Датчик движения. принцип работы и классификация

Содержание

Критерии выбора

Помимо характеристик на работоспособность датчика влияют погодные условия. Человек должен осмотреть конструкцию, выяснить способ крепления. Также учитываются ограничения по техническим параметрам. При подключении модели уточняется допустимая нагрузка. Существуют универсальные и узконаправленные модели. В некоторых случаях есть возможность отрегулировать чувствительность.

Погодные условия

Во время плохих погодных условий радиус действия может снизиться.  Некоторые модели не рассчитаны на повышенную влажность. Устройства со слабой защитой придут в непригодность после выпадения осадков. Также производитель указывает рабочую температуру и отклонение от нормы, которое приводит к нарушению работы.

Особенности окружающей обстановки

Уличные датчики в зависимости от конструкции могут крепиться на стены, ограждения, на землю либо под нее. При подборе модели учитывается комплектация, и проверяются крепежи. Пользователь оценивает их надежность и при необходимости следует докупить все необходимо.

Наличие и конструкция ограждения

Защищённые датчики продаётся под определенный вид ограждения, учитывается способ крепления. На рынке представлены модели для фиксации на разной высоте под определенным углом

При подборе устройства обращается внимание на сертификацию

Разновидности датчиков

Разновидности датчиков Не смотря на одинаковый принцип действия, их назначение может быть разным, в зависимости от условий эксплуатации. Поэтому, выбирая датчик, следует в первую очередь определиться с тем, где он будет установлен.

Устройства, предназначенные для установки на открытом воздухе, выполняются в более защищенном корпусе, тем более, если они работают от сети 220V. Степень защиты помечается двумя буквами (IP) и цифрами. Так, для эксплуатации вне помещения следует выбирать электрооборудование, имеющее степень защиты IP 55 и не ниже, а в случае установки внутри помещения – с пометкой до IP 55.

Выбор по типу питания

В зависимости от конструкционных особенностей, датчики работают:

  • От сети, напряжением 220 V.
  • От гальванических элементов питания (батареек или аккумуляторов).

    Датчики движения бывают проводными и беспроводными

Наиболее востребованными считаются устройства, работающие от напряжения 220 V, то есть проводные. Меньший спрос на датчики, которые работают от батареек или аккумуляторов, но в последнее время все больше отдают предпочтение независимым источникам питания. К тому же, бывают случаи, когда необходим именно беспроводной датчик движения, работающий от солнечной батареи, например.

Принцип действия датчика движения

Принцип работы датчиков движения может быть различным. Поэтому различают:

  • Инфракрасные датчики движения, которые реагируют на тепло, излучаемое теплокровными существами. Представляют пассивные устройства, поскольку сами никаких сигналов не излучают, а только реагируют на них. Такие типы датчиков реагируют не только на появление человека, но и на движения животных.

    Работа инфракрасных датчиков движения основаны на отслеживании тепла, выделяемого человеком

  • Акустические датчики, реагирующие на звуковые сигналы. Это также пассивные устройства, которые включают различные устройства от хлопка руками или от звука открывающейся двери и т.д. Их удобно устанавливать в подвалах частных домов или городских квартир. Как правило, в подвалах появляется шум только тогда, когда в него кто-то заходит. Что касается других условий эксплуатации, то нужно хорошо подумать.
  • Микроволновые датчики движения. Это уже группа активных устройств, поскольку датчики движения сами генерируют микроволны и сами их отслеживают. Если в их «поле зрения» появляется движущийся объект, то они включают сигнализацию, как световую, так и звуковую. Чувствительные модели таких устройств могут контролировать помещения, находящиеся за перегородками. Как правило, подобные типы датчиков применяются в охранных системах.
  • Ультразвуковые датчики отличаются от микроволновых только диапазоном излучаемых сигналов. Используются не так часто, поскольку на него могут реагировать животные. Длительное излучение ультразвука может также негативно сказаться на здоровье человека.

    Разное исполнение, но цвет, в основном, белый и черный

  • Комбинированные, в которых заложено несколько принципов реагирования на движущиеся объекты. Эти устройства считаются наиболее надежными, но и стоят они гораздо дороже.

