Датчик движения как работает
Antigraviynaya.ru

Ремонт автомобилей

Датчик движения как работает

Датчик движения: что это такое и как работает?

Главная страница » Датчик движения: что это такое и как работает?

Электронный датчик движения что такое? Ответ очевиден – чувствительный прибор, как правило, из класса устройств систем безопасности. Правда, есть также конструкции, предназначенные, к примеру, для управления источниками освещения и другими устройствами. Работа датчика движения строится по принципу генерации сигнала в случае обнаружения какого-либо движения в границах контролируемой зоны. Приборы делаются на базе разных технологий. Применение таких чувствительных сенсоров становится всё более востребованным и не только в хозяйственно-промышленной сфере, но также в сфере бытовой. Рассмотрим, какие выпускаются устройства, а также примеры использования.

Типичное исполнение детекторов движения

Рассматриваемые датчики классифицируются в зависимости от способа обнаружения движения объекта. Существуют две классификации приборов:

Детекторы активного действия

Детекторы активного действия являются устройствами, функционирующими по принципу радарной схемы. Этот тип приборов излучает радиоволны (микроволны) в границах контролируемой зоны. Микроволны отражаются от существующих объектов и принимаются сенсором датчика движения.

Упрощённая схематика конструкции сенсора активного действия: 1 – источник (передатчик) микроволнового излучения; 2 – приёмник отражённого микроволнового сигнала; 3 – сканируемый объект

Если в зоне контроля обнаруживается движение в момент трансляции датчиком микро-излучения, создаётся эффект — доплеровский (частотный) сдвиг волны, который воспринимается вместе с отражённым сигналом.

Этот фактор сдвига указывает на то, что волна отразилась от движущегося объекта. Будучи электронным устройством, датчик сканирования движения способен вычислить такие изменения и отправить электрический сигнал:

  • в систему сигнализации,
  • на переключатель света,
  • на другие устройства,

схематично подключенные к датчику обнаружения движения.

Активные микроволновые датчики сканирования движения, в основном используются, к примеру, на автоматически работающих дверях торговых центров. Но вместе с тем этот тип приборов удачно подходит для домашних охранных систем или коммутации внутреннего освещения.

Этот вид электроники не подходит для коммутации наружного освещения или аналогичных применений. Обусловлено это массовостью активных объектов в условиях улицы, которые постоянно двигаются.

Например, движение ветвей деревьев от ветра, перемещение мелких животных, птиц и даже крупных насекомых, фиксируются активным сенсором, что приводит к ошибке срабатывания.

Детекторы пассивного действия (PIR – passive infrared)

Пассивные датчики движения – полная противоположность активным сенсорам. Пассивные системы ничего не посылают. Попросту обнаруживают инфракрасную энергию.

Конструктивное исполнение сенсора пассивного типа: 1 – Мульти объектив; 2 – Оптический фильтр; 3 – счетверённый инфракрасный элемент; 4 – металлический корпус; 5 – инфракрасное излучение; 6 – стабилизированный источник питания; 7 – усилитель; 8 — компаратор

Инфракрасные (тепловые) уровни энергии воспринимаются пассивными детекторами, непрерывно сканирующими область контроля или объект.

Учитывая, что инфракрасное тепло излучается не только от живых организмов, но также от любого объекта с температурой выше абсолютного нуля, можно сделать выводы о пригодности применения.

Эти датчики обнаружения движения не были бы эффективными, если бы их можно было активировать маленьким животным или насекомым, которое перемещается в диапазоне обнаружения.

Однако большинство существующих пассивных датчиков допустимо настроить на восприятие движение так, чтобы контролировать объекты с определенным уровнем испускаемого тепла. Например, прибор вполне можно настроить только на восприятие людей.

Сенсоры гибридной (комбинированной) конструкции

Комбинированный (гибридный) технологический датчик сканирования движения представляет собой систему комбинации активной и пассивной схемы. Такая электроника активирует действие только в случае обнаружения движения и той и другой схемой.

Комбинированные системы видятся полезными под применение в модулях сигнализации, так как уменьшают вероятность срабатывания на ложных тревогах.

Вместе с тем, эта технология обладает своими недостатками. Комбинированный прибор не в состоянии обеспечить такой же уровень безопасности, как отдельно взятые PIR и СВЧ-датчики.

Это очевидно, поскольку сигнал тревоги срабатывает только при обнаружении движения активным и пассивным датчиками одновременно.

Допустим, если злоумышленнику удастся каким-то способом предотвратить обнаружение одним из датчиков комбинированного прибора, движение останется незамеченным.

Соответственно, сигнал тревоги не будет отправлен на микропроцессор центральной системы сигнализации. На сегодня самым популярным типом комбинированных датчиков считается конструкция, где объединяются схемы PIR и микроволнового датчика.

Исполнение датчиков движения

Датчики сканирования на движение, разработанные и выпускаемые на текущий момент времени, обладают различными формами и габаритными размерами. Ниже приводятся несколько примеров исполнения устройств.

Пассивные инфракрасные конструкции (PIR) — пример

Одна из широко используемых конструкций, которые применяются в составе схем домашних системах безопасности.

