Электротехнический интернет-журнал Electrik.info

 
 

Сайт электрика

Электрик Инфо » Домашняя автоматизация

Схемы подключения датчика движения

Схемы подключения датчика движенияДатчиками движения называют приборы, которые реагируют на движущиеся, а не неподвижные предметы. Этим они отличаются от датчиков присутствия, настроенных на срабатывание при исчезновении, пропадании двигающихся объектов в контролируемой зоне.

Другими словами, прибор, контролирующий движение, должен сработать при нахождении человека внутри наблюдаемого пространства, когда он передвигается или замер, но хотя бы просто пошевелил пальцами. В то же время устройства контроля присутствия срабатывают тогда, когда люди полностью покинули помещение либо в нем остался совершенно замерший человек, не совершающий никаких движений.

Принципы работы датчиков движения

Обе группы этих датчиков могут работать на основе:

  • улавливания звуковых колебаний чувствительными акустическими системами;

  • восприятия теплового излучения, вызываемого человеческим телом инфракрасными приемниками пассивного действия;

  • перекрытия невидимых человеческому глазу инфракрасных лучей, направляемых от излучателя к приемнику активным методом.

Существуют еще другие способы выявления движущегося человека, но они, как и акустический метод, используются редко. А в бытовых устройствах чаще всего применяются датчики движения, работающие с электромагнитными колебаниями волн, расположенных в инфракрасном спектре. Они описываются в этой статье.

У приемников ИК датчиков общий принцип работы.

Принцип работы инфракрасного датчика движения

Датчики движения и датчики присутствия улавливают инфракрасное излучение, распространяемое во все стороны от любых предметов, расположенных в зоне обзора. Тепловые лучи, как в обычной оптической системе, например, фотоаппарата попадают на сегментную линзу, работающую по принципу Френеля.

Эта стеклянная или из сортов оптических пластмасс конструкция создается с большим количеством концентрических секторов/сегментов, каждый из которых формирует узконаправленный пучок параллельных тепловых лучей на ИК сенсор.

Его еще называют термином «PIR-сенсор» потому, что он обладает пироэлектрическим эффектом — создает электрическое поле, пропорциональное получаемому тепловому потоку. Принятый им сигнал обрабатывается электронными устройствами.

У большинства конструкций датчиков пиродетектор работает с аналоговыми величинами. Примером может служить датчик движения серии HC-SR501.

датчик движения серии HC-SR501
Аналоговый датчик движения

Он обладает небольшими габаритами, работает на основе микросхемы, имеет три клеммы для подключения проводов питания и нагрузки, два регулировочных потенциометра. При срабатывании выдает управляющий электрический сигнал напряжением 3,3 вольта и ток в несколько миллиампер.

В последнее время стали внедряться блоки, осуществляющие двойное преобразование и обработку команд на основе цифровых сигналов.

Пиродетектор двойного преобразования

Это позволяет использовать микропроцессорные устройства и компьютерные технологии для дальнейших преобразований сигнала и формирования различных алгоритмов управления автоматическими устройствами.

Как аналоговые электронные, так и цифровые датчики подключаются к блокам питания и имеют выходные устройства, коммутирующие нагрузку в первичной сети.

В алгоритм работы электроники закладывается один из принципов:

  • обнаружения движения;

  • срабатывания по пребыванию.

Когда в поле действия датчика появляется человек, то он своим присутствием вносит изменения в тепловой баланс окружающей среды, а все его передвижения фиксируются через линзу Френеля как объективом фотоаппарата. Электронные блоки срабатывают и выдают электрический сигнал на управляющий контакт.

На этом функции самого датчика заканчиваются, хотя процесс переключения исполнительных механизмов еще не выполнен, а мощности управляющего сигнала датчика движения для коммутации светильников освещения, включения звуковой сирены, отправления СМС на мобильный телефон или выполнения других задач недостаточно.

Этот сигнал необходимо усилить и обеспечить его передачу на мощный контакт для коммутации нагрузки.