Как правило, в основном используются инфракрасные датчики, поскольку это недорогие устройства, а их радиус действия устраивает потенциальных покупателей. К тому же, датчики оборудованы регуляторами для более точной настройки. Ультразвуковые и микроволновые датчики лучше устанавливать в длинных коридорах или на лестницах, поскольку у них гораздо больше радиус действия. Для охраны важных объектов лучше подойдут микроволновые датчики, тем более что они способны обнаружить движущийся объект даже за перегородкой.

Датчик Движения. Схема подключения датчика движения. Как самостоятельно подключить датчик движения.

Как установить

Чтобы подсветка не включалась каждый раз при открытии двери, необходимо определиться с ее типом и характеристикой

Важно правильно рассчитать направление установки прибора и угол действия

Различают три вида освещения внутри шкафа:

  • направленное – имеет определенную зону действия;
  • рассеянное — используется как декоративный элемент;
  • изменяемое по программе – для него заранее устанавливаются настройки.

Таким образом, если шкаф не перегораживает освещение комнаты, то подсветку рекомендуется установить глубже, приближаясь к задней стенке. Тогда она сработает позже, и подсветит только те зоны, где темно. В ином случае, ближе к двери, чтобы подсветка сработала сразу при ее открытии.

Последовательность монтажа

Наилучшим вариантом будет установка освещения на высоте 300-400 мм от пола. Расположение должно быть таким, чтобы большинство движений происходило через зону чувствительность, а не вблизи детектора.

Лучше всего приобретать приборы, которые должны располагаться на максимальном расстоянии друг от друга.

Начиная процесс монтажа следует отключить электричество, и проверить тестером отсутствие напряжения в сети. Для этого необходимо взять прибор, провода которого присоединить к заземляющему, а после к  активному и нейтральному проводу, поочередно. Если лампочка не загорится, значит, напряжения в сети нет, и можно приступать к монтажу.

Перед началом работ следует ознакомиться с инструкцией к прибору. Хотя светодиоды просты в монтаже, каждый их вид имеет некие различия, которые должны быть учтены перед установкой

Также важно знать предназначение конкретного фотоэлемента. Например, фотодиоды используются в производствах, где напряжение в сети не менее 220В, в быту они очень опасны

Виды и способы подключения своими руками

Для подключения подсветки не рекомендуется использовать уже имеющуюся проводку. Зачастую в ней отсутствует заземляющий провод, либо имеются другие способы заземления, например, металлические кабелепровода. Такая система получится громоздкой и неудобной, так как потребуется заземлить все распределительные коробки.

Контактный при открывании дверей

В данном случае лучше использовать светодиодную ленту, она проще и удобнее в монтаже.

Чтобы установить контактное освещение своими руками, необходимо:

  1. Отрезать необходимый кусок светодиодной ленты, и с одной стороны припаять ее.
  2. Закрепить ленту над профилем, а всю конструкцию приклеить жидкими гвоздями.
  3. Далее необходимо определиться с местом установки блока питания и прокладкой проводов. Наиболее подходящим вариантом будет проложить провод за шкафом, и подвести его к блоку через отверстие в боковой стене.
  4. В разрыв одного из проводов подключается микровыключатель таким образом, чтобы контакты были разомкнуты при нажатой кнопке (т.е. открытой двери).

Вся система проверяется на работоспособность, и, если все работает, то микровыключатель фиксируется на боковой стене шкафа через заранее подготовленные отверстия в корпусе.

Проводной с датчиком движения

В данном случае вся система освещения подключается к электросети, розетке или подрозетнику.

Процесс установки следующий:

  1. Для начала в место установки источника света проводится электропроводка в кабель-канале. Перед началом работ требуется отмереть и отрезать необходимую длину кабеля.
  2. Далее конструкция закрепляется на потолке при помощи шурупов.
  3. После установки кабель-канала, в него вставляется питающий кабель, и сверху закрывается крышкой.
  4. Крепится основание светильника, к нему присоединяется питающий кабель.
  5. Производится подключение подсветки к питанию.
  6. В светильник устанавливаются лампы.
  7. Конструкция проверяется на работоспособность.
  8. Если освещение работает правильно, устанавливается светорассеивающая платформа.

