Как работает датчик движения?

Характеристика, виды и принцип работы датчиков движения

С целью обеспечения безопасности используются различного рода охранные системы. Для экономного расхода электричества устанавливают освещение с регулируемым таймером. В обоих случаях предусмотрено применение датчиков движения.

Виды, конструкция, принципы работы, плюсы и минусы

Главная задача детектора движения состоит в фиксации проникновения на охраняемую территорию. Современные устройства срабатывают не только звуковым сигналом, но и включается освещение.

Существует 2 типа датчиков:

  • Пассивные. Волны фокусируются линзой на разных участках сенсора. Говоря проще, обрабатывается информация, которая отражается от объектов.
  • Активные. Подразумевается наличие 2 устройств: приемника и генератора (излучателя). Объект между ними во время движения приводит к срабатыванию извещателя.

Монтаж может быть скрытым или наружным, с подключением к электросети или без него. Один или 2 прибора отличаются компактностью.

Инфракрасный

Принцип действия пассивного датчика основывается на фиксации перепадов теплового излучения объекта. Происходит это посредством встроенной системы линз (20-60 шт.) и зеркальных сегментов вогнутой формы. Сигнал подается на сенсор, который благодаря своей чувствительности регистрирует все изменения.

ИК датчик работает эффективнее, если количество линз приближено к максимальному показателю. Также существует прямая зависимость от площади поверхности приемника. Чем она больше, тем шире диапазон участка, который охватывает прибор.

Достоинства

  • имеется регуляция дальности и угла охвата;
  • срабатывает на объекты с собственной температурой, что допускает применение на улице;
  • излучение принимается, но не отдается, поэтому для человека устройство безопасно;
  • устойчивость к звукам и вибрациям;
  • низкая чувствительность к резким изменениям в окружающей среде (пыль, относительная влажность).

Недостатки

  • есть риск ложного срабатывания (например, на кондиционер или радиатор отопления);
  • снаружи здания точность работы снижается, чтобы исключить реакцию на природные явления (солнце, осадки);
  • узкий диапазон температур.

Кроме того, датчик не срабатывает, если имеется преграда из материала, не пропускающего ИК. Стоимость аппаратуры низкая.

Существуют лазерные датчики. Они относятся к активной группе устройств. Принцип действия заключается в подаче сигнала и его прерывании. Последнее приводит к срабатыванию.

Ультразвуковой

УЗ — это волны, которые не воспринимаются человеком. Активные датчики способны улавливать подобные изменения (20-60 кГц, чаще 30-40 кГц). Это происходит за счет встроенного генератора. В зоне охвата устройства происходит излучение волн. При движении объекта они отражаются, что фиксируется приемником. В результате включается оповещение.

Достоинства

  • не реагируют на природные явления;
  • действует на все объекты (независимо от материала);
  • срабатывает в любых постоянных условиях (в том числе, в тумане и при наличии большого количества пыли);
  • нет зависимости от температурных показателей;
  • инертность к инфракрасному излучению и бытовым звукам;
  • проводное питание обеспечивает непрерывную работу датчика.

Недостатки

  • для домашних животных присутствие датчика может вызывать дискомфорт (многие слышат ультразвук);
  • дальность действия имеет ограничения;
  • возможно ложное срабатывание на объекты вне зоны охвата (если материалы пропускают ультразвук).

Минусом является и тот факт, что УЗ датчик можно обмануть, если движение происходит плавно. Зато стоимость устройства относительно низкая.

Не рекомендуется применение в условиях резких перепадов температуры и влажности. Большинство моделей к ним чувствительны.

Радиоволновой

Отличительной чертой по отношению к ИК датчиком является излучение электромагнитных волн (5,8 ГГ). В остальном принцип действия аналогичен. В зависимости от передатчика диапазон охвата может быть разным.

Достоинства

  • на эффективность не влияет тонкая перегородка, поэтому допускается скрытая установка датчика;
  • отличается точностью;
  • условия окружающей среды не имеют значения.

Недостатки

  • есть риск ложных срабатываний на предметы, движущиеся за пределами зоны охвата;
  • мощные приборы излучают волны, вредные для животных и человека.

К минусам относят и высокую стоимость. Из-за этого устройства не пользуются большой популярностью. Зато беспроводное устройство можно установить в удобном месте, так как оно не зависит от расположения источника электричества.

