Датчик движения для включения света: схема подключения, типы и особенности использования

Подписаться

Датчик движения – электроприбор, позволяющий получать информацию о состоянии контролируемой им области, преобразуя полученные данные о происходящих изменениях состояния исследуемого пространства в сигнал, который удобно использовать в дальнейшем. Другими словами, схема датчика движения позволяет обнаружить в контролируемой им зоне перемещений и сформировать контрольный сигнал, который запустит в исполнение заранее заложенный алгоритм действий. Установка датчика движения помогает как увеличить безопасность проживания, так и обеспечить дополнительную экономию энергоресурсов.

Рис. 1. Датчик движения, управляющий включением света на входе в дом

На сегодняшний день датчики движения активно задействуются в различных сферах:

  • охранных системах
  • в сигнализациях
  • в системах, контролирующих доступ в помещения
  • в управлении освещением (например, включение света в подъезде при входе жильцов)
  • в системе «умный дом» - в составе интегрированной система управления освещением, вентиляцией, кондиционированием и отоплением, автоматического открывания ворот (дверей). Датчик движения позволяет корректировать климатические показатели в зависимости от наличия/отсутствия людей в помещении.

Рис.2. Различные виды датчиков движения

В зависимости от типа используемого излучения, датчики движения классифицируют на:

  • инфракрасные
  • микроволновые
  • ультразвуковые
  • комбинированные

Инфракрасные датчики движения

Работа инфракрасного (ИК) датчика движения основана на обнаружении теплового (инфракрасного) излучения, исходящего от окружающих объектов. Любой объект, имеющий собственную температуру, генерирует инфракрасное излучение, попадающее через систему специальных сегментированных вогнутых зеркал или линз на установленный внутри датчика чувствительный сенсор, который и фиксирует это излучение. Если объект движется, то его испускаемое им ИК (тепловое) излучение периодически фокусируется разными линзами, установленными в системе, на сенсоре. Это и есть сигнал, который запускает выполнение функции, заложенной в датчике. В различных датчиках количество линз может варьироваться от 20 до 60 штук, при этом с увеличением числа задействованных линз растет и общая чувствительность датчика. Зона охвата, которую контролирует датчик движения, зависит от общей площади поверхности имеющейся системы линз – чем эта площадь больше, тем шире и зона захвата.

Рис. 3. Принцип действия ИФ датчика движения

Преимущества ИК датчиков движения:

  • довольно точная регулировка угла обнаружения и дальности движущихся объектов
  • их удобно применять вне помещений, потому что они реагируют исключительно на те объекты, которые испускают тепло (имеют собственную температуру)
  • абсолютно безопасны для окружающих (люди, животные), потому что работает только в пассивном режиме – как приемник, нет никакого излучения

Рис. 4. Инфракрасный датчик движения


Недостатки ИК датчиков движения:

  • частые ложные срабатывания, вызванные появлением различных тепловых излучений, вплоть до потоков теплого воздуха, исходящего от радиаторов отопления, работающего кондиционера и т.д.
  • снижение точности работы на открытом пространстве из-за влияния окружающих факторов, например, осадков, солнечного света и т.д.
  • достаточно маленький диапазон температур, в котором достигается стабильная работа датчика
  • не определяет объекты покрытые (облаченные) специальными материалами, не пропускающими (блокирующими) ИК-излучение

Ультразвуковые датчики движения

Ультразвуковой (УЗ) датчик движения контролирует окружающее пространство при помощи звуковых волной, частота которых подбирается так, чтобы она находилась вне пределов слышимости для человеческого уха. Так как при отражении от движущегося объекта частота сигнала меняется (эффект Доплера), при определении изменения частоты в принятом сигнале, датчик начинает выполнять запрограммированную функцию.

Рис. 5. УЗ датчик движения

Внутри УЗ датчика движения устанавливается генератор звуковых волн (длина волны зависит от типа модели и производителя, обычно частота генерируемого сигнала лежит в пределах от 20 до 60 кГц). Сгенерированная волна излучается в открытое пространство (зону действия датчика) и, отразившись от окружающих объектов, возвращается назад в приемник. Фактически – это компактная радиолокационная станция.

