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.
Схема датчиков движения для освещения
ДД реагирует на движущие объекты и включает свет, при отсутствии движения — отключает
Под задней крышкой устройства установлена клеммная колодка с тремя цветными проводами, выведенными за пределы корпуса. Провода подключают к клеммным зажимам или к изолированным наконечникам, если подключение осуществляется с применением многожильного кабеля. Датчик подключен к сети, питание проходит по коричневому проводу фазы L и по синему проводу нулевой фазы. На выходе из корпуса обе фазы идут к лампе накаливания осветительного устройства или к другим приборам, включение которых необходимо при появлении признаков движения в зоне действия. Если в области чувствительности отмечается движение, устройство срабатывает, происходит замыкание контакта реле с подачей тока на лампу, и она включается.
Получить исчерпывающую информацию о конструкции приобретенного датчика движения можно из приложенной к устройству инструкции производителя. Кроме того, схематичное изображение оптимального способа подключения обозначено на крышке модели.
Принцип действия прост. При появлении движущегося объекта в зоне действия мгновенно замыкается электрическая сеть, включая присоединенные к датчику приборы и оборудование: освещение, системы кондиционирования и вентиляции и т.д. При отсутствии признаков движения в течение определенного промежутка времени электрическая цепь размыкается, все устройства выключаются. Таким образом удается избежать непрерывной эксплуатации энергоемких устройств и экономно расходовать их рабочий ресурс.
Как работают датчики движения
Изделия этой категории выполняют свои функции с применением активных или пассивных методов обследования окружающего пространства. В первом варианте предполагается сканирование, дополненное сравнением полученных данных с образцовыми показателями. Как правило, применяют излучение в невидимом спектре диапазона для обеспечения скрытности контроля.
Лазерный датчик движения
На картинке показан пример с двумя функциональными компонентами. Излучатель (прожектор) генерирует пучок света. При пересечении соответствующей линии луч будет прерван. Этот момент фиксируют с помощью чувствительного фотодатчика. Для формирования защитной зоны из сложной «сетки» применяют дополнительные отражательные элементы.
В этой публикации подробно рассмотрены пассивные модификации устройств, которые фиксируют изменение показаний в инфракрасном диапазоне. Такое решение обладает следующими преимуществами:
- скрытностью;
- широкой диаграммой направленности рабочей зоны;
- экономным потреблением электроэнергии;
- достаточно простой схемотехникой;
- демократичной стоимостью;
- высокой устойчивостью к помехам.
Принцип действия ИК датчика
В центре печатной платы размещены фотоэлементы. Они вместе с приемным трактом настроены на диапазон волн с длиной 8-11 мкм, что соответствует тепловому излучению кожи человека при нормальной температуре тела +36,6°C. Сверху устанавливают многокомпонентную линзу.
Как показано на схеме, появление человека регистрируется по изменению входного сигнала. Сложная форма линзы обеспечивает фиксацию перемещения. Регулировкой режима встроенного усилителя изменяют амплитуду входного сигнала (чувствительность).
Какие ДД для регулировки освещения лучше
По принципу регистрации движения датчики разделяются на три вида, это детекторы:
- ультразвуковые;
- микроволновые;
- инфракрасные.
Ультразвуковые
ДД используют для фиксации движения объекта наблюдения путём восприятия отражённой волны в УКВ диапазоне. Датчиком распространяются в зоне контроля звуковые волны с частотой от 20 до 60 кГц. Детектор улавливает отражённые сигналы и сравнивает их характеристики с исходящим сигналом. В случае расхождения параметров срабатывает сигнальное устройство ДД.
Ультразвуковые приборы нечувствительны к температуре и влажности окружающей среды. Они невосприимчивы к тепловому фону объекта и распугивают насекомых и мелких животных, которые слышат ультразвук. Тем не менее, ДД могут не среагировать на неспешно идущего человека. Это является существенным минусом в применении приборов в охранных системах квартир и частных домов.
Микроволновые
В отличие от ультразвуковых приборов, эти датчики излучают электромагнитные импульсы с частотой 5,8 ГГЦ. Принцип действия аналогичен работе радиолокационной станции (РЛС). Датчик излучает электромагнитные волны в определенном секторе пространства. При отсутствии движения отражённый сигнал сравнивается с исходным импульсом. Если частота отражённого сигнала стабильна, прибор будет находиться в режиме ожидания. В противном случае ДД срабатывает, фиксируя перемещение какого-либо тела.
Недостатком микроволновых датчиков является то, что электромагнитное излучение может нанести вред здоровью человека и животных. Поэтому ДД такого типа применяют в автоматизированных системах, где присутствие людей исключено.
