Простейший инфракрасный сенсор, который будет сообщать о наличии препятствия, можно сделать всего на одном транзисторе. Эта самоделка имеет скорее не практическое применение, а скорее теоретическое, демонстрируя работу инфракрасного датчика наличия препятствия. Конечно, никто не мешает сделать и практическое применение, скажем, при построении простых роботов.
Схема инфракрасного датчика препятствия
Работа схемы очень проста. Инфракрасный светодиод излучает инфракрасное излучение, в невидимом человеческому глазу спектре. Если на пути излучения появляется объект, то инфракрасные лучи начинают отражаться от объекта и возвращаться обратно в сторону светодиода. Ловушкой для этих лучей служит инфракрасный фото элемент (ИК фотодиод). При попадании на него отраженных лучей, его сопротивление уменьшается. В результате ток в цепи базы транзистора увеличивается и транзистор открывается. Нагрузкой транзистора служит синий светодиод, который начинает светиться. Можно на выход подключить зуммер и слышать звуковой сигнал.Если препятствия датчику нет, то лучи не отражаются и транзистор не открывается.
Транзистор можно взять любой, той же структуры, можно советский КТ315 или КТ3102.
Сборка датчика
Схема собрана навесным монтажом. Настройка не требуется – работает сразу. Питаю я от аккумуляторной батареи 3,7 В.
Инфракрасные датчики используют роботы-пылесосы, различные системы контроля, в обычном печатном принтере обязательно стоит таких парочка, а то и больше и тп.
Данная статья не пособие о том, как установить датчик, а скорей как его модернизировать самим для домашних условий. Сейчас датчики движения продают абсолютно готовыми к установке. Помимо самого датчика движения в нем встроен датчик освещенности и таймер времени. "Так что же в нем модернизировать, если в нем уже все есть?" - спросите Вы? Об этом и пойдет речь в данной статье. . .
Данная статья не пособие о том, как установить датчик, а скорей как его модернизировать самим для домашних условий. Сейчас датчики движения продают абсолютно готовыми к установке. Помимо самого датчика движения в нем встроен датчик освещенности и таймер времени. "Так что же в нем модернизировать, если в нем уже все есть?" - спросите Вы? Одной из таких модернизаций у нас будет изменения источника питания самого устройства.
В большинстве случаев в данных устройствах применен блок питания прямого преобразования. Смотрите рисунок.
КПД такого блока ничтожно мал! Потребление электричества этим блоком скажется довольно существенно на кармане домовладельца. А результате окажется, что датчик не помогает экономить, а наоборот - помогает тратить!
Что же делать? - Я предлагаю заменить этот блок питания на трансформаторный или на импульсный. У них КПД в разы выше. А если выбирать конкретно между импульсным и трансформаторным, то КПД больше у импульсного источника питания. Несмотря на этот факт я все же предпочел трансформаторный, к тому же мне пришлось внедрить в устройство только трансформатор, так как выпрямительный мост и стабилизатор там уже есть. Смотрите рисунок.
Я решил поставить лампу с моим модернизированным датчиком на кухню, что когда человек подходил к столу или когда бы просто входил (все зависит от того как Вам нужно настроить датчик), то свет бы включался.
Все установил, прикрепил. Смотрите фото:
Далее идет самая приятная часть всей работы - это испытания. Но вот беда: датчик отказывался выключать лампу! То есть она гасла на секунду и тут же включалась. В чем же тут проблема, подумал я? И понял, что при размыкании контактов в датчике происходит мощный электромагнитный импульс, так как в моей лампе накаливания стоит дроссель, а помехи которые создаютя разрывом цепи мешают работе датчика и включают лампу снова после выключения. Что бы я не делал, какие бы помеха - гасящие цепи не ставил бы - ничего у меня не получилось. . .
Все таки решение нашлось, когда я нашел плату запуска от сгоревшей эконом лампы. По принципу запуска она работает также как и обычная лампа дневного света. То есть этот тяжелый дроссель, стартер я смогу заменить этой маленькой платой. Тут я понял, что я могу убить сразу двух зайцев. Во-первых, я избавлюсь от ненужных мне помех, а во вторых сэкономлю электричество. Ведь по сравнению с дроссельной системой, система запуска у эконом ламп импульсная. От этого она и "экономит".