Рассмотренный нами выше датчик движения HC-SR501 не может выполнить эти функции самостоятельно. Для их реализации можно собрать простой транзисторный ключ на биполярных транзисторах.

Схема транзисторного ключа к датчику движения

На клеммы VCC и GND у датчика движения и ключа подается питание =4,5÷20 вольт от дополнительного источника, а управляющий сигнал с вывода OUT датчика подводится на одноименную клемму усилителя. Нагрузка соответствующего напряжения подключается на выходную цепь.

Если использовать эту схему для включения мобильного телефона, то можно получать СМС на свой мобильник, которые будут сигналом о появлении нежданных гостей в охранной зоне.

В большинстве готовых модулей для схем освещения с датчиками движения встроен его усилитель и силовой контакт, коммутирующий схему нагрузки. У конструкций таких блоков, питаемых от сети ≈220 вольт, прямо на корпусе размещены три клеммы для подключения проводов, два из которых подают питание (фазу L и ноль N) а третий L' совместно с нулем N используется для коммутации светильников.

 

Датчики движения активного действия

Приборы, работающие по принципу контроля канала между ИК излучателем и приемником, имеют примерно такой же алгоритм, настроены на общую частоту, как у пульта дистанционного управления телевизора или манипулятора беспроводной компьютерной мыши с их приемниками. Они могут иметь автономное, независимое от стационарной электрической сети питание.

При этом выполняется одна из схем расположения модулей прямого или поворотного способа образования тракта с помощью зеркал.

Схемы расположения ИК излучателя и ИК приемника

Схемы подключения датчика

Электрическая схема простого подключения показана на картинке.

Схема подключения светильника к датчику движения

При этом подключении режим работы светильника полностью соответствует алгоритму, заложенному электронной схемой, и настраивается потенциометрами регулировки.

На простых конструкциях датчиков устанавливается два регулятора:

1. LUX — уровня освещенности, при достижении которого происходит срабатывание датчика (к примеру, нет необходимости пользоваться электрическим светом в солнечную погоду). Для регулирования первоначально выставляется его наибольшее значение;

2. TIME — продолжительности включения таймера или, другим словами, отрезка времени, в котором будет гореть светильник после обнаружения движения. Обычно устанавливают минимальную величину, ведь при каждом новом движении датчик станет постоянно перезапускаться.

Обычно этих двух параметров регулировок достаточно для настройки управления бытовыми светильниками. У сложных охранных датчиков движения встречаются еще два потенциометра:

1. SENS — чувствительности или дальности действия. Им пользуются для уменьшения зоны контроля в тех случаях, когда ограничить ее изменением ориентации датчика движения не получается;

2. MIC — акустического уровня шумов встроенного микрофона, при котором срабатывает датчик. Но в бытовых условиях эта функция не нужна — датчик будет срабатывать от посторонних звуков проезжающих машин, детских возгласов…

Схема подключения светильника к двум датчикам

Схема подключения светильника к двум модулям датчиков движения

Этот способ используется в местах, когда возникает необходимость управлять освещением из двух удаленных точек с ограниченным обзором для одного датчика.

Одноименные клеммы приборов подключаются по параллельной схеме друг к другу и выводятся на сеть питания и осветительный прибор. При срабатывании выходного контакта любого датчика загорается светильник.

Схема подключения через выключатель

Схема подключения светильника с выключателем

Этим способом пользуются, когда добавляют к действующему светильнику с выключателем блок датчика движения. При включенном выключателе схема полностью работает так, как она настроена электроникой. А при разомкнутом контакте фаза снимается с блока питания и датчик движения выводится из работы.

Практика показала, что среди владельцев квартир при выходе из помещения сохранилась привычка машинально отключать свет выключателем. После этого при заходе в комнату человека датчик движения оказывается выведенным из работы. Чтобы исключить подобные ситуации контакты выключателя шунтируют, чем осуществляется переход на предшествующую схему.

Схема №2 подключения светильника к модулю датчика движения с выключателем

В этой схеме включенный выключатель полностью шунтирует выходной контакт датчика движения. Ее применяют, когда человек длительно находится в неподвижной позе, а выдержка у таймера маленькая и для включения светильника приходится делать лишние отвлекающие движения.