Инфракрасные
Работа инфракрасного датчика (ИДД) построена на регистрации изменений теплового фона окружающего пространства. Все живые организмы излучают тепло в инфракрасном диапазоне. Основной частью ИДД является пироэлектрический элемент (линза Френеля).
При изменении теплового фона контролируемой зоны концентрированные отражённые ИК лучи изменяют потенциал электрического поля линзы. Вследствие этого срабатывает реле, которое замыкает цепь питания сигнального устройства и приборов освещения.
Принцип работы ИДД
Обратите внимание! Из всего вышесказанного можно сделать вывод о том, что оптимальным вариантом прибора в качестве регулятора режимов освещения является инфракрасный датчик движения. Это интересно: Почему может мигать светодиодная лента и как это устранить — изучаем основательно
Это интересно: Почему может мигать светодиодная лента и как это устранить — изучаем основательно
Двухпроводное подключение датчика движения
Первым делом
определитесь, какая у вас модель датчика по типу подключения. Они бывают двух и
трехпроводными.
Сначала изучим простейшую двухпроводную схему.
Двухпроводные датчики движения чаще всего ставят в обычные подрозетники. Общая картина его подключения состоит из 4-х элементов:
автоматический выключатель для подачи питания 220В
распредкоробка
сам датчик
светильники
Подключение прибора аналогично монтажу одноклавишного выключателя света. То есть, вам нужно подвести питающую фазу к датчику, и через него пустить ее на светильник.
При этом связку “датчик – светильник”, лучше использовать на отдельном контуре, а не сажать его на общее освещение.
Рассмотрим процесс монтажа с самого начала. Первым делом заводите трехжильный кабель ВВГнг-Ls 3*1,5мм2 от автомата в щитке в распредкоробку. Обозначаете и маркируете его жилы: фаза, ноль, земля.
Далее протягиваете уже двухжильный провод до места установки датчика.
Где его лучше всего размещать?
Классический вариант для моделей устанавливаемых в подрозетник – на высоте 1,2-2,0м от уровня пола.
Не путайте
их с настенными устройствами, размещаемыми в проходных коридорах или подъездах
многоэтажек, либо на входе в здание. Эти обычно задираются под самый потолок,
недалеко от дверей.
Также
обратите внимание, чтобы никакие открытые двери не перекрывали угол обзора
датчика
Еще их не
рекомендуется ставить над батареей или другими нагревательными приборами.
Далее,
кабель идущий на светильник, также заводим в распредкоробку. Внутри нее
соединяем все жилы в следующей последовательности.
Сначала
ноли. От кабеля питания – на кабель светильника.
Далее заземление,
если оно конечно есть.
А вот фазу с
автомата, соединяем с одной из жилой, уходящей вниз на датчик (L). Вторую жилу
от кабеля датчика, пускаем на светильник (L датчика).
Осталось
подключить в подрозетнике сам датчик. Приходящую фазу с условным обозначением
L, заводим на соответствующую клемму.
Вторую жилу подключаем на клемму, где нарисован осветительный прибор или знак “нагрузка”, как на рисунке внизу.
Осталось
спрятать в подрозетник весь механизм и установить декоративную рамку.
Далее на передней панели производим настройку. Для этого выкручиваете по порядку все “флажки”.
1 – переводите устройство в автоматический режим
2-выставляете порог чувствительности
Дабы датчик не включался днем или в другое, не нужное вам время суток, в зависимости от уровня освещенности и силы светового потока.
3-задаете время, через которое освещение отключится, как только исчезнет движение в зоне действия прибора
На этом все.
Подаете напряжение и проверяете работу всей схемы.
Преимущества
подобной двухпроводной схемы и данных датчиков движения:
простота монтажа и подключения
возможность принудительного включения освещения без дополнительных выключателей света
универсальность
Вы легко можете заменить любой одноклавишный выключатель подобным устройством и автоматизировать свою систему освещения, без каких либо капитальных затрат.
Однако есть и недостатки. Данные приборы зачастую плохо работают с энергосберегающими и светодиодным лампочками.
Они начинают
мерцать, иногда очень даже сильно.
Уменьшение чувствительности на датчике движения
Чувствительность может быть скорректирована двумя регуляторами с широким диапазоном значений.
Освещенность
Данный параметр контролируется посредством регулятора Lux. Если выкрутить показатель на максимальное значение, ДД будет ложно срабатывать в дневное время. Порог замыкания привязан к полностью темной среде: глубокая ночь или замкнутое пространство без окон. Уменьшить показатель можно посредством подключения фотореле либо приобретением дорогой модели датчика с контролем времени задержки отключения.
Время задержки
Приборы с такой опцией обладают большим диапазоном возможных значений скорости реагирования на отключения (от 1 до 600 секунд), и пользователь может поставить время согласно своему желанию. Специалисты советуют делать его равным одной минуте.
