Светодиодный светильник с солнечной панелью и датчиком движения

Основная информация о датчике движения

Рассмотрим немного информации о датчике движения для освещения и сфера его применения. Датчик движения — устройство, основной функцией которого является распознание движения в зоне его действия. Имеется три вида датчика – пассивный, активный и смешанный.

Принцип действия активного датчика, основан на излучении ультразвуковых и электромагнитных волн. Пассивный, имеет инфракрасный датчик, который распознает тепло человека. Смешанные датчики движения имеют оба прибора контроля.

Виды датчиков движения

Основной задачей датчика движения является фиксация перемещения в заданной области. Как только объект пересечет указанную черту, или займет локацию в охватываемой датчиком области, сенсор воспримет это явление и передаст соответствующий сигнал. В обиходе, на сегодняшний день, присутствует достаточно большое разнообразие подобных устройств, отличающихся как функционалом, так и принципом действия:

• инфракрасные – основаны на принципе изменения состояния электронного ключа под воздействием светового излучения;
• радиоволновые – посылают в заданную область определенную частоту радиоволн, в случае появления препятствия волны отражаются и антенна воспринимает это излучение, подавая соответствующий сигнал в ответ;
• тепловые – реагируют на появление предметов с определенной температурой в зоне охвата, пригодны для использования в помещениях или после захода солнца;
• магнитные – представляют собой аналог кнопки, устанавливаемой на двери или калитке, срабатывают при открытии, такой тип датчика имеет существенные ограничения в работе;

Тепловые датчики движения будут сбоить при установке их на кухне около обогревателей и других источников тепла. Аналогичным образом боится воздействия помех и радиоволновой датчик. Поэтому широкое распространение получили инфракрасные устройства, работающие за счет фотореле, изменяющего уровень сопротивления при попадании световых волн. Наиболее простым и понятным в изготовлении будет инфракрасный датчик движения.

Принцип работы устройства

Активные датчики посредством регистрации и сравнения данных, полученных во время излучения, оповещают о движении, если в данных произошел сдвиг.

Плюсы ультразвуковых датчиков:

1. Низкая стоимость.
2. Не поддаются влиянию погодным условиям.
3. Распознают движение независимо материалу.

Минусы ультразвуковых приборов:

• Ограничение в дальности действия
• Они рассчитаны на достаточно резкие движения.
• Животные чувствительны к ультрачастотам.

Чаще всего такие приборы применяют в охранных системах для автомобиля.

Плюсы радиочастотных датчиков движения:

• Их размеры невелики.
• Имеются модели с большим радиусом действия.
• Очень точны.

Минусы радиочастотных приборов:

• Их стоимость довольно высока.
• Из-за высокого порога чувствительности бывают ложные фиксирования движения.
• Высокая мощность прибора может плохо влиять на организм человека или животного при долгом нахождении в поле действия.

Виды

Контроллеры движения классифицируются по частотам излучения, которые они могут фиксировать. В частности, выделяют датчики, работающие на:

• ультразвуковом излучении;
• инфракрасном излучении (ИК);
• микроволновом излучении.

Есть и комбинированные устройства. Они совмещают в себе датчики, которые регистрируют движение при помощи принципиально разных сенсоров. Например, теплового и акустического приборов.

Ультразвуковая сигнализация

Принцип действия таких датчиков основан на эффекте отражения волн. Внутри этого устройства установлен генератор колебаний, который излучает сигналы с частотой 20-60 кГц. Эти сигналы распространяются в окружающей среде, отражаются от объектов и возвращаются. Если волна зафиксировала движение, то ее частота меняется, датчик это улавливает, активируя подключенную систему.

Ультразвуковые датчики бывают следующих видов:

1. Настенные наружные и внутренние.
2. Потолочные.
3. Угловые.

Выбирают один из видов контроллеров в зависимости от места установки устройства. Причем уличные модели контроллеров комплектуются специальными защитными корпусами для увеличения продолжительности работы.

Ультразвуковые датчики могут работать в любых погодных условиях.

Инфракрасные устройства

Инфракрасные контроллеры работают следующим образом: датчик сравнивает температуру объекта с опорной температурой. Если разность значений температур выше или равна определенному уровню, то контроллер активирует систему.

