Специальные электронные приборы, реагирующие на перемещение в зоне действия их чувствительного элемента, пользуются все большей популярностью у рядового потребителя. С их помощью удается не только защищать важные объекты от проникновения посторонних лиц, но и управлять работой подключенного к ним оборудования (осветителей, в частности). Прежде чем изготовить датчик движения своими руками, потребуется ознакомиться с существующими разновидностями этих приборов, а также со схемами их включения.

Виды датчиков

Датчики движения различными способами определяют появление объекта на контролируемой территории

В соответствии с используемым принципом формирования контрольного сигнала все датчики движения делятся на следующие типы:

• Ультразвуковые чувствительные элементы (УЗ).
• Радиочастотные приборы (РЧ).
• Инфракрасные устройства (ИК).
• Лазерные датчики.

В каждом из этих приборов используется свой вид излучения, регистрируемый чувствительным элементом. Первая разновидность реагирует на УЗ сигнал, отраженный от движущегося объекта, а вторая работает по тому же принципу, но уже в радиочастотном спектре.

Инфракрасные датчики, в отличие от остальных, не используют отраженный сигнал, а обнаруживают передвигающегося человека или животное по тепловому излучению их тела.

Лазерные датчики реагируют на отраженный сигнал в диапазоне волн, соответствующих частоте накачки.

По своему назначению все эти изделия делятся на следующие виды:

• охранные;
• включатели освещения;
• коммутаторы бытовых приборов.

Первый тип датчиков позволяет включать мощный прожектор, освещающий охраняемые территории перед домом или гаражом при проникновении на них постороннего лица. Модели второго типа управляют освещением рабочих участков, находящихся внутри помещений. Они включают свет при приближении человека к зоне сборника мусора, например, и отключают при его уходе. Датчики, управляющие работой бытовых приборов, срабатывают при приближении человека и подключают к сети электрочайник на кухне или телевизор в гостиной.

При выборе схемы самодельного чувствительного прибора обычно исходят из простоты ее реализации.

Самодельные датчики движения

Схема датчика движения для включения света

Схемы датчиков движения, собираемые своими руками, достаточно просты для того, чтобы каждый желающий мог сделать их в домашних условиях. Наиболее распространенными среди пользователей являются следующие варианты:

• световой датчик;
• емкостный датчик;
• тепловой прибор, собранный на основе комплекта «Arduino»

Первым в этом списке представлен прибор, состоящий из встроенного источника света и вынесенного на определенное расстояние транзисторного фотоэлемента. При пересечении перемещающимся человеком линии связи световой луч прерывается, после чего срабатывает исполнительный элемент. Сразу вслед за этим подключенный к нему светильник включается. В устройствах второго типа используется принцип изменения емкости помещения при появлении в нем человека. Поэтому его основной элемент – распределенный конденсатор, состоящий из самодельных емкостных конструкций.

Датчик, собранный на основе конструктора «Arduino», срабатывает при изменении картины теплового излучения.

Самостоятельное изготовление

Самостоятельное изготовление светового чувствительного прибора начинается с подготовки необходимого инструмента и материала. Для его сборки потребуются:

• электрический паяльник;
• измерительный прибор – мультиметр;
• бокорезы и пинцет;
• транзисторный фотоэлемент;
• операционный усилитель (ОУ);
• набор деталей: конденсатор, резисторы и реле РЭС55;
• готовый блок питания, обеспечивающий подачу напряжения в схему.

Также необходимо запастись старой лазерной указкой, служащей источником светового сигнала и набором проводов.

Фотоэлемент можно изготовить самостоятельно, взяв за основу любой старый транзистор (П416, например). Для этого нужно взять бокорезы, а затем с их помощью «выкусить» крышку транзистора, оставив площадку с тремя ножками. Под воздействием света кристаллическая основа вскрытого триода будет работать как фотоэлемент, имеющий чуть меньшую чувствительность.

Порядок сборки

Сборка датчика движения

Берется старый, но работающий блок питания от 4,5 до 12-ти Вольт, от него отрезается питающий разъем. Отвод оформляется в виде двух проводников (плюса и минуса), которые удобно впаивать в схему. Определиться с полярностью электропитания можно с помощью мультиметра.

Все последующие операции выглядят так:

1. Из подготовленных деталей собирается несложная схема приемника светового луча от лазерной подсветки.
2. Сама она подключается к блоку питания, для чего придется воспользоваться паяльником.
3. Собранная часть с приемным элементом помещается в подходящую по размерам коробку; при этом шляпка светочувствительного элемента выводится наружу.

По завершении сборочных операций следует перейти к монтажу самодельного датчика и последующему его подключению.

Монтаж и подключение

Различные схемы подключения

Сделанный своими руками световой датчик удобнее всего встраивается в дверном проеме. В этом случае входящий в помещение человек обязательно пересечет линию, образованную лучом указки и приемником светового излучения (фотоэлементом).

Если система располагается на улице, помещенный в пластиковую коробку приемник при установке слегка затеняется самодельным козырьком. Иногда для этих целей используется кусок пропускающего свет материала, закрывающего приемное отверстие в коробке. Использование таких приемов позволяет снизить влияние других источников света, отраженных от белых поверхностей, например.

Высота установки указки и приемника внутри помещений выбирается равной одному метру. Такое расположение оптимально для большинства членов семьи и вместе с тем прибор не будет срабатывать при перемещении животных. Эта высота к тому же исключает возможность попадания лазера в глаза взрослого человека.

