Как сделать датчик движения своими руками

Как работает ИК детектор

Принцип работы инфракрасного датчика движения построен на фиксации линзой Френеля изменений плотности теплового излучения, контролируемого пространства. Пока инфракрасный фон помещения стабилен, датчик находится в режиме ожидания. Как только в комнату входит человек, уровень теплового излучения меняет баланс в сторону увеличения ИК потока. Это вызовет изменение сопротивления в линзе, что даст сигнал на реле, которое в свою очередь включит свет. Когда перемещения людей в комнате прекратятся, произойдёт обратный процесс, и тогда в помещении гаснет свет.

Принцип работы ИК датчика:

Как сделать (лазерный/с фотоэлементом)?

Сборка датчика

Несмотря на громкое название, лазерный датчик движения – самое техническое решение данного устройства и вполне доступно для сборки в домашних условиях.

Условно, перед началом работ, необходимо четко понимать логическую схему:

1. Сама система состоит из двух взаимосвязанных устройств – датчика, излучающего определенный световой луч, и сенсора на который этот луч направлен.
2. Принцип такой пары сенсоров прост – электроника работает при постоянном воздействии света на фотоэлемент, при прерывании светового воздействия фотоэлемент срабатывает, замыкая или размыкая схему, вследствие чего и происходит включение или выключение источника освещения.

Такая схема функциональна в местах, где необходимым условием является пересечение условной линии между двумя сенсорами.

Скорее всего, при изготовлении самодельного сенсора движения понадобятся следующие инструменты и расходные материалы:

1. Корпус для размещения электронной схемы.
2. Набор элементов или же готовая элементная схема советского периода блока управления.
3. Паяльник с припоем или что еще лучше паяльная станция.
4. Провода различного сечения, резисторы разного номинала.
5. Крепеж.
6. Отвертка, плоскогубцы, изолента, кембрик.

Описание схемы

Схема фотоприемника

Датчик с фотоэлементом в предлагаемой схеме будет использоваться для включения освещения. Фотореле, на основе которого конструируется сенсор, будет играть роль включателя, при прохождении между источником света и фотоэлементом.

Здесь нужно уточнить некоторые элементы схемы:

1. VT1 – фототранзистор.
2. R1 – резистор, играющий одновременно две роли в схеме: устанавливает рабочую точку и нагружает коллектор. В каждом отдельном случае, номинал резистора придется подбирать путем проб и ошибок.
3. C1 – конденсатор.
4. DA1 – операционный усилитель с обратной связью.
5. R2 – резистор, на котором реализована обратная связь ОУ.

Схема будет работать таким образом:

1. При попадании светового луча на фототранзистор, VT1 элемент работает как при подаче малого напряжения на базу транзистора.
2. После этого, фототранзистор открывается и происходит зарядка конденсатора C1.
3. В момент, когда свет перестает поступать на фоторезистор VT1, конденсатор начинает разряжаться, при этом, напряжение падает, и операционный усилитель DA1 срабатывает и включает другие устройства, будь то освещение или звуковой извещатель.

В качестве источника света для фотоэлемента, можно использовать как обычный лазер на расстоянии несколько десятков метров, так и инфракрасный светодиод для уменьшения заметности линии сигнализации.

Пошаговое руководство

Самостоятельная сборка подобного прибора проводится согласно принципиальному алгоритму:

1. Собирается источник питания, производится регулировка, контролируется выдающий ток.
2. На минус блока питания устанавливается резистор.
3. Далее, диод при помощи катода.
4. На анод выводится резистор подстройки.
5. Транзисторный эмиттер соединяется с отрицательным проводом блока питания.
6. С базовой схемой соединяется резистор.

В результате такой манипуляции должна получиться вот такая конструкция: резистор к минусу, контактор, соединенный с реле, а реле с сигнализатором (лампа или ревун)

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.

Изготавливаем датчик

Ниже мы рассмотрим схему простого датчика движения, который будет состоять из передатчика, приемника и блока питания для них.

Блок питания

И приёмник и передатчик питаются постоянным стабилизированным напряжением 12-16 В. При этом их суммарное потребление не превышает 50 мА.

Таким образом в качестве блока питания можно использовать любой БП на 12 В, например от старого роутера. Или же можно собрать свой источник по одной из множества схем в интернет. Потребление у нас мизерное, поэтому подойдёт любая.

