Схеми датчиків руху і принцип їх роботи, схеми підключення

Датчик руху найчастіше використовується для ввімкнення освітлення, коли ви проходите або перебуваєте поруч з ним. З його допомогою можна добре економити електрику і позбавити себе від необхідності клацати вимикачем. Цей пристрій також використовується і в системах сигналізації, для визначення небажаних проникнень. Крім цього їх можна зустріти і на виробничих лініях, вони там потрібні для автоматизованого виконання будь-яких технологічних завдань. Датчики руху іноді називають датчикам присутності.

Типи датчиків руху

Датчики руху розрізняють за принципом дії від цього залежить їх робота, точність спрацювання і особливості використання. У кожного з них є сильні і слабкі сторони. Від конструкції і роду використовуваного елемента залежить і кінцева ціна такого датчика.

Датчик руху може бути виконаний в одному корпусі і в різних корпусах (блок керування окремо від датчика).

контактні

Найпростіший варіант датчика руху – використовувати кінцевий вимикач або геркон. Геркон (герметичний контакт) це перемикач який спрацьовує при появі магнітного поля. Суть роботи полягає в установки кінцевого вимикача з нормально-розімкнутими контактами або геркона на двері, коли ви її відкриєте і зайдете в приміщення контакти замкнуться, включать реле, а воно включить освітлення. Така схема зображена нижче.

інфрачервоні

Спрацьовують від теплового випромінювання, реагують на зміну температури. Коли ви входите в поле зору такого датчика він спрацьовує на теплове випромінювання від вашого тіла. Недоліком такого способу визначення є помилкові спрацьовування. Теплове випромінювання властиве всьому що є навколо. Наведемо кілька прикладів:

1. ІК датчик руху варто в приміщенні з електрообігрівачем, який періодично включається і відключається за таймером або термостата. При включенні обігрівача можливі помилкові спрацьовування. Можна спробувати цього уникнути довгої і скрупульозної налаштуванням чутливості, а також спробою направити його так, щоб в прямої видимості не було обігрівача.

2. При установці на вулиці можливі спрацьовування від поривів теплого вітру.

В цілому ці датчики нормально працюють, при цьому це найдешевший варіант. Як чутливий елемент використовується PIR-сенсор, він створює електричне поле пропорційно тепловому випромінюванню.

Але сам по собі сенсор не має широкої спрямованості, поверх нього встановлюється лінза Френеля.

Правильніше буде сказати – багатосегментна лінза, або мультілінза. Зверніть увагу на віконце такого датчика, воно розбите на секції це і є сегменти лінз, вони фокусують потрапляють випромінювання у вузький пучок і направляють його на чутливу область датчика. В результаті цього на маленьке приймальне віконце піроелектричного сенсора потрапляють пучки випромінювань з різних сторін.

Для збільшення ефективності детектування руху можуть встановлювати здвоєні, або счетвертненние сенсори або кілька окремих. Таким чином, розширюється поле зору приладу.

Виходячи з вищесказаного потрібно відзначити і те, що на датчик не повинен потрапляти світло від лампи, а також в поле його зору не повинно бути ламп розжарювання, це також сильне джерело інфрачервоного випромінювання, тоді робота системи в цілому буде нестабільною і непередбачуваною. ІК-випромінювання погано проходять через скло, тому він не спрацює, якщо ви будете йти за вікном або скляними дверима.

Це найпоширеніший вид датчика його можна купити а можна і зібрати самому на основі, тому розглянемо його конструкцію докладно.

Як зібрати ІК-датчик руху своїми руками?

Найпоширеніший варіант – це HC-SR501. Його можна купити в магазині радіодеталей, на алі-експрес, часто поставляється в наборах Arduino. Може використовуватися як в парі з мікро контролером, так і самостійно. Він являє собою друковану плату з мікросхемою, обв’язкою і одним ПІР-сенсором. Останній накритий лінзою, на платі є два потенціометра, один з них регулює чутливість, а другий час яке на виході датчика присутній сигнал. При детектуванні руху на виході з’являється сигнал і тримається встановлений час.

Він харчується напругою від 5 до 20 вольт, спрацьовує на відстані від 3 до 7 метрів, а сигнал на виході тримає від 5 до 300 секунд, ви можете продовжити цей період, якщо використовувати одновібратор на NE555, мікроконтролер або реле затримки часу. Кут огляду близько 120 градусів.

На фото зображений датчик в зборі (зліва), лінзу (справа внизу), зворотний бік плати (справа вгорі).

Розглянемо плату докладніше. На її лицьовій стороні розташований чутливий елемент. На задній – мікросхема, її обв’язування, праворуч два підлаштування резистора, де верхній – час затримки сигналу, а нижній – чутливість. У нижній правій частині джампер для перемикання режимів H і L. У режимі L датчик видає вихідний сигнал тільки вона період часу виставленого потенціометром. Режим H видає сигнал, поки ви перебуваєте в зоні дії датчика, а коли ви її залишаєте сигнал, зникне через час заданий верхнім потенціометром.