На последнем этапе производится регулировка и направление освещения, а также необходимые параметры.

Беспроводной с датчиком движения

Подключить датчик движения для освещения шкафа очень просто. Главное, правильно выбрать место монтажа и исключить негативное влияние внешних факторов (батареи, отопительные приборы и пр).

Процесс установки следующий:

  1. Выбирается место для расположения сенсора.
  2. При помощи проводов светильник и датчик соединяется клеммами батареи.

После этого проверяется работоспособность светильника, и все конструктивные элементы крепятся при помощи клеевого пистолета. Далее производится регулировка освещения.

Принцип работы пироэлектрических (PIR) датчиков движения

PIR датчики не такие простые как может показаться на первый взгляд. Основная причина — большое количество переменных, которые влияют на его входной и выходной сигналы. Чтобы объяснить основы работы ПИР датчиков, мы используем рисунок, приведенный ниже.

Пироэлектрический датчик движения состоит из двух основных частей. Каждая из частей включает в себя специальный материал, чувствительный к инфракрасному излучению. В данном случае линзы особо не влияют на работу датчика, так что мы видим два участка чувствительности всего модуля. Когда датчик находится в состоянии покоя, оба сенсора определяют одинаковое количество излучения. Например, это может быть излучение помещения или окружающей среды на улице. Когда теплокровный объект (человек или животное), проходит мимо, он пересекает зону чувствительности первого сенсора, в результате чего на модуле ПИР датчика генерируются два различных значения излучения. Когда человек покидает зону чувствительности первого сенсора, значения выравниваются. Именно изменения в показаниях двух датчиков регистрируются и генерируют импульсы HIGH или LOW на выходе.

Конструкция PIR датчика

Чувствительные элементы ПИР датчика устанавливается в металлический герметический корпус, который защищает от внешних шумов, перепадов температур и влажности. Прямоугольник в центре сделан из материала, который пропускает инфракрасное излучение (обычно это материал на основе силикона). За этой пластиной устанавливаются два чувствительных элемента.

Рисунок из даташита Murata:

Рисунок из даташита RE200B:

На рисунке из даташита RE200B видно два чувствительных элемента:

На рисунке выше приведена внутренняя схема подключения.

Линзы

Инфракрасные датчики движения практически одинаковые по своей структуре. Основные отличия — чувствительность, которая зависит от качестве чувствительных элементов. При этом значительную роль играет оптика.

На рисунке выше приведен пример линзы из пластика. Это значит, что диапазон чувствительности датчика представляет из себя два прямоугольника. Но, как правило, нам нужно обеспечить большие углы обзора. Для этого можно использовать линзы, подобные тем, которые используются в фотоаппаратах. При этом линза для датчика движения должна быть маленькая, тонкая и изготавливаться из пластика, хотя он и добавляет шумы в измерения. Поэтому в большинстве PIR датчиков используются линзы Френеля (рисунок из Sensors Magazine):

Линзы Френеля концентрируют излучение, значительно расширяя диапазон чувствительности пиродатчиков (рисунок с BHlens.com)

Рисунок из Cypress appnote 2105:

Теперь у нас есть значительно больший диапазон чувствительности. При этом мы помним, что у нас два чувствительных элемента и нам нужны не столько два больших прямоугольника, сколько большое количество маленьких зон чувствительности. Для этого линза разделяется на несколько секций, каждая из которых представляет из себя отдельную линзу Френеля.

На рисунке ниже можно увидеть отдельные секции — линзы Френеля:

На этом макроснимке обратите внимание, что фактура отдельных линз отличается:

В результате формируется целый набор чувствительных участков, которые взаимодействуют между собой.

