Схемы датчиков движения и принцип их работы, схемы подключения

Схемы датчиков движения и принцип их работы, схемы подключения

Датчик движения чаще всего используется для включения освещения, когда вы проходите или находитесь рядом с ним. С его помощью можно хорошо экономить электричество и избавить себя от необходимости щелкать выключателем.

Это устройство также используется и в системах сигнализации, для определения нежелательных проникновений. Кроме этого их можно встретить и на производственных линиях, они там нужны для автоматизированного выполнения каких-либо технологических задач. Датчики движения иногда называют датчикам присутствия.

Содержание статьи

Типы датчиков движения

Датчики движения различают по принципу действия от этого зависит их работа, точность срабатывания и особенности использования. У каждого из них есть сильные и слабые стороны. От конструкции и рода используемого элемента зависит и конечная цена такого датчика.

Датчик движения может быть выполнен в одном корпусе и в разных корпусах (блок управления отдельно от датчика).

Контактные

Самый простой вариант датчика движения – использовать концевой выключатель или геркон. Геркон (герметичный контакт) это переключатель который срабатывает при появлении магнитного поля.

Суть работы заключается в установки концевого выключателя с нормально-разомкнутыми контактами или геркона на дверь, когда вы её откроете и зайдете в помещение контакты замкнутся, включат реле, а оно включит освещение. Такая схема изображена ниже.

Инфракрасные

Срабатывают от теплового излучения, реагируют на изменение температуры. Когда вы входите в поле зрения такого датчика он срабатывает на тепловое излучение от вашего тела. Недостатком такого способа определения являются ложные срабатывания. Тепловое излучение присуще всему что есть вокруг. Приведем несколько примеров:

1. ИК датчик движения стоит в помещении с электрообогревателем, который периодически включается и отключается по таймеру или термостату. При включении обогревателя возможны ложные срабатывания.

Можно попробовать этого избежать долгой и скрупулезной настройкой чувствительности, а также попыткой направить его так, чтобы в прямой видимости не было обогревателя.

2. При установке на улице возможны срабатывания от порывов тёплого ветра.

В целом эти датчики нормально работают, при этом это самый дешевый вариант. В качестве чувствительного элемента используется PIR-сенсор, он создает электрическое поле пропорционально тепловому излучению.

Но сам по себе сенсор не имеет широкой направленности, поверх него устанавливается линза Френеля.

Правильнее будет сказать – многосегментная линза, или мультилинза. Обратите внимание на окошко такого датчика, оно разбито на секции это и есть сегменты линз, они фокусируют попадающие излучения в узкий пучок и направляют его на чувствительную область датчика. В результате этого на маленькое приемное окошко пироэлектрического сенсора попадают пучки излучений с разных сторон.

Для увеличения эффективности детектирования движения могут устанавливать сдвоенные, или счетвертненные сенсоры или несколько отдельных. Таким образом, расширяется поле зрение прибора.

Исходя из вышесказанного нужно отметить и то, что на датчик не должен попадать свет от лампы, а также в поле его зрения не должно быть ламп накаливания, это также сильный источник ИК-излучения, тогда работа системы в целом будет нестабильной и непредвиденной. ИК-излучения плохо проходят через стекло, поэтому он не сработает, если вы будете идти за окном или стеклянной дверью.

Это самый распространённый вид датчика его можно купить а можно и собрать самому на основе, поэтому рассмотрим его конструкцию подробно.

Как собрать ИК-датчик движения своими руками

Самый распространенный вариант – это HC-SR501. Его можно купить в магазине радиодеталей, на али-экспресс, часто поставляется в наборах Arduino. Может использоваться как в паре с микроконтроллером, так и самостоятельно.

Он представляет собой печатную плату с микросхемой, обвязкой и одним ПИР-сенсором. Последний накрыт линзой, на плате есть два потенциометра, один из них регулирует чувствительность, а второй время которое на выходе датчика присутствует сигнал. При детектировании движения на выходе появляется сигнал и держится установленное время.

Он питается напряжением от 5 до 20 вольт, срабатывает на расстоянии от 3 до 7 метров, а сигнал на выходе держит от 5 до 300 секунд, вы можете продлить этот период, если использовать одновибратор на NE555, микроконтроллер или реле задержки времени. Угол обзора порядка 120 градусов.