Все. Я выдрал все внутренности и заменил их вот такой вот маленькой платой.
Теперь у меня получился некий гибрид эконом лампы с лампой дневного света.
Хочу сказать, что китайцы опять преувеличили. Вместо положенных 26 ватт (как было написано на корпусе энергосберегающей лампы) она выдавала около 17-19 ватт. И поэтому свечение стало чуть хуже, нежели с дросселем.
На ряду с этим появилось и несколько плюсов. Первый из них это экономия, а второй - это быстрый и плавный запуск. То есть теперь лампа зажигается мгновенно как лампа накаливания без морганий и без треска контактов стартера.
Теперь все работы закончены, приступаем к повторным испытаниям. Все работает стабильно. Внизу датчика расположены два переменных резистора. Одним регулируется чувствительность датчика освещенности, а вторым время горения лампу, то есть время задержки времени датчиком движения.
Я прикрепил датчик к низу лампы. Смотрите фото.
Тем самым поступил не совсем разумно. Свет с включенной лампы отражается от предметов и попадает на датчик освещенности и лампа начинает моргать. От датчика освещенности пришлось отказаться. Я убавил его чувствительность переменным резистором до нуля и датчик освещенности перестал работать. Собственно вещь нужная, но переустанавливать весь датчик в другое место было не совсем практично. Теперь наше устройство реагирует только на движение.
В принципе я доволен. Я настроил лампу так, чтобы при подходе к столу она загоралась, а при отходе выключалась через 15 секунд. Это время необходимо для того, чтобы не было внезапных выключений когда датчик "привыкает" к Вашему нахождению у стола.
В заключении хочу напомнить о мерах безопасности. Если Вы соберетесь делать что-то подобное. Все детали находятся под опасным для жизни напряжением 220 вольт. При работе удостоверьтесь, что устройство обесточено, ни в коем случае не прикасайтесь к токоведущим частям, когда они находятся под напряжением! После выключения необходимо подождать минут 15 и только потом приступать к работе, иначе высоковольтовые конденсаторы, находящиеся в цепи не успеют разрядиться и Вас может поразить электрическим током.
Будьте особо внимательны и осторожны!
Применение домашних автоматизированных систем позволяет значительно сэкономить электроэнергию. Например, установив датчик на уличном освещении на подходе к дому, в подъезде, коридоре, кладовой вы избавите себя от необходимости в темноте нащупывать выключатель и никогда не забудете его выключить. В этой статье мы расскажем об особенностях датчиков и о том, как сделать датчик движения своими руками.
Кратко о датчиках
Датчик движения коммутирует нагрузку при наличии внешнего воздействия, которое зависит от типа датчика и его принципа работы. Когда детектируется присутствие или движения тела питание через симистор или электромагнитное реле поступает на нагрузку. В качестве нагрузки может выступать что угодно: лампочка, обогреватель, громкоговоритель, лишь бы мощность нагрузки не превышала максимальную коммутируемую мощность датчика. Обычно максимальная мощность нагрузки около 1 кВт.
Если вам нужно включить большую мощность – необходимо добавить еще одно реле в цепь, так чтобы силовые клеммы датчика движения включали напряжение на катушку реле.
Принцип работы устройства
Принцип работы датчика зависит от типа схемы подключения и применяемого элемента. Хоть их задача одна, но способы реализации различные Датчики движения можно разделить на группы по принципу их действия. Рассмотрим достоинства и недостатки каждой из них.
Контактный или магнитный
Простейший вариант – использовать механический концевой выключатель, с его помощью вы можете включать свет, когда открыта или закрыта дверь, например. Это не совсем датчик, но все же, самый простой способ реализации автоматического включения приборов.