После первичного использования прибора время задержки будет несколько больше указанного в настройках, но при втором и последующем использованиях ДД будет срабатывать строго в соответствии с пользовательскими установками.
Как установить датчик движения, инструкция
Последовательность монтажа ДД для точечных светильников:
- Датчики устанавливаются в предварительно подготовленные отверстия.
- Перед началом монтажных работ отключается подача электричества.
- С прибора снимается защитная крышка, изготовленная из пластика.
- Осуществляется подсоединение проводников. Для каждой модели используется своя схема подключения, которую производитель предоставляет вместе с инструкцией по эксплуатации изделия.
- На датчике отгибаются вверх фиксирующие пружины, затем он вставляется в отверстие, фиксаторы возвращаются в исходное положение, и устройство закрепляется на основе.
На этом установка приспособления закончена, надо только настроить датчик движения для освещения, после чего обязательно проверить его работоспособность.
Устройства, вкручиваемые в патрон, монтировать легче. При этом нужно использовать лампочки, мощность которых допускается согласно паспорту изделия. Рекомендуется покупать лампы, специально предназначенные для работы с детекторами.
Для монтажа ДД выносного типа в стеновых, потолочных основаниях или корпусах осветительных приборов предварительно просверливается отверстие. Устройство крепится саморезами. Электрический кабель соединяется с клеммами датчика согласно схеме производителя. Электромонтажные работы осуществляются только при выключенном сетевом питании.
Силовые цепи
В тонкости операционных усилителей пока не лезем, продолжаем исследовать наиболее очевидное и вероятное.
В данном случае это проверка работы реле платы питания. Это реле включается, то есть, на его катушку подается напряжение 24В, если открывается ключевой транзистор. В данном случае S9013, n-p-n.
Проверку лучше проводить при полностью отключенной слаботочной плате. Как раз, мы её отключили при проверке питания в пункте 4.
Для проверки работы транзистора надо его базу замкнуть с эмиттером, желательно через резистор. Он там есть (R21, 20кОм), либо использовать свой, порядка 2 кОм – 33 кОм. Транзистор в данном случае будет закрыт (ток через него не течёт), и реле должно быть выключено.
Далее, проверяем открытие транзистора и соответственно включение реле. Для этого через тот же резистор (резистор обязателен, перемычка спалит транзистор) подключаем базу транзистора к +24В. Реле должно включиться.
Если транзистор не работает, его надо проверить омметром, отключив питание (можно проверить до манипуляций с резистором). Как проверить транзистор – можно, не буду писать?
Также возможна неисправность реле.
Базовые параметры датчика движения
Помимо изменяемых параметров у каждого датчика движения существует базовый набор, строго заданный производителем, это:
- Ширина охвата.
- Дальность действия.
- Мощность применяемого светильника.
- Способ установки.
Рассмотрим их особенности более подробно.
Ширина охвата
Современные датчики на движение различаются по углу обзора в широких пределах – от прямого угла до полного круга. Чтобы знать, как правильно настроить его в конкретных условиях, следует прибегнуть к следующим рекомендациям производителя:
- Для общего охвата и расположения на столбе — 3600 по горизонтальной плоскости.
- С той же целью, но на стене — 1800.
- В бытовых условиях достаточно модели с углом по вертикали порядка 200.
- На объектах повышенного контроля и в целях охраны применяются детекторы с шириной охвата в вертикальной плоскости около 1800.
Дальнобойность
Характеристика прибора указывается в метрах и определяет, на каком расстоянии от сенсора должен располагаться движущийся объект для его инициации. Для помещения его значение минимально — от 2 до 5–6 м, для улицы — до нескольких десятков метров. При этом чем дальше зона покрытия, тем выше вероятность ложных срабатываний, так как требуется весьма чувствительный детектор.
Мощность светильника
Датчик движения, как любой электротехнический прибор, способен пропускать тон заданного номинала. Поэтому подключение к нему ограничивается по суммарной мощности. Например, если прибор рассчитан на 100 Вт, к нему можно подсоединить не более двух ламп по 50 Вт или четырех по 25 Вт и так далее.
Способ монтажа
По способу установки и месту применения датчики движения имеют следующие модификации:
- Корпусные. Выпускаются в стандартном виде и оснащаются специальным кронштейном для закрепления на стенке, столбе, потолочной поверхности или иной конструкции.
- Встраиваемые. Изготавливаются в миниатюрной форме с возможностью скрытного монтажа в незаметных местах.
