение в системах парковки «Парктроник», а в быту применяются достаточно редко. Частоту 25-60 КГц хорошо слышат кошки и собаки, поэтому применение таких датчиков вызывает у них сильный стресс. Кроме того, ультразвуковые датчики имеют небольшой радиус действия и их можно обмануть если  передвигаться медленно.

В охранной сигнализации и системах автоматического управления освещением чаще всего применяются инфракрасные объёмные датчики движения. Тепловое (инфракрасное) излучение объекта, который проходит в зоне захвата датчика, через линзу Френеля попадает на ИК-сенсор, после чего на выходе электронной схемы формируется сигнал тревоги (происходит разрыв цепи).

Устройство ИК датчика движения

Вследствие невысокой стоимости такие устройства широко применяются для автоматического управления освещением, например, в подъезде, когда при появлении человека освещение включается на 1-3 минуты, а затем выключается. Для управления светом на стоянке или придомовой территории используются уличные датчики движения.

Гибридные или комбинированные датчики движения представляют собой два датчика разной конструкции, размещённые в одном корпусе и подключаемые к различным входам прибора охранной сигнализации. Обычно в одном корпусе объединяют инфракрасный и радиоволновой датчики движения. Применение таких устройств повышает надёжность охранной системы. Они могут использоваться в банках, депозитариях и денежных хранилищах. Схема включения датчика движения для сигнализации позволяет подавать тревожный сигнал и управлять работой сирены или прожектора.  Датчики движения могут иметь следующие основные характеристики:

• Чувствительность;
• Наличие антисаботажной зоны;
• Объём зоны захвата по горизонтали и вертикали;
• Напряжение питания.

Датчики движения с постоянной чувствительностью не рекомендуется применять в квартирах, где имеются домашние животные, иначе, при отсутствии хозяев, на каждый проход кошки будет включаться сигнал тревоги. Величину порога срабатывания можно регулировать, в зависимости от конструкции, плавно или специальными перемычками на плате. Так же существуют модели датчиков, которые не реагируют на животных.

Антисаботажная зона – это дополнительная зона захвата направленная от датчика вертикально вниз и блокирующая попытку вывести прибор из строя. В паспорте указывается угол обзора датчика в градусах и размеры зоны гарантированного срабатывания. Все датчики независимо от конструкции подключаются к типовым устройствам, поэтому схема подключения датчика движения всегда одинакова, а их  напряжение питания обычно равно 12V. На корпусе, обычно, установлен светодиод, индицирующий режим ожидания или срабатывания.

Выбор места установки датчика движения

Первым делом, после приобретения датчика движения, необходимо определиться с местом установки данного устройства. Выбор правильного места очень важен для корректной работы датчика движения и предотвращения ложных срабатываний.

Для управления ночным освещением выбирается место, из которого датчик может охватывать большую часть помещения. Например, для управления освещением в коридоре или на лестничной площадке, необходимо, чтобы в зону датчика движения попадали двери из всех помещений или квартир. В таком случае, при попадании человека в помещение из любой двери, датчик движения будет правильно отрабатывать и включать свет.

Для просторного помещения, например, большой комнаты, зала или холла грамотным решением будет установка потолочного датчика с охватом в 360 градусов и радиусом, превышающим максимальную длину помещения. Установка нескольких датчиков движения в таких помещениях, как решение, в целом тоже имеет место быть, но достаточно громоздкое и недостаточно удобное.

При установке такого управляющего устройства важно помнить, что не стоит устанавливать его рядом с приборами, которые излучают инфракрасные или электромагнитные помехи, выделяют пар (например, чайники и пр.) или тепловое излучение (обогреватели, трубы отопления, кондиционеры).

Целесообразно, перед окончательным монтажом датчика движения провести испытания его срабатывания в нескольких местах. Это позволит выбрать оптимальное место установки с точным срабатыванием прибора.

Виды датчиков движения

Контактный или магнитный

Без подробных пояснений понятен принцип действия простейшего устройства с механическими контактами. Кнопку (без фиксатора) устанавливают на раме дверного блока. При открывании замыкается подключенная цепь, сигнал поступает на контрольную лампу или специальный блок дистанционного оповещения. Кроме минимальных затрат, подобное устройство привлекает быстротой реализации планов. Для объективности нужно перечислить имеющиеся недостатки:

• при монтаже повреждается дверная коробка;
• функциональность охранной системы блокируется прижиманием кнопки (лезвием ножа, банковской карточкой);
• механический переключатель при частом использовании быстро выйдет из строя.

Вместо простейшего варианта можно применить усовершенствованную схему с герконом. Эта деталь замыкает цепь при удалении магнита. Кроме лучших эстетических параметров, обеспечивается возможность скрытого монтажа. Следует обратить внимание на автономность устройства и отсутствие потребления электроэнергии в режиме ожидания.

Лазерный или фотодатчик

Устройства этой категории создают лучи, формирующие защитный контур. Для создания достаточно плотной «сетки» применяют мощный источник света и комплект отражателей. Оптимальный вариант – лазерный датчик движения. Такой луч не рассеивается на большом расстоянии. Прерывание сигнала фиксируется чувствительным датчиком. Такими системами оснащают крупные объекты, открытые площадки.