Следующий вариант – геркон (герметичный контакт) суть его такова: в стеклянной колбочке расположена пара контактов, которая может замыкаться или размыкаться под действием магнитного поля. При этом на двери устанавливается постоянный магнит, а на дверном проеме (наличнике) расположен геркон. Его контакты зачастую не способны пропускать больших токов, поэтому с их помощью может включаться обмотка реле, чтобы увеличить коммутационную способность.
Схема датчика движенияИК-датчик
Инфракрасные датчики движения реагируют на инфракрасные излучения, это излучения длиной волны 1± мм или частотой 300-400 ГГц. В качестве основного чувствительного элемента используется ПИР(PIR)-датчик. Он фиксирует изменения количества излучения на него.
ИК-излучение – это тепловое излучение.
Значит, что в ИК-диапазоне человек выглядит, как большой источник излучения. При этом температура самого датчика не вносит значительных изменений в его работу. Информация из внешнего мира должна попадать на датчик, для этого излучения собираются группой линз, типа линзы Френеля. Внешне это выглядит как окошко в корпусе с ребристым стеклом.
В зависимости от конструкции угол обзора ИК-датчиков движения может доходить до 360 градусов, в таком случае, внутри обычно установлено несколько пироэлектрических элементов (ПИР), а линзы фокусируют на них из соответствующих зон видимости. Такие широкоугольные датчики нужны для фиксирования движения со всех сторон, чтобы не ставить несколько узконаправленных устанавливается один на 360 градусов на потолке.
ИК датчики реагируют на тепло Достоинства :
- цена;
- простота;
- распространенность;
- хорошо работает в помещении;
- хорошие регулировки;
- Не раздражает животных.
Недостатки :
- недостоверность;
- проблемы при работе на улице.
Так как реагирует на тепло – имеет много «вредных» для точной работы факторов. Ложные срабатывания происходят на любой порыв теплого ветра или включившийся обогреватель, при этом температура фона должна отличаться (в меньшую сторону) чем температура человека. Поэтому он вряд ли сработает на кухни, когда вы окажетесь напротив раскаленной плиты, но нужен ли он там?
Лазерный или фотодатчик
Лазерный датчик представляет собой пару элементов, излучатель и приемник, при этом излучатель может быть в ИК спектре, чтобы быть незамеченным человеческим глазом. Такие сенсоры используются в сигнализации, когда вы пересекаете луч лазера, на фотоприемник (фоторезистор или фотодиод) он не попадает и схема выдает сигнал о присутствии в помещении. Как использовать этот сигнал зависит от дальнейших подключений, можно зажигать свет через реле времени или сирену или сигнал на блок управления системой охраны и безопасности.
Другой вид фотодатчиков выглядит следующим образом: светодиодный излучатель и приемник установлены не напротив друг друга, а рядом, в одной плоскости, излучение отражается и попадает на оптический приемник, когда вы заходите в поле зрения сенсора – датчик движения срабатывает. Другое название – датчик препятствия.
Достоинства:
- Простота.
Недостатки:
- Узкое поле зрения.
- Специфичность применения.
Специфика действия фотодатчика движения Микроволновый
Микроволновый датчик движения – работает по принципу радиоприемника-передатчика. В схеме генерируются высокочастотные колебания и здесь же принимаются, приемная часть настроена таким образом: когда рядом никого нет реле выключено. Когда вы попадаете в рабочую зону приемника – частота колебаний изменяется, в результате чего с детекторного диода подается сигнал о том, что нужно включить силовой элемент и подать напряжение в нагрузку.
Недостатки:
- Высокочастотное излучение вредит здоровью (хотя вы носите в кармане смартфон, там еще больше излучений).
- Относительно высокая стоимость.
- Возможны ложные срабатывания при воздействиях за пределами наблюдаемой зоны.
Достоинства:
- чувствительность позволяет обнаружить объект за дверью или стеклом, например;
- детектирует даже малейшие движения.
Так работает микроволновый датчик движения Ультразвуковой
По принципу «излучатель-приемник» построен еще один тип – ультразвуковой датчик движения. Частота ультразвуковой волны лежит в диапазоне выше 20 кГц, но ниже 60 кГц. Принцип обнаружения базируется на допплеровском эффекте. Длина отраженной волны изменяется, приемник фиксирует это изменение и дает сигнал о присутствии и движении нового объекта.