На фото изображен датчик в сборе (слева), линзу (справа внизу), обратную сторону платы (справа вверху).

Рассмотрим плату подробнее. На её передней стороне расположен чувствительный элемент. На задней – микросхема, её обвязка, справа два подстроечных резистора, где верхний – время задержки сигнала, а нижний – чувствительность.

В нижней правой части джампер для переключения режимов H и L. В режиме L датчик выдает выходной сигнал только она период времени выставленного потенциометром. Режим H выдает сигнал, пока вы находитесь в зоне действия датчика, а когда вы её покидаете сигнал, исчезнет через время заданное верхним потенциометром.

Если вы хотите использовать датчик без микроконтроллеров, тогда соберите эту схему, все элементы подписаны.

Схема питается через гасящий конденсатор, напряжение питания ограничено на уровне 12В с помощью стабилитрона. Когда на выходе датчика появляется положительный сигнал реле Р включается через NPN транзистор (например BC547, mje13001-9, КТ815, КТ817 и другие). Можно использовать автомобильное реле или любое другое с катушкой на 12В.

Если вам нужно реализовать какие-то другие функции – можно использовать его в паре с микроконтроллером, например платой Ардуино. Ниже представлена схема подключения и программный код.

Схема подключения датчика движения

Датчик движения – это устройство, обнаруживающий движение, каких-либо предметов. Такой датчик обычно устанавливают в «Умном доме». Какую функцию он осуществляет? Свет включается при входе человека в комнату автоматически, а когда тот выходит, свет выключится сам. Если вы хотите установить его самостоятельно, вам нужна схема подключения датчика движения.

Из этой статьи вам будет интересно посмотреть:

• схемы подключения датчиков движения ;
• видео работы с датчиком ;
• расположение этого устройства ;
• подключение и установку .

Рассмотрим, как можно самостоятельно реализовать такую идею.

Приготовьте датчик движения LX-01.Работает этот датчик следующим образом, когда он чувствует движение на территории обнаружения, датчик соединяет цепь, после чего включаются приборы, подсоединенные к нему.

Датчик движения можно настраивать, то есть отключать, воспользовавшись функцией временной интервал, а так же можно регулировать уровень чувствительности и освещенности. Уровень освещенности корректирует яркость света в дневное время. Выяснив уровень освещенности, датчик определяет, необходимо ли включать свет, или в комнате и так достаточно светло.

6 схем подключения датчика движения

Изменять последовательность подключения, изображенную на иллюстрации нельзя, так как при неправильном соединении к сети, можно сжечь датчик.

Схема подключения датчика движения, обозначения:

• Синий провод (N) — ноль;
• Коричневый провод (L) — фаза;
• Красный провод — выходящая фаза.

Схема подключения датчика движения и одной лампочки

Итак, на фото справа схема подключения датчика и одной нагрузки (лампочки). На фазе до датчика установлен выключатель, так что датчик можно отключать при необходимости.

Чтобы было понятней, привожу ниже вспомогательную схему подключения датчика движения. Провод, уходящий в стену, уходит на лампочку, вместо него прорисованы два проводка (синий и красный).

Схема подключения двух датчиков движения к одной нагрузке

На схеме справа подключение двух датчиков движения к одной нагрузке, в нашем случае — к лампочке.

Схема датчика движения с принудительным включением

Если на первой схеме выключатель находился до датчика движения, то на этой схеме он расположен после него. С помощью выключателя можно включать лампу для постоянной работы, при этом сигналы датчика движения будут игнорироваться.

Схема подключения датчика движения и двух нагрузок

Эта схема подключения датчика движения подойдет для помещений, в которых необходимо не только включать свет, но и удалять загрязненный воздух, к примеру, для курительных комнат.

При включении датчика загарается свет и запускается вентилятор, при этом вентилятор работает на 5 минут дольше работы светильника.

Схема управления освещением с помощью диммера

На фото справа схема управления света с использованием диммера.

Схема подключения датчиков ванных комнат

А эта последня схема подключения датчиков движения подойдет для ванных комнат. Получается, что можно подключить к одной линии несколько датчиков и к ним несколько ламп.

Рекомендую посмотреть видео по схемам подключения датчиков движения, особенно, если на фото вам было что-то непонятно.