Микроволновое устройство

Микроволновый датчик движения – работает по принципу радиоприемника-передатчика. В схеме генерируются высокочастотные колебания и здесь же принимаются, приемная часть настроена таким образом: когда рядом никого нет реле выключено. Когда вы попадаете в рабочую зону приемника – частота колебаний изменяется, в результате чего с детекторного диода подается сигнал о том, что нужно включить силовой элемент и подать напряжение в нагрузку. Недостатки: Высокочастотное излучение вредит здоровью (хотя вы носите в кармане смартфон, там еще больше излучений). Относительно высокая стоимость. Возможны ложные срабатывания при воздействиях за пределами наблюдаемой зоны.

Чувствительность позволяет обнаружить объект за дверью или стеклом, например; детектирует даже малейшие движения. Сверхвысокочастотный датчик движения опирается на эффект Доплера. Сенсор, излучая и принимая электромагнитные волны, фиксирует нахождение теплокровных существ в секторе контроля. Датчик движения своими руками проще делать с антенной имеющей всестороннюю диаграмму направленности, тогда он будет реагировать независимо от того, откуда пришло воздействие. На расстоянии 5 м срабатывает надежно. Взмаха руки достаточно, чтобы сенсор сработал.

Микроволновый датчик движения.

Изначально, в момент включения прибора, на выходе устройства будет напряжение близкое к нулю. При фиксировании датчиком нарушения сектора охраны, значение напряжения на выходе поднимется до 3-5 вольт. Согласно схемы, обратное переключение должно произойти не менее, чем через 30 секунд. Меняя номиналы емкостей и резисторов можно ее скорректировать. Приобретя весь перечень элементов, указанных на представленной принципиальной схеме весь прибор можно разместить на двух печатных платах размером 5х4 см, причем на одной из них большую часть будет занимать приемо-передатчик с антенной.

Особенностью микроволнового датчика, которая связана со способом обнаружения человека, является способность определения движения через радиопроницаемые препятствия. Это является его достоинством и недостатком одновременно. Полученный прибор имеет следующие параметры:

1. питающее напряжение 5-15 В;
2. потребляемый ток 3 мА;
3. мощность передатчика 2 мВ;
4. температурный диапазон -20 +50 градусов Цельсия;
5. сектор контроля – 360⁰;
6. дальность детекции до 8 м;
7. задержка отключения – 30 с.

Ультразвуковой

По принципу «излучатель-приемник» построен еще один тип – ультразвуковой датчик движения. Частота ультразвуковой волны лежит в диапазоне выше 20 кГц, но ниже 60 кГц. Принцип обнаружения базируется на допплеровском эффекте. Длина отраженной волны изменяется, приемник фиксирует это изменение и дает сигнал о присутствии и движении нового объекта.

Недостатки:

• На него могут реагировать животные. На ультразвуковых излучателях работают отпугиватели собак.
• Если медленно передвигаться – ультразвуковой ДД может не сработать.

Достоинства:

• приемлемая стоимость;
• нечувствительны к изменениям условий окружающей среды.

Принципиальная схема микроволнового датчика движения

Корпус датчика может быть любой формы, но материал обязательно радио проницаемым. Во время настройки необходимо правильно расположить его. Нужно учитывать, из каких материалов выполнены стены, пол и потолок помещения. Устройство не нужно направлять в сторону окна, возможны ложные срабатывания от проходящих за окном людей. При необходимости можно уменьшить чувствительность, это тоже снизит количество ложных срабатываний. Это производится резистором R4. Он изменяет коэффициент усиления транзистора VT1.

На компараторе, собранном на микросхеме К554 СА1, происходит сравнение сигнала с приемника и пороговым уровнем. В случае превышения происходит срабатывание датчика. Собирая это устройство, нужно действовать в таком порядке:

• подготовить блок питания. Для этого с него нужно срезать разъем, а потом вольтомметром определить, где находится «плюс»;
• припаять к плюсовому контакту резистор;
• также с помощью паяльника подсоединить катод фотодиода к плюсу резистора;
• затем к минусу подстроечного резистора нужно припаять анод фотодиода, а также эмиттер транзистора VT1;
• после этого эмиттер VT2 нужно припаять к минусу резистора, а коллектор VT 2 – к одному из контактов герконового реле. Второй контакт реле присоединяется к блоку питания;
• лазерная указка применяется в самодельных датчиках наиболее часто, поэтому легче всего воспользоваться ей. В целях экономии к блоку питания подсоединяется 2 дополнительных провода;
• шуруп нужно вставить в сантехническую прокладку. Его шляпку следует поместить внутрь указки, чтобы она упиралась в пружину;
• один питающий провод нужно подсоединить к шурупу, а второй просовывается между корпусом лазерной указки и сантехнической прокладкой.

Прежде чем включить ДД, необходимо убедиться в правильности сборки, сверившись со схемой. После этого прибор можно подключать и проверять его работу.

Классификация по назначению

По назначению сенсоры движения делятся на:

1. внутренние (комнатные);
2. наружные (уличные).

Вторые отличаются устойчивостью к экстремальным температурам и значительным радиусом действия — 500 м и более.