Передатчик

Передатчик собран на микросхеме NE555. В качестве передающего элемента используется ИК-диод LD274, угол обзора которого составляет 10 градусов, что необходимо учесть при монтаже передатчика.

Приёмник

В качестве чувствительного элемента здесь используется фототранзистор BPW40, а в качестве исполнительного органа – реле BS-115C. Фототранзистор имеет угол обзора 20 градусов, что также следует учесть при монтаже приёмника

Принимая во внимание чувствительность фотоприёмного элемента, расстояние от передатчика до приёмника составит порядка 5 метров, что весьма неплохо

Настройка параметров

Для оптимизации процесса включения света очень важно правильно выполнить регулировку датчика в зависимости от характера движения и параметров самого объекта. Как правило, учитываются четыре основных характеристики – угол установки, чувствительность, освещенность и время задержки после срабатывания

Рассмотрим их подробно

Рассмотрим их подробно.

Угол установки

Согласно правилам, угол установки датчика для включения света должен быть таким, чтобы центр поля действия приходился на точку максимально интенсивного или наиболее вероятного движения объекта. Добиться этого можно, соблюдая:

1. Правила монтажа, указанные в инструкции. Особенно актуально их выполнение для приборов, не имеющих никаких механических настроек. В них обзорный угол полностью задается техническими особенностями самого устройства, а также высотой и местом его расположения. Например, датчик с углом в 180 градусов, устанавливаются на стену, в 360 градусов – на потолке, а 90 градусов – в углу.
2. Практическая регулировка. Детектор с наклонно-поворотным кронштейном позволяет опытным путем выполнить более тонкую настройку. Такие устройства дают возможность менять поле и дальность действия сенсора. Это, например, необходимо на охраняемой или придомовой обширной территории или рядом с оживленным пешеходом или автострадой, чтобы исключить попадание движения объектов на них в поле объектива.

Чувствительность

Регулировка датчика по уровню чувствительности позволяет исключить включение света в ответ на движение мелких объектов и посторонних предметов в дальней области зоны слежения. Настройка этого параметра выполняется опытным путем:

1. Для начала нужно установить максимальную чувствительность.
2. Далее необходимо проверить, как он будет работать на оптимальном расстоянии.
3. Нужно постепенно уменьшать уровень – до тех пор, пока он перестанет реагировать на человека средних параметров.
4. Затем проверить, как он отреагирует на мелких животных или посторонние предметы.
5. Установить найденный порог чувствительности.

В идеале степень чувствительности датчика на движение должна быть такой, чтобы включение света происходило на границе достаточной освещенности от фонаря или люстры при прохождении человека со средними антропометрическими данными.

Каждый, кто устанавливает датчик на движение, должен знать, как самостоятельно уменьшить чувствительность сенсора. Во время эксплуатации могут возникнуть непредвиденные обстоятельства и включение света будет происходить незапланированно. Перед или сразу после установки устройства необходимо удостовериться, как это сделать своими руками наиболее быстрым и правильным путем без вызова мастера-установщика.

Освещенность

Чтобы датчик перестал посылать сигнал на включение света днем, поздним утром и ранним вечером, необходимо выполнить его регулировку по параметру освещенности — LUX. Настройка состоит из следующих действий:

1. Повернуть стрелку регулятора до максимального уровня (куда она увеличивается).
2. С наступлением достаточного уровня темноты медленно поворачивать его в обратном положении пока сенсор не сработает и не начнет включать свет.

Настроенные таким способом датчик чувствительности далее всегда (до изменения его положения) будет включать свет при наступлении такого же уровня темноты.

Время задержки

Как правильно настроить датчик для включения света по движению на время задержки после срабатывания волнует тех, кто выполняет такую регулировку впервые. Также, как и в том случае, когда требовалось задать параметры освещенности и чувствительности, необходимо найти шлиц или винт на панели прибора с надписью Time.

Чтобы правильно выполнить регулировку по времени задержки необходимо:

1. Перевести регулятор в минимальное значение.
2. Инициировать датчик посредством движения.
3. Засечь время.
4. Опытным путем определить необходимое время, сохранив параметры.

Современные датчики на движение позволяют настраивать время задержки после включения света от 5 секунд до 10 минут.