Пассивные инфракрасные детекторы нацелены на отслеживание изменения уровня инфракрасной энергии, вызванного движением объектов (человека, домашних животных и т. п.).

Распространённая конструкция пассивного сенсора, которая отличается простейшей электронной схемой и не создаёт затруднений при подключении. Используются всего три электрических контакта

Сканеры пассивного действия изменчивостью источников тепла и солнечного света, поэтому детектор движения PIR более подходит для обнаружения движения внутри помещений или в иной закрытой среде.

Активные инфракрасные датчики — пример

Активные инфракрасные детекторы используют структуру двунаправленной передачи. Одна сторона – передатчик, используется для испускания инфракрасного луча.

Другая сторона – приемник, используется для приема инфракрасного сигнала. Действие тревоги происходит при обнаружении прерывания луча, связывающего две точки.

Пример однолучевого активного детектора обнаружения подвижек. Между тем существуют конструкции более сложной конфигурации, благодаря которым есть возможность решать различные задачи

Активные датчики сканирования движения типа «Infra Red Beam» в основном устанавливаются снаружи (в условиях улицы).

Обнаружение происходит благодаря использованию теории передатчика и приемника. Важно, чтобы инфракрасный луч проходил через зону сканирования и доходил до приемника.

Ультразвуковой детектор — пример

Датчики сканирования движения с помощью ультразвука выпускаются конструкциями, способными работать как в активном, так и в пассивном режиме. Теоретически ультразвуковой детектор действует по принципу передачи-приёма.

Один из примеров конструкции на основе ультразвука. Универсальные системы, которыми поддерживается функциональность как в активном, так и в пассивном режимах

Посылаются высокочастотные звуковые волны, которые отражаются от предметов и воспринимаются сканирующим приёмным устройством прибора. Если последовательность звуковых волн прерывается, активный ультразвуковой датчик подаёт сигнал тревоги.

Применение датчиков обнаружения движения

Некоторые из ключевых применений детекторов, когда необходимо отслеживать движение:

  • аварийные сигналы вторжения
  • управление автоматическими воротами,
  • переключение освещения на входе,
  • аварийное освещение безопасности,
  • туалетные сушилки рук,
  • автоматическое открывание дверей и др.

Ультразвуковые датчики используются для управления камерой слежения жилой недвижимости или, например, для съемки живой природы.

Инфракрасные сенсоры применяются для подтверждения наличия продуктов на конвейерных лентах

Ниже приведён практический пример использования датчиков активного и пассивного обнаружения движения.

Контроллер уровня жидкости на ультразвуковых датчиках

На приведенной ниже схеме показано, как контроллер (из набора Arduino) управляет уровнем жидкости, используя ультразвуковой датчик.

Система работает, обеспечивая точные уровни жидкости в баке, управляя двигателем, определяя заданные пределы жидкости.

Практический пример реализации задачи на базе ультразвукового прибора и популярного набора Arduino, наглядно демонстрирующий ультразвуковой датчик движения что такое и как работает

Когда жидкость в резервуаре достигает нижнего и верхнего пределов, ультразвуковой датчик обнаруживает эти пределы и посылает сигналы на микроконтроллер.

Микроконтроллер запрограммирован таким образом, чтобы управлять реле, которым в свою очередь управляется двигатель насоса. За основу берутся сигналы предельных условий, заданных на ультразвуковом датчике движения.

Автоматическое открывание дверей на PIR

Как и в приведенной выше системе, автоматическая система открывания дверей с использованием датчика движения PIR. В этом случае обнаруживается присутствие людей и выполняется операция с дверьми (открытие или закрытие).

Другая схема, где задействован уже прибор пассивного действия. Здесь также используется популярный конструктор Arduino – инструмент удобный для экспериментов и построения реальных электронных систем

Детектором PIR обнаруживается присутствие людей, после чего отправляется сигнал обнаружения движения микроконтроллеру.

В зависимости от сигналов от датчика PIR, микроконтроллер управляет двигателем дверей в режимах прямого и обратного хода с помощью IC-драйвера.

Как работают датчики движения для включения света

Сначала датчики движения использовались как охранные системы и устанавливались исключительно на важных стратегических объектах. Сегодня установки слежения гораздо функциональнее и чаще применяются для включения света. С помощью них можно сэкономить примерно 85% электроэнергии, поэтому стоит разобраться в принципе работы, видах и тонкостях монтажа этих устройств.

Принцип действия

Датчики движения работают как охрана, контролирующая определенную местность, которая охвачена сектором обзора. Притом эта область ограничивается не только углом действия устройства, но и определенным расстоянием. Именно поэтому прибор устанавливается на участке, который обеспечивает максимальный обзор, в таком случае дальность действия будет выше, а работа эффективнее.

Принцип работы датчика движения на свет заключается в фиксировании инфракрасных излучений. Как только в определенной местности, находящейся под его защитой, появляется объект с температурой живого существа, в прибор поступают специальные импульсы. Они воздействует на цепь, и вследствие этого включается освещение. Как только объект покидают зону, импульсы прекращают поступать, происходит разрыв цепи и свет просто отключается.