Разновидности самодельных датчиков

Самодельные датчики движения работают на иных принципах:

• герконовый. Геркон — сокращенное словосочетание «герметичный контакт». Это капсула с двумя контактами из ферромагнитной стали, чувствительные к магнитному полю. При поднесении к геркону магнита контакты в нем замыкаются, при удалении — размыкаются. Такие датчики движения устанавливают на дверях и окнах: геркон крепится к косяку, магнит — к створке. При открывании створки магнит отводится от геркона, контакты в нем размыкаются и подается питание на светильник или какое-то сигнальное устройство. Конечно, данный прибор не является датчиком движения в полном смысле этого слова. Это, скорее, датчик открывания двери;
• световой. Датчик состоит из двух частей: источника света и фотоэлемента-транзистора. При пересечении движущимся объектом линии, между ними свет перестает поступать на фотоэлемент-транзистор, что приводит к замыканию цепи лампы;
• микроволновый. Когда человек приближается к работающему радиоприемнику, тот реагирует — в воспроизведении появляются помехи. На этом явлении основано действие данного сенсора. Он состоит из двух основных частей антенны и генератора микроволн.

Радиочастотные (РЧ)

Принцип тот же, только вместо УЗ излучаются радиоволны.

Достоинства:

• компактность;
• значительная дальность действия;
• способность фиксировать движущиеся объекты, расположенные за стеклом или тонкой непрозрачной перегородкой;
• высокая точность.

Недостатки:

• стоят дорого;
• сверхчувствительны, потому иногда случаются ложные срабатывания;
• при значительной мощности оказывают негативное воздействие на людей и животных, находящихся в поле зрения сенсора длительное время.

Принцип работы устройства

Принцип работы датчика зависит от типа схемы подключения и применяемого элемента. Хоть их задача одна, но способы реализации различные Датчики движения можно разделить на группы по принципу их действия. Рассмотрим достоинства и недостатки каждой из них.

Схемы для самодельных датчиков движения

Предлагаем рассмотреть несколько схем, пригодных для повторения и изучения принципов работы датчиков. Кроме того, микроволновый поможет освоить еще и основы радиопередающей техники и детектирования сигналов, а схемы с применением микроконтроллеров позволят сделать модульный вариант с готовых решений для Ардуино.

Емкостной

Примем за нормальное состояние – когда рядом с сенсором никого нет, а за срабатывание – когда вы рядом.

Транзистор VT1 – это узел генератора на полевом ключе, настроенном на 100 кГц. В резонанс с ним настроен колебательный контур L2C2. Электрически связан с генератором через R2. VD1 (детекторный диод). Частоты указаны при отсутствии внешних воздействий, т. е. вы не касаетесь схемы, и удалены от нее. Деталь DA1 – компаратор, нужен для сравнения сигнала с диода и опорного напряжения заданного через R3. В нормальном состоянии выход должен стремиться к нулю. При этом сигнал на неинвертирующем входе компаратора «–» равен 5 В, а на выходе – 0 В.

Когда вы подходите к сенсору, емкость увеличится, частота генератора уменьшится, вы влияете именно на частоту генератора, а L2C2 частота задана колебательным контуром параллельно соединенной емкости и индуктивности.

Резонанс между генератором и этим контуром исчезает, и напряжение на неинвертирующем входе падает. Так как напряжение на инвертирующем растет, то выход начинает подтягиваться к напряжению питания и остановится на уровне 8 вольт (примерно), их можно использовать для управления реле, через транзистор для усиления выходного тока, тиристорами и прочими приборами, от которых вы уже запитаете нагрузку.

Обе катушки намотаны на ферритовых кольцах 2000 НМ, 20 мм внешним диаметром по 100 витков провода ПЭВ-2 0.2 мм, виток к витку. В свою очередь, L1 имеет отвод от 20 витка, а L2 от 50 витка (от середины). Мотайте так, чтобы расстояние между началом и концом было не меньше чем 0.3 мм.

Датчик – 2 куска провода 1 мм диаметром и длиной 1–1.5 м располагаются на расстоянии 20 см друг от друга.

Настройка: вольтметром меряем напряжение C5, вращая подстроечный C4, добиваемся максимального напряжения (2.5–5 В), если напряжение ниже, добавляем параллельно С3 постоянный конденсатор 15 пФ, если все равно не хватает напряжения – уменьшаем R1, но не менее 500 кОм. Следующий шаг – по схеме R3 выкрутить в нижнее положение, а R2 в среднее. Светодиод, подключенный к выходу ОУ через резистор, светится. Вращая R3 сделать так, чтобы он погас. Проводите настройку непосредственно там, где он и будет установлен. Если провести настройку на рабочем столе, а потом разместить датчик, где вы планировали – скорее всего, придется настраивать заново.

Микроволновый

Для контроля открытых пространств и контроля наличия объектов в нужной зоне, существует емкостное реле. Принцип действия данного устройства заключается в измерении величины поглощения радиоволн. Каждый наблюдал или был участником этого эффекта, когда, приближаясь к работающему радиоприемнику, частота на которой он работает, сбивалась и появлялись помехи.

Поговорим о том, как сделать датчик движения микроволнового типа. Сердцем данного детектора является радио микроволновой генератор и специальная антенна.