Рисунки из даташита NL11NH:

Ниже еще один рисунко. Более яркий, но менее информативный

Кроме того, обратите внимание, что у большинства датчиков угол обзора составляет 110 градусов, а не 90

Рисунок из IR-TEC:

Трехпроводная схема подключения датчика движения

Датчики с тремя клеммами обычно используются при конструкции типа ИК-сенсор. Довольно распространенной компанией производителем недорогих инфракрасных датчиков движения является IEK. Без особых проблем можно найти хорошие изделия на Алиэкспресс.

Изделия подороже выполнены по аналогичному принципу, схема подключения светильника с датчиком аналогична для модели датчика от любого производителя. Устройства должны иметь степень защиты IP44 от проникновения твердых объектов более 1 мм и капель влаги. Если же датчик движение нужно вынести за пределы дома, то установка возможно только под козырек.

Если желаете защитить прибор от дождя и снега, ищите модель с пылевлагозащитой IP65 и с температурным режимом для вашего климата. Большинство ИК-сенсоров могут работать только до минус 20 градусов Цельсия.

Для подключения трехпроводного ИК-сенсора движения заводится полноценная фаза и ноль. Для правильной расстановки понадобятся все те же основные 4 элемента:

  1. Автоматический выключатель (что в распредщитке).
  2. Распредкоробка (в которой основной монтаж).
  3. Датчик (к нему подведен провод из распредкоробки).
  4. Светильник (второй провод из распредкоробки).

Соединение датчика тремя проводами будет проводится с заводом в распределительный короб трех кабелей:

  1. От автомата три жилы: L (фаза), N (рабочий нуль), нулевой защитный или земля (PE).
  2. На светильник три жилы, если корпус осветительного прибора из метала.
  3. Три жилы на датчик.

Как подключить датчик движения к лампочке с использованием трех жил, детально рассмотрено на схеме.

Нули (N) собираются в одну точку (как в случае с предыдущей схемой). Земля с автоматического выключателя тоже подключается к земле светильника (нулевой привод или PE). На датчик движения с тремя клеммами подается теперь фаза-ноль:

  • Две вводных – для питания 220В, обычно подписаны как L (фаза) и N (ноль).
  • Один вывод – обозначается литерой А.

Монтаж

Для установки трехжильного датчика движения:

  1. Открутите два самореза в корпусе. Клеммы находятся под задней крышкой.

  2. Некоторые модели уже выводятся из корпуса тремя проводами разного цвета. По цвету можно определить, что он значит: земля (А) красный, ноль (N) синий, фаза (L) коричневый. Но если крышка открывается без особых потуг, рекомендуется убедится в правильности определенной маркировки лично, глядя на надписи рядом с клеммами.
  3. Упрощенная схема подключения датчика движения к лампочке выглядит таким вот образом:
  4. Немного наглядности вот на этом рисунке.
  5. Можно обойтись без распредкоробки для соединения проводов и все жилы завести прямо в короб датчика, если внутри достаточно просторно и есть собственный клеммник. Фазу-ноль с одного кабеля подали, а с другого фазу-ноль вывели.
  6. Выходит упрощенная, но такая же трехпроводная схема, только без распределительного короба.

Настройка и регулировка чувствительности

После успешного подключения светильника с датчиком движения нужно правильно выставить его параметры:

  1. На обратной стороне корпуса найдите основные регуляторы. LUX с позициями месяца и солнца отвечает за срабатывание в зависимости от освещенности. Нужно чтобы датчик включался в комнате с окном только когда будет пасмурно или зайдет солнце? Выкрутите регулятор в сторону луны.
  2. Вторым регулятором выставляйте время выключения. Задержку можно выставить с нескольких секунд до 5-10 минут.
  3. Угол поворота всей сферы позволяет регулировать детектирование животных.

Преимущества и нюансы использования

Чтобы на животных не реагировал датчик, не поворачивайте головку сенсора вниз к полу. Выставите его так, чтобы он захватывал движения на уровне головы (плеч) всех жителей дома. Обычно на этом уровне захват животных не происходит.

Если же нужно, чтобы датчик временно не срабатывал, то головку его направьте в потолок. Таким образом захват перемещения невозможен. Захват движения датчиком зависит от угла наклона. В реалиях максимальное расстояние достигает 9 метров. Но по паспорту может быть выше.

