Электротехнический интернет-журнал Electrik.info

"Электрик Инфо" - онлайн журнал про электричество. Теория и практика. Обучающие статьи, примеры, технические решения, схемы, обзоры интересных электротехнических новинок. Уроки, книги, видео. Профессиональное обучение и развитие. Сайт для электриков и домашних мастеров, а также для всех, кто интересуется электротехникой, электроникой и автоматикой.
 


Схемы подключения | Принципиальные схемы | Электроснабжение
Розетки и выключатели | Автоматы защиты | Кабель и провод | Монтаж электропроводки Ремонт электротехники | Молодому электрику

Электрик Инфо » Устройства автоматики, Энергосбережение, экономия энергии, Электросхемы » Схемы датчиков движения и принцип их работы, схемы подключения
Количество просмотров: 194535
Комментарии к статье: 7


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.

Содержание статьи

Датчик движения

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).

Датчик движения

Контактные

Самый простой вариант датчика движения – использовать конечный выключатель или геркон. Геркон (герметичный контакт) это переключатель который срабатывает при появлении магнитного поля.

Суть работы заключается в установке конечного 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.

Контактный датчик

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.

Инфракрасный датчик движения

Но сам по себе сенсор не имеет широкой направленности, поверх него устанавливается линза Френеля.

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.

HC-SR501

На фото изображен датчик в сборе (слева), линзу (справа внизу), обратную сторону платы (справа вверху).

Устройство датчика HC-SR501

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.

Схема датчика движения

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.

Схема подключения датчика HC-SR501 к Ардуино
Схемы подключения датчиков к Арлдуино
Скетч

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.

Принцип работы фотодатчиков

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.

Принцип работы микроволновых датчиков

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

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

Схема микроволнового датчика движения

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.

3. Ноль.

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 №1. Лампа включается только от датчика движения

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

Схема №2. Лампа включается от датчика движения или от выключателя

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

Схема №3. Датчик движения отключается

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

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

На фото ниже изображены клеммы к которым подсоединяются питающие провода.

Схема подключения дополнительного датчика движения

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.

Алексей Бартош

Популярные публикации:

Надеюсь, что эта статья была для вас полезной. Смотрите также другие статьи в категории Устройства автоматики, Энергосбережение, экономия энергии, Электросхемы

Подпишитесь на наш канал в Телеграм "Автоматика и робототехника" (современные технологиии, инновации и будущее автоматизации). Нажмите на ссылку ниже и будьте в центре событий в мире автоматики: Автоматика и робототехника 



Поделитесь этой статьей с друзьями:


Другие статьи с сайта Электрик Инфо:

  • Датчик движения – маленький помощник для большой экономии
  • Беспроводные датчики движения
  • Как правильно подключить датчик движения для управления светом
  • Как выбрать датчик движения для включения света
  • Как устроены и работают инфракрасные датчики движения
  • Как настроить датчик движения
  • Как устранить ошибки срабатывания датчиков движения
  • Светильники с датчиком движения для квартиры и дома - особенности конструкц ...
  • Автоматические включатели освещения с инфракрасными и акустическими датчика ...
  • Типовые схемы подключения датчика движения для освещения
  • Категория: Устройства автоматики, Энергосбережение, экономия энергии, Электросхемы

    Уроки для электриков, Автоматика, Датчики, Датчики движения, Уличные светильники, Прожектор с датчиком движения, Схемы подключения, Устройство сигнализации, Arduino для начинающих, Уличное освещение, Схемы подключения

      Комментарии:

    #1 написал: Олег Коваль |

    Сейчас это уже не актуально в офисах, а вот раньше одноим из распостранённых источников ложных срабатываний пиродатчика был факс с термобумагой.

    У знакомого в офисе так накололись, переставили факс между делом в поле зрения датчика - и пошли ночные срабатывания, когда офис под охраной и факс оставляли на автоответе. Вневедомственная, под кем объект был, зело сердилась :-)...

    Дескать, разве вам не говорили?! Да нет, просто поначалу факс стоял в углу и его шкаф прикрывал, а когда переставляли мебель - как-то никто и не подумал, что из факса при печати лезет сверху горячая термобумага :-)...

      Комментарии:

    #2 написал: Том |

    мне очень понравилось!!!!!

      Комментарии:

    #3 написал: геннадий |

    № 3 - не надо придумывать - там есть настройка "LUM" - её на "минус" и датчик "ждёт полной темноты! И тем более сразу можно установить выключатель в разрыв "А", тогда просто датчик не выдаст напряж. на лампочку, но вот "фазным" выключателем можно будет так же пользоваться, как при обычной схеме освещения. 

