В данной статье речь пойдет о том, как сделать датчик движения своими руками. Такие устройства используются в квартирах или домах, на дачных участках. Они являются основной частью безопасного и комфортного проживания. К тому же, собирая такой датчик радиолюбитель получит удовольствие о того, что прибор, который он сам собрал, работает исправно.
Самостоятельная сборка сэкономит деньги, так как купить отдельные радиодетали по отдельности намного дешевле, чем готовый датчик движения. Здесь конечно имеются в виду качественные европейские бренды, а не дешевые их китайские аналоги. В статье подробно рассказано об устройстве и его сферах применения, добавлена пара полезных видеороликов по теме, а также вниманию читателю предложен интересный материал для скачивания.
Принцип работы устройства
Датчик движения чаще всего используется для включения освещения, когда вы проходите или находитесь рядом с ним. С его помощью можно хорошо экономить электричество и избавить себя от необходимости щелкать выключателем. Это устройство также используется и в системах сигнализации, для определения нежелательных проникновений. Кроме этого их можно встретить и на производственных линиях, они там нужны для автоматизированного выполнения каких-либо технологических задач. Датчики движения иногда называют датчикам присутствия.
Типы приборов
Датчики движения различают по принципу действия от этого зависит их работа, точность срабатывания и особенности использования. У каждого из них есть сильные и слабые стороны. От конструкции и рода используемого элемента зависит и конечная цена такого датчика. Датчик движения может быть выполнен в одном корпусе и в разных корпусах (блок управления отдельно от датчика).
Материал по теме: Как сделать антенну для цифрового телевидения своими руками.
Контактные варианты
Самый простой вариант датчика движения – использовать концевой выключатель или геркон. Геркон (герметичный контакт) это переключатель который срабатывает при появлении магнитного поля. Суть работы заключается в установки концевого выключателя с нормально-разомкнутыми контактами или геркона на дверь, когда вы её откроете и зайдете в помещение контакты замкнутся, включат реле, а оно включит освещение. Такая схема изображена ниже.
Инфракрасные
Срабатывают от теплового излучения, реагируют на изменение температуры. Когда вы входите в поле зрения такого датчика он срабатывает на тепловое излучение от вашего тела. Недостатком такого способа определения являются ложные срабатывания. Тепловое излучение присуще всему что есть вокруг. Приведем несколько примеров:
- ИК датчик движениястоит в помещении с электрообогревателем, который периодически включается и отключается по таймеру или термостату. При включении обогревателя возможны ложные срабатывания. Можно попробовать этого избежать долгой и скрупулезной настройкой чувствительности, а также попыткой направить его так, чтобы в прямой видимости не было обогревателя.
- При установке на улице возможны срабатывания от порывов тёплого ветра.
В целом эти датчики нормально работают, при этом это самый дешевый вариант. В качестве чувствительного элемента используется PIR-сенсор, он создает электрическое поле пропорционально тепловому излучению. Но сам по себе сенсор не имеет широкой направленности, поверх него устанавливается линза Френеля.
Правильнее будет сказать – многосегментная линза, или мультилинза. Обратите внимание на окошко такого датчика, оно разбито на секции это и есть сегменты линз, они фокусируют попадающие излучения в узкий пучок и направляют его на чувствительную область датчика. В результате этого на маленькое приемное окошко пироэлектрического сенсора попадают пучки излучений с разных сторон.
[stextbox id=’info’]Для увеличения эффективности детектирования движения могут устанавливать сдвоенные, или счетвертненные сенсоры или несколько отдельных. Таким образом, расширяется поле зрение прибора.[/stextbox]
Исходя из вышесказанного нужно отметить и то, что на датчик не должен попадать свет от лампы, а также в поле его зрения не должно быть ламп накаливания, это также сильный источник ИК-излучения, тогда работа системы в целом будет нестабильной и непредвиденной. ИК-излучения плохо проходят через стекло, поэтому он не сработает, если вы будете идти за окном или стеклянной дверью.
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.
Микроволновое устройство
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.