Стоит сразу обратить внимание на достоинства и недостатки использования подобных устройств. К плюсам можно отнести следующие факторы:

  • датчики работают в автоматическом режиме, что существенно снижает расходы за электроэнергию;
  • современные приборы очень функциональны, наличие сенсора позволяет включать и отключать не только уличные осветительные приборы, но и бытовую технику, например, телевизор, музыкальный центр или кофеварку.
Читать еще:  178 регион это какой город

Существуют у приборов и минусы, одним из которых является высокая стоимость, поэтому установить подобную систему на своем участке сможет не каждый желающий. Кроме этого, монтаж требует определенных знаний и выполнения строгих требований. А значит, произвести установку самостоятельно смогут не все, так как допущение даже незначительной ошибки может вывести прибор из строя.

Разновидности сенсоров

Датчики движения для включения света на улице и в квартире могут различаться. Выделяют несколько видов, а именно:

    Многие потребители выделяют несколько преимуществ таких прибор:

    • невысокая стоимость;
    • обладают высокой устойчивостью к атмосферным воздействиям;
    • имеют способность определять живой организм от неживого объекта, поэтому включаются только на активные действия, не реагируют на движение веток или другие явления, вызванные ветром.

    К сожалению, имеются у этих сенсоров и ряд недостатков. Во-первых, стоит отметить, что такие устройства обладают небольшим радиусом действия, поэтому контролируется достаточно маленький периметр. Кроме этого, многие люди отмечают, что некоторые домашние питомцы с повышенной чувствительностью к ультразвуку становятся неспокойными, а в некоторых случаях даже агрессивными.

    Инфракрасное устройство

    Эти детекторы срабатывают от изменения температуры окружающей среды. Когда на территорию действия прибора проникают высокотемпературные объекты, устройство срабатывает и включает осветительные приборы. Действует это следующим образом: инфракрасное излучение, исходящее от человеческого тела, проходя через специальные линзы и зеркала, воздействует на встроенный сенсор и приводит в работу систему освещения.

    Прежде чем выбрать необходимое устройство, стоит обратить внимание на показатель чувствительности. Дело в том, что чем больше линз, тем эффективнее работает детектор движения, их бывает до 30 пар.

    К плюсам этих систем можно отнести:

    • датчик легко регулируется на дальность или угол обзора;
    • реагирует исключительно на объекты, источающие тепло, поэтому существует возможность устанавливать их на улице;
    • высокий показатель безопасности: они не наносят вреда окружающим людям и домашним животным.

    Недостатки также имеются. Подобные механизмы имеют очень маленький диапазон регулирования, к тому же у них часто наблюдаются сбои в работе. При любом неблагоприятном атмосферном явлении в виде ветра и дождя сенсор фиксирует нарушение и включает освещение. Кроме этого, стоит отметить, что если объект проникает на территорию в одежде, которая не пропускает инфракрасное излучение, то он пройдет незамеченным: прибор его просто не увидит.

    Микроволновые детекторы

    Эти датчики функционируют по принципу радиолокаторов, то есть от прибора исходит сигнал, а возвращается уже его отражение. Микроволновой детектор работает на высокочастотных волнах, поэтому даже незначительные отклонения в возвращенных сигналах способны вызывать цепную реакцию в виде включения света.

    Плюсы этого сенсорного устройства:

    • способны обнаруживать движение даже через стенку, стекло;
    • функционируют при любом температурном режиме;
    • включают освещение даже при малейшем передвижении;
    • одновременно обслуживают сразу несколько областей;
    • современные модели имеют встроенный таймер.

    К недостаткам можно отнести высокую стоимость, так как установка такого оборудования обойдется гораздо дороже, нежели аналогичных устройств. Кроме этого, микроволновые датчики слишком чувствительны, поэтому часто срабатывают ложно, так как реагируют даже на движение, которое происходит вне действия его зоны. А все это приводит к лишней трате электроэнергии. Еще один существенный минус — это излучение, которое может нанести вред здоровью.

    Комбинированный вариант

    Встраиваемые датчики комбинированного типа используются в жилом доме или квартире не так часто. В основном детекторы устанавливают для охраны производственных помещений или для обеспечения освещения в больших цехах.

    В этих устройствах совмещено сразу несколько функций, что позволяет им быстро обнаружить движущийся объект и определить его происхождение. У подобных установок практически отсутствуют недостатки, единственное, что можно отметить: слишком высокая цена, которую многие потребители считают неоправданной.

    Рекомендации по подключению

    Произвести монтаж и настройку можно только в том случае, если имеется опыт работы с подобными устройствами. Главное, чтобы в комплект с сенсорным оборудованием входил инструктивный материал по установке.

    Необходимо заранее определиться с месторасположением, лучше всего подобрать зону, где отсутствуют посторонние предметы, на которые он может срабатывать. А также не стоит слишком часто перемещать прибор, так как от этого сбиваются настройки.

