0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Установка и модернизация датчика движения

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.

Читать еще:  Светящиеся светодиодные трубки

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.

Ультразвуковые

Излучатель работает на высоких частотах – от 20 кГц до 60 кГц. Отсюда выходит одна неприятность – животные, например собаки, чувствительны к этим частотам, более того они используются для их отпугивания и дрессировки. Такие датчики могут раздражать их и с этим возникают проблемы.

Ультразвуковой датчик движения работает на эффекте Допплера. Излучаемая волна, отражаясь от подвижного объекта, возвращается и принимается приёмником, при этом длина волны (частота) незначительно изменяется. Это детектируется, и датчик выдает сигнал, который используют для управления реле или симмистором и коммутации нагрузки.

Датчик неплохо отрабатывает движения, однако если движения очень медленные – он может не срабатывать. Преимуществом является то, что они не чувствительны к изменениям условий окружающей среды.

Лазерные или фотодатчики

В них есть излучатель (например ИК-светодиод) и приемник (фотодиод аналогичного спектра). Это простой датчик, возможна реализация в двух исполнениях:

1. Излучатель и фотодиод монтируются в проходе (контролируемой зоне) напротив друг друга. Когда вы проходите через него вы заслоняете излучение и оно не достигает приемника, тогда срабатывает датчик и включается реле. Это можно использовать и в системах сигнализации.

2. Излучатель и фотодиод стоят рядом друг с другом, когда вы находитесь в зоне действия датчика излучение отражается от вас и попадает на фотодиод. Это называется также датчиком препятствия, с успехом применяется в робототехнике.

Микроволновый

Состоит также из передатчика и приемника. Первый генерирует сигнал высокой частоты, второй их принимает. Когда вы проходите рядом изменяется частота. Приемник настроен таким образом, что при изменении частоты сигнал усиливается и передается на исполнительный орган, например реле, и происходит включение нагрузки.

Микроволновые датчики движения очень чувствительны, позволяют «увидеть» объект даже за дверью или за стеклом, однако это вызывает и проблемы ложного срабатывания, когда объект находится вне поля предполагаемой видимости.

Это достаточно дорогостоящие датчики, но они реагируют даже на самые незначительные движения.

Подобным образом работают и емкостные приборы. Такая схема изображена ниже.

Как подключить датчик движения?

Можно придумать бесчисленное множество вариантов и схем подключения датчика движения в зависимости от ваших потребностей, иногда нужно чтобы система срабатывала при движении в разных местах, например уличное освещение по пути от дома до ворот и наоборот, в других случаях необходимо принудительное включение или отключение света и т.д. Мы рассмотрим несколько вариантов.

Обычно у датчика движения есть три провода или три клеммы для подсоединения:

1. Приходящая фаза.

2. Фаза, отходящая для питания нагрузки.

Если вам не хватает мощности датчика – используйте промежуточное реле и магнитный пускатель с катушкой на 220В. Для этого вместо лампочки в нижеуказанных схемах подключаются выводы катушки.

Схема №1. Лампа включается только от датчика движения.

Схема №2. Лампа включается от датчика движения или от выключателя (принудительное включение).

Схема №3. Датчик движения отключается. Так он не будет срабатывать, когда вам это не нужно, например, в светлое время суток.

Схема №4 – включение лампы от двух датчиков, расположенных в разных местах.

На фото ниже изображены клеммы к которым подсоединяются питающие провода.

Заключение

Использование датчиков движения, как бы это ни звучало, это шаг к умному дому. Во-первых, это поможет экономить электроэнергию и ресурс ламп. Во-вторых, это избавит от необходимости каждый раз щелкать выключатель. Для освещения на улице при правильной настройки можно сделать так, чтобы свет включался, когда вы подходите к воротам дома.

Если расстояние от ворот до дома 7-10 – можно обойтись и одним датчиком, тогда не придется прокладывать кабель на второй датчик или собирать схему с проходным выключателем.

Как уже было сказано чаще всего встречаются ИК-датчики, их достаточно для простых задач, если вам нужна большая чувствительность или точность – присмотритесь к датчикам других типов.

Установка и модернизация датчика движения

Датчики движения в домашнем использовании предназначены для включения и выключения света в зависимости от присутствия человека в комнате. Установка подобной аппаратуры преследует цель экономии денег за электричество, потому как часто хозяева не гасят свет и забывают о нем надолго, в то время как ватты набегают.

Читать еще:  Вечный фонарик Фарадея без батареек

Подключение датчика

Настенный датчик можно установить во многих местах комнаты, но самое оптимальное – это угол. Для датчика и осветительного прибора лучше вывести отдельную линию, в которой будет располагаться только они и выключатель. Прибор, таким образом, всегда можно выключить.