Комбинированный

Подобный тип датчиков включает в себя несколько технологий обработки информации. Наиболее эффективным считается сочетание ИК датчика и радиоволнового.

В такие устройства встраивается оптическая система, которая способна реагировать на движение в углах или за перегородками. Дополнением могут быть датчики шума и ИК излучения.

Достоинства

  • минимальный риск ложных срабатываний;
  • устойчивость к прямым лучам солнца и перепадам природных явлений;
  • мгновенная реакция на любые движения.

В продаже имеются варианты для скрытой установки.

Акустический

Применяются такие приборы для выявления шумов внутри помещения. Подразумевается установка конкретного предела, при нарушении которого происходит срабатывание. Дополнительно устанавливаются фильтры, которые позволяют исключить ложные реакции.

В отличие от иных датчиков, которые заполняют помещение излучением, на установку акустического прибора разрешение не требуется. Это объясняется тем, что устройство создает в пространстве безопасное электрическое поле, которое иначе называется механическим напряжением. Чаще устройство устанавливают для того, чтобы обнаруживать битье окон.

Приемником является микрофон. Он генерирует поступающую информацию а переменное напряжение. Далее электронная плата проводит анализ информации:

  1. Уровень сигнала с исключением помех;
  2. Анализ спектра. Это действие зависит от толщины стекла контролируемой поверхности. Либо срабатывание будет происходить от проезжающей рядом машины, либо будут отличаться спектры зеркала и стекла. В паспорте датчика об этом производитель должен указать.
  3. Низкие частоты. Приборы отслеживают разные звуки. Например, звон и падение.

Достоинства

  • возможен контроль сразу нескольких окон;
  • безопасность для здоровья.

Недостатки

  • высокий риск ложного срабатывания;
  • ограниченный диапазон действия.

Различают беспроводные устройства и с питанием от электросети. Выглядит оно также, как и аналогичные приборы. Для наружной установки практически не используется.

Назначение и применение

Изначально датчиками движения пользовались с целью охраны территории внутри и снаружи здания. Позднее область применения распространилась на частный сектор. Современные технологии позволяют контролировать освещение с помощью различных подобных устройств.

Охранные системы

Используемые приборы для охраны территории при срабатывании могут включить освещение, видеокамеры и сигнализацию. В помещении устанавливают чаще ИК детекторы, которые настраивают на контроль открытого пространства. Однако для узких коридоров лучше выбирать УЗ или радиоволновое устройство.

Снаружи применяются датчики, срабатывающие на тепловое излучение и комбинированного типа. Для охраны периметра актуальнее выбирать активные.

Что касается автомобильных охранных систем, то здесь важна компактность. Этот параметр имеют ультразвуковое и радиоволновое оборудование.

Управление освещением

Для включения света применяются, как правило, пассивные датчики, реагирующие на тепловое излучение. Главным параметром для выбора считается дальность действия. Она составляет 12 м.

Угол обозрения может быть разным. Срабатывание происходит только, когда человек находится в контролируемой зоне. Если встроен датчик освещения, то в светлое время дня освещение не включается. Это позволяет сэкономить на затрачиваемом электричестве.

В системах умного дома

Управление различных технических устройств, которыми оснащен дом, осуществляется посредством пульта или мобильного телефона. Для этого устанавливаются различного рода датчики.

Приборы, реагирующие на движение, функционально предназначены для включения света и охраны территории. Любые изменения в системе безопасности фиксируются видеокамерами, которые автоматически направляются в зону движения. Владелец и охранник параллельно получает сигнал об этом.

Освещение может быть настроено в двух вариантах:

  • выключение происходит через настраиваемый промежуток времени;
  • свет горит в течение всего периода нахождения человека в зоне действия датчика.

Важные характеристики

Выбор устройства основывается не только на принципе действия, условиях эксплуатации и способах установки. Важным параметром является и диапазон действия устройства.

Угол обзора

Измеряется показатель в градусах. Варьируется в пределах 60-360 единиц в горизонтальной плоскости и 15-20 единиц в вертикальной. Максимальное значение имеют потолочные датчики, минимальное — настенные.

Уличные датчики рассчитаны на максимальный охват охраняемой территории. Поэтому угол обзора имеет показатели свыше 180 градусов.