    Рекомендации по монтажу датчиков движения:

    • в помещение, где устанавливается детектор, требуется разместить обычный выключатель, притом они должны располагаться строго параллельно друг другу, чтобы в случае непредвиденных обстоятельствах можно было выключить свет самостоятельно;
    • чтобы обезопасить устройство от случайных повреждений, его рекомендуют устанавливать в нишах или смонтировать для него специальное углубление в стене;
    • очень важно подобрать место, где на него не будут падать солнечные лучи, так как они нарушают нормальное функционирование прибора и вызывают ложные срабатывания.

    Собственно это основные советы по установке. Если строго соблюдать эти рекомендации, прибор будет работать исправно, качественно и длительное время.

    Настройка и регулировка

    Чтобы проверить, правильно ли произведено подключение, понадобится временная схема. Если устройство не срабатывает, то в процессе были допущены какие-то ошибки.

    Более сложное оборудование проверяется по следующей схеме:

    • вначале собирается временная схема подключения;
    • затем необходимо вывести регулятор на максимальный показатель мощности;
    • настроить таймер на несколько секунд.

    В случае если светодиодный индикатор срабатывает на движение, значит, все собрано правильно. Стоит отметить, что часто вместо индикатора устанавливают специальное реле. Узнать о его рабочем состоянии можно по характерным щелчкам, которые он начинает производить, если обнаруживает движение.

    После того как прибор установлен, переходят к его регулировке. Что касается таймера срабатывания, то можно выставить любое удобное время, от нескольких секунд до получаса. А вот отрегулировать чувствительность достаточно сложно. Если в доме имеются домашние питомцы, необходимо исключить срабатывание на их появление, иначе свет будет включаться постоянно.

    Установка домашних сенсорных датчиков помогает экономить на освещение. Приборы автоматически обеспечивают свет при входе в комнату и также отключают его при выходе.

    Как правильно выбрать датчик движения – принцип работы устройства

    Датчиком движения именуют маленькую составную часть приспособлений, относящихся к разряду датчиков обнаружения.

    Главная цель подобных аппаратов, в охранной сфере – сообщение о действиях, указанных в программе, на специальный пульт.

    Датчики движения подлежат классификации по месту их размещения:

    • размещенные внутри объекта;
    • расположенные по всему периметру на улице;
    • установленные по периферии;

    Типичные действия, которые входят в программу датчиков:

    • реагирование на телодвижения людей, на обозначенной территории;
    • сообщение о повреждениях форточек, стекол, оконных и балконных конструкций;
    • уведомление о попытках вторжения через стены и крышу;

    Устройство и принцип работы

    Устройство ИК датчика:

    Принцип работы датчика движения:

    Принцип работы и само устройство ДД достаточно просты:

    1. В прибор установлен датчик, замечающий излучение тепла людей, после чего, срабатывает система, например, осветительных устройств.
    2. На подконтрольной территории ДД, при возникновении движения, которое спровоцировал человек, осуществляется замыкание силовой цепочки.
    3. Осуществление контрольных функций без перерыва, в установленном месте, за инфракрасным излучением – главный принцип срабатывания ДД.
    4. В месте наблюдения, тепловое поле изменяется, при появлении достаточного по весу, объекта в движении.
    5. В контролируемой зоне, ДД может подать сигнал, если телодвижения человека не существенные, например, он просто размахивает рукой. Это возникает из-за чередования зон общего инфракрасного поля в шахматной последовательности.
    6. Для срабатывания датчиков важно, чтобы объект двигался.
    7. С помощью ДД можно производить управление электронными аппаратами – освещением, работой кондиционеров, мероприятий охраны.

    Во всех ДД возможно поменять настройки:

    1. Промежуток времени отключения. Можно задавать любое время с момента обнаружения движения.
    2. Предел освещенности. Это нужно для того, чтобы контролировать работу аппарата в разный период суток.
    3. Порог чувствительности. Чем больше чувствительность, тем быстрее прибор среагирует.

    Область применения

    Наиболее распространенные ситуации, при которых использование ДД будет полезным:

    • регулировка процессов запуска фонтана;
    • управление функцией подсветки плавательного бассейна, искусственных водоемов;
    • регулировка процесса деятельности световых приборов при входе в помещения;
    • охранные объекты;

    Виды датчиков движения

    На сегодня, наибольшим спросом пользуются виды ДД:

    • ультразвуковые (УЗ);
    • инфракрасные (ИК);
    • микроволновые (СВЧ);
    • комбинированные;
    Читать еще:  Как работает выжимной подшипник сцепления

    Каждый вид имеет достоинства и недостатки, применяется в разных условиях.

    Рассмотрим по отдельности обозначенные типы ДД:

    Ультразвуковой

    Осуществляет слежку за объектами ультразвуком. При передвижении людей, датчик срабатывает. Их часто устанавливают в патронниках автомашин, в системах осуществления контроля за слепыми зонами. В жилых комплексах отменно показали себя на лестничных площадках.

    Недостатки УЗ ДД:

    1. У животных вызывает дискомфорт, поскольку они чувствуют ультразвуковые частоты.
    2. Дальность действия не далека.
    3. Начинает работать только при резких движениях, их можно обмануть плавными действиями.

    Плюсы УЗ ДД:

    1. Невысокая ценовая категория.
    2. Не подвержены воздействиям природной среды.
    3. Фиксируют движения при любых материалах объекта.
    4. Не теряют рабочие функции при возникновении влажности, пыли.
    5. Не реагируют на перепады температурного режима окружающей среды.