Реле герконовое рэс-55А (5 вольт)

Для включения и срабатывания схемы используется реле типа РЭС 55A, на обмотку которого напряжение подается с исполнительной части. Порядок работы самодельного устройства:

1. Под действием светового луча в нормальном (не включенном) состоянии через фоторезистор протекает ток, приводящий к его отрыванию.
2. На подключенном к выходу конденсаторе накапливается заряд, создающий на его обкладках определенный потенциал (система находится в равновесии).
3. При появлении преграды в виде человека приемник-фоторезистор закрывается, а накопленный на обкладках заряд стекает через подсоединенное параллельно сопротивление.
4. Это приводит к снижению потенциала в контрольной точке ОУ практически до нуля, в результате чего низковольтное напряжение поступает на обмотку реле.

Контакты реле замыкают цепь питания светильника, на который мгновенно подается сетевое напряжение 220 Вольт. После прохода человека система останется в неизменном состоянии до тех пор, пока выключатель остается с включенной кнопкой.

Изготовление и настройка микроволнового датчика

Принципиальная схема микроволнового датчика движения

Для изготовления микроволнового датчика потребуется опыт работы с генераторными устройствами высоких частот. За основу взята любительская схема транзисторного генератора на полевой структуре. Приемник выполнен по трансформаторной избирательной схеме с ключевым каскадом на транзисторе КТ315, нагруженным на детекторный диод.

Датчик движения для включения света повышает комфортабельность жилища. Он позволяет снизить расход электроэнергии. Такие датчики применяются также для создания охранной зоны. В зависимости от принципа работа подобные конструкции делятся на несколько типов, каждый из которых имеет свои особенности.

Общая информация

Датчик движения – это специальное устройство, которое посредством чувствительных элементов фиксирует присутствует человека или животного и автоматически включает свет. Он устанавливается, в основном, в коридорах и на придомовых территориях. То есть, в местах с относительно высоким потоком людей.

Прежде чем отвечать на вопрос, как сделать датчик движения, необходимо определиться с существующими типами таких устройств. Это оборудование классифицируется по месту установки. Датчики бывают:

• наружные;
• внутренние.

Первый тип устройств предъявляется более высокие требования к качеству и виду материала, из которого изготавливается его корпус. Наружные датчики отличаются между собой максимальной зоной охвата. Под последним термином понимается определенный участок территории, движение по которому способен «засечь» сенсор.

Самодельный датчик движения не предъявляет требований к типу осветительного прибора. Однако некоторые специализированные модели необходимо подключать к строго определенным прожекторам.

По механизму работы датчик движения для включения света бывает:

1. Инфракрасным. Такие устройства реагируют на температуру объекта, попадающего в зону действия сенсора. Инфракрасные датчики в основном используются внутри помещений, так как они отличаются повышенной чувствительностью к изменениям окружающей среды.
2. Микроволновым. Сенсор регистрирует изменения радиочастот. Он настраивается на определенный диапазон сигналов. В случае появления объекта в зоне «видимости» сенсор регистрирует его присутствие и передает информацию на сигнализатор. Тот включает свет.
3. Ультразвуковым. Считается наиболее простым устройством для освещения. Эти датчики отличаются надежной конструкцией.

В домашних условиях проще сделать датчик движения своими руками с ультразвуковым или инфракрасным сенсором. К недостатку такого устройства следует отнести то, что оно реагирует на животных.

Условия для установки

Прежде чем создавать собственный датчик движения, необходимо определиться с рядом важных условий. Последние влияют на параметры будущего устройства. К числу таких условий относится:

1. Выбор места установки. От этого параметра зависит конструкция датчика. В частности, если он используется на улице, то необходимо сделать для него влагостойкий корпус. Место установки также определяет уровень мощности, которым должен обладать сенсор.
2. Наличие преград. Люстры, деревья и другие объекты мешают прохождению сигнала.

Важно отметить, что инфракрасные сенсоры не срабатывают, если в зоне их «видимости» располагается стекло.

Изготавливаем датчик

Ниже мы рассмотрим схему простого датчика движения, который будет состоять из передатчика, приемника и блока питания для них.

Блок питания

И приёмник и передатчик питаются постоянным стабилизированным напряжением 12-16 В. При этом их суммарное потребление не превышает 50 мА.

Таким образом в качестве блока питания можно использовать любой БП на 12 В, например от старого роутера. Или же можно собрать свой источник по одной из множества схем в интернет. Потребление у нас мизерное, поэтому подойдёт любая.

Передатчик

Передатчик собран на микросхеме NE555. В качестве передающего элемента используется ИК-диод LD274, угол обзора которого составляет 10 градусов, что необходимо учесть при монтаже передатчика.

Приёмник

В качестве чувствительного элемента здесь используется фототранзистор BPW40, а в качестве исполнительного органа – реле BS-115C. Фототранзистор имеет угол обзора 20 градусов, что также следует учесть при монтаже приёмника. Принимая во внимание чувствительность фотоприёмного элемента, расстояние от передатчика до приёмника составит порядка 5 метров, что весьма неплохо.

Заключение

В собранном виде наши приёмник и передатчик будут выглядеть следующим образом:

Остаётся только сделать, чтобы реле приёмника осуществляло коммутацию лампочки, светодиодной ленты или звуковой сигнализации (на ваше усмотрение).