Датчик для детектирования применяет ИК-лучи. Если двигаться от луча к лучу, то устройство замечает активность и реагирует. Когда проходишь прямо на луч, чувствительность сенсора минимальна и прибор может не сразу на вас среагировать.

По этой причине установка датчиков движения проводится не прямо над дверным проемом, а немного сбоку. Например, в углу комнаты.

Недостатки

Минусом трехпроводной схемы подключения датчика движения к лампе является отсутствие включения света принудительно. Если датчик по каким-либо причинам придет в неисправность, начнутся проблемы с корректной его работой. Чтобы этого избежать, рекомендуется в схему добавить выключатель.

Подключение выпускаемых промышленностью датчиков движения в сборе

Выпускаемые промышленностью пир датчики движения подключаются к сигнальным устройствам посредством двух или трех контактов. Первые характерны наличием внутреннего питания от аккумулятора или батареи, вторые функционируют от подачи стороннего тока. У обоих типов есть регуляторы времени работы после определения движущегося теплового объекта и чувствительности измерений, от которых непосредственно зависит контролируемое расстояние.

Инфракрасный датчики движения такого типа подключается в разрыв линии тока включения сигнального устройства.

Трехпроводные

Для питания ик датчика движения применяется дополнительный провод с подачей напряжения. Соответственно изменится и его подключение к управляемому оборудованию. В основном используются три варианта схемы, которые можно еще и комбинировать между собой.

Необходимость последней может возникнуть, для случаев, когда требуется периодический контроль работы. Скажем, в светлое время суток, использование ламп бессмысленно.

Настройка

Как и в самодельных устройствах, промышленные варианты детекторов оснащены регуляторами чувствительности и времени подачи сигнала срабатывания. Они могут быть представлены потенциометрами с вырезами под плоскую отвертку, или маленькими поворотными рукоятками сбоку или сзади корпуса прибора.

Применение

ИК датчики составляют около 50% работающих сенсоров движения в мире. В быту высокочувствительный компонент используются в системах сигнализации. В комбинации с акустическими, ультразвуковыми и оптическими аналогами инфракрасный сенсор задействован в системах пожаротушения и охраны.

Радиационные термометры

Радиационный термометр (пирометр) – бесконтактный датчик температуры, действие которого основывается на зависимости температуры от количества передаваемой мощности теплового электромагнитного излучения. Они способны на расстоянии мерять температуру от -50ºС до +3000 ºС. В различных сферах деятельности применяют пирометры с показателем визирования 1:5 – 1:200.

Анализаторы влажности

В одном распространенном способе измерения влажности используется облучение инфракрасным светом с длиной волн 1,1–2,7 мкм, которые поглощаются влажным объектом, и эталонными частотами. Отраженные излучения детектируются и сравниваются (анализируются). Полученное значение соотношения определяет процент влажности сыпучего вещества или твердотельного предмета. Современный инфракрасный анализатор влажности определяет содержание влаги с точностью от 0,1 до 0,01%.

Газовые анализаторы

Инфракрасные датчики применяются в промышленности в качестве газоанализаторов, также контролируют утечку бытового газа в доме/на даче и определяют содержание вредных веществ в выхлопе автомобилей. Контроль содержания метана в помещении, концентрации CO и CO2 в выхлопном газе с погрешностью ≤10% заключается в отслеживании способности проверяемого газа поглощать/снижать интенсивность ИК излучения при прохождении в измерительной камере с образцом.

ИК-приемники

В отличие от стандартного ИК детектора, инфракрасный приемник не только принимает, но и производит цифровое преобразование инфракрасного сигнала. Образующиеся в приемнике импульсы фиксированной частоты определенной длительности защищают устройство от ложных срабатываний. Это особенно актуально в местах с высоким фоновым излучением и помех со стороны бытовых приборов в инфракрасном диапазоне.