Подключение датчика происходит в строго обесточенном помещении. Обычно вместе с ним идет инструкция по установке, простая и понятная. В ней обозначается схема подключения датчика: два провода фазы подают питание на датчик, третий провод выходит из него и подает энергию уже на лампу накаливания. При появлении движения в зоне работы детекции контакты, находящиеся на реле, замыкаются и напряжение через третий сдвоенный провод поступает на источник света. Фазный провод всегда подключается по принципиальной схеме, которая приложена к инструкции.

Далее подключается датчик. Для этого необходимо снять его заднюю крышку и увидеть клеммную колодку с тремя разноцветными проводами. Все обозначения стандартные: коричневый – это входящий провод, синий – нулевой, красный – выходящий.

Коричневый провод заходит в коробку и соединяется с жилой изоляционного провода, подключаясь к нижнему контакту выключателя. Следующий красный провод соединяется через изолирующий провод с жилой верхнего провода и уходит на контакт клеммы датчика. С него красный провод через трехжильный провод попадает в соединительную коробку, а после уходит на контакт лампы накаливания.

Нулевая фаза заходит в коробку, откуда выводится на источник света и контакт клеммы датчика.

Модернизация

Обычно в датчиках движения установлен блок питания прямого преобразования, который тратит очень много энергии при низком КПД. Получается, что устройство будет не экономить деньги хозяев, а растрачивать еще больше.

Таким образом, лучшей модернизацией датчика движения будет замена блока питания на импульсный или трансформаторный. У первого КПД самый высокий, но и второй тоже можно использовать. Его удобнее внедрять если в схеме датчика уже есть выпрямительный мост и стабилизатор.

Как установить датчик движения для включения освещения

30 Ноя 2012г | Раздел: Электрика

Здравствуйте, уважаемые читатели сайта sesaga.ru. Сегодня расскажу Вам, как установить датчик движения для включения освещения.

Изначально, датчики движения были предназначены только для работы в системах охранной сигнализации. Они реагировали на появление в охраняемой зоне движущегося объекта и передавали сигнал тревоги на специальный контрольный пульт. Но производители пошли дальше и разработали модели, способные включать прожектора, сирены, уличное освещение, дополнительное сигнальное и силовое оборудование.

На сегодняшний день датчики движения для включения освещения выпускаются двух видов – это потолочные и настенные. Хотя принцип работы у них одинаковый, но подбираются они индивидуально, в зависимости от места установки.

При выборе датчиков движения самое главное понимать: как и каким образом они работают.

Принцип работы их простой – при появлении в охраняемой зоне движущегося объекта, датчик переходит в режим тревоги, и своим контактом реле собирает электрическую цепь, в которую включена нагрузка, например, лампа накаливания. Как только движение прекратится, то поистечении выдержки времени контакт реле разомкнется, электрическая цепь обесточится и лампа погаснет. Датчик опять перейдет в режим ожидания.

Потолочные датчики.

У моделей потолочных датчиков охраняемая зона составляет 360 градусов и выполнена в виде конуса с углом расхождения лучей до 120 градусов. Таким образом, создается многолучевой барьер при пересечении которого, например, человеком или животным, датчик фиксирует нарушение и переходит в режим тревоги.

Как правило, потолочные датчики, в зависимости от модели, устанавливают на высоту 2,5 – 3 метра от пола. При этом охраняемая зона в нижней части составляет в диаметре от 10 до 20 метров.

Их лучше устанавливать в небольших помещениях, где нужно контролировать одновременно все четыре стороны, и где установка настенного датчика будет не эффективна.

Настенные датчики.

У настенных датчиков область применения шире. Их устанавливают и в помещениях и на открытом воздухе. Они так же, как и потолочные, создают многолучевой барьер, при пересечении которого датчик переходит в режим тревоги и своим контактом реле замыкает электрическую цепь.

Высоту установки необходимо выбирать в пределах 2 – 2.5 м.

Установка.

Вариантов размещения настенных датчиков много, но самый оптимальный вариант — в углу помещения. Об этом говорит и диаграмма раскрыва лучей на рисунке выше (вид сверху). Вот посмотрите на моем примере. У меня датчик установлен в углу, а справа от него, над дверью, висит светильник.

Из личного опыта скажу, что связку датчик — светильник лучше всего использовать отдельно от действующего освещения. Для этого проведите отдельную линию, в которой будут задействованы только датчик, светильник и выключатель. Так Вы всегда сможете отключить датчик движения, когда в нем нет необходимости.

Кстати, можно использовать и действующий выключатель. Например, если у Вас стоит одинарный, то его меняем на двойной, а свободный контакт выключателя используем для подачи питания 220В на датчик. Если стоит двойной выключатель, то соответственно его меняем на тройной. У меня распределено так:

Читать еще:  Подставка под чашку "Полевая ромашка"

Давайте рассмотрим вариант установки настенного датчика в прихожей квартиры.