    Инфракрасный ДД

    Обнаруживает изменения теплового излучающего действия окружающих объектов. При передвижении людей, излучение по очереди фокусируется линзами прибора на сенсоре, что служит посылом для выполнения установленной в датчике функции. При повышении количества установленных линз, увеличивается чувствительность аппарата. Зона охвата у ДД зависит от площади поверхности линз.

    Недостатки ИК ДД:

    1. Они могут ложно срабатывать на теплый ветер.
    2. При работе в уличных условиях, снижается достоверность из-за попадания дождя, солнечных лучей.
    3. Не видит людей, искусственным образом не излучающих ИК излучения (накрытых специальными материалами).

    Плюсы ИК ДД:

    1. Точность регулирования расстояния нахождения объектов при их движении.
    2. Удобство применения вне зданий, поскольку реагирует только на объекты с собственной температурой.
    3. Полная безвредность для людей, животных, поскольку вредных компонентов не выделяет.

    Микроволновый ДД

    Выпускает магнитные волны высокой частоты, которые, отражаясь, замечаются сенсором. При их изменении, прибором приводится в действие, обозначенная у него функция.

    Минусы СВЧ ДД:

    1. Наиболее высокая цена на него.
    2. Возможны ложные срабатывания, при появлении признаков движения за установленным диапазоном наблюдения, например, за окном.
    3. Могут представлять опасность здоровью людей, следует отдавать предпочтение ДД с минимальной мощностью производимого излучения. Безвредным считается непрерывное излучение с потоком мощности до 1 мВт.

    Плюсы СВЧ ДД:

    1. В охранных целях, может устанавливать объекты за хрупкими стенами, стеклами.
    2. Режим его работы не влияет от температуры среды.
    3. Реагирует даже на малозначительные движения.
    4. Сам по себе имеет небольшие размеры,

    Комбинированные ДД

    Содержат сразу пару методов обнаружения признаков движения, например, ультразвукового и СВЧ. Это довольно удачный выбор для наиболее достоверного определения характера перемещения объектов на подконтрольной территории. Принцип работы этих устройств очень продуктивен. Недочеты одной технологии замещаются плюсами другой.

    Как выбрать датчик движения?

    Если устройство приобретается для установки в условиях улицы, то необходимо знать:

    1. Температуры, при которых возможна эксплуатация прибора: от -35 до +50 градусов, влажность – до 100 %.
    2. Класс, к которому отнесена защита устройства.
    3. Качество и удобство настройки параметров прибора.
    4. Присутствие антисаботажной функции, которая дает уведомления, если кто-то пожелает сломать аппарат.

    Перед тем, как приступить к выбору ДД, следует выделить основные параметры:

    1. Сфера использования: дома, на улице, в организации.
    2. Наличие энергосберегающей функции.
    3. Дальность режима срабатывания.
    4. Точная настройка параметров включения и выключения датчика.

    Советы по выбору:

    1. Для квартир, домов лучше всего приобретать инфракрасный датчик обнаружения движения, он не представит опасности для людей, от него не исходят излучения, он экономично расходует электроэнергию.
    2. Не рекомендуют использовать ДД с люминесцентными лампочками, предпочтение лучше отдавать светодиодным или обычным.
    3. Класс защиты, для уличных вариантов ДД, охранного наклона, должен составлять 65 или 55.

    Лучшие модели

    Самыми популярными вариантами датчиков движения признаны:

    Flash-SRP600, LC 100 (цена – 403,1 руб.)

    Модель Flash не срабатывает на появление животных, если вес их меньше 25 кг.

    Crow LC 102 (цена – 1 397,96 руб.)

    Приборы Crow LC102, SWAN 1000 являются комбинированными, они очень точные.

    SWAN 1000 (цена-1410 руб.)

    Страж П-314 (цена -2 913,03 руб.)

    Их применяют в сфере охраны. Он не дает реакцию на телодвижения животных. Работа распространяется на определение ИК излучения людей. При обнаружении ИК излучения, датчик выясняет вес объекта и сигнализирует на пульт, когда он больше 20 кг.

    Преимущества:

    • простота в процессе установки;
    • имеет модный дизайн;
    • его можно устанавливать на улице;

    PIR-3SP (цена – 2890 руб.)

    Среди беспроводных ДД, большим спросом пользуется PIR-3SP. Он, так же не реагирует на движения животных, применяется в сфере охраны объектов.

    Обработка поступающего сигнала происходит микропроцессором, который производит дополнительную проверку информации.

    Преимуществами прибора являются:

    • подача сигналов тестирования на центральный блок;
    • при разряде батареи подается сигнал;
    • применение протокола шифрования данных с кодом;

    Установка датчика

    Процесс установки датчиков движения технически не сложен и не составит труда для профессионала в этом деле. Без специальных познаний, лучше этим не заниматься.

    Кабель ДД соединяется с общей проводкой целого дома или помещения, через стандартную коробку распределения.