Дальность действия

Единицами измерения являются метры. Рассматривается дальность в трех плоскостях:

  • перпендикулярно до 40 м в диаметре (движение по касательной окружности);
  • фронтально до 20 м (в сторону прибора);
  • присутствия (под датчиком).

Способ и место установки

Монтажные работы зависят от конструктивных особенностей датчиков. Существуют устройства для внутреннего использования и наружного. Последние имеют корпус, защищенный от воздействия природных явлений. Предусмотрен и более широкий диапазон допустимых для эксплуатации температур.

Для установки датчиков исключаются следующие участки:

  • рядом с кондиционерами и увлажнителями воздуха;
  • возле естественной или принудительной вентиляции;
  • около отопительных приборов.

Чтобы избежать ложных срабатываний, рекомендуется монтаж устройств на несущих конструкциях, где присутствие прямых лучей солнца минимально. Последнее может засветить чувствительные детекторы.По способу установки различают следующие модели:

  • Корпусные для наружного использования.
  • На потолке прибор охватывает весь периметр по окружности (с диаметром 10-20 м). Устанавливаются для освещения, охраны или включения каких-либо механизмов на высоте 2,5-3 метра от пола.
  • На стене датчики отличаются ограниченным действием относительно охватываемой территории.

Встраиваемые модели частично утапливаются в основание. То есть видимыми остаются только принимающая поверхность и декоративная рамка. Весь механизм находится в нише стены.

Дополнительные возможности

Современные устройства разрабатывают так, чтобы они имели расширенные функции. То есть, не только срабатывали на движение и сигнализировали об этом, но и дополнительно выполняли другие задачи.

Датчик освещенности

Радиус действие чаще составляет 180 градусов, но есть модели с полным охватом окружности.Во время движения происходит замыкание цепи, и свет включается.

Защита от животных

Ультразвуковые и радиоволновые датчики автоматически отпугивают животных, так как они их воспринимают и вызывают дискомфорт. На человека волны действуют также негативно, но незаметно.

ИК приборы можно настроить так, чтобы срабатывание на передвижение животных не происходило. Такая возможность имеется и в некоторых моделях комбинированных датчиков.

Есть приборы, в которых настройка ведется в соответствии с весом объектов. Так, если допустимое значение отрегулировать с превышением данных о животных, то реакции не будет.

Задержка отключения света

Существуют детекторы, в которых встроен регулятор времени отключения света (таймер). Тогда срабатывание будет происходить в необходимый для потребителя срок.

Автономность

Автономный датчик движения имеет питание от батареек или аккумуляторов. Может быть оснащен модулем GSM для работы с мобильным телефоном. Допускается совместимость с камерами видеонаблюдения.

Основные причины поломки или нарушения работы

Распространенной причиной выхода устройства из строя является неправильное подключение. Если датчик постоянно горит, срабатывает без учета настроек, то произошел сбой в работе прибора.

Для ремонта и выявления причин рекомендуется обратиться к специалистам. При чем, лучше, если они же будут представителями изготовителя. Самостоятельно можно только проверить настройки и откорректировать их.

Ошибочным может быть и расположение датчика. Если рядом имеются факторы, влияющие на результаты, то ложные срабатывания или отсутствие реакции будут обеспечены. Например, объемный ИК датчик эффективнее работает в перпендикулярной плоскости, нежели в горизонтальной, соответственно второй вариант снизит возможность срабатывания.

Обозначение на схеме

На схеме графически датчик движения обозначается в виде квадрата с треугольным вырезом. Направлен последний плоскостью в сторону охватываемой территории.

Подключение производится по схеме замыкания и размыкания цепи. Если подразумевается временное и постоянное освещение, то параллельно устанавливается выключатель. Если он отключен, то освещение работает от датчика.

Различают двухпроводные и трехпроводные устройства. Первые, как правило, устанавливают в стандартный подрозетник. Подключение происходит по тому же принципу, что и у выключателя с одной клавишей. Вторые подключаются немного сложнее, но технология та же. Только дополнительно предусмотрено подключение нулевой фазы.

Читайте также:  Подвесная сантехника в интерьере

Рекомендации по размещению

Пластиковый корпус устройства легко повреждается от удара. Поэтому стоит избегать мест, в которых возможно повреждение. На улице стоит устроить козырек, для защиты прибора от солнца и осадков.