Включать освещение в некоторых помещениях или на улице на весь темный период неразумно. Чтобы свет горел только тогда когда нужно, в цепь питания светильника ставят датчик движения. В «нормальном» состоянии он разрывает цепь питания. При появлении в его зоне действия какого-то движущегося предмета, контакты замыкаются, освещение включается. После того, как объект пропадет из зоны действия, свет выключается. Такой алгоритм работы отлично показал себя в уличном освещении, в освещении подсобных помещений, коридоров, подвалов, подъездов и лестниц. В общем, в тех местах, где люди появляются только периодически. Так что для экономии и удобства лучше поставить датчик движения для включения света.

Виды и разновидности

Датчики движения для включения света могут быть разных типов, предназначены для различных условий эксплуатации. В первую очередь надо смотреть где может устанавливаться устройство.

Уличные датчики движения имеют высокую степень защиты корпуса. Для нормальной эксплуатации на открытом воздухе берут датчики с IP не ниже 55, но лучше — выше. Для установки в доме можно брать IP 22 и выше.

Тип питания

Самая многочисленная группа — проводные для подключения к 220 В. Беспроводных меньше, но их тоже достаточно. Они хороши если включать надо освещение, работающее от низковольтных источников тока — аккумуляторных или солнечных батарей, например.

Способ определения наличия движения

Датчик движения для включения света может определять движущиеся объекты используя различные принцип детекции:

Чаще всего для включения света на улице или дома используют инфракрасные датчики движения. Они имеют невысокую цену, большой радиус действия, большое количество регулировок, которые помогут настроить его. На лестницах и в длинных коридорах лучше поставить датчик с ультразвуком или микроволновой. Они в состоянии включить освещение даже если вы еще далеко от источника света. В охранных системах рекомендованы к установке микроволновые — они обнаруживают движение даже за перегородками.

Технические характеристики

После того, как определились с тем, какой датчик движения для включения света вы будете ставить, надо подобрать его технические характеристики.

Угол обзора

Датчик движения для включения света может обладать различным углом обзора в горизонтальной плоскости — от 90° до 360°. Если к объекту могут подходить с любого направления, ставят датчики с радиусом 180-360° — в зависимости от его расположения. Если устройство закреплено на стене, достаточно 180°, если на столбе — уже нужно 360°. В помещениях можно использовать те, которые отслеживают движение в узком секторе.

Если дверь одна (подсобное помещение, например), может быть достаточно узкополосного датчика. Если в помещение входить могут с двух-трех сторон, модель должна уметь видеть, как минимум, на 180°, а лучше — во все стороны. Чем шире»охват», тем лучше, но стоимость широкоугольных моделей значительно выше, так что стоит исходить из принципа разумной достаточности.

Есть также угол обзора по вертикали. В обычных недорогих моделях он составляет 15-20°, но есть модели, которые могут охватывать до 180°. Широкоугольные детекторы движения обычно ставят в охранных системах, а не в системах освещения, так как стоимость их солидная. В связи с этим, стоит правильно подбирать высоту установки прибора: чтобы «мертвая зона», в которой детектор просто ничего не видит, была не в том месте, где движение наиболее интенсивное.

Дальность действия

Тут снова-таки, стоит выбирать с учетом того, в помещении будет устанавливаться датчик движения для включения света или на улице. Для помещений радиуса действия в 5-7 метров хватит с головой.

Для улицы желательна установка более «дальнобойных». Но тут тоже смотрите: при большом радиусе охвата ложные срабатывания могут быть очень частыми. Так что слишком большая зона покрытия может быть даже недостатком.

Мощность подключаемых светильников

Каждый датчик движения для включения света рассчитан на подключение определенной нагрузки — он может пропускать через себя ток определенного номинала. Потому, при выборе, надо знать, суммарную мощность ламп, которые устройство будет подключать.

Чтобы не переплачивать за повышенную пропускную способность датчика движения, да еще и сэкономить на счетах за электричество, используйте не лампы накаливания, а более экономичные — газоразрядные, люминесцентные или .

Способ и место установки

Кроме явного деления на уличные и «домашние» есть еще один тип деления по месту установки датчиков движения:

Если освещение включается только для повышения комфорта, выбирают корпусные модели, так как при равных характеристиках они дешевле. Встраиваемые ставят в охранных системах. Они миниатюрные, но более дорогие.

Дополнительные функции

Некоторые детекторы движения имеют дополнительные возможности. Некоторые из них явное излишество, другие, в определенных ситуациях, могут быть полезны.

Это все функции, которые могут быть полезны. Особенно обратите внимание на защиту от животных и задержку отключения. Это действительно полезные опции.

Где разместить

Установить датчик движения для включения освещения надо правильно — чтобы работал он корректно, придерживайтесь определенных правил:

В больших помещениях устройство лучше устанавливать на потолке. Его радиус обзора должен быть 360°. Если датчик должен включать освещение от любого движения в помещении, его устанавливают по центру, если контролируется только какая-то часть, расстояние выбирается так, чтобы «мертвая зона» бала минимальной.

Датчик движения для включения света: схемы установки

В самом простом случае датчик движения подключается в разрыв фазного провода, который идет на лампу. Если речь идет о темном помещении без окон, такая схема работоспособна и оптимальна.

Если говорить конкретно о подключении проводов, то фаза и ноль заводятся на вход датчика движения (обычно подписаны L для фазы и N для нейтрали). С выхода датчика фаза подается на лампу, а ноль и земля на нее берем со щитка или с ближайшей распределительной коробки.