Якщо ви хочете використовувати датчик без мікроконтролерів, тоді зберіть цю схему, все елементи підписані. Схема харчується через гасить конденсатор, напруга живлення обмежена на рівні 12В за допомогою стабілітрона. Коли на виході датчика з’являється позитивний сигнал реле Р включається через NPN транзистор (наприклад BC547, mje13001-9, КТ815, КТ817 та інші). Можна використовувати автомобільне реле або будь-яке інше з котушкою на 12В.

Якщо вам потрібно реалізувати якісь інші функції – можна використовувати його в парі з мікро контролером, наприклад платою Ардуіно. Нижче представлена ​​схема підключення і програмний код.



ультразвукові

Випромінювач працює на високих частотах – від 20 кГц до 60 кГц. Звідси виходить одна неприємність – тварини, наприклад собаки, чутливі до цих частот, більш того вони використовуються для їх відлякування і дресирування. Такі датчики можуть дратувати їх і з цим виникають проблеми.

Ультразвуковий датчик руху працює на ефекті Доплера. Випромінювана хвиля, відбиваючись від рухомого об’єкту, повертається і приймається приймачем, при цьому довжина хвилі (частота) незначно змінюється. Це детектується, і датчик видає сигнал, який використовують для управління реле або сіммістором і комутації навантаження.

Датчик непогано відпрацьовує руху, однак якщо руху дуже повільні – він може не спрацьовувати. Перевагою є те, що вони не чутливі до змін умов навколишнього середовища.

Лазерні або фотодатчики

У них є випромінювач (наприклад інфрачервоний світлодіод) і приймач (фотодіод аналогічного спектру). Це простий датчик, можлива реалізація в двох виконаннях:

1. Випромінювач і фотодіод монтуються в проході (контрольованій зоні) навпроти один одного. Коли ви проходите через нього ви затуляєте випромінювання і воно не досягає приймача, тоді спрацьовує датчик і включається реле. Це можна використовувати і в системах сигналізації.

2. Випромінювач і фотодіод стоять поруч один з одним, коли ви знаходитесь в зоні дії датчика випромінювання відбивається від вас і потрапляє на фотодіод. Це називається також датчиком перешкоди, з успіхом застосовується в робототехніці.

мікрохвильовий

Складається також з передавача і приймача. Перший генерує сигнал високої частоти, другий їх приймає. Коли ви проходите поруч змінюється частота. Приймач налаштований таким чином, що при зміні частоти сигнал посилюється і передається на виконавчий орган, наприклад реле, і відбувається включення навантаження.

Мікрохвильові датчики руху дуже чутливі, дозволяють «побачити» об’єкт навіть за дверима або за склом, проте це викликає і проблеми помилкового спрацьовування, коли об’єкт знаходиться поза полем передбачуваної видимості.

Це досить дорогі датчики, але вони реагують навіть на самі незначні руху.

Подібним чином працюють і ємнісні прилади. Така схема зображена нижче.

Як підключити датчик руху?

Можна придумати безліч варіантів і схем підключення датчика руху в залежності від ваших потреб, іноді потрібно щоб система спрацьовувала при русі в різних місцях, наприклад вуличне освітлення по шляху від будинку до воріт і навпаки, в інших випадках необхідно примусове включення або відключення світла і т . Д. Ми розглянемо кілька варіантів.

Зазвичай у датчика руху є три дроти або три клеми для під’єднання:

1. Приходить фаза.

2. Фаза, що відходить для живлення навантаження.

3. Нуль.

Якщо вам не вистачає потужності датчика – використовуйте проміжне реле і магнітний пускач з котушкою на 220В. Для цього замість лампочки в нижчезазначених схемах підключаються висновки котушки.

Схема №1. Лампа включається тільки від датчика руху.

Схема №2. Лампа включається від датчика руху або від вимикача (примусове включення).

Схема №3. Датчик руху відключається. Так він не буде спрацьовувати, коли вам це не потрібно, наприклад, в світлий час доби.

Схема №4 – включення лампи від двох датчиків, розташованих в різних місцях.

На фото нижче зображені клеми до яких приєднуються живлять дроти.

висновок

Використання датчиків руху, як би це не звучало, це крок до розумного будинку. По-перше, це допоможе знизити споживання енергії та ресурс ламп. По-друге, це позбавить від необхідності кожного разу клацати вимикач. Для освітлення на вулиці при правильного налаштування можна зробити так, щоб світло включався, коли ви підходите до воріт будинку.

Якщо відстань від воріт до будинку 7-10 – можна обійтися і одним датчиком, тоді не доведеться прокладати кабель на другий датчик або збирати схему з прохідним вимикачем.

Як вже було сказано найчастіше зустрічаються ІК-датчики, їх досить для простих завдань, якщо вам потрібна велика чутливість або точність – придивіться до датчиків інших типів.

Олексій Бартош

Ссылка на основную публикацию