Как правило, в наших квартирах двери из всех комнат ведут в прихожую.
Задача: где установить датчик таким образом, чтобы при выходе из любой комнаты он включал свет? Все очень просто.

Зная диаграмму работы лучей настенного датчика, выбираем самое оптимальное место для установки. Например:

На рисунке желтым цветом обозначена контролируемая зона, при пересечении которой датчик сработает и включится свет. Но также есть и мертвые зоны, где он Вас не видит. Но этими зонами можно пренебречь, так как при выходе из любой комнаты, Вы все равно попадаете в контролируемую зону.

Конечно, физику луча трудно предугадать, поэтому контролируемая зона показана ориентировочно, но именно таким образом она будет распределяться в прихожей с отклонением, плюс-минус несколько сантиметров. Вот реальный пример соответствующий рисунку выше:

В любом случае экспериментируйте. Возможна даже комбинированная установка настенного и потолочного датчиков одновременно, где работа только одного вида будет не эффективна.

Подключение.

ВНИМАНИЕ! Все работы по установке датчика движения для включения освещения производите при отключенном напряжении 220В.

Здесь тоже все просто.
Как правило, вместе с датчиком идет стандартная инструкция по его установке, подключению и настройке. Вначале принципиальная схема подключения потолочного и настенного датчиков движения:

Фаза L проводом (1), и ноль N проводом (2) подают питание 220В на датчик движения. Проводом (3) фаза выходит из датчика, и приходит на один конец лампы накаливания. Второй конец лампы подключен к нулевому проводу. Контакт реле показан условно, чтобы легче было понять принцип работы датчика.

При появлении движения в контролируемой зоне датчик срабатывает, контакт реле замыкается, и фаза уже проводом (3) приходит на лампу. Лампа включается.

Тут еще надо сказать, что фазный провод желательно подключать именно так, как показано на принципиальной схеме, идущей с инструкцией. Как определить фазный провод можно почитать здесь.

Внутренняя коммутация.

Когда Вы откроете заднюю крышку, то увидите клеммную колодку, и три цветных провода, выходящих изнутри корпуса и подключенных к колодке. Здесь с левой стороны колодки, я нарисовал, как должен подключаться датчик движения. Так же к левой стороне колодки подходят мои провода, не обращайте внимание. Просто я не стал их отключать.

Все три жилы, выходящие изнутри корпуса, имеют стандартные цвета, которые используются в бытовой аппаратуре:

1 – коричневый или сиреневый провод – входящая фаза (L);
2 – синий провод – нулевая жила (N);
3 – красный провод – выходящая фаза.

На следующем рисунке привожу полную монтажную схему подключения датчика движения, светильника и выключателя.

Фаза L (коричневый цвет) заходит в соединительную коробку, и в точке (1), соединяясь с жилой провода А, подключается к нижнему контакту выключателя.
С верхнего контакта выключателя, этим же проводом А, фаза в точке (2) соединяется с жилой провода В и уходит на контакт (1) клеммы датчика.

С контакта клеммы (3) датчика, фаза (красный цвет) трехжильным проводом В уходит в соединительную коробку, где в точке (3) соединяется с жилой провода С, и уходит на контакт лампы накаливания.

Нулевая жила N (синий цвет) заходит в коробку, где из точки (4) уходит на лампу и на контакт (2) клеммы датчика.

Настройка.

И остался последний штрих – это настройка самого датчика движения.

Практически у всех датчиков, предназначенных для включения освещения, есть дополнительные настройки в виде специальных регулировочных потенциометров: «TIME» и «LUX». Этими двумя настройками добиваются корректной работы датчика.

«TIME» – установка задержки отключения. Задает время, в течение которого освещение остается включенным с момента последнего обнаружения движения. В зависимости от модели, значение устанавливается от 1 секунды до 10 минут.

«LUX» — регулировка порога освещенности. Служит для корректной работы датчика в светлое время суток. Если уровень окружающей освещенности ниже заданного порогового значения, то при обнаружении движения датчик сработает. А если уровень освещенности выше установленного порогового значения, то датчик не сработает.

Устанавливаем время «TIME» приблизительно на 5 секунд, а порог освещенности «LUX» выводим на минимум. Подаем питание 220В на датчик.

При первом включении датчик сработает и тут же уйдет в ждущий режим секунд на 15. По истечении этого времени он начнет срабатывать на движение.

Теперь только осталось отрегулировать оптимальное положение наклона головы датчика движения, чтобы он «видел» Вас, то есть максимально настроить контролируемую зону. Здесь достаточно будет проверить реакцию датчика на движение в дальней точке.

И в дополнение к статье посмотрите видеоролик, в котором рассмотрены варианты установки датчика, показана силовая часть и даны две монтажные схемы включения датчика в электрическую сеть.

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:
Adblock
detector