    Совместно с датчиком движения, как правило, сразу происходит установка таймера, сенсорных устройств, реагирующих на изменения интенсивности внешнего освещения. Это делается для того, что бы ДД включался только при наступлении темноты на улице.

    В процессе установки датчиков, нужно учитывать габариты помещения, расположение оконных и дверных проемов, наличие козырьков, поскольку все это оказывает влияние на правильную и достоверную работу приборов.

    Подробные инструкции по установке ДД и мер безопасности, которые следует при этом соблюдать, указаны в паспортах купленных приборов.

    Устройство и принцип работы датчиков движение (в охране и не только)

    В отличие от точечных датчиков, к которым относятся магнитоконтактные устройства, датчики движения обладают способностью контролировать определённый объём внутри помещения или достаточно протяжённый участок периметра. Работа датчика движения базируется на некоторых физических принципах. Датчики, в зависимости от конструкции, могут реагировать на температуру, массу, магнитное поле, вибрацию или звук.

    Из материала вы узнаете:

    Типы датчиков движения

    На основе современной элементной базы можно разработать устройство, которое будет соответствующим образом реагировать на любой параметр материального объекта.

    Охранные системы предназначены, чтобы защитить объект или территорию от проникновения посторонних лиц, поэтому датчики движения фиксируют перемещение и массу объекта. В системах сигнализации используются следующие типы датчиков движения:

    • Тепловые (инфракрасные) детекторы
    • Ультразвуковые активные датчики
    • Радиоволновые датчики
    • Комбинированные устройства

    Инфракрасный датчик

    Принцип работы теплового датчика движения основан на определении температуры объекта, которая отличается от температуры окружающей среды. Инфракрасное или тепловое излучение фокусируется специальной оптической системой и направляется на чувствительный полупроводниковый элемент, который называется PIR-сенсор.

    Для того чтобы датчик не реагировал на нагретые, но неподвижные объекты типа радиаторов отопления, линзы разбивают зону чувствительности датчика на несколько отдельных лучей. В горизонтальной плоскости, диаграмма чувствительности инфракрасного датчика больше всего напоминает развёрнутый веер. Датчик сработает в том случае, если объект последовательно пересечёт несколько лучей. За подсчёт числа импульсов отвечает микроконтроллер устройства.

    Тепловое излучение объекта вызывает изменение электрического потенциала PIR-сенсора. Схема сравнения или компаратор фиксирует разницу между температурой окружающей среды и температурой объекта. Эта разница обрабатывается по определённому алгоритму и в конечном итоге вызывает срабатывание реле, включающего сигнал тревоги.

    Таким образом, для срабатывания инфракрасного детектора движения необходимо соблюдение двух условий:

    • Объект должен испускать тепловое излучение
    • Объект должен перемещаться

    Одним из важных параметров, влияющих на работу тепловых датчиков, является скорость движения физического тела. Передвижение с очень малой скоростью может не зафиксироваться, как нарушение контролируемой зоны.

    Тепловые охранные устройства имеют две основные модификации:

    • Объёмный датчик
    • Поверхностный датчик.

    Модификация определяется конфигурацией зоны обнаружения. Эта зона у объёмного датчика по вертикали и горизонтали имеет форму лепестка, который расширяется на протяжении 10-15 метров от датчика. Поверхностный датчик (штора) образует узкую по горизонтали и широкую по вертикали зону захвата. Датчики, использующие регистрацию теплового излучения от объекта, называются пассивными датчиками.

    Примером объёмного датчика может служить охранный извещатель «Фотон-9» (ИО409-8) с углом обзора 90 градусов и длиной зоны 10 метров, а датчик «Астра-531» работает по принципу «штора».

    Активные датчики состоят из источника инфракрасного излучения и приёмного устройства, между которыми находится блокируемая зона. Пересечение нарушителем невидимого луча фиксируется приёмником. Такие устройства применяются для охраны периметра. Обычно излучающая система выдаёт несколько параллельных лучей, которые невозможно пересечь незаметно.

    Ультразвуковой датчик движения

    Схема работы ультразвукового датчика движения основана на принципе звуковой локации. Основу такого датчика составляет звуковой генератор, вырабатывающий колебания с частотой порядка 25-40 КГц. Эти колебания не слышны человеческим ухом, но, как любые звуковые волны, отражаются от препятствия и возвращаются обратно к источнику. Датчик движения имеет излучатель колебаний и микрофон, который воспринимает отражённый сигнал. В соответствии с эффектом Доплера любое движущееся тело пересекающее поток излучения изменяет интерференционную картину. Поэтому частота отражённого сигнала будет немного отличаться от излучаемой частоты.

    Если в тепловом датчике происходит сравнение разности напряжений, то в ультразвуковом сравнивается разность частот. В результате, после обработки сигнала, включается реле тревоги. В качестве излучателя и приёмника используются элементы из пьезокерамики. Для повышения помехоустойчивости в схеме устройства применяются активные полосовые фильтры. Ультразвуковой датчик «Астра-642» образует объёмную зону обнаружения всего помещения протяжённостью 10 метров.