Чувствительность позволяет обнаружить объект за дверью или стеклом, например; детектирует даже малейшие движения. Сверхвысокочастотный датчик движения опирается на эффект Доплера. Сенсор, излучая и принимая электромагнитные волны, фиксирует нахождение теплокровных существ в секторе контроля. Датчик движения своими руками проще делать с антенной имеющей всестороннюю диаграмму направленности, тогда он будет реагировать независимо от того, откуда пришло воздействие. На расстоянии 5 м срабатывает надежно. Взмаха руки достаточно, чтобы сенсор сработал.
Изначально, в момент включения прибора, на выходе устройства будет напряжение близкое к нулю. При фиксировании датчиком нарушения сектора охраны, значение напряжения на выходе поднимется до 3-5 вольт. Согласно схемы, обратное переключение должно произойти не менее, чем через 30 секунд. Меняя номиналы емкостей и резисторов можно ее скорректировать. Приобретя весь перечень элементов, указанных на представленной принципиальной схеме весь прибор можно разместить на двух печатных платах размером 5х4 см, причем на одной из них большую часть будет занимать приемо-передатчик с антенной.
Особенностью микроволнового датчика, которая связана со способом обнаружения человека, является способность определения движения через радиопроницаемые препятствия. Это является его достоинством и недостатком одновременно. Полученный прибор имеет следующие параметры:
- питающее напряжение 5-15 В;
- потребляемый ток 3 мА;
- мощность передатчика 2 мВ;
- температурный диапазон -20 +50 градусов Цельсия;
- сектор контроля – 360⁰;
- дальность детекции до 8 м;
- задержка отключения – 30 с.
Принципиальная схема микроволнового датчика движения
Корпус датчика может быть любой формы, но материал обязательно радио проницаемым. Во время настройки необходимо правильно расположить его. Нужно учитывать, из каких материалов выполнены стены, пол и потолок помещения. Устройство не нужно направлять в сторону окна, возможны ложные срабатывания от проходящих за окном людей. При необходимости можно уменьшить чувствительность, это тоже снизит количество ложных срабатываний. Это производится резистором R4. Он изменяет коэффициент усиления транзистора VT1.
На компараторе, собранном на микросхеме К554 СА1, происходит сравнение сигнала с приемника и пороговым уровнем. В случае превышения происходит срабатывание датчика. Собирая это устройство, нужно действовать в таком порядке:
- подготовить блок питания. Для этого с него нужно срезать разъем, а потом вольтомметром определить, где находится «плюс»;
- припаять к плюсовому контакту резистор;
- также с помощью паяльника подсоединить катод фотодиода к плюсу резистора;
- затем к минусу подстроечного резистора нужно припаять анод фотодиода, а также эмиттер транзистора VT1;
- после этого эмиттер VT2 нужно припаять к минусу резистора, а коллектор VT 2 – к одному из контактов герконового реле. Второй контакт реле присоединяется к блоку питания;
- лазерная указка применяется в самодельных датчиках наиболее часто, поэтому легче всего воспользоваться ей. В целях экономии к блоку питания подсоединяется 2 дополнительных провода;
- шуруп нужно вставить в сантехническую прокладку. Его шляпку следует поместить внутрь указки, чтобы она упиралась в пружину;
- один питающий провод нужно подсоединить к шурупу, а второй просовывается между корпусом лазерной указки и сантехнической прокладкой.
Прежде чем включить ДД, необходимо убедиться в правильности сборки, сверившись со схемой. После этого прибор можно подключать и проверять его работу.
Датчик движения для сигнализации
Такие устройства широко применяются не только для автоматического включения и выключения света, но и в охранных системах. С этой целью используются инфракрасные ДД, реагирующие на температуру объекта. Поскольку человеческое тело является активным источником ИК-лучей, прибор мгновенно реагирует на него, включая сигнализацию. К достоинствам инфракрасного ДД следует отнести:
- безопасность для человека и животных;
- надежность;
- простоту настройки.
Собрать простой датчик движения для сигнализации можно своими руками. Для этого понадобятся:
- корпус (подойдет от старого бытового прибора);
- питающие провода;
- фотодиод;
- биполярный транзистор с переходом p-n-p;
- герконовое реле;
- подстроечный резистор.
Порядок сборки датчика
Функцию регулятора чувствительности выполняет резистор R11. В роли компараторов (сравнивающих реле) выступает стабилитрон. Сверху платы располагается антенна. Чтобы она не окислялась, ее полируют и наносят сверху тонкий слой ацетона. Катушки обматываются в 12 витков тонким проводом. К центральному отверстию с помощью винта на 3 мм фиксируется втулка. Готовое устройство помещается в корпус, в котором заранее проделывается отверстие для крепления. При необходимости внутренние углы корпусной части можно расточить.
Чтобы лучше видеть светодиоды, под них тоже можно просверлить специальные отверстия, но в большинстве случаев необходимости в этом нет – их свечение хорошо видно сквозь материал корпуса. После этого к прибору подсоединяется лампа дневного света. На этом работа закончена. Мы собрали простой инфракрасный датчик движения своими руками. Эти приборы, как говорилось выше, очень просты и удобны в использовании. С их помощью можно неплохо сэкономить на оплате электроэнергии, а также создать вполне надежную охранную систему. Поскольку теперь вы знаете, как сделать датчик движения своими руками, то сможете справиться с этим самостоятельно.
Схемы подключения
У датчиков движения с одним встроенным контактом обычно имеется три клеммы. Две из них служат для питания ДД. На одну из клемм подается фаза. Фазная клемма помечается символом L. На другую клемму подается ноль (N). Третий вывод – выход фазы с контакта. В некоторых случаях замыкающий контакт имеет два вывода. Тогда, для подключения фазы с контакту, между одной из клемм контакта и клеммой L устанавливают перемычку.
Схема будет работать следующим образом. При появлении человека в зоне обнаружения, датчик движения сработает, замкнется встроенный контакт и подаст фазу на лампу. Лампа будет гореть, пока будет продолжаться движение или не закончится выдержка времени. После окончания временной выдержки контакт разомкнется. Для того чтобы не совершать ненужных движений чтобы зажечь лампу вновь, можно установить выключатель, с помощью которого можно зашунтировать (замкнуть) встроенный контакт датчика движения. С помощью выключателя можно будет включить свет, чтобы он горел постоянно.
[stextbox id=’alert’]Часто с помощью датчиков движения управляют светильниками в местах, где имеется естественное освещение в светлое время суток. В таких случаях целесообразно применять ДД со встроенным датчиком освещенности, который днем блокирует работу аппарата.[/stextbox]
Параллельная работа двух датчиков
Случается, что зона обнаружения одного датчика движения не покрывает всего помещения, где может появиться человек. Такая ситуация характерна, например для длинного коридора, когда свет должен загореться независимо от того, в каком конце коридора появится человек. В этом случае можно использовать два датчика движения работающие параллельно. Нетрудно заметить, что данная схема, с электрической точки зрения, мало отличается от схемы с выключателем.
Как и в схеме с выключателем оба контакта датчиков движения включены параллельно и взаимно шунтируют друг друга. То есть, лампа включится при срабатывании любого из двух датчиков. Данная схема масштабируема. Это означает, что можно бесконечно наращивать количество датчиков движения работающих параллельно. Увеличение количества датчиков может потребоваться, например, для освещения лестниц имеющих несколько пролетов.
[stextbox id=’alert’]Важно! Используя подобные схемы нужно обязательно помнить, что все датчики движения должны питаться от одной и той же фазы. В случае несоблюдения этого правила, при одновременном срабатывании двух датчиков, может произойти короткое замыкание.[/stextbox]
Иногда с помощью датчиков движения приходится управлять более мощными нагрузками, чем одна или несколько лампочек. Тогда в силу вступает ограничение по максимально допустимому току встроенного контакта. Предельно допустимый коммутируемый ток можно узнать из паспорта изделия. Часто производители указывают этот ток на корпусе прибора. Если ток потребления нагрузки превышает «возможности» датчика движения, тогда нагрузку включают с помощью магнитного пускателя, а управление пускателем осуществляют с помощью датчика движения.
Часто датчики движения могут находиться на значительном расстоянии от управляемой нагрузки. При этом приходится прокладывать довольно длинные кабельные трассы. Это может быть сопряжено со значительными материальными затратами, а, иногда, и просто невозможно. Для этих случаев производители предлагают датчики движения со встроенным радиоканалом (беспроводные ДД). В последнее время подобные аппараты находят широкое применение в системах «умного дома».
Как сделать самодельный датчик движения
Пусть вас не пугают названия. Автодин, сделанный на основе транзистора VT1 по сути и гетеродин и смеситель для сигнала. Во время движения объекта, частота этого сигнала меняется на пару герц и сравнимо с доплеровским смещением. Благодаря конденсатору С2 и ФНЧ сигнал принимается каскадом, который по сути и фильтр и усилитель одновременно. Потом он при помощи последнего стабилизируется. За регулировки чувствительности отвечает резистор R11.
Дополнительный материал: Переделываем обычный выключатель в проходной.
В качестве компараторов для самодельного детектора движения своими руками подойдут реле К1 и стабилитрон VD3. Так как напряжение не должно упасть ниже отметки в 11 вольт, включить в схему повышающий стабилизатор не будет лишним. Во время изготовления платы не забудьте отшлифовать антенну (она расположена на верхней части схемы) и, чтобы она не окислилась при использовании, нанести на неё слой ацетонового или спиртового раствора канифоли.
Намотка катушек L1 и L2 состоит из 12 витков провода под названием ПЭЛ 0,23. В качестве корпуса для датчика движения может выступить что угодно, лишь бы пропускало вспышки светодиода VD5. Подойдет и обыкновенная мыльница из пластмассы. При подключении самодельного датчика движения для сигнализации для охраны вашей коллекции самодельных поделок места лучше потолка не найти. Потолочный датчик обладает самым большим углом обзора. Инструкция в виде схемы подключения детектора движения к электросети детектор движения:
Самодельный датчик на Ардуино
Инфракрасный датчик движения на Ардуино представляет собой ИК сенсор, подключенный к контроллеру. Вместе их можно использовать как автоматический включатель освещения. Распайка контактов зависит от разработчика и изготовителя продукции, но по принципиальной схеме можно определить, что, чем является. Для работы потребуется контроллер Arduino Uno, макетная плата, USB-кабель, ИК сенсор, светодиод, резистор 220 Ом и монтажные провода. В программном обеспечении Arduino имеется набор шаблонов. Используя их и заменяя управляемые устройства на датчик можно получить требуемое изделие.
Взяв программу, включающую светодиод, установленный на плате Arduino UNO и заменив управляющую кнопку на выходные контакты датчика получим устройство управления освещением. Светодиод будет управляться по команде с теплового датчика. Подключив вместо светодиода обмотку реле можно включать освещение. В отличие от обычных датчиков включения освещения здесь длительность работы лампы задается программно. Написание программ наглядно показывается на сайтах, посвященных Arduino.
*понижение чувствительности сенсора датчика путем изменения его регулирующих настроек;
*вставка в сенсор специальных линз, меняющих параметры зоны его контроля;
*применение дополнительного микропроцессора.
Отключение света может блокироваться слишком большой уставкой порога яркости (LUX).
Заключение
Изготовление датчика объема своими руками, как показывает практика, дело реализуемое, увлекательное и полезное. Совместное использование с контроллерами позволяет приобрести навыки программирования. Датчики движения можно самостоятельно реализовать и на других принципах.
Дополнительную информацию по данной теме можно узнать из файла Инфракрасный датчик движения. А также в нашей группе ВК публикуются интересные материалы, с которыми вы можете познакомиться первыми. Для этого приглашаем читателей подписаться и вступить в группу.
В завершение хочу выразить благодарность источникам, откуда почерпнут материал для подготовки статьи:
www.electrik.info
www.dip8.ru
www.elektrika.ru
www.lampaexpert.ru
www.vseinstrumenti.ru
www.bezopasnostin.ru
Предыдущая