На данной принципиальной схеме представлен простой способ сделать микроволновый датчик движения. Транзистор VT1 является высокочастотным генератором и по совместительству радио приемником. Детекторный диод выпрямляет напряжение, подавая смещение на базу транзистора VT2. Обмотки трансформатора Т1 настроены на разную частоту. В начальном состоянии, когда на антенну не воздействует внешняя емкость, амплитуды сигналов взаимно компенсируются и на детекторе VD1 нет напряжения.При изменении частоты, их амплитуды складываются и детектируются диодом. Транзистор VT2 начинает открываться. В качестве компаратора для четкой отработки состояний «включено» и «выключено», используется тиристор VS1, который управляет силовым реле на 12 Вольт.

Ниже предоставлена действенная схема реле присутствия на доступных компонентах, которая поможет собрать детектор движения своими руками или просто пригодится для ознакомления с устройством.

Тепловой

Тепловой ДД (PIR) самый распространенный сенсорный аппарат в хозяйственном секторе. Это объясняется дешевыми комплектующими, простой схемой сборки, отсутствием дополнительных сложных настроек, широким температурным диапазоном работы.

Готовый аппарат можно купить в любом магазине электротоваров. Часто этим сенсором снабжаются светильники, устройства сигнализации и прочие контроллеры. Однако сейчас мы расскажем, как сделать тепловой датчик движения в домашних условиях. Простая схема для повторения выглядит следующим образом:

Специальный тепловой датчик В1 и фото элемент VD1 составляют автоматизированный комплекс управления освещением. Устройство начинает работать только после наступления сумерек, порог срабатывания можно выставить резистором R2. Датчик подключает нагрузку при попадании перемещающегося человека в зону контроля. Время встроенного таймера для отключения можно выставить регулятором R5.

Тепловой датчик на Arduino

Для сборки проекта ПИР датчика движения на Ардуино нужно:

• PIR-датчик HC-SR501.
• Arduino UNO (или любая другая подобная).
• Блок питания 4–6 V.

HC-SR501 – содержит в себе 1 пироэлектрический элемент, он накрыт линзой, и необходимую обвязку на печатной плате. С одной из сторон платы выведены подстроечные резисторы для регулировки чувствительности и времени задержки. Выходной сигнал имеет амплитуду в 3.3 вольта, а напряжение питания 5–12 вольт. Максимальная дистанция, на которой датчик сработает – 7 м, и задержка времени после срабатывания – до 5 минут.

Схема соединения для управления светом через реле.

Наглядная схема соединений на беспаечной макетной плате (breadboard)

Программный код элементарен:

Как сделать самодельный датчик движения

Пусть вас не пугают названия. Автодин, сделанный на основе транзистора VT1 по сути и гетеродин и смеситель для сигнала. Во время движения объекта, частота этого сигнала меняется на пару герц и сравнимо с доплеровским смещением. Благодаря конденсатору С2 и ФНЧ сигнал принимается каскадом, который по сути и фильтр и усилитель одновременно. Потом он при помощи последнего стабилизируется. За регулировки чувствительности отвечает резистор R11.

В качестве компараторов для самодельного детектора движения своими руками подойдут реле К1 и стабилитрон VD3. Так как напряжение не должно упасть ниже отметки в 11 вольт, включить в схему повышающий стабилизатор не будет лишним. Во время изготовления платы не забудьте отшлифовать антенну (она расположена на верхней части схемы) и, чтобы она не окислилась при использовании, нанести на неё слой ацетонового или спиртового раствора канифоли.

Намотка катушек L1 и L2 состоит из 12 витков провода под названием ПЭЛ 0,23. В качестве корпуса для датчика движения может выступить что угодно, лишь бы пропускало вспышки светодиода VD5. Подойдет и обыкновенная мыльница из пластмассы. При подключении самодельного датчика движения для сигнализации для охраны вашей коллекции самодельных поделок места лучше потолка не найти. Потолочный датчик обладает самым большим углом обзора. Инструкция в виде схемы подключения детектора движения к электросети детектор движения:

Как сделать самодельный датчик движения.

Необходимые инструменты и материалы

Для изготовления понадобится всего два инструмента:

Элементы и материалы нужны такие:

• фототранзистор (на схеме обозначен VT1);
• конденсатор (С1);
• операционный усилитель с обратной связью (DA1);
• резистор с обратной связью на операционный усилитель (R2);
• обычный резистор (R1);
• блок питания;
• реле РЭС 55А;
• лазерная указка (при небольшом расстоянии между источником света и фотоприемником вместо лазера можно использовать фотодиод);
• провод;
• прокладка водопроводная;
• шуруп.

Фототранзистор можно изготовить самостоятельно из транзистора П417А или любого другого, имеющего вид шляпы с полями на 3-х ножках. Крышку корпуса демонтируют, открывая полупроводниковую начинку либо в ней формируют отверстие, срезая верхнюю часть. При освещении открытого кристалла прибор будет действовать, как фототранзистор, только с меньшей чувствительностью.

Номинал R2 выбирают с учетом того, что с его увеличением возрастает коэффициент усиления, а это приводит к снижению устойчивости усилителя. Оптимальное сопротивление — 100 кОм.