С появлением в зоне, контролируемом датчиком движения, движущегося объекта, отраженные волны буду получать дополнительную частотную составляющую – эффект Доплера. Путем сравнения с основным излучением она выделяется и формирует сигнал, который запускает выполнение заложенной в датчик функции – включение света, срабатывание охранной сигнализации и т.д.

Широкое использование ультразвуковые датчики движения нашли в автомобильной промышленности – они составляют основу системы автоматической парковки (так называемый «парктроник»), а так же в системах, осуществляющих контроль в «слепых» зонах. В жилых помещениях они хорошо зарекомендовали себя для контроля движения на лестницах, в длинных коридорах и т.д.

Основные преимущества:

  • довольно невысокая стоимость
  • на качество и стабильность работы не влияют внешние природные факторы (ветер, солнце, осадки и т.д.)
  • конструкция датчика, герметичность позволяют монтировать его в условиях с повышенной запыленностью и высокой влажностью
  • фиксирует движение объекта, не зависимо от того, из какого тот материала

Основные недостатки:

  • относительно малая эффективная дальность действия
  • из-за низкой частоты волн, на которой работает УЗ датчик движения, он эффективно регистрирует объекты, движущиеся с достаточно большой скоростью. При плавном и малоскоростном движении Доплеровская прибавка частоты будет слабо различима, поэтому очень низкоскоростные объекты УЗ датчик движения может и не зафиксировать
  • влияние на животных – в отличие от людей, животные улавливают звук в более широком диапазоне, слышат сигналы на ультразвуковой частоте. Именно поэтому вырабатываемый УЗ датчиком сигнал может их беспокоить, вызывая сильный дискомфорт, провоцируя ответную реакцию и т.д.

Микроволновые датчики движения

Схема датчика движения, использующего для работы волны в СВЧ-диапазоне, как и принцип работы, во многом аналогична описанному выше примеру с ультразвуковым датчиком. Микроволновый генератор формирует высокочастотные волны (подавляющее число производителей работает с частотой 5,8ГГц), которые излучаются датчиком в пространстве. При отражении от движущегося объекта волна получает «доплеровскую» прибавку частоты, которая детектируется при обработке принятого сигнала. После чего сигнал подается на управляющую плату и запускается работа алгоритма, заложенного в датчик.


Рис. 6. Микроволновой датчик движения

Основные преимущества:

  • компактные, по сравнению с другими датчиками движения, размеры
  • большой радиус действия
  • микроволновый (СВЧ) датчик движения способен улавливать движение даже за различными слабо проводящими и диэлектрическими препятствиями: стекла, двери, тонкие стены
  • на точность определения не влияют атмосферные и природные условия (температура, осадки и т.д.)
  • датчик способен выявить объекты, перемещающиеся даже с очень небольшой скоростью
  • возможность организации с помощью всего одного датчика нескольких независимых зон слежения

Характерные недостатки:

  • достаточно высокая стоимость по сравнению с аналогичными (инфракрасные, ультразвуковые) образцами датчиков движения
  • высокая вероятность ложного срабатывания, вызванная определением движения вне зоны контроля (пример – человек, проходящий за окном комнаты может быть определен как человек в комнате, стекло не будет преградой для распространения волны)
  • небезопасность СВЧ - излучения – и хотя окончательный ответ – насколько опасно для человека микроволновое излучение – пока не получен, по стандарту Всемирной организации здравоохранения безопасное для человека непрерывное излучении по плотности мощности не должно превосходить 1 мВт/см2.

Комбинированные датчики

Комбинированная схема датчика движения может совмещать в себе несколько технологий сразу, например, микроволновой датчик и инфракрасный. На сегодняшний день такое совмещение – наиболее эффективное, особенно, когда надо добиться высокой точности определения движения в зоне, контролируемой датчиком. Параллельная работа нескольких каналов резко увеличивают вероятность обнаружения перемещения, кроме того, такие датчики продуктивно дополняют друга, взаимно компенсируя недостатки каждого типа датчиков движения.