    Читать еще:  Как работает пескоструйный аппарат

    Радиоволновый датчик движения

    Этот тип охранного извещателя, как и ультразвуковой датчик работает на эффекте Доплера и в компараторе происходит сравнение двух частот – излучаемой и отражённой. Вместо звуковой частоты микрочип охранного датчика генерирует СВЧ излучение с частотой 5,0-12 ГГц. Генератор реализован на диоде Ганна, а передающая и приёмная антенны представляют собой микрополосковые линии. Радиоволновый датчик движения работает как локатор и при необходимости может определять не только появление движущегося объекта, но и расстояние до него.

    Ограничение на использование СВЧ датчиков движения накладывает негативное воздействие микроволнового излучения на живые организмы, поэтому мощность передатчика выбирается минимальной. Радиоволновый датчик «Аргус-2» (ИО407-5/4) обеспечивает зону обнаружения 16 Х 8 метров или 90 м 2 при использовании четырёх частотных диапазонов (литер).

    Комбинированные датчики движения

    Одним из существенных недостатков микроволновых датчиков является то, что СВЧ излучение свободно проникает через лёгкие строительные конструкции. Срабатывание устройства может произойти от помехи, находящейся в соседнем помещении. Чтобы этого избежать в охранных системах применяются комбинированные извещатели. Такая конструкция представляет собой два датчика, работающих на общий контроллер, то есть они включаются по схеме «И».

    Обычно в одно устройство объединяются инфракрасный и радиоволновый датчик. Эта схема отличается высокой помехоустойчивостью, надёжностью и отсутствием ложных срабатываний. Комбинированный датчик движения «Сокол-3» (ИО414-3) совмещает в себе инфракрасный и радиоволновый датчики движения. Он устанавливается на потолке и формирует зону обнаружения типа «Шатёр» диаметром до 10 метров.

    Использование автономных охранных датчиков в системах безопасности позволяет заметно расширить их область применения. Автономные датчики движения, .

    Было время, когда охранной сигнализацией оборудовались только режимные объекты, оборонные предприятия и банки. Комплекс технических средств стоил .

    Датчики движения различных типов можно считать основными приборами в системах охраной сигнализации и устройствах для автоматического управления .

    Пока комментариев нет. Напишите первый комментарий.

    Обзор принципа работы, устройства, видов и областей применения датчиков движения

    Датчик движения -бесконтактное устройство, реагирующее на перемещение объекта в зоне отслеживания. Широко используется в системах охраны и автоматизации различных процессов, в том числе, освещения и кондиционирования. Понять, как работает датчик движения, могут не только специалисты. Это устройство современное, но не настолько сложное.

    Сферы использования сенсоров

    Область применения датчиков движения (ДД) чрезвычайно широка. Они необходимы для обнаружения посторонних на охраняемых объектах, присутствуют в каждой системе сигнализации. Но могут регистрировать не только несанкционированное проникновение: способны обнаруживать утечку газа, жидкостей, процесс открывания окон и дверей.

    Датчики движения инициируют процесс записи в автомобильных видеорегистраторах и комплексных системах отслеживания. Современные энергосберегающие светильники также оснащены этими устройствами и обеспечивают освещение территории в момент присутствия на ней человека или группы людей. Аналогичным образом функционируют «умные» системы кондиционирования.

    ДД регистрирует изменение тепловых или волновых характеристик в зоне обслуживания, но при стабилизации этого фона воспринимает его как норму. Так, если человек будет находиться на отслеживаемой территории какое-то время в неподвижном состоянии, освещение отключится.

    Высокочувствительные датчики присутствия будут регистрировать малейшие изменения характеристик зоны обслуживания и неподвижность объекта не является для них поводом для возврата в исходное состояние. Таким образом, они выполняют ту же задачу, но более точно и тщательно. В связи с этим, датчики присутствия — более дорогие устройства, и стоимость техники, на которой они установлены, выше.

    Как работает: устройство и принцип действия датчика движения?

    Существует несколько видов ДД, отличающихся способом регистрации изменений в зоне наблюдения. Любой из них может быть встроен в прибор или являться самостоятельным выносным устройством в отдельном блоке.

    Инфракрасный

    Инфракрасные детекторы движения — наиболее распространенные пассивные приборы отслеживания. Большинство из них состоят из двух блоков:


    Эти элементы соединены между собой подвижным сочленением, обеспечивающим поворот корпуса и настройку угла обзора обслуживаемой территории. В аппаратном блоке находятся плата управления и сенсоры:

    • пироэлектрический инфракрасный, функция которого заключается в распознавании движения;
    • светочувствительный, представляющий собой фоторезистор, фиксирующий и оценивающий степень освещенности;
    • полевой транзистор, выполняющий роль усилителя;
    • в устройствах, работающих в системах тревожной сигнализации, установлены дополнительные детекторы.

    Монтажный блок предназначен для фиксации прибора и соединения его с источником питания и другой аппаратурой. Например, прожектором освещения или блоком сигнализации. Также на нем находятся регуляторы для выполнения настройки работы ДД.

    Принцип работы инфракрасного датчика движения основан на обнаружении и регистрации теплового излучения, исходящего от объекта, находящегося в зоне обслуживания. Пироэлектрический инфракрасный сенсор состоит из прозрачной кварцевой пластины и слоя керамики. У современных бытовых моделей максимальная дальность обнаружения движения — 12 м.