Недостатки :
- На него могут реагировать животные. На ультразвуковых излучателях работают отпугиватели собак.
- Если медленно передвигаться – ультразвуковой ДД может не сработать.
Достоинства :
- приемлемая стоимость;
- нечувствительны к изменениям условий окружающей среды.
Схемы для самодельных датчиков движения
Предлагаем рассмотреть несколько схем, пригодных для повторения и изучения принципов работы датчиков. Кроме того, микроволновый поможет освоить еще и основы радиопередающей техники и детектирования сигналов, а схемы с применением микроконтроллеров позволят сделать модульный вариант с готовых решений для Ардуино.
Схема детектора присуствия Емкостной
Примем за нормальное состояние – когда рядом с сенсором никого нет, а за срабатывание – когда вы рядом.
Транзистор VT1 – это узел генератора на полевом ключе, настроенном на 100 кГц. В резонанс с ним настроен колебательный контур L2C2. Электрически связан с генератором через R2. VD1 (детекторный диод). Частоты указаны при отсутствии внешних воздействий, т. е. вы не касаетесь схемы, и удалены от нее. Деталь DA1 – компаратор, нужен для сравнения сигнала с диода и опорного напряжения заданного через R3. В нормальном состоянии выход должен стремиться к нулю. При этом сигнал на неинвертирующем входе компаратора «–» равен 5 В, а на выходе – 0 В.
Когда вы подходите к сенсору, емкость увеличится, частота генератора уменьшится, вы влияете именно на частоту генератора, а L2C2 частота задана колебательным контуром параллельно соединенной емкости и индуктивности.
Резонанс между генератором и этим контуром исчезает, и напряжение на неинвертирующем входе падает. Так как напряжение на инвертирующем растет, то выход начинает подтягиваться к напряжению питания и остановится на уровне 8 вольт (примерно), их можно использовать для управления реле, через транзистор для усиления выходного тока, тиристорами и прочими приборами, от которых вы уже запитаете нагрузку.
Обе катушки намотаны на ферритовых кольцах 2000 НМ, 20 мм внешним диаметром по 100 витков провода ПЭВ-2 0.2 мм, виток к витку. В свою очередь, L1 имеет отвод от 20 витка, а L2 от 50 витка (от середины). Мотайте так, чтобы расстояние между началом и концом было не меньше чем 0.3 мм.
Датчик – 2 куска провода 1 мм диаметром и длиной 1–1.5 м располагаются на расстоянии 20 см друг от друга.
Настройка: вольтметром меряем напряжение C5, вращая подстроечный C4, добиваемся максимального напряжения (2.5–5 В), если напряжение ниже, добавляем параллельно С3 постоянный конденсатор 15 пФ, если все равно не хватает напряжения – уменьшаем R1, но не менее 500 кОм. Следующий шаг – по схеме R3 выкрутить в нижнее положение, а R2 в среднее. Светодиод, подключенный к выходу ОУ через резистор, светится. Вращая R3 сделать так, чтобы он погас. Проводите настройку непосредственно там, где он и будет установлен. Если провести настройку на рабочем столе, а потом разместить датчик, где вы планировали – скорее всего, придется настраивать заново.
Тепловой датчик на Arduino
Для сборки проекта ПИР датчика движения на Ардуино нужно:
- PIR-датчик HC-SR501.
- Arduino UNO (или любая другая подобная).
- Блок питания 4–6 V.
Подключение элементов датчика HC-SR501 – содержит в себе 1 пироэлектрический элемент, он накрыт линзой, и необходимую обвязку на печатной плате. С одной из сторон платы выведены подстроечные резисторы для регулировки чувствительности и времени задержки. Выходной сигнал имеет амплитуду в 3.3 вольта, а напряжение питания 5–12 вольт. Максимальная дистанция, на которой датчик сработает – 7 м, и задержка времени после срабатывания – до 5 минут.
Схема подключения датчика Схема соединения для управления светом через реле.