Рис. 7. Комбинированный датчик движения

Устройство датчика движения подробно рассматривается на видео:

На правильность и стабильность функционирования датчика движения большое влияние оказывает выбор места для установки прибора. Для этого следует учесть несколько факторов:

  • тип устанавливаемого датчика и его исполнение
  • вариант крепежа
  • возможности подключения

Выбирая место для инсталляции датчика движения, следует минимизировать факторы, которые негативно влияют на его работу, повышая риск ложного срабатывания или наоборот, делая невозможным выявление движущегося объекта. На рисунке ниже приведены примеры потенциальных мест для размещения инфракрасного датчика:


Рис. 8. Примеры размещения ИФ датчика движения

Как видно, в этом случае следует, прежде всего, избегать мест с возможным прямым попаданием стороннего теплового излучения: радиаторы обогрева, прямые солнечные лучи, кондиционер.

При выборе мест для установки датчиков движения, необходимо учитывать особенности каждого из типов датчиков, чтоб в их рабочую область не попали объекты которые могут вызывать ложные срабатывания и в то же время было доступно все необходимое для отслеживания пространство. Перед установкой датчика следует убедиться, что поверхность, на которую будет осуществлен монтаж, не подвергается вибрации.

По возможности размещения датчики движения подразделяют:

  • потолочные – предназначены для монтажа на потолках, плитах перекрытия и т.п. В большинстве случаев схема датчика движения, устанавливаемого на потолке, предусматривают круговую (360 градусов) зону обнаружения. Рекомендованы для установки в помещениях, где требуется максимально полный охват и контроль всего пространства (пример монтажа потолочного датчика движения представлен на видео:
  • угловые и настенные – имеют более узкую диаграмму направленности, с меньшими углами обзора, чем потолочные датчики движении. Их преимущество – возможность точно выделить зоны, нуждающиеся в контроле, сократив тем самым количество ложных реакций. Настенные датчики (как это логично вытекает из самого названия) крепятся на вертикальных поверхностях, угловые – для монтажа в углах (в местах примыкания) стен – в некоторых случаях это наиболее удобный и оправданный в плане помехозащищенности вариант. При этом для угловых датчиков предусмотрено два варианта крепления – как на внешних (чаще всего – на улице, на углах дома), там и внутренних (внутри помещений) углах.

В некоторых универсальных датчиках при помощи специального крепежа существует возможность осуществить как прямой монтаж (на потолке или стене), так и угловой – на внутренних и внешних углах сооружений.

По возможности установки датчики разделяют на:

  • внешние (или же накладные) – отличаются, прежде всего, простотой монтажа – достаточно обеспечить подвод электропроводки, никакой дополнительной подготовки больше не потребуется. Даже если схема датчика движения не позволяет реализовать полностью круговой обзор, конструктивно для внешних датчиков предусматривается возможность для регулирования направления (сектора) обзора. Дополнительный плюс – датчики такого типа максимально функциональны, они позволяют в любой момент скорректировать зону охвата
  • внутренние (или же встраиваемые) – позволяют установить датчики максимально неприметно. Сейчас можно подобрать датчики, дизайн которых выполнен в одном стиле с остальным электроустановочным оборудованием – выключателями и розетками. Есть модели, которые предусматривают установку не только на стены, но и могут встраиваться в мебель, в потолок и некоторые электроприборы.

Выбор конкретного типа – внутренний или внешний – зачастую зависит от степени готовности объекта. Если выбор места установки датчиков происходит на стадии проектирования дома, то предпочтение отдается встроенным датчикам – они могут наиболее органично и незаметно быть вписанными в общий интерьер, не выделяясь и не мешая.

По способу обеспечения энергоснабжением датчики могут быть:

  • автономными – питание обеспечивается за счет встроенных внутренних аккумуляторов, нет необходимости подведения электропроводки. Современные модели для установки на улице имеют на панели встроенные солнечные батареи, позволяющие подзаряжать аккумулятор днем. Автономные датчики требуют систематического контроля как исправности аккумуляторов, так и степени их зарядки. Оптимальный вариант при необходимости встроить систему движения в готовый интерьер
  • проводные – самые распространенные благодаря надежному и стабильному способу подключения. В этом случае к датчику подводятся питающие провода, понятно, что такой вариант отлично подходит при создании системы контроля и наблюдения в новых домах (при ремонте). Единственный недостаток – система отключается при пропадании электропитания.