Например, фоновый уровень температуры – 20 °C. В помещение заходит человек, излучающий в среднем 36,6 °С. Разность составляет 16,6 °С. Если датчик запрограммирован на меньший уровень активации, то он сработает и запустит систему, которая к нему подключена.

Главное – грамотно настроить контроллер.

Если он будет слишком чувствительным, то станет реагировать на малейшие изменения температуры (потоки горячего воздуха). В таком случае ложных срабатываний не избежать, следовательно, работа датчика будет отчасти

Микроволновые датчики

Принцип действия микроволнового контроллера аналогичен ультразвуковому, только генерация электромагнитного поля идет на большей частоте. Правда, такой датчик реагирует на любые движения, а не только на те, что совершают нагретые до определенного уровня объекты. Главное условие – они должны отражать волны, а не поглощать их (хотя отраженная волна присутствует всегда без исключения из-за неидеальности технических устройств).

Комбинированные аппараты

Такие контроллеры сочетают в себе сразу два сенсора, различающиеся по принципу действия. К примеру, температурный и аудиосенсор. Важно, что одна технология обнаружения движения при этом дополняется другой. То есть точность такого датчика намного выше.

Датчик шума может зафиксировать присутствие человека в помещении, а инфракрасный в паре с ним будет поддерживать работу подключенной к нему системы.

Комбинированному датчику не обязательно видеть человека или объект. Он может его слышать и этого достаточно для активации работы подключенных к контроллеру устройств.

Такие контроллеры целесообразно применять в коттеджах, на лестничных клетках, где есть «слепые зоны».

Их применяют в охранных системах

Пассивные приборы имеют инфракрасные датчики, которые следят за температурой в радиусе своего действия. При изменении температурных данных прибор срабатывает. Именно такой прибор используется чаще, для освещения в жилом помещении.

Устройство датчика ИК

Плюсы инфракрасного датчика

1. Они безопасны для людей и животных.
2. Их легко можно настроить.
3. Они отлично работают, и в помещении, и на улице.
4. Цена является удовлетворительной.

Минусы инфракрасного датчика

• Такой прибор работает лишь в определенных температурных рамках.
• Он не улавливает предметы, покрытые материалом с защитой от инфракрасного излучения.
• Прибор работает со сбоями при тепловых потоках обогревателей и теплого ветра.

Произведения сборки, работы поэтапно

Схема датчика движения, для освещения, очень проста. Для тех кто занимался с ремонтом электро-приборов сделать его не будет тяжело.

Этапы работ:

1. Для начала работы следует подготовить блок питания. Следует срезать с него разъем. Затем при помощи вольтметра найти плюс.
2. Потом следует припаять резистор 10 ком.
3. Фотодиод катодом нужно припаять к резистору, который, припаянный к плюсу.
4. Посредством припаивания, присоединяем к построечному резистору фотодиод анодом. К минусу резистора следует припаять эмиттер транзистора. С базой VT 1, которая, припаянная и к R1, соединяют нужный коллектор.
5. Затем следует соединить эмиттер VT 2с минусом, контакт реле нужно соединить с коллектором VT 2. С плюсом блока питания нужно спаять другой контакт реле.
6. Самым распространённым является использование лазерной указки, ее и используем. Для экономии к тому же блоку питания паяем еще два дополнительных провода.
7. Вставляем шнур в водопроводную прокладку все это, шляпкой внутрь нужно вставить в указку — так чтобы шляпка уперлась в имеющуюся внутри пружину.
8. Один провод от питания должен быть подключен к шурупу, а другой следует просунуть между прокладкой и корпусом указки.

Перед включением следует еще раз сверится со схемой. Если со схемой все сходится,тогда проверяем работу прибора.

Как подключить прибор и настроить чувствительность

Для того чтобы прибор работал исправно и справлялся с поставленной задачей, нужно ответственно отнестись к его установке. Лучшим местом для монтажа является дверной проем. Для более эстетичного вида, прибор можно поместить в пластмассовую коробочку, проделав отверстие для фотодиода.

Монтирует датчик на высоте около метра, от пола. Указку следует установить параллельно полу и так чтобы луч попадал на фотодиод, тогда чувствительность при работе прибора будет не нарушена, не потребуется прибегать к его ремонту.