      Комментарии:

    #4 написал: Сергей Сергеевич |

    Чаще всего датчики движения используются для обеспечения безопасности дома. Установка этих устройств помогает контролировать нежелательное проникновение злоумышленников, поскольку их можно подключить к сигнализации, сиренам или другому охранному доступу. 

      Комментарии:

    #5 написал: Михаил |

    Датчики движения – это электронные устройства, которые используются для автоматического определения движения в заданной зоне обнаружения. Они широко используются для управления системами безопасности, освещения и климатическими системами в зданиях.

    Существует несколько различных типов датчиков движения, включая пироэлектрические, микроволновые, ультразвуковые и инфракрасные.

    Пироэлектрические датчики движения используются для обнаружения изменений в тепловом излучении объектов. Когда объект проходит через зону обнаружения, его тепловое излучение изменяется, что приводит к генерации электрического сигнала в датчике. Этот сигнал затем используется для управления системой освещения, климатическими системами или системами безопасности.

    Микроволновые датчики движения используют высокочастотные микроволны для обнаружения движения объектов. Они работают, измеряя время, за которое микроволновый сигнал, испускаемый датчиком, отражается от движущегося объекта и возвращается к датчику. Изменение времени отражения используется для определения наличия движения.

    Ультразвуковые датчики движения используют ультразвуковые волны для обнаружения движения объектов. Они работают, измеряя время, за которое ультразвуковый сигнал, испускаемый датчиком, отражается от движущегося объекта и возвращается к датчику. Изменение времени отражения используется для определения наличия движения.

    Инфракрасные датчики движения используются для обнаружения изменений в инфракрасном излучении объектов. Когда объект проходит через зону обнаружения, его инфракрасное излучение изменяется, что приводит к генерации электрического сигнала в датчике. Этот сигнал затем используется для управления системой освещения, климатическими системами или системами безопасности.

    Все эти датчики движения работают на основе изменения электрических, микроволновых, ультразвуковых или инфракрасных сигналов.

      Комментарии:

    #6 написал: Сергей |

    Датчики движения работают по принципу обнаружения движения в зоне видимости датчика. Существует несколько типов датчиков движения, включая инфракрасные, ультразвуковые, микроволновые и комбинированные. Инфракрасные датчики реагируют на тепловое излучение от объектов, ультразвуковые - на звуковые волны, а микроволновые - на радиоволны. Комбинированные датчики обычно используют несколько методов обнаружения для повышения точности. Датчики движения могут быть установлены на стене, потолке или в углу помещения для оптимального обнаружения движения. При подключении датчика движения к системе освещения, необходимо правильно подключить провода питания, нейтрали и заземления, а также провода, идущие к лампам. Важно также правильно настроить датчик, чтобы он срабатывал только при наличии движения в зоне обнаружения.

      Комментарии:

    #7 написал: Вадим |

    Датчики движения работают на основе инфракрасных лучей, которые излучает человеческое тело. Когда человек входит в зону действия датчика, инфракрасные лучи улавливаются сенсором и активируют датчик. Датчик подает сигнал на реле, которое включает освещение или другую нагрузку.

    Схема датчика движения состоит из инфракрасного сенсора, усилителя, компаратора и реле. Инфракрасный сенсор улавливает инфракрасное излучение и преобразует его в электрический сигнал. Усилитель усиливает этот сигнал, а компаратор сравнивает входной сигнал с заданным уровнем. Если сигнал превышает заданный уровень, компаратор выдает сигнал на включение реле.

    Схема подключения датчика движения зависит от типа используемого датчика и нагрузки. Обычно датчики подключаются к сети 220В через автомат и контактор или реле. Если датчик имеет выход для управления освещением, он подключается к контактам реле или контактора, которые, в свою очередь, подключаются к нагрузке (лампам, прожекторам и т.д.).

    Присоединяйтесь к нам в социальных сетях:

    ВКонтакте | Facebook | Одноклассники | Электрик Инфо на Яндекс Дзен

     

    Популярные разделы сайта:

    Электрика дома  Электрообзоры  Энергосбережение
    Секреты электрика Источники света Делимся опытом
    Домашняя автоматика Электрика для начинающих
    Практическая электроника Электротехнические новинки
    Андрей Повный - все статьи автора



    Copyright © 2009-2024 Электрик Инфо - Electrik.info, Андрей Повный
    Вся информация на сайте предоставлена в ознакомительных и познавательных целях.
    За применение этой информации администрация сайта ответственности не несет.
    Перепечатка материалов сайта запрещена.