Кроме того, некоторые модели детекторов идут в едином корпусе со светильником. Это весьма удобно в небольших помещениях или общественных местах, когда раздельная установка детектора и лампочки не целесообразна, трудозатратна или не безопасна.
https://youtube.com/watch?v=yIS5pfvPCGc
Возможности использования датчиков движения
По мнению специалистов схема подключения датчика движения для освещения определенного пространства не имеет особых отличий от обычного выключателя, что позволяет установить такое оборудование как в загородном доме, так и на площадях вокруг него. К тому же для организации освещения могут быть использованы как устройства, реагирующие на движение, так и механизмы проходных выключателей.
Кроме того, подобные приборы, нередко, подсоединяются к иным сетям, например:
- системам сигнализации;
- звуковому оповещению;
- другому оборудованию, применяемому для охраны и безопасности частных владений.
Технические характеристики
Выбирать датчик движения для включения света надо по нескольким параметрам. По типу определились — это пассивный инфракрасный. Все другие характеристики во многом зависят от места установки. Есть также дополнительные свойства, которые будут полезны, но, в случае ограниченного бюджета, без них можно обойтись. Обо все поговорим немного подробнее.
Миниатюрный датчик движения может встраиваться в светильники
Датчик движения для включения света: основные критерии выбора модели
В этом разделе рассмотрим основные характеристики, на которые обязательно обращать внимание
- Дальность действия. Для помещений дальность обнаружения может быть минимальной — 5 метров, больше вряд ли нужно. Разве что это производственное или складское помещение, лестничный пролет. Тут расстояние до объекта может быть 10 метров и больше. Для установки на улице дальность подбираете сами. Только учтите, что зона уверенного приема часто меньше заявленной на 20-30%. Так что датчик движения для включения света на улице лучше брать с запасом по дальности действия.
- Угол обзора:
Вертикальный. Может быть от 15° до 180°. Определяет высоту детектируемой зоны. Чем больше она по размеру, тем с большей вероятностью будет определен объект. Вот только это может быть и кошка, и собака и даже летучая мышь. Соответственно, широкоугольные датчики не всегда нужны. Кошки и собаки обычно высотой менее метра. Поэтому для уменьшения количества ложных срабатываний, имеет смысл захватить полосу на высоте от метра. А для этого достаточно небольшого вертикального обзора.
-
- Горизонтальный угол обзора датчика движения. Может быть от 90° до 360°. Выбор датчика движения для включения света в этом случае зависит от того, откуда могут подходить люди. Если только с одной стороны (двери в помещении), достаточно узкополосной модели, если только с двух направлений можно поставить либо два с узкой зоной обнаружения, но направить их в разные стороны, либо поставить широкоугольный. Зависит от направлений подхода, но, как правило, два датчика с малым углом стоят дешевле одного широкоугольного.
- Мощность подключаемых осветительных приборов. Тут все понятно — зависит от потребляемой мощности светильников.
- Диапазон регулировки задержки отключения. При отсутствии движения свет отключается автоматически. Но не всегда мы постоянно движемся. Бывает, замираем на минуты. Вот этой настройкой и регулируется время, на протяжении которого свет остается включенным при отсутствии движения.
При выборе датчика обнаружения движения для включения освещения, еще важен материал корпуса и его цвет
Даже если это не охранные системы, стоит обращать внимание на эту деталь. Цвет желательно выбрать в тон стены, крыши, столба — поверхности на которой он будет установлен
Дополнительные, но не лишние
Еще важна степень защиты корпуса. Если датчик движения для включения света ставят на улице, корпус должен быть защищен от влаги и пыли. Поэтому степень защиты (IP) — IP46 и выше. Такие же датчики ставят в ванных, душе, погребе — везде, где есть повышенная влажность. Для сухих помещений — коридоры, кладовки, лестничные площадки — подойдет с IP22.
Кроме того, могут быть следующие опции:
Возможность регулировать яркость света.
Температурный режим. Особенно важен, если собираетесь устанавливать датчик на улице.
Совместимость с балластом. Для управления светодиодными и экономными люминесцентными лампами на 220 В необходимо, чтобы датчик мог работать с таким типом нагрузки.
Режим день/ночь. На улице включать свет днем нет необходимости
Поэтому наличие такого параметра, как отключение на светлое время суток тоже важно. Хотя, можно поставить обычный датчик движения, а перед ним датчик освещенности.
Размеры. Есть совсем небольшие детекторы, которые легко скрыть
Один минус — миниатюрный датчик стоит дороже.
Есть совсем небольшие детекторы, которые легко скрыть. Один минус — миниатюрный датчик стоит дороже.
Наверняка есть и другие опции и возможности. Если у вас есть специальные требования, стоит поискать модель с такими возможностями. Рынок развивается очень быстро и то, что год назад было недоступным, через полгода становится обыденным явлением.