Если же речь идет об уличном освещении или включении света в помещении с окнами, надо будет или ставить датчик освещенности (фотореле), или устанавливать на линии выключатель. Оба устройства предотвращают включение освещения в светлое время суток. Просто одно (фотореле) работает в автоматическом режиме, а второе включается принудительно человеком.

Ставятся они также в разрыв фазного провода. Только при использовании датчика освещенности, его надо ставить перед реле движения. В таком случае оно будет получать питание только после того как стемнеет и не будет работать «вхолостую» днем. Так как любой электроприбор рассчитан на определенное количество срабатываний, это продлит срок эксплуатации датчика движения.

Все описанные выше схемы имеют один недостаток: освещение нельзя включить на длительное время. Если вам надо вечером проводить какие-то работы на лестнице, вам придется все время двигаться, иначе периодически свет будет отключаться.

Для возможности длительного включения освещения, параллельно с детектором устанавливается выключатель. Пока он выключен, датчик в работе, свет включается когда он срабатывает. Если вам надо включить лампу на длительный период, щелкаете выключателем. Лампа горит все время, пока выключатель снова не будет переведен в положение «выключено».

Регулировка (настройка)

После монтажа, датчик движения для включения света необходимо настроить. Для настройки почти всех параметров на корпусе есть небольшие поворотные регуляторы. Их можно поворачивать, вставив в прорезь ноготь, но лучше использовать маленькую отвертку. Опишем регулировку датчика движения типа ДД со встроенным датчиком освещенности, так как они чаще всего ставятся в частных домах для автоматизации .

Угол наклона

Для тех датчиков, которые крепятся на стенах, сначала надо выставить угол наклона. Они закреплены на поворотных кронштейнах, при помощи которых и изменяется их положение. Его надо выбрать так, чтобы контролируемая область была самой большой. Точные рекомендации дать не получится, так как зависит это от угла вертикального обзора модели и от того, на какой высоте вы его повесили.

Оптимальная высота установки датчика движения — около 2.4 метра. В этом случае даже те модели, которые могут охватывать всего 15-20° по вертикали контролируют достаточное пространство. Настройка угла наклона — это очень приблизительное название того, чем вам придется заниматься. Будете понемногу менять угол наклона, проверять, как срабатывает в таком положении датчик с разных возможных точек входа. Несложно, но муторно.

Чувствительность

На корпусе эта регулировка подписана SEN (от английского sensitive — чувствительность). Положение можно менять от минимального (min/low) до максимального (max/hight).

Это — одна из самых сложных настроек, так как от нее зависит будет ли срабатывать датчик на мелких животных (кошек и собак). Если собака большая, избежать ложных срабатываний не удастся. Со средними и мелкими животными это вполне возможно. Порядок настройки такой: выставляете на минимум, проверяете, как срабатывает на вас и на обитателей меньшего роста. Если необходимо, понемногу чувствительность увеличиваете.

Время задержки

У разных моделей диапазон задержки выключения разный — от 3 секунд до 15 минут. Вставлять его надо все также — поворотом регулировочного колеса. Подписано обычно Time (в переводе с английского «время»).

Время свечения или время задержки — выбираете как вам больше нравится

Тут все относительно легко — зная минимум и максимум вашей модели, примерно выбираете положение. После включения фонаря замираете и засекаете время, по истечении которого он отключится. Далее меняете положение регулятора в нужную сторону.

Уровень освещенности

Эта регулировка относится к фотореле, которое, как мы договорились, встроено в наш датчик движения для включения света. Если встроенного фотореле нет, ее просто не будет. Эта регулировка подписывается LUX, крайние положения подписаны min и max.

При подключении регулятор выставляете в максимальное положение. А вечером, при том уровне освещенности, когда вы считаете должен уже включаться свет, поворачиваете регулятор медленно к положению min до тез пор, пока лампа/фонарь включатся.

Применение домашних автоматизированных систем позволяет значительно сэкономить электроэнергию. Например, установив датчик на уличном освещении на подходе к дому, в подъезде, коридоре, кладовой вы избавите себя от необходимости в темноте нащупывать выключатель и никогда не забудете его выключить. В этой статье мы расскажем об особенностях датчиков и о том, как сделать датчик движения своими руками.

Кратко о датчиках

Датчик движения коммутирует нагрузку при наличии внешнего воздействия, которое зависит от типа датчика и его принципа работы. Когда детектируется присутствие или движения тела питание через симистор или электромагнитное реле поступает на нагрузку. В качестве нагрузки может выступать что угодно: лампочка, обогреватель, громкоговоритель, лишь бы мощность нагрузки не превышала максимальную коммутируемую мощность датчика. Обычно максимальная мощность нагрузки около 1 кВт.

Если вам нужно включить большую мощность – необходимо добавить еще одно реле в цепь, так чтобы силовые клеммы датчика движения включали напряжение на катушку реле.

Принцип работы устройства

Принцип работы датчика зависит от типа схемы подключения и применяемого элемента. Хоть их задача одна, но способы реализации различные Датчики движения можно разделить на группы по принципу их действия. Рассмотрим достоинства и недостатки каждой из них.

Контактный или магнитный

Простейший вариант – использовать механический концевой выключатель, с его помощью вы можете включать свет, когда открыта или закрыта дверь, например. Это не совсем датчик, но все же, самый простой способ реализации автоматического включения приборов.