Схемы подключения

Эта модель рассчитана на непосредственное подключение осветительных приборов запитанных от электросети с переменным током 220В, но ограниченна в мощности присоединяемых устройств не более 1 КВт.

Для дополнительного контроля освещения, который предусматривает, как автоматическое, так и ручное включение осветительного прибора используется следующая схема соединения датчика движения через распределительную коробку.

Возможно подключение нескольких детекторов движения для контроля одного осветительного прибора. Такие схемы используются для освежения лестниц или длинных коридоров, которые не могут в полной мере контролироваться одним детектором.

Для того чтобы увеличить максимальную нагрузку используют способ подсоединения датчика движения через промежуточное реле.

В этом случае максимальная мощность потребления будет ограничиваться только параметрами нагрузочной способности используемого промежуточного реле. Таким образом, можно подключать мощные галогенные прожектора с нагрузкой в несколько киловатт.

Применяя, в качестве осветительных элементов, ртутные лампы дневного света, следует помнить, что период между включениями должен соответствовать времени остывания лампы.

Емкостной

В этой схеме представлен генератор (100 Гц), собранный на полевом транзисторе VT1. Соответствующим образом (на резонансную частоту) настраивают контур из катушки индукции (L2) и конденсатора (C2). Детектор – диод VD1.

Резистором R3 в этой схеме устанавливают опорное напряжение. Если приблизиться к датчику (А), изменятся емкость и начальная настройка генератора. Уменьшение частоты нарушит работу резонансного контура, уменьшит амплитуду сигнала на входе транзистора. Для подключения периферийных устройств можно использовать переключатель нужной мощности (тиристор VS1).

Тепловой датчик на Arduino

Для сборки этой схемы нужно подготовить следующие функциональные компоненты:

• датчик ИК диапазона;
• серийный контроллер Arduino;
• блок питания 5±1V.

Схема включения датчика движения с выключателем

Эта схема является наиболее универсальной. В ней используется обычный одноклавишник.

Многие спросят: “У него же всего два контакта и два провода, а у датчика три. Куда девать лишнее?” Все очень просто, достаточно подключить его параллельно.

 То есть, фазу от питающего автомата, нужно сразу завести не только на датчик, но и на одноклавишный выключатель света. Второй провод с одноклавишника присоединяется к контуру освещения, то есть к выходному проводнику с датчика.

Выглядит это следующим образом.

Теперь вы сможете включать и выключать светильники в любое время, в независимости от того, день у вас или ночь, есть движение в зоне действия девайса или нет, исправен он или сломан.

Кстати, если установить выключатель не параллельно, а последовательно в схему, то есть после него, дабы фаза разрывалась до датчика, вы столкнетесь с не совсем очевидной проблемой.

Казалось бы, такой вариант наиболее хорош. Всю схему можно полностью отключить от напряжения, а при необходимости ее включить и тут же запустить свет. Но дело в том, что при полном обесточивании и последующей подачи напряжения, лампочка не загорается сразу.

Сколько бы вы не прыгали перед датчиком и не махали руками. Ему нужно определенное время, дабы просканировать всю площадь на наличие объектов. У многих моделей на это уходит по 10-20 секунд.

А вы тем временем будете стоять в темноте и терпеливо ждать света. Согласитесь, что это не очень удобно.

Схема с двумя датчиками

В том случае, если у вас очень длинный коридор, да еще и с поворотами, приходится ставить несколько датчиков вдоль стены.

Чтобы не тянуть отдельное питания к каждому из них непосредственно от выключателя, применяйте параллельную схему подключения.

Количество приборов здесь не ограничено. Как это работает? Например, зашли вы в начало коридора, сработал первый датчик, освещение загорелось. Вышли из его зоны, дошли до второго прибора – освещение продолжает гореть.

Зашли за угол, где стоит третий датчик, его элементы замкнулись, лампочки по прежнему горят. И только когда вы выйдете из зоны покрытия всех элементов, свет через заданный промежуток погаснет.

Схема с пускателем или контактором

Все подобные датчики движения рассчитаны на подключение нагрузки порядка 1кВт. А что делать, если речь идет о мощных линиях освещения, выполненных на лампах ДНаТ?

Или если нужно, чтобы подобные девайсы открывали двери или запускали вентиляторы? В этом случае применяйте схему с магнитным пускателем.

Вся мощная нагрузка будет подключаться через контакты пускателя, а датчик будет управлять его катушкой включения.

Фазный проводник выходящий из прибора, как раз и будет запитывать катушку. Ноль может поступать как напрямую, так и с того же датчика.

Платформы для конструирования

Для создания более сложных и функциональных устройств можно использовать готовые платы для радиоконструирования, к примеру, Arduino. Так называется аппаратная вычислительная платформа с собственным процессором и памятью. Arduino выполняет сразу несколько важных задач:

• считывает и обрабатывает сигнал с инфракрасного датчика;
• реагирует на движение;
• проводит оповещение.

Для создания датчика потребуются сама платформа, PIR-датчик, макетная плата и провода. Можно подключать датчик сразу напрямую к Arduino, но так сложнее обеспечить плотное прилегание. Поэтому удобнее воспользоваться бредбоардом.