Управление светом Наглядная схема соединений на беспаечной макетной плате (breadboard)
Включать освещение в некоторых помещениях или на улице на весь темный период неразумно. Чтобы свет горел только тогда когда нужно, в цепь питания светильника ставят датчик движения. В «нормальном» состоянии он разрывает цепь питания. При появлении в его зоне действия какого-то движущегося предмета, контакты замыкаются, освещение включается. После того, как объект пропадет из зоны действия, свет выключается. Такой алгоритм работы отлично показал себя в уличном освещении, в освещении подсобных помещений, коридоров, подвалов, подъездов и лестниц. В общем, в тех местах, где люди появляются только периодически. Так что для экономии и удобства лучше поставить датчик движения для включения света.
Виды и разновидности
Датчики движения для включения света могут быть разных типов, предназначены для различных условий эксплуатации. В первую очередь надо смотреть где может устанавливаться устройство.
Уличные датчики движения имеют высокую степень защиты корпуса. Для нормальной эксплуатации на открытом воздухе берут датчики с IP не ниже 55, но лучше — выше. Для установки в доме можно брать IP 22 и выше.
Тип питания
Самая многочисленная группа — проводные для подключения к 220 В. Беспроводных меньше, но их тоже достаточно. Они хороши если включать надо освещение, работающее от низковольтных источников тока — аккумуляторных или солнечных батарей, например.
Способ определения наличия движения
Датчик движения для включения света может определять движущиеся объекты используя различные принцип детекции:
Чаще всего для включения света на улице или дома используют инфракрасные датчики движения. Они имеют невысокую цену, большой радиус действия, большое количество регулировок, которые помогут настроить его. На лестницах и в длинных коридорах лучше поставить датчик с ультразвуком или микроволновой. Они в состоянии включить освещение даже если вы еще далеко от источника света. В охранных системах рекомендованы к установке микроволновые — они обнаруживают движение даже за перегородками.
Технические характеристики
После того, как определились с тем, какой датчик движения для включения света вы будете ставить, надо подобрать его технические характеристики.
Угол обзора
Датчик движения для включения света может обладать различным углом обзора в горизонтальной плоскости — от 90° до 360°. Если к объекту могут подходить с любого направления, ставят датчики с радиусом 180-360° — в зависимости от его расположения. Если устройство закреплено на стене, достаточно 180°, если на столбе — уже нужно 360°. В помещениях можно использовать те, которые отслеживают движение в узком секторе.
Если дверь одна (подсобное помещение, например), может быть достаточно узкополосного датчика. Если в помещение входить могут с двух-трех сторон, модель должна уметь видеть, как минимум, на 180°, а лучше — во все стороны. Чем шире»охват», тем лучше, но стоимость широкоугольных моделей значительно выше, так что стоит исходить из принципа разумной достаточности.
Есть также угол обзора по вертикали. В обычных недорогих моделях он составляет 15-20°, но есть модели, которые могут охватывать до 180°. Широкоугольные детекторы движения обычно ставят в охранных системах, а не в системах освещения, так как стоимость их солидная. В связи с этим, стоит правильно подбирать высоту установки прибора: чтобы «мертвая зона», в которой детектор просто ничего не видит, была не в том месте, где движение наиболее интенсивное.
Дальность действия
Тут снова-таки, стоит выбирать с учетом того, в помещении будет устанавливаться датчик движения для включения света или на улице. Для помещений радиуса действия в 5-7 метров хватит с головой.
Для улицы желательна установка более «дальнобойных». Но тут тоже смотрите: при большом радиусе охвата ложные срабатывания могут быть очень частыми. Так что слишком большая зона покрытия может быть даже недостатком.
Мощность подключаемых светильников
Каждый датчик движения для включения света рассчитан на подключение определенной нагрузки — он может пропускать через себя ток определенного номинала. Потому, при выборе, надо знать, суммарную мощность ламп, которые устройство будет подключать.
Чтобы не переплачивать за повышенную пропускную способность датчика движения, да еще и сэкономить на счетах за электричество, используйте не лампы накаливания, а более экономичные — газоразрядные, люминесцентные или .