Следующий вариант – геркон (герметичный контакт) суть его такова: в стеклянной колбочке расположена пара контактов, которая может замыкаться или размыкаться под действием магнитного поля. При этом на двери устанавливается постоянный магнит, а на дверном проеме (наличнике) расположен геркон. Его контакты зачастую не способны пропускать больших токов, поэтому с их помощью может включаться обмотка реле, чтобы увеличить коммутационную способность.

Схема датчика движения

ИК-датчик

Инфракрасные датчики движения реагируют на инфракрасные излучения, это излучения длиной волны 1± мм или частотой 300-400 ГГц. В качестве основного чувствительного элемента используется ПИР(PIR)-датчик. Он фиксирует изменения количества излучения на него.

ИК-излучение – это тепловое излучение.

Значит, что в ИК-диапазоне человек выглядит, как большой источник излучения. При этом температура самого датчика не вносит значительных изменений в его работу. Информация из внешнего мира должна попадать на датчик, для этого излучения собираются группой линз, типа линзы Френеля. Внешне это выглядит как окошко в корпусе с ребристым стеклом.

В зависимости от конструкции угол обзора ИК-датчиков движения может доходить до 360 градусов, в таком случае, внутри обычно установлено несколько пироэлектрических элементов (ПИР), а линзы фокусируют на них из соответствующих зон видимости. Такие широкоугольные датчики нужны для фиксирования движения со всех сторон, чтобы не ставить несколько узконаправленных устанавливается один на 360 градусов на потолке.

ИК датчики реагируют на тепло

Достоинства :

• цена;
• простота;
• распространенность;
• хорошо работает в помещении;
• хорошие регулировки;
• Не раздражает животных.

Недостатки :

• недостоверность;
• проблемы при работе на улице.

Так как реагирует на тепло – имеет много «вредных» для точной работы факторов. Ложные срабатывания происходят на любой порыв теплого ветра или включившийся обогреватель, при этом температура фона должна отличаться (в меньшую сторону) чем температура человека. Поэтому он вряд ли сработает на кухни, когда вы окажетесь напротив раскаленной плиты, но нужен ли он там?

Лазерный или фотодатчик

Лазерный датчик представляет собой пару элементов, излучатель и приемник, при этом излучатель может быть в ИК спектре, чтобы быть незамеченным человеческим глазом. Такие сенсоры используются в сигнализации, когда вы пересекаете луч лазера, на фотоприемник (фоторезистор или фотодиод) он не попадает и схема выдает сигнал о присутствии в помещении. Как использовать этот сигнал зависит от дальнейших подключений, можно зажигать свет через реле времени или сирену или сигнал на блок управления системой охраны и безопасности.

Другой вид фотодатчиков выглядит следующим образом: светодиодный излучатель и приемник установлены не напротив друг друга, а рядом, в одной плоскости, излучение отражается и попадает на оптический приемник, когда вы заходите в поле зрения сенсора – датчик движения срабатывает. Другое название – датчик препятствия.

Достоинства:

• Простота.

Недостатки:

• Узкое поле зрения.
• Специфичность применения.

Специфика действия фотодатчика движения

Микроволновый

Микроволновый датчик движения – работает по принципу радиоприемника-передатчика. В схеме генерируются высокочастотные колебания и здесь же принимаются, приемная часть настроена таким образом: когда рядом никого нет реле выключено. Когда вы попадаете в рабочую зону приемника – частота колебаний изменяется, в результате чего с детекторного диода подается сигнал о том, что нужно включить силовой элемент и подать напряжение в нагрузку.

Недостатки:

• Высокочастотное излучение вредит здоровью (хотя вы носите в кармане смартфон, там еще больше излучений).
• Относительно высокая стоимость.
• Возможны ложные срабатывания при воздействиях за пределами наблюдаемой зоны.

Достоинства:

• чувствительность позволяет обнаружить объект за дверью или стеклом, например;
• детектирует даже малейшие движения.

Так работает микроволновый датчик движения

Ультразвуковой

По принципу «излучатель-приемник» построен еще один тип – ультразвуковой датчик движения. Частота ультразвуковой волны лежит в диапазоне выше 20 кГц, но ниже 60 кГц. Принцип обнаружения базируется на допплеровском эффекте. Длина отраженной волны изменяется, приемник фиксирует это изменение и дает сигнал о присутствии и движении нового объекта.

Недостатки :

• На него могут реагировать животные. На ультразвуковых излучателях работают отпугиватели собак.
• Если медленно передвигаться – ультразвуковой ДД может не сработать.

Достоинства :

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

Схемы для самодельных датчиков движения

Предлагаем рассмотреть несколько схем, пригодных для повторения и изучения принципов работы датчиков. Кроме того, микроволновый поможет освоить еще и основы радиопередающей техники и детектирования сигналов, а схемы с применением микроконтроллеров позволят сделать модульный вариант с готовых решений для Ардуино.

Схема детектора присуствия

Емкостной

Примем за нормальное состояние – когда рядом с сенсором никого нет, а за срабатывание – когда вы рядом.

Транзистор VT1 – это узел генератора на полевом ключе, настроенном на 100 кГц. В резонанс с ним настроен колебательный контур L2C2. Электрически связан с генератором через R2. VD1 (детекторный диод). Частоты указаны при отсутствии внешних воздействий, т. е. вы не касаетесь схемы, и удалены от нее. Деталь DA1 – компаратор, нужен для сравнения сигнала с диода и опорного напряжения заданного через R3. В нормальном состоянии выход должен стремиться к нулю. При этом сигнал на неинвертирующем входе компаратора «–» равен 5 В, а на выходе – 0 В.