Заключение

Из всего вышесказанного можно увидеть, что датчик микроволнового типа обладает массой достоинств, но и вместе с тем и заметными недостатками (шутить со здоровьем не следует). Поэтому такие модели чаще всего применяются для автоматизации системы уличного освещения. Только в такой ситуации вы исключите негативный эффект от микроволнового излучения, а также обеспечите себя качественной системой автоматического освещения.

Датчик движения
— это устройство для получения информации о состоянии контролируемой им системы, преобразующее данные об изменении характеристик исследуемой области в сигнал, удобный для дальнейшего использования.

Если говорить бытовым языком, датчик движения определяет наличие перемещений в видимой ему зоне и в случае обнаружения, выполняет заложенную в нем функцию, чаще всего подает напряжение на один из своих контактов или же наоборот — размыкает выходные контакты.

В повседневной жизни датчики движения чаще всего используются в:

1. Охранных системах, сигнализациях, системах контроле доступа (в том числе автомобильных)

2. Управлении освещением

3. Системах умного дома, для управления различными устройствами вентиляции, кондиционирования, автоматического открывания дверей и т.п.Под понятием «датчик движения» или «датчик присутствия», часто скрываются устройства совершенно разного принципа действия, выполняющие единую задачу, только различными способами.

В настоящее время наибольшее распространение получили следующие виды датчиков движения:

1.Инфракрасные датчики движения (ИК)

2. Ультразвуковые датчики движения (УЗ)

3. Микроволновые датчики движения (СВЧ)

4. Комбинированные датчики движения  
Каждый из этих типов датчиков движения имеет свои сильные и слабые стороны и используется в различных ситуациях и условиях. Основные характеристики свойственные всем датчикам движения такие как: способы установки, подключения, форм-фатор и другие, мы описывали в статье:

RozetkaOnline.ru

Датчики движения для дома | Советы по выбору

Полезная информация о различных характеристиках датчиков движения, которые нужно учитывать при выборе и приобретении.

Раздел:Статьи

А теперь давайте рассмотрим подробнее каждый из типов датчиков движения, принцип их действия, особенности эксплуатации, варианты использования и области применения.

Принцип Действия Инфракрасного датчика движения

Принцип работы инфракрасных датчиков движения заключается в обнаружении изменений инфракрасного (теплового) излучения окружающих объектов.

Каждый объект имеющий температуру испускает инфракрасное излучение, которое через систему линз или специальных вогнутых сегментированных зеркал, попадает на расположенный внутри датчика движения чувствительный сенсор, регистрирующий это.

Как работает инфракрасный датчик движения?

Когда объект движется, его ИК излучение поочередно фокусируется различными линзами системы на сенсоре (количество линз обычно варьируется от двадцати до шестидесяти штук), это и является сигналом к выполнению заложенной в датчике функции. Чем больше линз в системе датчика движения – тем выше его чувствительность. Так же, чем больше площадь поверхности системы линз – тем шире зона охвата у датчика движения.

Основные недостатки инфракрасных датчиков движения:

— Возможность ложных срабатываний. Из-за того, что датчик реагирует на любые ИК (тепловые) излучения, могут случаться ложные срабатывания даже на теплый воздух, поступающий из кондиционера, радиаторов отопления и т.п.

— Снижена точность работы на улице. Из-за воздействия окружающих факторов, таких как прямой солнечный свет, осадки и т.п.

— Относительно небольшой диапазон рабочих температур

— Не обнаруживает объекты облаченные/покрытые не пропускающими ИК — излучение материалами

Плюсы инфракрасных датчиков движения:

— Возможность довольно точной регулировки дальности и угла обнаружения движущихся объектов

— Удобен в использовании вне помещений т.к. реагирует лишь на объекты имеющие собственную температуру.

— При работе абсолютно безопасны для здоровья человека или домашних питомцев, т.к. работает как «приемник», ничего не излучая

 
Подробное описание установки и подключения инфракрасного датчика движения описано в нашей статье :

RozetkaOnline.ru

 

Подключение датчика движения | Фото-инструкция

Подробная пошаговая фото-инструкция — Подключение датчика движения

Раздел:Инструкции