Угол наклона

Большинство датчиков, особенно реагирующих на тепловое излучение, следует устанавливать под углов в 90 градусов относительно возможно движения объекта. Любые преграды при этом будут негативно отражаться на полноценном обзоре допустимой территории.

Чувствительность

При неправильной настройке чувствительности устройство будет реагировать на все объекты. Для того, чтобы ограничить реакцию только на людей, нужно установить режим на “средний”. В инструкциях производитель предусматривает об этом информацию.

Время задержки

Этот показатель регулируется исходя из индивидуальных предпочтений. Чаще используется диапазон от 1 до 600 секунд. Специалисты рекомендуют останавливаться на выборе показателя в 1 минуту.

Датчики движения | Основные виды и их особенности, области применения

Датчик движения – это устройство для получения информации о состоянии контролируемой им системы, преобразующее данные об изменении характеристик исследуемой области в сигнал, удобный для дальнейшего использования.

Если говорить бытовым языком, датчик движения определяет наличие перемещений в видимой ему зоне и в случае обнаружения, выполняет заложенную в нем функцию, чаще всего подает напряжение на один из своих контактов или же наоборот – размыкает выходные контакты.

В повседневной жизни датчики движения чаще всего используются в:

1. Охранных системах, сигнализациях, системах контроле доступа (в том числе автомобильных)

2. Управлении освещением

3. Системах умного дома, для управления различными устройствами вентиляции, кондиционирования, автоматического открывания дверей и т.п.
Под понятием «датчик движения» или «датчик присутствия», часто скрываются устройства совершенно разного принципа действия, выполняющие единую задачу, только различными способами.

В настоящее время наибольшее распространение получили следующие виды датчиков движения:

Полезная информация о различных характеристиках датчиков движения, которые нужно учитывать при выборе и приобретении.

А теперь давайте рассмотрим подробнее каждый из типов датчиков движения, принцип их действия, особенности эксплуатации, варианты использования и области применения.

Инфракрасные (ИК) датчики движения

Принцип Действия Инфракрасного датчика движения

Принцип работы инфракрасных датчиков движения заключается в обнаружении изменений инфракрасного (теплового) излучения окружающих объектов.

Каждый объект имеющий температуру испускает инфракрасное излучение, которое через систему линз или специальных вогнутых сегментированных зеркал, попадает на расположенный внутри датчика движения чувствительный сенсор, регистрирующий это.

Как работает инфракрасный датчик движения?

Когда объект движется, его ИК излучение поочередно фокусируется различными линзами системы на сенсоре (количество линз обычно варьируется от двадцати до шестидесяти штук), это и является сигналом к выполнению заложенной в датчике функции. Чем больше линз в системе датчика движения – тем выше его чувствительность. Так же, чем больше площадь поверхности системы линз – тем шире зона охвата у датчика движения.

Основные недостатки инфракрасных датчиков движения:

– Возможность ложных срабатываний. Из-за того, что датчик реагирует на любые ИК (тепловые) излучения, могут случаться ложные срабатывания даже на теплый воздух, поступающий из кондиционера, радиаторов отопления и т.п.

– Снижена точность работы на улице. Из-за воздействия окружающих факторов, таких как прямой солнечный свет, осадки и т.п.

– Относительно небольшой диапазон рабочих температур

– Не обнаруживает объекты облаченные/покрытые не пропускающими ИК – излучение материалами

Плюсы инфракрасных датчиков движения:

– Возможность довольно точной регулировки дальности и угла обнаружения движущихся объектов

– Удобен в использовании вне помещений т.к. реагирует лишь на объекты имеющие собственную температуру.

– При работе абсолютно безопасны для здоровья человека или домашних питомцев, т.к. работает как «приемник», ничего не излучая

Подробное описание установки и подключения инфракрасного датчика движения описано в нашей статье :

Подробная пошаговая фото-инструкция – Подключение датчика движения

Ультразвуковые (УЗ) датчики движения

Принцип действия ультразвукового датчика движения

Принцип работы ультразвукового датчика движения заключается в исследовании окружающего пространства с помощью звуковых волн, частотой находящейся за пределами слышимости человеческим ухом – ультразвуком. При обнаружении изменения частоты отраженного сигнала, в следствии движения объектов, датчик запускает заложенную в нее функцию.