Схема подключения мощных нагрузок электромагнитными приборами

Схема подключения светильника повышенной мощности

Блок датчика движения с маломощными контактами можно использовать для управления светом очень мощных осветительных приборов. Для этого используется промежуточное устройство — магнитный пускатель, реле или контактор соответствующих номиналов. Его обмотка подключается к маломощному контакту датчика, а силовой контакт коммутирует нагрузку системы осветительных приборов.

В этой схеме, как и во всех других, необходимо точно рассчитать коммутируемые мощности и подобрать под них силовые контакты. После включения в работу обязательно замеряют токи нагрузок и сравнивают их еще раз с мощностью контактов. Для надежной длительной работы системы необходимо создать запас по мощности.

Подобная схема с электромагнитными приборами способна длительно и надежно работать. Но, у нее есть два существенных недостатка:

1. повышенный уровень шума и возникающие электромагнитные помехи, сопровождающие процесс перемещения якоря во время переключений;

2. постоянный износ контактной системы вследствие разрядов, возникающих при разрыве цепи, что требует выполнения периодических профилактических работ.

Этих недостатков лишены симисторные и тринисторные схемы.

Схема подключения мощных нагрузок полупроводниковыми приборами

Схема подключения светильника повышенной мощности

В этом случае отсутствуют всевозможные шумы и помехи. Но для работы полупроводникового прибора необходимо преобразовать управляющий сигнал датчика движения в гармонику, совпадающую по частоте с напряжением сети. Для этого создается специальная схема согласования, которая выдает переменный ток на управляющий электрод симистора.

При работе схемы согласования симистор открыт. и светильники горят. Когда управляющий сигнал отсутствует, то триак закрыт, а управляемое им освещение отключено.

Недостатком этой схемы является сложность конструкции согласующего сигнала электронного устройства.

Выбор места установки и способа ориентации датчиков

В зависимости от своей конструкции датчик движения может иметь различный угол наблюдения для контроля пространства от нескольких градусов до кругового обзора, который обычно применяется при потолочном креплении.

Датчики движения с различными углами обзора

Эти углы распределяются в горизонтальной и вертикальной плоскостях, определяют зону наблюдения, указываются в документации.

Пространство, контролируемое настенным датчиком движения

Датчики, предназначенные для установки на стену, обычно имеют обзор порядка 110÷120 или 180 градусов по горизонту и 15÷20 — по вертикали.

Вне этого пространства никакие движения датчиками не фиксируются. Поэтому при установке датчика движения важно не только подбирать их по характеристикам обзора, но еще и регулировать после монтажа для корректировки направления. Конструкции с подвижным органом обзора облегчают наладку, а у остальных приборов надо очень тщательнее продумывать и выполнять первоначальный монтаж.

Потолочные датчики обычно имеют круговой обзор 360о по горизонтали, который распространяется конусом сверху вниз. Его зона контроля значительно больше, но она тоже может иметь непросматриваемое пространство в углах помещений.

Пространство, контролируемое потолочным датчиком движения

Влияние посторонних объектов на работу датчиков

При монтаже и настройке датчика движения важно учесть условия их размещения, оценить влияние на их надежность расположенных рядом предметов и различных источников энергии. Тепловые нагреватели, колышущиеся ветки деревьев, проезжающие мимо автомобили, кабины поднимающихся/опускающихся лифтов и другие объекты могут вызывать частые ложные срабатывания устройств.

Когда нет возможности от них избавиться, то загрубляют чувствительность прибора потенциометром или экранируют зону помех. 

Читайте также: Как выбрать, настроить и подключить фотореле для наружного или внутреннего освещения и Схемы электропроводки в квартире и доме - лучшие статьи


Сейчас самое время поделиться статьей и добавить ее в закладки!