А это классное видео, на котором мастер объясняет, как выбирать датчики движения на примере онлайн магазинов. Кстати, в этом втором видео также есть схема подключения датчика движения, аналогичная первому варианту из этой статьи.

Помещение и расположение датчика движения

Внимание нужно уделить и расположению датчика движения. Обратите внимание на параметры комнаты, положение дверей и пути по которым обычно направляется человек. Обзор датчика не должны преграждать предметы, охраняемая территория должна хорошо просматриваться.

Устанавливать такой датчик в санузлы не рекомендуется, так как чтобы свет непрерывно горел во время вашего присутствия в данном помещении, необходимо будет постоянно махать руками у датчика, чтобы свет не выключался. Этот датчик лучше подойдет для установки в комнатах, где люди не задерживаются подолгу, например в коридоре.

Обзор датчика составляет сто двадцать градусов, поэтому его можно установить в угол помещения, откуда будет видно все необходимые области. Если установить его посередине стены, он может упускать какие-то части помещения.

Подключение и установка датчика движения

Чтобы произвести монтаж этого устройства, нужна схема подключения датчика движения. Если вы уже определились к нужно схеме, то можно переходить к работе.

Отключите все электричество в доме и соблюдите все правила техники безопасности во время следующей работы. Воспользовавшись тестером, проверьте проводку и найдите провод, который проходит к лампе от включателя. Далее потяните новый провод к красному контакту датчика. Возьмите провод, проходящий от осветительного прибора до включателя с другой стороны, то есть не со стороны включателя. Затем проведите контакт от этого провода к клемме, провод которого голубого цвета. Все оголенные участки необходимо заизолировать и проверить правильность подключения.

После проделанной работы можно приступить к сбору датчика и его установке на выбранном вами месте. Для этого нужно закрепить в углу металлический держатель датчика движения.

Теперь можно проконтролировать работу датчика движения. Для этого нужно войти в его зону видимости. В случае если свет сразу включился, значит, вы справились с работой и все правильно настроено. Далее можно установить необходимый промежуток включения света.

Подключение светильника с датчиком движения

В качестве примера возьмем светильник для внутреннего освещения со встроенным датчиком движения — Steinel RS 16L .
Светильник подходит как для потолочного монтажа, так и для настенного. В своем корпусе он объединяет обычный светильник с ультразвуковым высокочастотным датчиком движения, а также сумеречный выключатель (датчик освещенности).

Подробнее о том какие бывают типы датчиков движения, их преимущества и недостатки мы уже подробно описывали в статье «Датчики движения | Основные виды и их особенности, области применения».

Основные характеристики светильника с датчиком движения Steinel RS 16L следующие:

Габаритные Размеры: 275 x 95 мм
Питание: 230 – 240 В, 50 Гц
Максимальная мощность ламп: 60 Вт / E 27
Дополнительная подключаемая мощность: до 100 Вт
Угол обзора датчика движения: 360° с углом раствора 160° сквозь стекло, дерево и тонкие стены
Дальность действия: 1 – 8 м, плавная настройка
Интервал установки светового порога: 2 – 2000 лк
Интервал установки времени свечения: 5 сек. – 15 мин.
Частота работы ультразвукового сенсора: 5,8 ГГц
Класс защиты: IP 44 / II
Излучаемая мощность: 1 мВт

Комплект поставки светильника с датчиком движения Steinel RS 16L

Светильник поставляется в элегантной коробке, на которой отражена вся необходимая информация о его основных свойствах.

В комплект поставки входят следующие предметы:

— Корпус светильника, со встроенным датчиком движения

— Плафон из опалового стекла

— Набор крепежа и заглушек

— Набор дополнительных проставок, предупреждающие наклейки и т.д.

— Инструкция по применению, рекламные буклеты.

Схема подключения светильника с датчиком движения

Перед установкой была выполнена электропроводка для установки светильника с датчиком движения — выведен питающий кабель постоянно находящийся под напряжением.

Такая схема подключения возможна благодаря тому, что ВЧ-датчик движения, установленный в светильнике, выполняет функцию выключателя. Это одно из самых важных преимуществ светильников со встроенными датчиками движения, ведь для их работы не требуется реализации сложных схем, достаточно лишь подвести питающий кабель.