Например, если сенсор установлен на входе в подъезд, а человеку нужно подняться по лестнице на 5-ый этаж, после чего отдышаться, найти ключи и открыть квартиру, то параметр должен быть установлен на максимальное значение. Другое дело – коридор в квартире, когда прохождение через него не занимает дольше 2-3 секунд. Здесь значение этой характеристики можно свести к минимуму.

Схемы сборки

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.

Самоделка из модуля для Arduino

Недорогой сенсор можно сделать из специальных готовых плат для радио конструктора. Так можно получить довольно миниатюрное устройство. Для сборки нам понадобятся модуль датчика движения для микроконтроллеров Arduino и модуль одноканального реле.

На каждой плате распаян разъем из трех штырьков, VCC +5 вольт, GND -5 вольт, OUT выход на детекторе и IN вход на плате реле. Для того, чтобы сделать устройство своими руками, необходимо с источника питания подать на платы 5 Вольт (плюс и минус), например, от зарядки для телефонов, а out и in соединить вместе. Соединения можно проводить с помощью разъемов, но надежнее будет все спаять. Можно руководствоваться схемой ниже. Миниатюрный транзистор, как правило, уже встроен в модуль реле, поэтому дополнительно его ставить не нужно.

Теперь вы знаете, как сделать датчик движения своими руками. Надеемся, предоставленные схемы и видео помогли вам в сборке самодельного сенсора!

Будет полезно прочитать:

Это интересно: Почему может не гореть светодиодная лента: освещаем по пунктам

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).

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.

• 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.

• 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.

Как сделать датчик

Рассмотрим, как создается самый обычный датчик движения для сигнализации. Делается он на основе такой схемы

Нужно приготовить следующие инструменты и детали:

• объемный корпус (можно взять от старого фотоаппарата);
• элементная база управления советского образца (купите в любом магазине электрических товаров либо на барахолке);
• паяльный аппарат;
• провода;
• шурупы;
• отвертка;

Пошаговое руководство выполнения

На базе транзистора собирается автодин, который теперь стал гетеродином и смесительным устройством для сигнализации. Как только в поле, которое охраняется прибором, обнаружится колебания воздуха (движение), то произойдет изменение уровня сигнала. Оно полностью соответствует доплеровскому смещению, и будет равняться нескольким герцам.

Видео: как правильно сделать датчик движения своими руками

Далее, при помощи конденсатора (на схеме С2) и ФНЧ (показан как C1, L3импульс поступит на контакт сигнализации, который по совместительству будет еще и фильтрующей деталью. Благодаря этому, импульс достигнет своего максимума и сохранит на определенное время эти параметры. Резистор (на рисунке R11) отрегулирует чувствительность схемы.

Компараторами в этом случае выступают VD3 – стабилитрон и небольшое реле (К1). Обязательно нужно учесть, что номинальный показатель сетевого напряжения – 11 вольт. Из-за этого мы рекомендуем также присоединить к схеме повышающий сигналы, стабилизатор.

Шаг второй: подгоняем под нужные параметры плату

Вверху нашей платы расположен антенна, её нужно тщательно отполировать и обработать обезжиривающими растворами, очень желательно покрыть канифолью или хотя бы ацетоном, потому, что высока вероятность окисления материала антенны во время её использования.

Следующим нужно обмотать катушку L1 и катушку L2, двенадцатью витками провода маленького сечения (мы взяли ПЭЛ-0,23).

Используя винт диаметром 3, привинчиваем втулку к центральном отверстию будущего датчика, закрепляем, проверяем прочность соединения.

Теперь приступаем к подгонке нашего корпуса. Измеряем его, нужно чтобы плата входила в коробку свободно, т.е. корпус либо распиливается, либо подбирается другой. В нем отмечаем место центра платы и там тоже сверлим аналогичное отверстие, как и на схеме, обрабатываем ацетоном, примеряем плату.

По три миллиметра нужно рассверлить углы в корпусе, где производится монтаж электрической схемы. Допускается некоторое отклонение в зависимости от Ваших крепежных винтов.

Винты, втулка и пластины можно брать любого материала, но обязательно проверяйте равность отверстий и ножек. В отдельных случаях нужно будет еще просверлить отверстия для будущих светодиодов, но в основном они просвечиваются сквозь корпус.

Простейший датчик готов, в собранном состоянии он будет выглядеть приблизительно таким образом. Установка производится по понятной схеме: комнатный светильник или лампу дневного света присоединяем к детектору.