Подробнее типовые схемы для подключения датчиков рассмотрены на видео:

 

Подключение датчика движения

В подавляющем большинстве случаев датчики движения запитываются от стандартной бытовой сети – 220В/50 Гц (за исключением, естественно, автономный датчиков, функционирующих от аккумулятора).>


Рис. 9 Схема подключения датчика

Как видим, датчик стоит на «фазовом» проводе, противоположное подключение, с разрывом «нуля», резко повышает вероятность выхода датчика из строя.

В некоторых случаях, параллельно датчику движения, при подключении можно предусмотреть контрольный выключатель.

Рис. 10 Установка датчика движения с контрольным выключателем

Это позволит в случае каких-либо форс-мажорных обстоятельств оставлять свет в комнате включенным сколько потребуется. В остальное время, при переведении выключателя в положение «выкл», датчик движения продолжит полностью контролировать управление освещением.

В обязательном порядке схема подключения наносится на корпус датчика движения, как правило – вблизи с клеммной колодкой. На примере ниже маркировка клемм выполнена тиснением пластмассы непосредственно на корпусе.

Рис. 11 Маркировка клемм на датчике движения

Знак « L←» соответствует клемме, к которой подключается фазовый провод, «L→» - для подключения провода, отводимого к лампочке, «N» - подключение «нуля». При этом даже если вы не знаете фазировки при подключении проводов, ничего страшного не произойдет – если подключить провода к датчику неверно, он просто не заработает (основной признак – отсутствие индикации сигнального диода. Обычно – зеленого цвета, при нормальном функционировании мигает порядка 1 раза в секунду). Достаточно будет просто поменять входящие провода местами – прибор заработает. Но не стоит спешить делать выводы о правильности подключения – у некоторых моделей время выхода на «режим» (прохождение всех переходных режимов) может доходить до 30с – только после этого появляется индикация на светодиоде.

Подробно операция подключения датчика движения представлена на видео

Настройка датчика движения

Для регулировки параметров датчика движения на его корпусе может располагаться от 2 до 4 ручек регулировки. Рядом с ручками наносят следующие обозначения: вид регулировки (буквенно), пиктограмма, обозначающая вид регулировки и указание направления для изменения настроек.

Рис. 12 Регулировки датчика движения

LUX – регулятор освещенности, с его помощью задают порог освещенности, другими словами – насколько темно должно быть в помещении, чтобы датчик движения начал срабатывать. Это поможет избежать срабатывания датчика в светлое время суток. Пределы установки– 5-10000 Люкс.

TIME – регулятор таймера, им устанавливается промежуток времени, в течении которого, после срабатывания датчика, будет гореть освещение. Начальная установка – минимальное время. При этом следует помнить, что отсчет времени начинается после прекращения движения. Если после срабатывания датчика человек продолжил движение, то таймер автоматически перезапускается. К примеру, таймер выставлен на 1 минуту. В комнате появляется девушка, датчик срабатывает свет включается. В течение 15 минут девушка занимается фитнесом – все это время свет будет гореть. После того, как девушка вышла из комнаты, сработает таймер и свет будет гореть еще 1 минуту. Пределы установки – 5 – 420 секунд.

SENS – регулятор чувствительности, устанавливается довольно редко. Позволяет устанавливать дистанцию, с которой срабатывает датчик. Предел установки – до 12 м. Изначально выставляется на максимальное значение. Пределы установки – до 12 м.

MIC – регулировка чувствительности микрофона, еще одна довольно редко встречающаяся функция в датчиках, включенияосвещения. В принципе, это отдельный датчик, который реагирует на шум. Но в быту, из-за своей низкой помехуустойчивости, востребован мало – любой внешний шум (проезд автомобиля, шум в соседней комнате, взрыв петарды и т.д.) может заставить его среагировать в комнате. Но для охранных датчиков, при правильной настройке, выступает в роли дублирующей системы, существенно повышая степень защищенности объекта. Изначально выставляется на минимальное значение. Пределы установки - 30-90 db.

+
2
-
21 Июля 2014, 14:21