Как работает ультразвуковой датчик движения?

Внутри ультразвукового датчика движения расположен генератор звуковых волн (в зависимости от производителя и модели обычно генерируется частота звуковой волны 20-60 кГц), которые излучаются в зоне действия датчика и отражаясь от окружающих объектов поступают обратно в приемник.

Когда в зоне обнаружения ультразвукового датчика движения появляется движущийся объект, частота отраженной от объекта волны изменяется (эффект Доплера), что регистрируется приемником датчика и от него поступает сигнал на выполнение заложенной в ультразвуковой датчик движения функции, это может быть включение освещения или разрыв сигнальной сети охранной системы.

Особо широкое применение ультразвуковые датчики движения получили в автомобильной промышленности: в системах автоматической парковки, в так называемых «парктрониках», а также системах контроля за «слепыми» зонами. В доме хорошо проявляют себя в обнаружении движений в достаточно длинных коридорах, на лестницах и т.п.

Основные недостатки ультразвуковых датчиков движения:

– Многие домашние животные слышат ультразвуковые частоты, на которых работает датчик движения, что зачастую вызывает у них сильный дискомфорт

– Относительно невысокая дальность действия

– Срабатывает только на достаточно резкие перемещения, если двигаться совсем плавно – возможно обмануть ультразвуковой датчик движения

Преимущества ультразвуковых датчиков движения:

– Относительно невысокая стоимость

– Не подвергаются влиянию окружающей среды

– Определяют движение вне зависимости от материала объекта

– Имеют высокую работоспособность в условиях высокой влажности или запылённости

– Не зависят от влияния температуры окружающей среды или объектов

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 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;

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.

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.

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.

Как работают в связке датчики движения и освещенности

Комбинация датчика движения с датчиком освещенности используется для того, чтобы автоматизировать включение ламп при появлении человека в темном помещении или на улице. Эти устройства могут находиться в одном корпусе или быть 2 независимыми приборами. Рынок электродеталей предлагает широкий выбор подобных приспособлений, отличающихся по цене, сложности исполнения и параметрам срабатывания.

Разновидности датчиков движения

Датчики движения имеют несколько классификаций.

В первую очередь среди приборов этого типа выделяют разновидности по способу управления освещением:

  • умные гаджеты, посылающие сигналы по беспроводным каналам связи;
  • устройства, подключаемые в цепь посредством механического контакта и управляющие лампами по принципу выключателя.

Другая классификация — по виду чувствительного элемента прибора. Это могут быть:

  • акустические сенсоры, реагирующие на звук;
  • устройства, принимающие сигналы в инфракрасном диапазоне и включающие свет, когда в зону охвата попадает источник тепла;
  • приборы, генерирующие излучение в микроволновом диапазоне и отслеживающие возврат посланных сигналов;
  • сенсоры, работающие по принципу, описанному в предыдущем пункте, но на ультразвуковых частотах;
  • комбинированные приборы с разными чувствительными элементами.

Также датчики, фиксирующие движение, классифицируют по типу защиты корпуса и рабочей температуре. Исходя из этих параметров устройства делятся на те, которые пригодны к работе на улице или в неотапливаемом помещении в зимнее время, и те, которые предназначены исключительно для квартиры.

Еще одна классификация — по типу питания.

Выделяют 2 вида устройств:

  • автономные, работающие на батарейках или аккумуляторе;
  • требующие включения в сеть электропитания с напряжением 220 В.

Принцип работы датчиков

Принцип работы такого прибора зависит от его сложности. Если устройство предназначено для управления освещением через провода, его работа сводится к тому, что в момент фиксации движения в зоне охвата устройство замыкает цепь подобно выключателю. Благодаря этому включается освещение. Спустя некоторое время происходит автоматическое размыкание и лампы гаснут.

Более совершенные датчики, созданные для беспроводного управления и включения в состав умного дома, посылают сигналы по Wi-Fi или протоколу связи ZigBee. Они могут передавать не только сообщение, активирующее осветительные приборы, но и информацию об отсутствии перемещений в течение заданного времени, если объект, вызвавший срабатывание, замер или покинул область контроля. Эти сигналы будут приводить к выключению ламп.