Способ и место установки
Кроме явного деления на уличные и «домашние» есть еще один тип деления по месту установки датчиков движения:
Если освещение включается только для повышения комфорта, выбирают корпусные модели, так как при равных характеристиках они дешевле. Встраиваемые ставят в охранных системах. Они миниатюрные, но более дорогие.
Дополнительные функции
Некоторые детекторы движения имеют дополнительные возможности. Некоторые из них явное излишество, другие, в определенных ситуациях, могут быть полезны.
Это все функции, которые могут быть полезны. Особенно обратите внимание на защиту от животных и задержку отключения. Это действительно полезные опции.
Где разместить
Установить датчик движения для включения освещения надо правильно — чтобы работал он корректно, придерживайтесь определенных правил:
В больших помещениях устройство лучше устанавливать на потолке. Его радиус обзора должен быть 360°. Если датчик должен включать освещение от любого движения в помещении, его устанавливают по центру, если контролируется только какая-то часть, расстояние выбирается так, чтобы «мертвая зона» бала минимальной.
Датчик движения для включения света: схемы установки
В самом простом случае датчик движения подключается в разрыв фазного провода, который идет на лампу. Если речь идет о темном помещении без окон, такая схема работоспособна и оптимальна.
Если говорить конкретно о подключении проводов, то фаза и ноль заводятся на вход датчика движения (обычно подписаны L для фазы и N для нейтрали). С выхода датчика фаза подается на лампу, а ноль и земля на нее берем со щитка или с ближайшей распределительной коробки.
Если же речь идет об уличном освещении или включении света в помещении с окнами, надо будет или ставить датчик освещенности (фотореле), или устанавливать на линии выключатель. Оба устройства предотвращают включение освещения в светлое время суток. Просто одно (фотореле) работает в автоматическом режиме, а второе включается принудительно человеком.
Ставятся они также в разрыв фазного провода. Только при использовании датчика освещенности, его надо ставить перед реле движения. В таком случае оно будет получать питание только после того как стемнеет и не будет работать «вхолостую» днем. Так как любой электроприбор рассчитан на определенное количество срабатываний, это продлит срок эксплуатации датчика движения.
Все описанные выше схемы имеют один недостаток: освещение нельзя включить на длительное время. Если вам надо вечером проводить какие-то работы на лестнице, вам придется все время двигаться, иначе периодически свет будет отключаться.
Для возможности длительного включения освещения, параллельно с детектором устанавливается выключатель. Пока он выключен, датчик в работе, свет включается когда он срабатывает. Если вам надо включить лампу на длительный период, щелкаете выключателем. Лампа горит все время, пока выключатель снова не будет переведен в положение «выключено».
Регулировка (настройка)
После монтажа, датчик движения для включения света необходимо настроить. Для настройки почти всех параметров на корпусе есть небольшие поворотные регуляторы. Их можно поворачивать, вставив в прорезь ноготь, но лучше использовать маленькую отвертку. Опишем регулировку датчика движения типа ДД со встроенным датчиком освещенности, так как они чаще всего ставятся в частных домах для автоматизации .
Угол наклона
Для тех датчиков, которые крепятся на стенах, сначала надо выставить угол наклона. Они закреплены на поворотных кронштейнах, при помощи которых и изменяется их положение. Его надо выбрать так, чтобы контролируемая область была самой большой. Точные рекомендации дать не получится, так как зависит это от угла вертикального обзора модели и от того, на какой высоте вы его повесили.
Оптимальная высота установки датчика движения — около 2.4 метра. В этом случае даже те модели, которые могут охватывать всего 15-20° по вертикали контролируют достаточное пространство. Настройка угла наклона — это очень приблизительное название того, чем вам придется заниматься. Будете понемногу менять угол наклона, проверять, как срабатывает в таком положении датчик с разных возможных точек входа. Несложно, но муторно.
Чувствительность
На корпусе эта регулировка подписана SEN (от английского sensitive — чувствительность). Положение можно менять от минимального (min/low) до максимального (max/hight).