Все инфракрасные датчики имеют одинаковое строение. Главным параметром, по которому можно отличить один сенсор от другого, является чувствительность, а, значит, и используемая оптика. Оптимальным PIR датчиком сегодня является устройство с линзами Френеля. Эти линзы могут концентрировать излучение, повышая порог чувствительности.

Проверьте целостность деталей

Предварительно подготовьте радиодетали для датчика движения из предыдущего списка и проверьте их целостность визуальным осмотром.

Нанесите разметку на плату

Приложите детали к монтажной плате, рассчитайте их количество и способ расположения, исходя из принципа и схемы соединения датчика движения. Когда нужное число отверстий или размеры будут у вас, отметьте их на плате.

Отпилите по линии разметки часть платы

При помощи слесарного инструмента отпилите выделенный участок по нанесенной разметке. Во время распила платы весь массив желательно закрепить в тисках или прижмите к столу, так процесс будет легче, а линия отделения получится ровной.

Обработайте края напильником

Если у вас получились серьезные огрехи по краю платы или вам принципиально нужны ровные края для датчика движения, то их следует обработать наждачкой или напильником.

Вставьте детали в отверстия на плате

Установите все элементы в отверстия на плате. Монтаж производится таким образом, чтобы детали входили плотно, не болтались и не мешали поместить конструкцию в корпус.

Монтаж и подключение

Различные схемы подключения

Сделанный своими руками световой датчик удобнее всего встраивается в дверном проеме. В этом случае входящий в помещение человек обязательно пересечет линию, образованную лучом указки и приемником светового излучения (фотоэлементом).

Если система располагается на улице, помещенный в пластиковую коробку приемник при установке слегка затеняется самодельным козырьком. Иногда для этих целей используется кусок пропускающего свет материала, закрывающего приемное отверстие в коробке. Использование таких приемов позволяет снизить влияние других источников света, отраженных от белых поверхностей, например.

Высота установки указки и приемника внутри помещений выбирается равной одному метру. Такое расположение оптимально для большинства членов семьи и вместе с тем прибор не будет срабатывать при перемещении животных. Эта высота к тому же исключает возможность попадания лазера в глаза взрослого человека.

Реле герконовое рэс-55А (5 вольт)

Для включения и срабатывания схемы используется реле типа РЭС 55A, на обмотку которого напряжение подается с исполнительной части. Порядок работы самодельного устройства:

1. Под действием светового луча в нормальном (не включенном) состоянии через фоторезистор протекает ток, приводящий к его отрыванию.
2. На подключенном к выходу конденсаторе накапливается заряд, создающий на его обкладках определенный потенциал (система находится в равновесии).
3. При появлении преграды в виде человека приемник-фоторезистор закрывается, а накопленный на обкладках заряд стекает через подсоединенное параллельно сопротивление.
4. Это приводит к снижению потенциала в контрольной точке ОУ практически до нуля, в результате чего низковольтное напряжение поступает на обмотку реле.

Контакты реле замыкают цепь питания светильника, на который мгновенно подается сетевое напряжение 220 Вольт. После прохода человека система останется в неизменном состоянии до тех пор, пока выключатель остается с включенной кнопкой.

Настройка

Электрическое подключение завершено. Теперь на передней панели следует настроить датчик:

1. Прокрутите первый регулятор для установки в режим авто.
   
2. Второй регулятор отвечает за чувствительность к свету. Для активации датчика только в темное время суток, поверните регулятор на нужное количество градусов влево.
   
3. Таймер отключения освещения при отсутствии движения в контролируемой зоне. Диапазон времени обычно указан характеристиках устройства, в инструкции по эксплуатации.
   

Готово. В распредщитке переведите автоматический выключатель в положение «включен» и проверяйте только что выполненную работу.

Угол обзора

В дешевых вариантах устройств доступны только настройки чувствительности, времени действия и уровня порогового освещения, а угол обзора фиксирован. Более дорогие аналоги позволяют регулировать и эту характеристику. Если прибор часто срабатывает не вовремя либо появляются слепые зоны, то стоит проверить правильность направления угла обзора.

Совет! Для максимальной эффективности настенных уличных датчиков оптимальное место для установки находится на высоте 2,5-3 м. Дальность действия около 10-20 м и высота 1,5 м. Не стоит пробовать увеличить регламентированную дальность путем установки детектора на более высоком или низком уровне.

Чувствительность (SENS)

Данный переключатель позволяет уменьшить количество ложных срабатываний от домашних питомцев, веток деревьев за окном и других факторов. Настройка по этому фактору начинается с минимального значения переключателя, с последующим увеличением до нужного. Все это производится экспериментальным путем с обязательным тестированием.

Задержка выключения (TIME)

В зависимости от модели детектора параметр может варьироваться от 3 сек до 15 мин. Это значит, что после того как было обнаружено движение, лампочка будет гореть в течение этого времени. При этом, если время вышло, но человек все еще находится в зоне видимости прибора, свет будет гореть. Таймер начинает свой отсчет до выключения лампы после того, как движение прекратилось. Начинать настройку следует с минимального значения.