Вообще, все возможные схемы подключения, рекомендуемые для обычного датчика движения, возможно реализовать и для такого светильника, с основными из них мы вас уже знакомили в статье «Схема подключения датчика движения».

Приступаем к установке светильника с датчиком движения:

Установка светильника с датчиком движения

1. Подготавливаем светильник к установке. В отверстия для вводных кабелей устанавливаем специальные резиновые уплотнители из комплекта поставки.

2. Отключаем подачу электрического тока в месте установки. Для этого выключаем в распределительном щите автоматический выключатель, отвечающий за эту группу освещения. Если автоматы не подписаны, отключайте все по очереди и проверяйте напряжение на фазном проводе идущем к бра (обычно белый или коричневый), определить наличие напряжения можно с помощью индикаторной отвертки. Ни в коем случае не начинайте установку не отключив электричество!

3. Протягиваем вводной питающий кабель через резиновый уплотнитель в светильник и укорачиваем его до длины, достаточной для подключения проводов к клеммам светильника.

4. Фиксируем корпус светильника с датчиком движения на стене, через три крепежных отверстия, как показано на изображении ниже. Выбор крепежа необходимо делать учитывая тип поверхности, на которую производится установка, в нашем случае идеально подошли саморезы из комплекта поставки.

5. Подготавливаем питающий кабель. Снимаем с него оплетку. Для работы светильника достаточно лишь два провода – фазы и ноля, заземление здесь не требуется, так как корпус выполнен из диэлектрического материала, не пропускающего электрический ток.

6. Снимаем изоляцию с концов проводов, примерно н а 5 — 7мм.

7. Подключаем провода, п омещаем их в соответствующие клеммы светильника и фиксируем с помощью отвертки.

Белый — ФАЗНЫЙ провод — в клемму с маркировкой L .

Белый с синей полосой – НОЛЬ – в клемму с маркировкой N .

Как определить какой из проводов фаза, ноль, а какой заземление самостоятельно, вам поможет наша подробная инструкция — ЗДЕСЬ.

Остается не занятой одна клемма светильника (закрытая заглушкой), с маркировкой L со штрихом. Это управляющая клемма, через нее можно подавать питание на другое оборудование, будь то другие светильники группы (могут быть без встроенного датчика движения), вытяжные вентиляторы и т.п. Единственное ограничение — это потребляемая мощность этих устройств, она должна быть не более 100 Вт.

Принцип работы будет следующий — при обнаружении движения, в зоне охвата встроенного ультразвукового датчика, светильник загорится и подаст напряжение на клемму L со штрихом, после чего все устройства, подключенные к ней, так же включатся. Это очень удобная функция, она позволяет значительно расширить область применения светильников с датчиками движения в быту и на производстве.

8. Устанавливаем лампу в патрон светильника. В нашем случае была выбрана светодиодная (LED) лампа мощностью 13 Вт, теплого свечения, с требуемым для светильника типом цоколя e27.

9. Устанавливаем плафон . У данного светильника, плафон просто накручивается на корпус, при этом для полной фиксации, плафон достаточно повернуть всего на четверть оборота.

На этом установка завершена, включаем подачу электрического тока в распределительном щите и тестируем светильник с ВЧ датчиком движения.

Если все сделано правильно, светильник сразу загорится и если не обнаружит движения в зоне охвата, через некоторое время выключится. Изменить заводские настройки светильника со встроенным датчиком движения вы сможете следующим образом:

Настройка (регулировка) светильника с датчиком движения

В нашем светильнике со встроенным датчиком движения присутствует три параметра доступных для регулировки, это:

1. Установка радиуса действия (чувствительности) датчика движения

2. Регулировка времени (продолжительность включения)

3. Установка порога срабатывания сумеречного выключателя

Все настройки выполняются с помощью трех регуляторов, спрятанных под плафоном светильника, на корпусе.

Давайте разберемся за что отвечает каждый из них.

1. Установка радиуса действия (чувствительности) датчика движения
Эта регулировка позволяет настроить расстояние, на котором датчик движения, встроенный в светильник, сможет определять перемещения. Возможный диапазон регулировки от 1 метра (крайнее левое положение) до 8 метров (крайнее правое положение).