Это — одна из самых сложных настроек, так как от нее зависит будет ли срабатывать датчик на мелких животных (кошек и собак). Если собака большая, избежать ложных срабатываний не удастся. Со средними и мелкими животными это вполне возможно. Порядок настройки такой: выставляете на минимум, проверяете, как срабатывает на вас и на обитателей меньшего роста. Если необходимо, понемногу чувствительность увеличиваете.
Время задержки
У разных моделей диапазон задержки выключения разный — от 3 секунд до 15 минут. Вставлять его надо все также — поворотом регулировочного колеса. Подписано обычно Time (в переводе с английского «время»).
Время свечения или время задержки — выбираете как вам больше нравится
Тут все относительно легко — зная минимум и максимум вашей модели, примерно выбираете положение. После включения фонаря замираете и засекаете время, по истечении которого он отключится. Далее меняете положение регулятора в нужную сторону.
Уровень освещенности
Эта регулировка относится к фотореле, которое, как мы договорились, встроено в наш датчик движения для включения света. Если встроенного фотореле нет, ее просто не будет. Эта регулировка подписывается LUX, крайние положения подписаны min и max.
При подключении регулятор выставляете в максимальное положение. А вечером, при том уровне освещенности, когда вы считаете должен уже включаться свет, поворачиваете регулятор медленно к положению min до тез пор, пока лампа/фонарь включатся.
Специальные электронные приборы, реагирующие на перемещение в зоне действия их чувствительного элемента, пользуются все большей популярностью у рядового потребителя. С их помощью удается не только защищать важные объекты от проникновения посторонних лиц, но и управлять работой подключенного к ним оборудования (осветителей, в частности). Прежде чем изготовить датчик движения своими руками, потребуется ознакомиться с существующими разновидностями этих приборов, а также со схемами их включения.
Виды датчиков
Датчики движения различными способами определяют появление объекта на контролируемой территории
В соответствии с используемым принципом формирования контрольного сигнала все датчики движения делятся на следующие типы:
- Ультразвуковые чувствительные элементы (УЗ).
- Радиочастотные приборы (РЧ).
- Инфракрасные устройства (ИК).
- Лазерные датчики.
В каждом из этих приборов используется свой вид излучения, регистрируемый чувствительным элементом. Первая разновидность реагирует на УЗ сигнал, отраженный от движущегося объекта, а вторая работает по тому же принципу, но уже в радиочастотном спектре.
Инфракрасные датчики, в отличие от остальных, не используют отраженный сигнал, а обнаруживают передвигающегося человека или животное по тепловому излучению их тела.
Лазерные датчики реагируют на отраженный сигнал в диапазоне волн, соответствующих частоте накачки.
По своему назначению все эти изделия делятся на следующие виды:
- охранные;
- включатели освещения;
- коммутаторы бытовых приборов.
Первый тип датчиков позволяет включать мощный прожектор, освещающий охраняемые территории перед домом или гаражом при проникновении на них постороннего лица. Модели второго типа управляют освещением рабочих участков, находящихся внутри помещений. Они включают свет при приближении человека к зоне сборника мусора, например, и отключают при его уходе. Датчики, управляющие работой бытовых приборов, срабатывают при приближении человека и подключают к сети электрочайник на кухне или телевизор в гостиной.
При выборе схемы самодельного чувствительного прибора обычно исходят из простоты ее реализации.
Самодельные датчики движения
Схема датчика движения для включения света
Схемы датчиков движения, собираемые своими руками, достаточно просты для того, чтобы каждый желающий мог сделать их в домашних условиях. Наиболее распространенными среди пользователей являются следующие варианты:
- световой датчик;
- емкостный датчик;
- тепловой прибор, собранный на основе комплекта «Arduino»
Первым в этом списке представлен прибор, состоящий из встроенного источника света и вынесенного на определенное расстояние транзисторного фотоэлемента. При пересечении перемещающимся человеком линии связи световой луч прерывается, после чего срабатывает исполнительный элемент. Сразу вслед за этим подключенный к нему светильник включается. В устройствах второго типа используется принцип изменения емкости помещения при появлении в нем человека. Поэтому его основной элемент – распределенный конденсатор, состоящий из самодельных емкостных конструкций.