Уровень освещенности (LUX/DAY LIGHT)

Настройка по этому параметру производится для регулировки включения осветительного прибора при заданной освещенности. То есть включение будет происходить только если произойдет регистрация движения при настроенной освещенности. Если освещенность в помещении будет выше – прибор не включится. Регулировку производят с минимального значения, постепенно увеличивая до необходимого.

Пример изготовления датчика

Световой датчик состоит из источника света и приемника светового излучения. В домашних условиях в качестве источника можно применить лазерную указку. Выбор может упасть также на светодиоды, что уменьшит расстояния между источником и приемником света. В охранной сигнализации источником может быть инфракрасный диод, что сделает устройство менее заметным.

Принципиальная схема приемника светового прибора представлена на изображении:

Как сделать лазерный датчик движения

Эту схему можно создать на основе недорогой лазерной «указки». Фоточувствительный датчик подключают к управляющему выводу тиристора. Через реле в цепи можно подключить мощную нагрузку. В данном примере показана возможность передачи тревожного сигнала пользователю с применением линий мобильной связи GSM.

Инфракрасный сенсор и Ардуино

Сделать неплохой датчик движения можно на платформе Arduino. В состав электронного «конструктора» входит модуль PIR-датчика HC-SR501. В него входит инфракрасный детектор, дистанционно реагирующий на изменение температуры, с контроллером.

Контроллер инфракрасного датчика Ардуино.

Модуль полностью совместим с основной платой и подключается к ней тремя проводниками.

Подключение детектора к плате.

Вывод ИК-модуля	GND	VCC	OUT
Вывод платы Arduino Uno	GND	+5 V	2

Чтобы система заработала, надо загрузить в Ардуино следующий скетч:

Скетч для управления ИК-сенсором.

Сначала устанавливаются константы, определяющие назначение выводов основной платы:

const int IRPin=2

Константа IRPin означает номер пина для входа от датчика, ему назначается значение 2.

const int OUTpin=3

Константа OUTpin означает номер пина для выхода на исполнительное реле, ей присваивается значение 3.

В разделе void setup() устанавливаются:

• Serial.begin(9600)- скорость обмена с компьютером;
• pinMode(IRPin, INPUT)– вывод 2 назначается входом;
• pinMode(OUTpin, OUTPUT) – вывод 3 назначается выходом.

В разделе void loop константе val присваивается значение входа от датчика (ноль или единица). Дальше, в зависимости от значения константы, на выходе 3 появляется высокий или низкий уровень.

Проверка работоспособности и настройка датчиков

Перед первым включением собранного сенсора надо тщательно проверить монтаж. Если ошибок не найдено, можно подавать напряжение. В течение нескольких секунд после включения питания надо проконтролировать отсутствие локальных перегревов и дыма. Если «смок-тест» пройден, можно проверить работоспособность датчиков. Сенсоры на триггере Шмитта и на Ардуино наладки не требуют. Надо лишь имитировать нахождение объекта рядом с датчиком (поднесение руки) и проконтролировать изменение сигнала на выходе. Детектор на основе ВЧ-генератора требует установки момента начала генерации с помощью потенциометра Р1. Проконтролировать начало возникновения колебаний можно осциллографом или по щелчку реле.

Подключение нагрузки

Если сенсор работоспособен, к нему можно подключить нагрузку. Ей может служить вход другого электронного устройства (звуковой сигнализатор), Но часто от детектора требуется управлять освещением. Проблема в том, что нагрузочная способность выхода самодельного датчика не позволяет подключать даже маломощные светильники напрямую. Поэтому обязательно потребуется промежуточный ключ в виде реле.

Подключение датчика через реле-повторитель.

Перед подключением пускателя надо убедиться, что контакты выходного реле сенсора позволяют коммутировать напряжение 220 вольт. В противном случае придется ставить дополнительное реле.

Подключение Ардуино через транзисторный ключ, промежуточное реле и реле-повторитель.

Выход Ардуино настолько маломощен, что не сможет управлять реле или пускателем напрямую. Потребуется дополнительное реле с транзисторным ключом.

Если все этапы сборки и настройки прошли удачно, можно устанавливать сенсор стационарно, выполнять окончательное подключение и наслаждаться четко работающей автоматикой.

Ошибки монтажа и подключения

Основными ошибками при монтаже датчика движения является неправильный выбор места установки и настройки его параметров (чувствительности, освещенности). При возникновении такой ситуации датчик может не срабатывать при нахождении человека в помещении, включаться с задержкой или при перемещении домашних животных. Поэтому сама настройка занимает достаточно много времени и должна учитывать все условия, в которых будет работать данное устройство.

Само подключение проводников обычно не вызывает сложности – подключить три провода по схеме довольно просто. Здесь главное не перепутать фазу и ноль и подключать проводники, которые не имеют нарушений изоляции и повреждения жил.

Как избежать ложного срабатывания

Во избежание ложного включения освещения в рассмотренных выше схемных решениях следуйте таким советам:

1. Не размещайте датчики возле деревьев или устройств нагрева.
2. Разрывайте всегда только фазу.
3. Следите, чтобы к датчику не проникали лучи света, к примеру, от лампы накаливания.
4. Крепите изделие с учетом типа (настенный, потолочный).
5. Не монтируйте устройство возле кондиционеров или окна, где имеет место движение воздуха.
6. Следите, чтобы стекло инфракрасного изделия было чистым и неповрежденным.