2. Регулировка времени (продолжительность включения)
Этот регулятор устанавливает продолжительность включения светильника. Диапазон регулировки от 5 секунд (крайнее левое положение) до 15 минут (крайнее правое положение). При обнаружении движения, в период, когда светильник уже включен, таймер сбрасывается и отчет времени начинается сначала.

3. Установка порога срабатывания сумеречного выключателя.
Требуемый порог срабатывания светильника устанавливается в диапазоне от 2лк (регулятор повернут влево) до 2000лк (регулятор повернут вправо).

Данной регулировкой, вы сможете настроить степень освещенности, при которой будет включаться светильник. Так, если помещение в дневное время освещается естественным солнечным светом, нет никакой необходимости в работе светильника и изменив порог срабатывания, вы заставите светильник включаться лишь в темное время суток.

На сегодняшний день существует великое множество различных модификаций светильников с датчиками движения, различных производителей, размеров и форм, предназначенных для разных условий эксплуатации, каждый найдет подходящий именно для него вариант. Главное, что все они имеют схожий принцип работы, и вы, используя эту статью, сможете самостоятельно установить, подключить и настроить практически любой светильник со встроенным датчиком движения.

Особенности подключения датчиков движения для освещения: схема подключения через выключатель

Выключатель с датчиком движения представляет собой электронное устройство, используемое в электрических схемах для автоматического размыкания или замыкания цепи при фиксации движения в определенном секторе пространства.

Такие изделия широко применяются для оптимизации работы систем освещения, а также электроприборов.

Инфракрасные датчики

Принцип действия такого устройства основан на его способности регистрировать изменения в интенсивности инфракрасного излучения, наблюдаемого в определенной зоне. Не секрет, что человеческое тело является источником подобного излучения, поэтому при попадании человека в сектор действия датчика, он срабатывает, замыкая тем самым электрическую цепь. Благодаря этой его особенности удается точно идентифицировать присутствие человека. Такое устройство может управлять системой освещения независимо от того, движется человек или нет. Выключатель света с датчиком движения ничего не излучает, а только реагирует на посторонние инфракрасные волны. Это позволяет обеспечить полную безопасность для здоровья людей и животных.

К недостаткам датчиков, реагирующих на инфракрасное излучение, следует отнести их чувствительность к помехам, которые могут быть вызваны нагреванием электроприборов, попаданием в сектор действия устройства теплого воздуха от кондиционера или интенсивного солнечного света. Кроме того, такие изделия имеют ограниченный температурный диапазон, также они не реагируют на перемещения людей в одежде из теплоизолирующих материалов.

Ультразвуковые модели

В основу работы этого оборудования положено непрерывное сканирование пространства при помощи ультразвуковых волн с частотой более 20 кГц. Изделие оснащено приемником, который позволяет анализировать частоту и амплитуду отраженного сигнала. При изменении этих параметров, которое наблюдается при движении через зону действия устройства предметов определенного размера, подается команда на срабатывание электрических контактов, замыкающих или размыкающих цепь.

К основным преимуществам использования ультразвуковых датчиков в системах освещения следует отнести не подверженность их работы влиянию изменений температуры, влажности, а также запыленности или задымленности. Кроме того, такое изделие способно определить движение объектов, изготовленных из любого материала и имеющих различную температуру.

Стоит отметить некоторые недостатки подобных устройств: ультразвуковое излучение может влиять на самочувствие домашних животных, некоторые из них могут воспринимать звуки высоких частот. Для срабатывания датчика необходимо достаточно резкое движение. При плавном перемещении объекта существует возможность обмануть большинство моделей таких устройств.

Микроволновые датчики

Принцип их действия базируется на использовании микроволнового излучения (электромагнитных волн с частотой в несколько ГГц).

Регистрируя амплитуду и частоту излученного и отраженного сигналов, датчик способен не только с высокой точностью идентифицировать движение в своей зоне ответственности, но и оценить скорость и размеры перемещающихся объектов.

Преимуществом таких изделий является их способность обнаруживать движущиеся объекты, которые находятся за препятствиями из диэлектрического материала. Чувствительность этих датчиков очень высока и позволяет реагировать даже на самые незначительные движения объекта. Выключатель с датчиком движения микроволнового типа может работать при любой температуре, влажности и прочих параметров воздуха.