Тематические разделы: Электрик Инфо » Домашняя автоматизация

Другие статьи:

  • Как устроены и работают инфракрасные датчики движения
  • Датчик движения – маленький помощник для большой экономии
  • Как выбрать датчик движения для включения света
  • Как правильно подключить датчик движения для управления светом
  • Как смонтировать и подключить уличный прожектор с датчиками движения и осве ...
  • Беспроводные датчики движения

  •  
      Комментарии:

    #1 написал: taimur | [цитировать]

     
     

     Как всегда-высший пилотаж! И теория и практические советы по установке.
    Именно то,что нужно 

      Комментарии:

    #2 написал: Андрей | [цитировать]

     
     

    Я слышал что к этим датчикам нельзя напрямую подключать энергосберегающие лампы и люминисцентные. Это так?

      Комментарии:

    #3 написал: andy78 | [цитировать]

     
     

    Андрей, не желательно при очень частых включениях и выключениях, так как уменьшается срок службы ламп. Если включаться и выключаться люминесцентные лампы будут не часто (не чаще, чем обычным выключателем), то использовать их с датчиком движения можно.

      Комментарии:

    #4 написал: Valeri | [цитировать]

     
     

    Андрей,
    Можно подключить трехпроводные, успешнее подключаются те, где на выходе стоит реле, а не транзисторный или тиристорный ключ . Еще одна проблема: - В некоторых схемах параллельно контактам реле ставят, типа защиты от помех, цепочку из конденсатора и резистора. По этой цепи течет небольшой ток в нагрузку, его достаточно, чтобы ламы данного типа стали подмаргивать. Помех от замыкания контактов реле не больше , чем от обычного выключателя, поэтому эти элементы можно убрать из схемы.

    А транзисторный или тиристорный ключ может, тоже, иметь ток в открытом состоянии, здесь рекомендую подключить дополнительную нагрузку в виде резистора на 20-30кОм, 2-х ваттник, но нужно посмотреть,чтобы он сильно не грелся, иначе опасно. Или, без проблем, - параллельно любую маломощную лампу накаливания на 220V, если это возможно.

      Комментарии:

    #5 написал: Анатолий | [цитировать]

     
     

    Будьте внимательными, читайте инструкции. Мне попался датчик движения, при подключении которого нельзя параллельно контактам реле подключать выключатель. Тот что мне попался: Euroelectric ST-42

      Комментарии:

    #6 написал: сергей | [цитировать]

     
     

    Отличная статья! Спасибо Автору! Отдельная благодарность, что есть (схемы-план). Будем ждать новых статей.

      Комментарии:

    #7 написал: Иван | [цитировать]

     
     

    Чем можно заменить КТ307Б и КТ812?.
    Иван. 

      Комментарии:

    #8 написал: Иван | [цитировать]

     
     

    Ответьте пожалуйста чем можно заменить КТ307Б и КТ812.
    Иван. 

      Комментарии:

    #9 написал: Андрей | [цитировать]

     
     

    Иван,
    схема на кт812 дана весьма условно,  именно такая схема годится только в случае если напряжение 12 вольт и лампочка на 12в. в то же время кт812 является высоковольтным (сам датчик при подаче большого напряжения (>20v) сгорит и работать не будет).

    Добавление комментария
    Имя:*
    E-Mail:
    Комментарий:
    Введите код: *

    Электрика дома  | Электрообзоры  | Энергосбережение
    Секреты электрика | Источники света | Делимся опытом
    Домашняя автоматика | Электрика для начинающих
    Электромастерская | Электротехнические новинки

    Электрик Инфо - электротехника и электроника, домашняя автоматизация, статьи про устройство и ремонт домашней электропроводки, розетки и выключатели, провода и кабели, источники света, обзоры электротехнических новинок, интересные факты и многое другое для электриков и домашних мастеров.
    Copyright © 2008-2016 electrik.info
    Е-mail: electroby@mail.ru Сайт в Google+
    Вся информация на сайте Электрик Инфо предоставлена в ознакомительных и познавательных целях. За применение этой информации администрация сайта ответственности не несет. Сайт может содержать материалы 12+
    Перепечатка материалов сайта запрещена.

    Полезное

    Светодиодные лампы и светильники IEK