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.

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.

Источник

Ремонтируем датчик движения своими руками

Датчики движения (далее — ДД) получили мировое признание в 90-х годах прошлого века. Своим появлением на рынке радиотехники универсальные приборы решили важную проблему экономии электроэнергии и существенного продления «жизни» осветительных приборов. Сегодня бытовые детекторы инфракрасного излучения массово применяются для освещения придомовых территорий, подъездов, лестничных клеток и помещений различного назначения. Однако, устройства в процессе эксплуатации могут поломаться. Многих начинающих домашних мастеров интересует, насколько возможно сделать ремонт датчика движения своими руками.

Что нужно знать и уметь

Прежде чем начать чинить электроприбор, нужно проверить его на исправность. Для этого надо знать его устройство, расположение узлов деталей и схему подключения. Если датчик был установлен предыдущим хозяином, то следует изучить паспортные данные. В документации даётся подробная инструкция по установке и регулировке, а также схема подключения прибора к электросети и светильнику. В случае отсутствия таковых, всё можно найти в интернете по марке ДД.

Типовая схема ДД:

Как работает ИК детектор

Принцип работы инфракрасного датчика движения построен на фиксации линзой Френеля изменений плотности теплового излучения, контролируемого пространства. Пока инфракрасный фон помещения стабилен, датчик находится в режиме ожидания. Как только в комнату входит человек, уровень теплового излучения меняет баланс в сторону увеличения ИК потока. Это вызовет изменение сопротивления в линзе, что даст сигнал на реле, которое в свою очередь включит свет. Когда перемещения людей в комнате прекратятся, произойдёт обратный процесс, и тогда в помещении гаснет свет.

Принцип работы ИК датчика:

Чем может быть вызван сбой в работе ДД

Надо выяснить, после чего возникли неполадки.

Это может произойти после:

• всплеска напряжения в сети;
• аварийного отключения и восстановления электроснабжения;
• возникновения запаха горелого;
• падения прибора на пол;
• игры детей (разбалансировка винтов регулировок, изменение ориентировки линзы датчика).

Правильная установка угла обзора:

Для выявления причин, почему не работает датчик движения, разберем его.

1. Снять крышку прибора (понадобится крестовая отвёртка).
2. Затем освободить все провода от колодок, запоминая их первоначальное положение. Лучше сделать зарисовку или фото на телефон.
3. Далее провести исследование силовой и слаботочной платы.

Подключение ДД через колодки:

Визуально-тактильная диагностика

Ремонт датчиков движения может ограничиться выявлением повреждённых радиодеталей и их заменой в результате визуально-тактильной диагностики инфракрасного датчика. Прибор разбирают и помещают на рабочий стол под свет настольной лампы, вооружаются лупой: Проверяют целостность радиоэлементов. Не должно быть вздувшихся ёмкостей, потемневших, треснувших и шатающихся элементов. Запах чего-то горелого будет свидетельствовать о наличии сгоревших деталей. На плате они явно видны.

Может прогореть дорожка платы. Треснувшие, горевшие и надломанные канавки восстанавливают напайкой перемычек. Анализ происшедшей поломки поможет избежать дальнейших сбоев в работе детектора.

Нужно проверить пайку всех радиоэлементов. При тактильном обследовании выявляют плохо закреплённые элементы на плате, их снова пропаивают. Все подозрительные детали меняют на новые элементы.

Распространённые неисправности и как их ликвидировать
У датчиков движения для освещения наиболее типичные проявления отказа в работе можно охарактеризовать так:

1. Не включается светильник.
2. Датчик не выключает свет.
3. Ложное срабатывание.
4. Неправильная ориентация датчика.

Не включается светильник

Если ДД не включает свет, то нужно проверить поступление тока на слаботочную плату. Это легко сделать с помощью тестера. Убедившись в наличии напряжения на входе этой схемы, переходят к настроечным регуляторам. Обычно на корпусе прибора находятся три винта с обозначениями:

• SENS — им регулируют чувствительность пироприёмника;
• TIME — устанавливает время задержки выключения освещения;
• LUX — устанавливает порог уровня освещённости.