По окончании монтажа можно скрыть провода, так они не будут портить внешний вид, и путаться под ногами. Задуматься об установке прибора желательно во время ремонта в помещении, тогда будет проще скрыть провода подключения к освещению. При ремонте легче продумать расположение прибора.

Чтобы чувствительность была хорошей нужно проследить за правильностью установки указки. Если она установлена правильно тогда и чувствительность будет в норме, и прибор не будет работать со сбоями и не нужно будет его подвергать ремонту.

При установке следует помнить, что при загрязнении фотодиода или препятствию луча указки, может, нарушит работоспособность прибора.

Схемы датчиков движения

Принцип действия датчика движения основывается на показаниях измерительного элемента, фиксирующего изменения определенного параметра в окружающей среде. В качестве воспринимающего элемента мы рассмотрим пиромодуль (PIR элемент) или фоторезистор, которые будут реагировать на изменение инфракрасного излучения. Наипростейшей схемой такого датчика является:

Рис. 1. Схема датчика на пиромодуле

Как видите на рисунке 1, пиромодуль PIR D203S включает в себя несколько элементов:

• непосредственно сам пироэлектрик PIR;
• полевой транзистор T1;
• шунтирующий резистор R1.

Работа схемы происходит следующим образом: при попадании света на PIR датчик он изменяет параметр электрической величины и открывает цепь для протекания тока через нагрузку. Это наиболее простой вариант сенсора для датчика движения, вместо него можно использовать отечественный образец ПМ-4. Подключение последнего будет производиться немного сложнее и потребует отдельной установки некоторых радиодеталей. Схема подключения датчика ПМ-4 приведена на рисунке ниже:

Рис. 2. Подключение сенсора ПМ-4

Данная модель PIR элемента, в отличии от предыдущей, имеет восемь выводов, 5 из которых нам понадобятся для подключения. Как видите на схеме 2, подключение происходит следующим образом:

• выводы 1,6 и 8 необходимо объединить для подключения к минусовой шине;
• клемма 8 подключается к клемме 2 через резистор R1;
• вывод 2 подсоединяется к затвору транзистора VT1;
• клемма 4 датчика подсоединяется к истоку транзистора VT1.

Нагрузка или рабочий электроприбор подсоединяется к стоку полупроводникового элемента. ПМ-4 гораздо чаще встречается у радиолюбителей, поэтому его проще найти в качестве подручного помощника. Но при отсутствии таковых из ситуации поможет выйти и обычный биполярный транзистор, если с него удалить верхнюю крышку, чтобы открыть доступ света к кремниевому кристаллу. В этом случае, на его основе также можно собрать датчик движения своими руками, рабочая схема такого датчика приведена на рисунке 3 ниже:

Рис. 3. Схема датчика движения на основе транзистора

Так как регулировка открытого и закрытого положения в датчике движения будет осуществляться за счет попадающего на кристалл светового потока, база удаляется и в работе схемы не участвует. В остальном схема будет работать по такому принципу:

• при попадании света на открытый кристалл транзистора VT1 он откроется, и ток будет протекать через его цепь и усилитель DA1 к нагрузке;
• в случае прекращения подачи светового потока на VT1 переход закроется и напряжение в точке А устремиться к нулю, конденсатор C1 начнет разряжаться;
• питание нагрузки прекратится за счет закрытия фототранзистора, а возобновление наступит лишь после того, как барьер между источником света и приемником покинет заданную область;

Рис. 4. Препятствие между источником и приемником

• на выход датчика движения можно подключить реле или контактор, которое будет управлять включением или отключением прожектора освещения.

На схеме R1 совместно с конденсатором C1 представляют собой времязадающую цепочку, поэтому от их параметров будет зависеть результат включения нагрузки. В нашем примере, наиболее часто встречается подключение освещения от датчика движения. Регулируемый резистор R2 установлен в цепь обратной связи усилителя, и чем больше его номинал, тем эффективнее работа усиления, но снижается устойчивость всей схемы. Поэтому подбор этих трех элементов нужно производить опытным путем, на рисунке выше приведены лишь приблизительные параметры.