Когда вы подходите к сенсору, емкость увеличится, частота генератора уменьшится, вы влияете именно на частоту генератора, а L2C2 частота задана колебательным контуром параллельно соединенной емкости и индуктивности.

Резонанс между генератором и этим контуром исчезает, и напряжение на неинвертирующем входе падает. Так как напряжение на инвертирующем растет, то выход начинает подтягиваться к напряжению питания и остановится на уровне 8 вольт (примерно), их можно использовать для управления реле, через транзистор для усиления выходного тока, тиристорами и прочими приборами, от которых вы уже запитаете нагрузку.

Обе катушки намотаны на ферритовых кольцах 2000 НМ, 20 мм внешним диаметром по 100 витков провода ПЭВ-2 0.2 мм, виток к витку. В свою очередь, L1 имеет отвод от 20 витка, а L2 от 50 витка (от середины). Мотайте так, чтобы расстояние между началом и концом было не меньше чем 0.3 мм.

Датчик – 2 куска провода 1 мм диаметром и длиной 1–1.5 м располагаются на расстоянии 20 см друг от друга.

Настройка: вольтметром меряем напряжение C5, вращая подстроечный C4, добиваемся максимального напряжения (2.5–5 В), если напряжение ниже, добавляем параллельно С3 постоянный конденсатор 15 пФ, если все равно не хватает напряжения – уменьшаем R1, но не менее 500 кОм. Следующий шаг – по схеме R3 выкрутить в нижнее положение, а R2 в среднее. Светодиод, подключенный к выходу ОУ через резистор, светится. Вращая R3 сделать так, чтобы он погас. Проводите настройку непосредственно там, где он и будет установлен. Если провести настройку на рабочем столе, а потом разместить датчик, где вы планировали – скорее всего, придется настраивать заново.

Тепловой датчик на Arduino

Для сборки проекта ПИР датчика движения на Ардуино нужно:

• PIR-датчик HC-SR501.
• Arduino UNO (или любая другая подобная).
• Блок питания 4–6 V.

Подключение элементов датчика

HC-SR501 – содержит в себе 1 пироэлектрический элемент, он накрыт линзой, и необходимую обвязку на печатной плате. С одной из сторон платы выведены подстроечные резисторы для регулировки чувствительности и времени задержки. Выходной сигнал имеет амплитуду в 3.3 вольта, а напряжение питания 5–12 вольт. Максимальная дистанция, на которой датчик сработает – 7 м, и задержка времени после срабатывания – до 5 минут.

Схема подключения датчика

Схема соединения для управления светом через реле.

Управление светом

Наглядная схема соединений на беспаечной макетной плате (breadboard)

Статья эта является продолжением статьи про , которая вызвала бурное обсуждение и множество вопросов. Ну а поскольку вопросов по ремонту датчиков движения поступает много, решил вынести их в отдельную статью-продолжение.

Самое важное, что я хочу донести – главное не уметь паять и проверять целостность элементов. Главное – уметь логически и критически думать, исследовать, анализировать. И набирать опыт.

Схем датчиков движения множество, но принцип один. Этот принцип и многое другое касательно этого устройства приведено по ссылке в начале статьи, ещё раз рекомендую изучить её и комментарии к ней. В той же статье приведены ссылки на другие статьи про датчики движения, можно скачать инструкцию и даташиты на детали электрической схемы датчика.

Типичные неисправности датчика движения

Датчик движения для включения света может иметь следующие неисправности:

1. Не включается.
2. Не выключается.
3. Включается или выключается не тогда, когда надо.

Ниже подробно разберем эти неисправности.

Подписывайтесь! Будет интересно.

Еще раз о схемах

Итак, наиболее популярную схему датчика движения приведу ещё раз:

Эту схему прислал мой постоянный читатель Александр из г. Королев в декабре 2014 г., за что ему ещё раз большое спасибо. На эту схему я буду опираться по тексту статьи, поскольку она наиболее типичная. Не должно сбивать с толку, что схема в нашем примере будет разбросана по двум платам – слаботочной и силовой.

В конце статьи будет приведена доработка этой схемы.

Теперь публикую фото плат датчика движения, которые прислал другой мой читатель – Ренат.

Плата слаботочная датчика движения

Плата питания (силовая) датчика движения

Вот наша с Ренатом переписка:

Ренат: Здравствуйте! По схеме и описанию у меня такой же датчик, модели точно не знаю, попросили посмотреть «перестал работать». Остановился на плате питания. Проверил все элементы, после диодного моста +24В выходит, стабилитрон +8В выдает, отпаял вторую часть схемы (плату, где ИК приемник, микросхема и т.п.). И вот, не могу понять почему реле срабатывает, когда подаю напряжение?

• Я: Стоит интегральный стабилизатор (КРЕН) типа 7808, на выходе 8В?
  Надо всё подключить, и тогда проверять.
  Когда на вход ключевого транзистора ничего не подано, он может вести себя непредсказуемо.
  Проверьте силовой транзистор, реле, регулировочные элементы, пайку.
  Лезть глубже - надо разбираться со схемой - операционники, датчики, и т.д.

Ренат: Здравствуйте Александр! Интегральный стабилизатор не стоит. Подключил, всё по прежнему (реле сработано, на датчик не реагирует, от регулировки сенсора, времени и режима «день»/»ночь», тоже ничего не меняется.