Технические характеристики

Выбирая, какую марку датчика приобрести, нужно в первую очередь обращать внимание на технические характеристики приборов. При этом не нужно гнаться за максимальными значениями. Параметры должны подбираться в зависимости от цели и места использования.

Охват площади

Угол обзора датчика напрямую зависит от его сложности и стоимости.

У дешевых моделей этот параметр имеет значения:

  • от 90º по горизонтали;
  • от 15º по вертикали.

Дорогие модели могут обеспечивать угол обзора по вертикали до 180º и охватывать полный круг по горизонтали.

Дальность действия

Этот параметр определяется мощностью используемого в датчике сенсора. Приборы, предназначенные для квартир, характеризуются дальностью обнаружения движущегося объекта 5-7 м.

Мощность светильников

Этот параметр важен только для тех датчиков, которые включаются в схему управления лампами посредством электрических проводов. Одной из характеристик таких датчиков является максимальная нагрузка, которую они способны выдерживать. Если мощность светильников, питающихся от сети, в которую они установлены, превышает допустимое значение, устройство сгорит.

Умные датчики лишены этого недостатка. Они только передают сигнал по беспроводному протоколу связи и не имеют общих источников питания с лампами, поэтому могут управлять осветительными приборами любой мощности.

Сложность монтажа

Беспроводные датчики, например гаджеты от производителя Aqara, крепятся к поверхности с помощью двустороннего скотча. Их монтаж не вызовет никаких затруднений при отсутствии шероховатостей.

Приборы, предназначенные для работы на улице, могут крепиться с помощью болтов. Единственная сложность, с которой может столкнуться владелец этих устройств, — сопряжение их с приложением, управляющим сценариями умного дома.

Если же речь идет о приборе, который включается непосредственно в цепь питания осветительного устройства, то, помимо фиксации корпуса, при установке потребуется обеспечить электрическое соединение.

Схема подключения такого датчика в электрическую цепь практически идентична правилам монтажа выключателя. Она наносится на корпус прибора либо приводится в прилагаемой к нему инструкции.

Наиболее простой способ — включение в схеме освещения датчика движения в разрыв фазы, непосредственно обеспечивающей питание лампы. Однако этот способ подходит только для помещений без окон, где свет необходимо включать круглосуточно.

В остальных случаях потребуется комбинация с фотореле. Установка этого устройства в разрыв фазы питания перед датчиком, реагирующим на движение, приводит к тому, что на него питание, необходимое для включения света, поступает только тогда, когда в комнате темно.

Нужно учитывать, что многожильные провода необходимо подключать с использованием изолированных наконечников НШВИ.

Приборы, предназначенные для работы в системе умного дома, не требуют установки фотореле.

Они имеют встроенный датчик освещенности, позволяющий им посылать на управляющее устройство 2 вида сигнала:

  • обнаружение движения;
  • фиксация перемещения в темноте.

Лампы включаются только при поступлении сигнала второго типа.

Если же датчик движения не оснащен светочувствительным элементом, то для таких сценариев настраивается ограничение по времени срабатывания.

Варианты размещения

Оптимальной высотой размещения датчиков движения является 2,5 м. Их рекомендуется устанавливать на верху шкафов или на потолке. Чем выше расположен сенсор, тем ниже его чувствительность.

Если нужно скрыть прибор, можно прикрепить его на обратной стороне кровати или под крышкой письменного стола. Однако в этом случае будет сужена зона охвата.

Нужно учесть, что рядом не должны находиться:

  • источники света;
  • климатические приборы;
  • крупногабаритные объекты, заслоняющие зону обзора.

Не менее важно подобрать правильный угол наклона прибора. Сделать это можно экспериментальным путем.

Регулировка параметров

Большинство датчиков движения позволяют регулировать некоторые ключевые параметры:

  1. Чувствительность. Ее снижение позволяет уменьшить количество ложных срабатываний.
  2. Время, на протяжении которого не должно фиксироваться движение для того, чтобы выключился свет.
  3. Уровень освещенности, при котором будет срабатывать датчик.

На включаемых в электросеть механических приборах есть поворотные регуляторы, позволяющие изменять указанные параметры. Умные гаджеты настраиваются программным способом.

Читайте также:  Как оформить офис
Ссылка на основную публикацию