Датчик, собранный на основе конструктора «Arduino», срабатывает при изменении картины теплового излучения.
Самостоятельное изготовление
Самостоятельное изготовление светового чувствительного прибора начинается с подготовки необходимого инструмента и материала. Для его сборки потребуются:
- электрический паяльник;
- измерительный прибор – мультиметр;
- бокорезы и пинцет;
- транзисторный фотоэлемент;
- операционный усилитель (ОУ);
- набор деталей: конденсатор, резисторы и реле РЭС55;
- готовый блок питания, обеспечивающий подачу напряжения в схему.
Также необходимо запастись старой лазерной указкой, служащей источником светового сигнала и набором проводов.
Фотоэлемент можно изготовить самостоятельно, взяв за основу любой старый транзистор (П416, например). Для этого нужно взять бокорезы, а затем с их помощью «выкусить» крышку транзистора, оставив площадку с тремя ножками. Под воздействием света кристаллическая основа вскрытого триода будет работать как фотоэлемент, имеющий чуть меньшую чувствительность.
Порядок сборки
Сборка датчика движения
Берется старый, но работающий блок питания от 4,5 до 12-ти Вольт, от него отрезается питающий разъем. Отвод оформляется в виде двух проводников (плюса и минуса), которые удобно впаивать в схему. Определиться с полярностью электропитания можно с помощью мультиметра.
Все последующие операции выглядят так:
- Из подготовленных деталей собирается несложная схема приемника светового луча от лазерной подсветки.
- Сама она подключается к блоку питания, для чего придется воспользоваться паяльником.
- Собранная часть с приемным элементом помещается в подходящую по размерам коробку; при этом шляпка светочувствительного элемента выводится наружу.
По завершении сборочных операций следует перейти к монтажу самодельного датчика и последующему его подключению.
Монтаж и подключение
Различные схемы подключения
Сделанный своими руками световой датчик удобнее всего встраивается в дверном проеме. В этом случае входящий в помещение человек обязательно пересечет линию, образованную лучом указки и приемником светового излучения (фотоэлементом).
Если система располагается на улице, помещенный в пластиковую коробку приемник при установке слегка затеняется самодельным козырьком. Иногда для этих целей используется кусок пропускающего свет материала, закрывающего приемное отверстие в коробке. Использование таких приемов позволяет снизить влияние других источников света, отраженных от белых поверхностей, например.
Высота установки указки и приемника внутри помещений выбирается равной одному метру. Такое расположение оптимально для большинства членов семьи и вместе с тем прибор не будет срабатывать при перемещении животных. Эта высота к тому же исключает возможность попадания лазера в глаза взрослого человека.
Реле герконовое рэс-55А (5 вольт)
Для включения и срабатывания схемы используется реле типа РЭС 55A, на обмотку которого напряжение подается с исполнительной части. Порядок работы самодельного устройства:
- Под действием светового луча в нормальном (не включенном) состоянии через фоторезистор протекает ток, приводящий к его отрыванию.
- На подключенном к выходу конденсаторе накапливается заряд, создающий на его обкладках определенный потенциал (система находится в равновесии).
- При появлении преграды в виде человека приемник-фоторезистор закрывается, а накопленный на обкладках заряд стекает через подсоединенное параллельно сопротивление.
- Это приводит к снижению потенциала в контрольной точке ОУ практически до нуля, в результате чего низковольтное напряжение поступает на обмотку реле.
Контакты реле замыкают цепь питания светильника, на который мгновенно подается сетевое напряжение 220 Вольт. После прохода человека система останется в неизменном состоянии до тех пор, пока выключатель остается с включенной кнопкой.
Изготовление и настройка микроволнового датчика
Принципиальная схема микроволнового датчика движения
Для изготовления микроволнового датчика потребуется опыт работы с генераторными устройствами высоких частот. За основу взята любительская схема транзисторного генератора на полевой структуре. Приемник выполнен по трансформаторной избирательной схеме с ключевым каскадом на транзисторе КТ315, нагруженным на детекторный диод.