К недостаткам таких устройств относится их высокая стоимость, повышенная вероятность ложных срабатываний, а также небезопасность для здоровья людей.

На сегодняшний день существует значительное количество менее распространенных типов датчиков движения, применяемых в различных схемах систем освещения. К ним относятся периметральные, акустические, вибрационные, сейсмические, магнитные, емкостные, фотоэлектричексие и прочие устройства. Необходимость применения подобного оборудования может быть оправдана его специфическим назначением или техническими характеристиками.

В большинстве случаев для управления системами освещения и большинством электроприборов достаточно использования ультразвуковых или инфракрасных датчиков.

Схема подключения

Поскольку основным назначением датчика движения является выполнение функций коммутационного устройства в электрической цепи, то схема его подключения не отличается от схемы обычного выключателя света. Большинство производителей прилагают инструкцию по установке датчика движения к его комплекту поставки. На корпусе некоторых моделей этих устройств имеются обозначения, соответствующие правильному их подключению.

Особенности установки

Схема подключения датчика без выключателя является наиболее простой с точки зрения монтажа. Порядок работ по установке такого устройства включает в себя следующие операции:

1. Прокладка провода от места расположения датчика до электрической коробки. В случае использования скрытой проводки следует предварительно выполнить штробление стен.
2. Закрепление датчика на поверхности стены.
3. Подключение проводов к контактам устройства в соответствии со схемой его подключения.
4. Соединение проводов в распределительной коробке. Для нормальной работы датчика необходимо соединить в распределительной коробке провода, идущие к его клеммам с проводами светильника, а также с нулевым и фазным проводником. Если вследствие недостатка практического опыта возникают трудности при выполнении этих работ, то можно предварительно нарисовать схему подключения. Все соединения выполняются таким же образом, как и при подключении односекционного выключателя света.
5. Проверка работоспособности и настройка параметров работы датчика.

Такая схема подключения имеет существенный недостаток, который заключается в зависимости работы светильника от движения объектов через зону действия датчика. Иногда возникает ситуация, когда такого движения не наблюдается, а освещение обеспечить необходимо. В этом случае датчик будет отключать питание через определенное время, которое задается в настройках устройства. Чтобы вызвать повторное включение света, придется намеренно двигаться в секторе устройства.

В таких случаях можно применить схему с использованием выключателя света, который подключается параллельно с датчиком. При этом достигается возможность управлять освещением вне зависимости от наличия движения в зоне действия этого устройства.

Настройка

Поскольку на сегодняшний день существует большое количество различных типов подобных изделий, которые отличаются между собой по конструктивному исполнению, назначению и параметрам, то порядок их настройки может существенно отличаться. Выделяют три основных параметра, возможность настройки которых есть у большинства представленных на рынке моделей.

Время работы

Этот параметр показывает, через какое время после регистрации движения устройством будет подана команда на отключение света. Большинство моделей датчиков позволяют настроить это время в пределах от 1 секунды до 10 минут. Выбор конкретного значения времени работы зависит от места расположения изделия и его назначения. При размещении такого устройства перед входной дверью дома может быть достаточно несколько секунд его работы, а освещение в кладовке или на автомобильной стоянке должно отключаться только через несколько минут после срабатывания датчика. Настройка этого параметра выполняется при помощи регулятора Time на его корпусе.

Интенсивность освещения

Применяется для обеспечения нормальной работы устройства в светлое время суток. С помощью регулятора «Lux» можно выставить максимальный уровень освещенности, при котором будет срабатывать датчик движения.

Настройка чувствительности

Излишняя чувствительность может привести к большому количеству ложных срабатываний. В то же время при заниженном уровне реакции датчика на движение он может не включить освещение в необходимый момент. Для настройки этого параметра используется регулятор «Sens». Добиться оптимальных параметров работы можно эмпирическим путем.

Таким образом, использование датчика движения для управления системой освещения в квартире или загородном доме поможет не только добиться максимального удобства в ее эксплуатации, но и позволяет сэкономить средства, затрачиваемые на оплату электроэнергии. Несомненным достоинством этих устройств является простота их схемы подключения, а также широкий диапазон параметров, которые могут быть настроены в соответствии с требованиями потребителя.