Винты настроек ИК детектора:

Прибор подключают к сети и к лампе 40-60 Вт. Настроечные винты выводят в крайнее максимальное положение, постепенно уменьшая значения всех трёх регулировок. Этим добиваются оптимального режима работы. Можно корректировать настройки в обратном направлении от минимальных значений.

Регулировки на корпусе потолочного детектора:

В случае отсутствия какой-либо реакции прибора, проверяют питание силовых цепей. Тестируют реле, то есть, устанавливают наличие напряжения на его катушке. В целях безопасности проверку проводят при полностью отключённой слаботочной плате. Далее замыкают базу с эмиттером транзистора и убеждаются в его закрытии, при этом реле должно быть выключено. Через резистор базу подключают к постоянному напряжению, при этом транзистор должен открыться и реле сработает. Если никаких вышеуказанных процессов не происходит, то транзистор подлежит замене.

Датчик не выключает свет

В этом случае сначала обращаются к регулировке настроек. Можно попытаться отремонтировать датчик путём регулировки винтами SENS и TIME. Из-за неправильной настройки этих параметров, освещение вполне может не гаснуть. Дело в том, что если поворотный рычаг выставить в крайнее правое положение, то реле перестанет размыкать цепь питания светильника.

Нарушение режима работы ДД может возникнуть из-за появления остаточной нагрузки. Тогда восстанавливают работоспособность прибора путем его отключения от электросети на 10-15 секунд. Если причина в этом, то датчик заработает в первоначальном режиме. Если детектор по-прежнему не отключает свет — проверяют работу реле. В случае выявления дефекта в этой детали, её заменяют новым устройством.

Ложное срабатывание

Со временем инфракрасный датчик может начать «самостоятельную жизнь». Независимо от того, есть ли движение в помещении или нет, он самопроизвольно включает и выключает освещение. Ложные срабатывания могут быть вызваны как прямыми, так и косвенными причинами. Это могут быть мощные тепловые потоки, исходящие от различного обогревательного оборудования, или струи холодного воздуха кондиционеров. Поэтому при установке прибора следует избегать близкого соседства с системами вентиляции и кондиционирования. На мультилинзу не должны попадать прямые солнечные лучи, которые могут сбивать настройки детектора.

Принцип работы ИК детектора:

Вызывать непроизвольные выключения или наоборот включения освещения, может чрезмерное загромождение зоны обзора прибора мебелью или другими габаритными предметами. Также повышенная чувствительность ДД будет причиной его срабатывания от перемещения домашних животных и даже летающих попугайчиков. Чтобы этого не происходило, датчик устанавливают в месте максимального доступа ко всему внутреннему пространству помещения и уменьшают уровень чувствительность поворотом винта SENS против часовой стрелки.

Неправильная ориентация датчика

В сопроводительной документации датчика движения, изготовитель обычно указывает ориентацию детектора движения в пространстве помещения. Горизонтальное устройство сделано в виде объёмного тороидального диска, которое крепят к потолку. Обзор ДД составляет 3600. Установка его довольна проста и не вызывает сложностей.

Угловые и настенные модификации требуют правильной ориентировки. Если помещение имеет два дверных проёма в смежных стенах, то устанавливают угловые модели. В остальных случаях устройство вешают на одну из стен, но не напротив окон. Прямые солнечные лучи могут пагубно сказаться на состоянии фотоэлементов. Неправильная установка ДД может создать «мёртвые» зоны, где прибор не будет реагировать на появление человека. Поэтому нужно потратить некоторое время на хождение по комнате во время наклонов и поворотов головки с целью оптимального диапазона обнаружения и дальности действия прибора.

Если помещение представляет в плане Г-образную комнату или коридор, то целесообразно устанавливать два датчика. Они должны быть повёрнуты максимально друг к другу, чтобы не оставалось «мёртвых» зон. Также важно, чтобы светильники не попадали в сферу обнаружения. Световой поток не должен попадать на мультилинзы детекторов движения.

При покупке датчика движения для освещения, лучше обращать внимание на брендовые устройства и не гнаться за дешевизной. Качественные датчики не станут причиной короткого замыкания и прослужат не один десяток лет. Если отсутствует опыт и знание радиотехники, то лучше не браться за ремонт своими руками, а отдать отремонтировать поломанный прибор профессионалам.

Видео по теме

Источник