    Микроволновый

    Как и инфракрасный, микроволновый датчик движения (ДДМ) непрерывно сканирует зону отслеживания. Но принцип работы у него иной. Микроволновый реагирует на изменение радиочастотного (иначе называемого СВЧ или микроволнового) фона.

    ДДМ непрестанно излучает электромагнитные волны, которые, в случае проникновения на обслуживаемую территорию, отражаются от объекта (нарушителя) и возвращаются к сенсору с измененными волновыми характеристиками.

    Датчик регистрирует их и передает сигнал управляющей аппаратуре, выполняющей свои задачи: включение освещения, кондиционирования, тревожной сигнализации.

    А инфракрасный — только те, которые способны излучать тепло. ДДМ работает по принципу радиолокации и способен вычислять и фиксировать скорость перемещения обнаруженного объекта.

    Ультразвуковой

    Из наименования устройства становится понятным, что работает оно с применением ультразвуковых волн. Такой датчик представляет собой прибор, состоящий из нескольких деталей. Одна из них — генератор ультразвука. Он работает в непрерывном режиме, испуская звуковые волны с частотой в диапазоне 20-60 кГц. Они проникают сквозь зону отслеживания, и при наличии в ней препятствий, отражаются назад, к датчику.

    Далее срабатывает автоматика, выполняющая заданную функцию. Ею может быть подача электропитания на осветительный прибор.

    Многие домашние животные способны воспринимать ультразвук и реагировать на него, часто негативно. Поэтому датчики, работающие по принципу генерирования УЗ волн, не рекомендованы для установки на территориях с присутствием животных.

    Комбинированный

    Комбинированные датчики движения созданы с целью использования лучших характеристик уже имеющихся: инфракрасных, микроволновых и ультразвуковых. И минимизировать присущие каждому из них недостатки.

    С целью исключения этой ситуации, в одном приборе объединяют сразу два детектора: микроволновый и инфракрасный. Если второй не обнаруживает изменения температурного фона в зоне отслеживания, зарегистрированные первым помехи не принимаются к сведению.

    Комбинированные датчики движения — наиболее мощные и точные приборы. Чаще всего они устанавливаются на потолке и способны обнаруживать присутствие объектов на расстоянии 10-12 м.

    Схема датчика движения на примере стандартного HC-SR501

    Датчик движения HC-SR501 — один из самых распространенных, работает по принципу регистрации инфракрасных волн. Прибор устроен просто, но для понимания принципы его работы необходимы специальные знания в области радиоэлектроники. Пользователю достаточно ознакомиться с упрощенной принципиальной схемой работы.

    Конструкция прибора включает несколько элементов:

    • пироэлектрический датчик 500ВР, состоящий из двух модулей;
    • линза Френеля;
    • микросхема BISS0001, управляющая работой устройства;
    • комплекс резисторов и транзисторов.
    • инфракрасные волны, излучаемые объектом в зоне наблюдения, последовательно попадают на первый и второй элементы пироэлектрического датчика;
    • поочередное поступление сигналов фиксируется электронным модулем управления;
    • формируется логический сигнал;
    • реализуется заданная функция: подается питание на осветительный прибор, включается вентиляция, срабатывает сигнализация и др.

    Помимо самого датчика движения, в конструкцию прибора входят исполнительное устройство и безтрансформаторный блок питания. В схеме ДД предусмотрена установка температурного и фотоэлемента, что расширяет спектр возможностей стандартного устройства.

    Варианты крепления


    Датчик движения HC-SR501 — компактный прибор, оснащенный тремя выходами:

    • GND — земля;
    • VCC — питание;
    • OUT — цифровой, для передачи логического сигнала.


    Выбор режима работы осуществляется с помощью модуля с тремя контактами и джампером (перемычкой).

    • Н — при неоднократном срабатывании детектора остается высокий логический уровень;
    • L — импульс формируется при каждом срабатывании сенсора.

    На корпусе прибора имеется выступ с отверстием под крепежи: шурупы, саморезы. Датчик можно устанавливать на любые горизонтальные и вертикальные поверхности из дерева, пластика, гипсокартона, укрепив соответствующим образом. Как правило, высверливания отверстий для фиксации столь легких предметов, не требуется.

    Не все производители поставляют ДД в корпусе. У некоторых он идет как открытая плата с линзой Френеля. Для использования прибора на улице необходимо самостоятельно установить ДД в подходящий пластиковый корпус, вырезав в нем отверстие под линзу.

    Подключение и установка устройства

    Датчик движения HC-SR501 чаще всего необходим для подключения к приборам освещения в целях экономии электроэнергии. Для реализации этой задвчи потребуются:

    • выпрямитель на 4-20 В;
    • реле (оптимально — SRD-05VDC-SL-C);
    • светильник с лампочкой, работающий от сети напряжением 220 В.

    Датчики движения одинаково хорошо работают в помещении и на улице. Но для монтажа с внешней стороны зданий необходимо выбирать приборы с герметичным, влагонепроницаемым корпусом. Учитывают и диапазон рабочих температур устройства.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector