Как сделать датчик движения своими руками

Для управления освещением удобно использовать датчики движения. Использование систем домашней автоматизации позволяет значительно сэкономить электроэнергию. Например, установив датчик на уличном освещении по дороге в дом, в холле, в коридоре, в туалете, вы избавитесь от необходимости возиться с выключателем в темноте и никогда не забудете его выключить. В этой статье мы расскажем вам о характеристиках датчиков и о том, как сделать датчик движения своими руками.

Содержание: 1. Кратко о датчиках 2. Принцип работы прибора 3. Схемы самодельных датчиков движения 4. Как подключить прибор и настроить чувствительность? 5. Цены на популярные модели 6. Заключение

Кратко о датчиках

Датчик движения переключает нагрузку при наличии внешнего воздействия, которое зависит от типа датчика и принципа его работы. Когда обнаруживается присутствие или движение тела, питание подается через симистор или электромагнитное реле на нагрузку. В качестве нагрузки может выступать что угодно: лампочка, обогреватель, динамик, главное, чтобы мощность нагрузки не превышала максимальную коммутируемую мощность датчика. Обычно максимальная мощность нагрузки составляет примерно 1 кВт.

Если необходимо включить больше мощности, в цепь необходимо добавить еще одно реле, чтобы клеммы питания датчика движения включали напряжение на катушке реле.

Принцип работы устройства

Принцип работы датчика зависит от типа схемы подключения и используемого элемента. Хотя задача у них одинаковая, но разные способы реализации датчиков движения можно разделить на группы по принципу их действия. Рассмотрим достоинства и недостатки каждого из них.

Контактный или магнитный

Самый простой вариант — использовать механический концевой выключатель, с помощью которого можно включать свет, например, когда дверь открыта или закрыта. Это не совсем датчик, но все же самый простой способ реализовать автоматическое включение устройств.

Следующий вариант — геркон (герметичный контакт), суть его такова: пара контактов расположена в стеклянном конусе, который может замыкаться или размыкаться под действием магнитного поля. В этом случае на двери устанавливается постоянный магнит, а на двери (кожухе) располагается геркон. Его контакты часто не способны пропускать большие токи, поэтому с их помощью можно включить катушку реле для увеличения коммутационной способности.

Как сделать датчик движения своими руками

Схема датчика движения

ИК-датчик

Инфракрасные датчики движения реагируют на инфракрасное излучение, которое представляет собой излучение с длиной волны 1 ± мм или частотой 300-400 ГГц. В качестве основного чувствительного элемента используется датчик PIR (PIR). Запишите на нем изменения количества излучения.

ИК-излучение — это тепловое излучение.

Это означает, что в инфракрасном диапазоне человек выглядит как большой источник излучения. При этом температура самого датчика существенно не меняет его работу. Информация из внешнего мира должна попадать на датчик, поскольку это излучение собирается группой линз, например линзой Френеля. Внешне оно похоже на окно в витрине из ребристого стекла.

В зависимости от конструкции угол обзора инфракрасных датчиков движения может достигать 360 градусов, при этом обычно внутри устанавливают несколько пироэлементов (PIR) и линзы фокусируются на них соответствующими зонами видимости. Такие широкоугольные датчики нужны для регистрации движения со всех сторон, чтобы не ставить несколько датчиков под узким углом, один устанавливается на 360 градусов на потолке.

Как сделать датчик движения своими руками

ИК-датчики реагируют на тепло

Преимущества:

  • хорошие настройки;
  • распространенность;
  • простота;
  • Не раздражает животных.
  • хорошо работает внутри;
  • цена;

Недостатки:

  • проблемы при работе на улице.
  • ненадежность;

Поскольку он реагирует на тепло, он имеет много «вредных» факторов для точной работы. Ложные срабатывания возникают при порывах горячего ветра или включенном нагревании, при этом температура фона должна отличаться (ниже) от температуры человека. Поэтому вряд ли вы будете работать на кухне перед горячей плитой, но нужно ли это там?

Лазерный или фотодатчик

Лазерный датчик — это пара элементов, излучатель и приемник, а излучатель может находиться в ИК-спектре, поэтому его нельзя увидеть человеческим глазом. Эти датчики используются для сигнализации, когда лазерный луч пересекается, он не попадает на фотоприемник (фоторезистор или фотодиод), и схема выдает сигнал о присутствии в комнате. Как этот сигнал используется, зависит от дальнейших подключений, возможно включение света через реле времени или сирену или сигнал на панель управления охранной системой.

Другой тип фотодатчиков выглядит так: светодиодный излучатель и приемник устанавливаются не друг напротив друга, а бок о бок, в одной плоскости, излучение отражается и попадает в оптический приемник, при входе в датчик поля датчик движения активирован. Другое название — датчик препятствий.

Преимущества:

  • Простота.

Недостатки:

  • Специфика приложения.
  • Узкое поле зрения.

Как сделать датчик движения своими руками

Специфика фотографического датчика движения

Микроволновый

СВЧ датчик движения: работает по принципу радиопередатчика-приемника. Высокочастотные колебания генерируются в цепи и принимаются здесь, принимающая часть настроена так: когда рядом никого нет, реле отключается. При входе в рабочую зону приемника частота колебаний изменяется, в результате чего с диода детектора поступает сигнал о том, что необходимо включить силовой элемент и подать напряжение на нагрузку.

Недостатки:

  • Возможны ложные тревоги при воздействии за пределы наблюдаемой зоны.
  • Сравнительно высокая стоимость.
  • Высокочастотное излучение вредно для вашего здоровья (хотя вы носите в кармане смартфон, излучения еще больше).

Преимущества:

  • обнаруживает даже малейшее движение.
  • чувствительность позволяет, например, обнаружить объект за дверью или стеклом;

Как сделать датчик движения своими руками

Так работает микроволновый датчик движения

Ультразвуковой

Другой тип построен по принципу «излучатель-приемник»: ультразвуковой датчик движения. Частота ультразвуковой волны находится в диапазоне выше 20 кГц, но ниже 60 кГц. Принцип обнаружения основан на эффекте Доплера. Отраженная длина волны изменяется, приемник фиксирует это изменение и выдает сигнал о наличии и движении нового объекта.

Недостатки:

  • Если двигаться медленно, УЗИ DD может не сработать.
  • Животные могут на это отреагировать. Репелленты для собак работают на излучателях ультразвука.

Преимущества:

  • нечувствителен к изменениям условий окружающей среды.
  • приемлемая стоимость;

Схемы для самодельных датчиков движения

Предлагаем рассмотреть разные схемы, пригодные для повторения и изучения принципов работы датчиков. Кроме того, микроволновая печь также поможет вам освоить основы технологии радиопередачи и обнаружения сигналов, а схемы с использованием микроконтроллеров позволят вам построить модульную версию с готовыми решениями для Arduino.

Как сделать датчик движения своими руками

Схема детектора присутствия

Емкостной

Примем за нормальное состояние — когда рядом с датчиком никого нет, и за триггер — когда ты рядом.

Транзистор VT1 представляет собой узел генератора полевого переключателя, настроенный на 100 кГц. Колебательный контур L2C2 настроен в резонанс с ним. Электрически подключен к генератору через R2. VD1 (детекторный диод). Частоты указываются при отсутствии внешних воздействий, то есть вы не трогаете схему и снимаете с нее. Деталь DA1 — компаратор, необходимый для сравнения сигнала с диода и опорного напряжения, заданного через R3. В нормальном состоянии выходной сигнал должен стремиться к нулю. В этом случае сигнал на неинвертирующем входе компаратора «-» равен 5 В, а на выходе — 0 В.

По мере приближения к датчику емкость будет увеличиваться, частота генератора уменьшаться, вы будете влиять на частоту генератора, а частота L2C2 задается колебательным контуром емкости и индуктивности, соединенным параллельно.

Резонанс между генератором и этой схемой исчезает, и напряжение на неинвертирующем входе уменьшается. По мере увеличения напряжения на инверсии выход начинает повышаться до напряжения питания и останавливается на 8 В (приблизительно), их можно использовать для управления реле, через транзистор для усиления выходного тока, тиристоров и других устройств от который вы уже запитаете нагрузку.

Обе катушки намотаны по очереди на ферритовых кольцах 2000 нм, диаметром 20 мм с наружным диаметром 100 витков 0,2 мм провода ПЭВ-2. В свою очередь, L1 отводится с 20-го хода, а L2 — с 50-го (от центра). Заверните так, чтобы расстояние между началом и концом было не менее 0,3 мм.

Датчик: 2 куска провода диаметром 1 мм и длиной 1-1,5 м расположены на расстоянии 20 см друг от друга.

Калибровка: вольтметром измеряем напряжение С5, поворачивая подстроечный резистор С4, доходим до максимального напряжения (2,5-5 В), если напряжение ниже, добавляем постоянный конденсатор 15 пФ параллельно С3, если еще не с Напряжения достаточно, уменьшаем R1, но не менее 500 кОм. Следующим шагом откручиваем R3 в нижнем положении и R2 в среднем. Светодиод, подключенный к выходу операционного усилителя через резистор, горит. Поверните R3, чтобы он погас. Сконфигурируйте прямо там, где он будет установлен. Если вы настроите его на рабочем столе, а затем разместите датчик там, где вы его планировали, вам, скорее всего, потребуется настроить его снова.

Тепловой датчик на Arduino

Чтобы создать проект PIR для датчика движения на Arduino, вам потребуется:

  • Электропитание 4-6В.
  • Arduino UNO (или любой другой аналогичный).
  • ИК-датчик HC-SR501.

Как сделать датчик движения своими руками

Подключение сенсорных элементов

HC-SR501 — содержит 1 пироэлемент, прикрыт линзой и необходимыми ремнями на печатной плате. На одной стороне платы есть регулировочные резисторы для регулировки чувствительности и времени задержки. Выходной сигнал имеет амплитуду 3,3 вольт, а напряжение питания 5-12 вольт. Максимальное расстояние, на котором датчик активируется, составляет 7 м, а задержка после активации составляет до 5 минут.

Как сделать датчик движения своими руками

Схема подключения датчика

Схема подключения для управления светом через реле.

Как сделать датчик движения своими руками

Контроль света

Наглядная электрическая схема на беспаечной макетной плате

Как сделать датчик движения своими руками

Возможность подключения

Программный код прост:

Как сделать датчик движения своими руками

Программный код

Вы можете изменить код в соответствии с вашими потребностями.

Как подключить прибор и настроить чувствительность?

И фотореле, и датчик движения подключаются одинаково, обычно это три провода или клеммы:

  1. Входная фаза и ноль (220 В) подаются на клеммные колодки (или провода) датчика).
  2. Оставшийся провод — это фаза для люстры (или для другой нагрузки).
  3. На лампу от распределительной коробки подается прямой ноль.

Если требуется принудительное зажигание света, между входящей и выходящей фазой вставляется переключатель, он будет обходить датчик, если требуется принудительное зажигание лампы, переключатель отключается до того, как датчик включит входящую фазу.

Цены на популярные модели

Заключение

Вы можете сделать датчик движения своими руками или купить готовый, цена его на момент написания колеблется в пределах 300-600 рублей.

Оцените статью
Добавить комментарий