Ренат проделал своими руками большую работу, и я попробую помочь ему в этой статье.

С чего начать ремонт, если не работает датчик

Данные мои рассуждения и методики относятся не только к конкретному датчику движения, но и к многим электронным устройствам. Например, к , схема которого гораздо проще, но принцип тот же.

1. Проверяем правильность подключения. На данном этапе надо также выяснить, после чего не работает датчик движения, при каких обстоятельствах. Варианты (мозговой штурм):

А что там свежего в группе ВК СамЭлектрик.ру ?

Подписывайся, и читай статью дальше:

• скачок света,
• выключали электричество,
• работа строителей,
• к соседям приходил электрик,
• какой-то запах,
• дети крутили,
• ударили,
• погрызла собака,
• соседи затопили,
• вчера был ветер,
• иногда плохо срабатывал,
• и т.д.

На этом этапе уже можно выявить направление, в котором двигаться дальше.

Надо проверить правильность подключения, убедиться, что на датчик приходит положенное питание, и если есть индикаторы, то они должны гореть. Некоторые. Иногда. Далее смоделировать ситуацию, при которой он должен срабатывать.

2. Правильность регулировок. Возможно, неправильно установлены регуляторы, и достаточно правильно настроить датчик. Для этого необходимо поставить регуляторы в положения, в которых его включение наиболее вероятно: Уровень освещенности поставить в положение, при котором датчик будет срабатывать и днём, и ночью. Чувствительность установить максимальную. Время работы установить минимальное. В любом случае, стоит покрутить регуляторы, и проанализировать, как ведёт себя датчик, и реагирует ли вообще.

Вскрываем датчик

Если после первого этапа датчик не заработал, надо браться за настоящую работу.

Вскрываем датчик, смотрим на платы. Первое, на что надо обратить внимание – целостность элементов. Кроме того, знающему человеку многое скажет запах. Не должно быть подозрительных деталей – потемневших, с трещинами, вздутых, шатающихся.

Дорожки печатной платы должны быть целыми. Иногда бывает, что они трескаются, надламываются около мест паек (пятаков). Ну и конечно, если дорожка выгорела, надо её восстановить перемычкой, и проанализировать причину.

Тщательно проверяем пайку. В случае малейшего подозрения пошатываем подозрительные детали, и пропаиваем эти места. Часто бывают отпаяны вводные провода и провода между платами, а также регулировочные элементы (переменные резисторы).

Пробное включение

Подключаем питание к датчику. В качестве нагрузки для индикации работы датчика рекомендую использовать лампочку накаливания мощностью 25-60 Вт. Иначе, если ориентироваться на щёлканье реле, можно не услышать, или не понять, включено оно или выключено. Заразом проверяем реле и подключения.

Вариант лучше – подключать через трансформатор (с выходным напряжением 220В) или дифавтомат, это значительно уменьшит риск удара током (будем работать с открытыми токоведущими частями!).

Ещё вариант – через лампочку накаливания 60-100Вт, это спасёт от КЗ. Но это не удобно.

По применению защитных автоматов .

Проверяем факт наличия нужного питающего напряжения на плате питания.

Я не буду рассказывать, как пользоваться измерительными приборами, и как проверять детали. Если есть вопросы, пишите в комментарии.

Кроме того, призываю соблюдать осторожность и помнить о своей безопасности! При ремонте может и долбануть!

Ещё раз возвращаемся к тому, с чего начали ремонт (пункт 1). Высока вероятность, что после осмотра, пропайки, замены визуально неисправных деталей всё заработает.

Проверяем питание

В датчике движения входное питание 220В преобразуется в постоянное напряжение, необходимое для питания схемы. Как правило, это напряжения 8, 12, 15, 24 В в разных сочетаниях, в зависимости от схемы.

Все напряжения измеряем относительно нуля. Точка, где можно взять ноль – например, минус электролитического конденсатора на выходе диодного моста.

В данном случае нужно для начала проверить напряжение +24В (см. схему в начале статьи). Если его нет, надо проверять ограничительные (гасящие) элементы перед диодным мостом, и сами диоды.

Возможно, что последующая схема “гасит”, или подсаживает питание. Чтобы убедиться в этом, надо отключить последующую схему от схемы питания.

Так же проверяем и низкое напряжение +8В, которое используется для питания цепей операционных усилителей.

Если его нет, проверяем цепи до него (наличие +24В), цепи стабилизации (стабилитрон), пробно отключаем нагрузку.

Силовые цепи

В тонкости операционных усилителей пока не лезем, продолжаем исследовать наиболее очевидное и вероятное.

В данном случае это проверка работы реле платы питания. Это реле включается, то есть, на его катушку подается напряжение 24В, если открывается ключевой транзистор. В данном случае S9013, n-p-n.

Проверку лучше проводить при полностью отключенной слаботочной плате. Как раз, мы её отключили при проверке питания в пункте 4.

Для проверки работы транзистора надо его базу замкнуть с эмиттером, желательно через резистор. Он там есть (R21, 20кОм), либо использовать свой, порядка 2 кОм – 33 кОм. Транзистор в данном случае будет закрыт (ток через него не течёт), и реле должно быть выключено.

Далее, проверяем открытие транзистора и соответственно включение реле. Для этого через тот же резистор (резистор обязателен, перемычка спалит транзистор) подключаем базу транзистора к +24В. Реле должно включиться.

Если транзистор не работает, его надо проверить омметром, отключив питание (можно проверить до манипуляций с резистором). Как проверить транзистор – можно, не буду писать?