Следование указанным выше советам позволяет быстро и без ошибок подключить устройство для контроля освещения на лестнице, в квартире или на улице.

Возможные проблемы

К ложным срабатываниям и некорректной работе датчика, про которые мы упоминали выше, могут приводить и другие причины:

1. Установка настенного датчика на потолок. Если была допущена такая ошибка, то устройство будет работать не корректно ведь углы обзора у них отличаются.
2. Произвольное включение датчика после его отключения. Такое часто происходит с ИК изделиями, когда рядом с устройством находится источник света, луч от которого напрямую поступает на чувствительный элемент. Поэтому важно размещать далеко от осветительных приборов.
3. Влияние сквозняков, ветра и бликов. Нельзя монтировать датчик на кондиционеры, над окнами, в коридорах, где дует сильный сквозняк. Над местами, где скапливается вода и куда попадают прямые солнечные лучи. Отраженные блики попадая на чувствительный элемент датчика будут приводить к частому его срабатыванию.

Неверно выбрано место установки

Для правильной установки прибора необходимо учитывать принцип его работы: ИК датчик отлично реагирует на движения «мимо», но может не сработать при движении на него, а ультразвуковые и микроволновые воспринимают движение «на себя».

Если между прибором и зоной действия находится какой-либо предмет, это также становится причиной осечек: необходимо убрать препятствия перед излучателем. Иногда электроприборы дают ложные срабатывания, когда находятся на близком расстоянии от светильника. Если замечена такая проблема, необходимо разместить лампу немного дальше.

Совет! Инфракрасные детекторы реагируют на любой предмет, излучающий тепло. Поэтому стоит осмотреть помещение на наличие обогревательных приборов.

Технологии отслеживания движений

Перегорание лампы

Перед установкой новой лампы проверяйте ее на работоспособность. Также это делается с помощью вольтметра, хотя способ не самый точный. Еще можно вкрутить лампу в другой светильник, который до этого работал с другой лампой.

Неисправности проводки

Когда все возможные причины неполадок проверены, но датчик все равно не запускается, нужно прозвонить мультиметром все участки цепи. Если проблема в проводке, требуется обесточить систему и заново подключить устройство.

Важно! Иногда проблема кроется в соединении провода с клеммным блоком. Из-за попадания пыли и мусора провод окисляется, и детектор перестает работать. Нужно очистить кабель от окисления, конец опрессовать НШВИ.

Брак и неправильные условия эксплуатации

К сожалению, от производственного брака и неправильной транспортировки устройства никто не застрахован. Часто это касается дешевых моделей с низким уровнем защиты. Или, например, к датчику была подключена мощная лампа, превышающая рекомендуемые показатели, и он не справился с нагрузкой. В корпус могла попасть вода или пыль. Перед покупкой не забывайте проверять исправность устройства.

Разные советы

Любой из вышеперечисленных вариантов может быть подстроен под индивидуальные нужды.

1. Вебкамера самостоятельно может выступать индикатором движения. Если её подключить к сигнализатору, то она даже будет издавать звуки, но в большинстве случаев достаточно просто скачать себе специальную программу на компьютер;
2. Присоединяя датчик к системе освещения, позаботьтесь о том, чтобы в его зоне досягаемости не было вентиляторов и крупных бытовых приборов;
3. Для создания своими руками «умного дома» мы советуем использование сенсорного выключателя. Дело в том, что там уже в большинстве случаев встроен датчик движения;
4. Тщательно подбирайте диоды для своего лазера. ИК излучение может быть вредно для глаз, поэтому его не рекомендуется использовать в бытовых целях;
5. По аналогичному принципу делается и автосигнализация. Только к принципиальной схеме присоединяется еще и звуковой сигнализатор. Когда датчик обнаруживает движения, то загорается свет и издается тон, как при работе металлоискателя. Такой прибор еще называют радарный датчик;
6. При желании включите в схему емкостный дисплей, на нем будут выводится индикаторы «Работа» и «Стоп». Либо подключите монитор к схеме по принципу вебкамеры, и получите полноценную домашнюю сеть видеонаблюдения;
7. Вполне реально сделать gsm-сигнализацию на обычном телефоне, для этого просто нужно скачать программу, как и на ПК.

Подведем итог

Такой прибор широко используется при установке охранной системы с использованием не только светового, но и звукового сопровождения. Данный прибор легло подключить к освещению и сделать автовключение света в жилом помещении.

Таким образом и создают систему умный дом. Достаточно экономным вариантом является такое приспособление. Оно поможет вам значительно уменьшить затраты электроэнергии.

Различные схемы подключения

Очень часто его используют в ванных комнатах, на кухне, в прихожих, и в подвалах частного дома. В ванной комнате и туалете прибор соединяют не только с освещением, но и с вентиляцией, что гораздо упрощает вентиляцию помещения.

Не имея специального образования, каждый сможет сделать датчик движения своими руками для освещения. Этот самодельный прибор не заберет много времени и финансов, при его создании. Ведь схема достаточно проста, а все манипуляции каждый с легкостью сможет повторить.