Также возможна неисправность реле.

Тонкости

Если ремонт подошёл к этому этапу, не принеся результатов, значит ремонт можно считать сложным и затянувшимся. Как и эту статью.

Поэтому в дальнейшие тонкости вдаваться не буду, а если это будет необходимо, задавайте вопросы в комментариях, обязательно отвечу.

И да, будет лучше, если вместе с вопросами будете расписывать ход ремонта по пунктам статьи. И будет вообще замечательно, если фото датчика, его плат и принципиальную схему.

Бонус. Вопрос читателя по датчику на LP8072C

Рассмотрим схему датчика движения на специализированной микросхеме LP8072C, которую прислал читатель Андрей (см. комментарий к статье от 15.12.2015)

Схема датчика на LP8072C

Ещё раз повторяю его вопрос, и отвечаю:

Вынул датчик. Два блочка (питание с реле и на другом все датчики), с 3 проводами - 0, 5в, 11 контакт на базу.

Да, схема разбита на две платы, как в датчике в начале статьи. 0В – GND, на выв.5 микросхемы, 5В – питание, VDD, на выв.13, и выход на управлением транзистором.

Посмотрел
13 - VDD 5в.
9 - CDS (цепь фото диода) от переменного резистора меняется от 0,4 в до 2 в.
11 - есть 5в постоянно - реле сработала и лампа горит, от CDS не зависит.

Всё правильно пока. Для интереса, можно базу и эмиттер транзистора закоротить (например, отверткой, при этом выходные 5В упадут на резисторе 5,6кОм, это не страшно). Реле и нагрузка должны выключиться. Это скажет о том, что транзистор и силовые цепи работают.

Правда, положил на стол, припоял проводки к 0, и последовательно к 13, 9, 11 для вольтметра.
Когда мерил между 0 и 11 - датчик заработал. Можно было менять длительность горения лампы переменным резистором.

Между выводами 5 и 11? Это просто силовой выход, вольтметр не должен на него влиять. Получается, вольтметр зашунтировал выход микросхемы, как я выше рекомендовал с закороткой базы-эмиттера отверткой. Такого не должно быть, тут или микросхема неисправна (скорее всего), или вольтметр.

Но датчик пробовал с обычной лампой на 60 вт. Обрадовался, все собрал в прожектор - и опять горит постоянно.
Может длительность горения становится очень большой.

В Вашей схеме есть усилитель и компаратор.
Здесь есть выводы двух ОУ. Может на них можно что посмотреть.
Заметил в Вашей схеме RC цепочку у красного провода.

Да, эта цепочка для уменьшения искрения контактов реле, в данном случае роли не играет.

Рекомендую менять микросхему. Но для начала изучите случай, когда проводили измерение, и датчик работал. Дело в том, что входное сопротивление вольтметра при измерении оказывает влияние на схему, и лучше, чтобы оно было больше. Обычно входное сопротивление – порядка сотни килоом, но у дешевых моделей может быть 20…50 кОм (зависит от предела измерения). Поэтому возьмите резистор около 100 кОм, или чуть меньше, и подключите его параллельно выходу микросхемы. Либо между базой и эмиттером транзистора.

Внутри микросхемы должен быть встроен такой резистор, или его ставят между базой и эмиттером транзистора, для повышения надежности работы. Как в схеме датчика освещенности.

А микросхема скорее всего неисправна (частично), или вышла из режима из-за внешней обвязки.

Пишите в комментариях, как продвигается ремонт.

Фото прожектора и датчика движения, Андрей прислал:

Ещё дополнение

10 февраля мой читатель Михаил прислал фото датчика (см.комментарий за это число), в котором при включении сгорел резистор на плате:

Если у кого-то есть такой датчик или его схема, помогите Михаилу, сообщите номинал резистора. Заранее спасибо!

Добавлю, что резистор просто так не горит, это следствие! 90%, что после замены он сгорит опять!

Ещё бонус. Видео по ремонту датчиков

Вот что думают мои коллеги по поводу ремонта датчиков движения:

Кстати, узнаёте, откуда взята картинка на заставке к видео? И чего на ней не хватает? ;) Моего логотипа!

Ещё видео:

Доработанная схема датчика движения с исправленной ошибкой

Выкладываю доработку схемы, изложенной в начале статьи. Её (доработку) прислал Алексей Филиппов из Львова:

Суть доработки такова.

Пример использования: Прожектор на крыльце дома. Как это работает- включен свет в прихожей- свет с улицы горит постоянно, вЫключен свет в прихожей – прожектор на улице включается от датчика движения (штатный режим). Нет необходимости в отдельном выключателе (и проводке) и в тоже время свет в прихожей не включается когда срабатывает датчик на улице, то есть цепи развязаны.

У меня эта доработка сделана на работе, собрана в двух экземплярах, одна на сервисе, другая на складе.

При входе на сервис, зимой рано темнеет, свет в помещении горит и с улицы для клиентов освещается вход до тех пор пока рабочее время, в остальное тёмное время, прожектор с датчиком работает как ему положено – в штатном режиме.

Спасибо Алексею!

Ещё одна схема датчика движения

Фото платы датчика движения на ремонт

Вместо смд резистора 100 Ом 1вт (обозначение 101). Поставил советский 2х ватный на выносных проводах.

Замена резистора при ремонте датчика движения

Всем спасибо за внимание, если есть вопросы и замечания – добро пожаловать в комментарии!