Ик датчик движения – оптическая схема и блок обработки сигналов

Содержание

оптическая схема и блок обработки сигналов

Среди большого многообразия охранных извещателей, инфракрасный датчик движения является самым распространенным устройством. Доступная цена и эффективность, вот качества, обеспечившие им популярность. А все благодаря тому, что в начале девятнадцатого века обнаружили инфракрасное излучение.

Оно находится за границей видимого красного света в диапазоне 0,74-2000 мкм. Оптические свойства веществ сильно различаются и зависят от типа облучения. Небольшой слой воды является непрозрачным для ИК излучения. Инфракрасное излучение солнца составляет 50 процентов всей излучаемой энергии.

Инфракрасные датчики движения для охраны применяются давно. Они фиксировали перемещения теплых объектов в помещениях, и передавали сигнал тревоги на контрольную панель. Их стали совмещать с видеокамерами и фотоаппаратами. При нарушении происходила фиксация происшествия. Потом область применения расширилась. Зоологи стали применять в фотоловушках для контроля исследуемых животных.

Больше всего ИК датчики применяются в системе умный дом, где играют роль сенсора присутствия. При попадании теплокровного объекта в область действия устройства, оно включает освещение в помещении или на улице. Экономится электричество и облегчается жизнь людям.

Инфракрасный датчик движения для освещения
В системах контроля доступа извещатели движения управляют открыванием и закрыванием дверей общественных сооружений. По расчетам экспертов рынок ИК сенсоров будет расти на 20% ежегодно ближайшие 3-5 лет.
Принцип работы ИК датчика движения
Работа ИК извещателя заключается в контроле инфракрасного излучения определенной области, сравнении его с фоновым уровнем, и по результатам анализа выдачи сообщения.
ИК датчики движения для охраны используют активные и пассивные виды сенсоров. Первые для контроля используют собственный передатчик, облучающие все в зоне действия устройства. Приемник получает отраженную часть ИК излучения и по его характеристикам определяет, было нарушение зоны охраны или нет. Активные датчики бывают комбинированного типа, когда принимающие и передающие блоки разделены, это извещатели контролирующие периметр объекта. Имеют большую дальность действия по сравнению с пассивными устройствами.
Зона действия инфракрасного датчика
Пассивный инфракрасный датчик движения не имеет излучателя, он реагирует на изменение окружающего ИК излучения. В общем случае, извещатель имеет два чувствительных элемента, способных фиксировать инфракрасное излучение. Перед сенсорами устанавливается линза Френеля, разбивающая пространство на несколько десятков зон.
Маленькая линза собирает излучение с конкретного участка пространства и посылает на свой чувствительный элемент. Соседняя линза, контролирующая смежный участок посылает поток излучения на второй сенсор. Излучения соседних участков примерно одинаковы. При нарушении баланса, превышении какого-то порогового значения, прибор извещает контрольную панель о нарушении зоны охраны.
Схема ИК датчика
Каждый производитель имеет уникальную принципиальную схему ИК извещателя, но функционально они примерно одинаковы.
Устройство инфракрасного датчика
ИК датчик имеет оптическую систему, пирочувствительный элемент, блок обработки сигналов.
Оптическая система
Рабочая область современных датчиков движения весьма разнообразна благодаря различным формам оптической системы. От устройства расходятся лучи в радиальном направлении в различных плоскостях.
Так как извещатель имеет сдвоенный сенсор, то все лучи раздваиваются.
Сенсор инфракрасного датчика
Оптическая система ориентируется таким образом, что будет контролировать только одну плоскость или несколько плоскостей на разных уровнях. Может контролировать пространство вкруговую или по лучу.
При построении оптики ИК-датчиков часто используются линзы Френеля, представляющих множество призматических фасеток на выпуклой пластиковой чашке. Каждая линза собирает ИК поток со своего участка пространства и отправляет на ПИР элемент.
Конструкция оптической системы такова, что избирательность по всем линзам одинакова. Чтобы защититься от собственного тепла элементов, насекомых в устройстве устанавливается герметичная камера. Редко используется зеркальная оптика. Это значительно повышает дальность действия устройства и цену прибора.

Пирочувствительный элемент
Роль сенсора в ИК датчике играет пироэлектрический преобразователь на чувствительных полупроводниковых элементах. Он состоит из двух сенсоров. На каждый из них от двух соседних лучей поступает поток излучения. При одинаковом равномерном фоне сенсор молчит. При возникновении дисбаланса, в одной зоне появляется дополнительный источник тепла, а в другой нет, сенсор срабатывает.
Для повышения надежности и уменьшения ложных срабатываний в последнее время стали применять счетверенные ПИР элементы. Это увеличило чувствительность и помехозащищенность прибора. Но уменьшило расстояние уверенного распознавания нарушителя. Для решения этого приходится использовать прецизионную оптику.
Блок обработки сигналов
Главной задачей блока является надежное распознавание человека на фоне помех.
Они бывают самые разнообразные:
солнечное излучение;
искусственные ИК источники;
кондиционеры и холодильники;
животные;
конвекция воздуха;
электромагнитные помехи;
вибрация.
Блок обработки для анализа использует амплитуду, форму и длительность выходного сигнала пироэлектрического преобразователя. Воздействие нарушителя вызывает симметричный двухполярный сигнал. Помехи выдают несимметричные значения на обрабатывающий модуль. В простейшем варианте сравнивается амплитуда сигнала с пороговым значением.
Распознавание животных инфракрасным датчиком
При превышении порога извещатель сообщает об этом, подавая определенный сигнал на контрольную панель. В более сложных датчиках измеряется длительность превышения порога, количество этих превышений. Для повышения помехозащищенности прибора используется автоматическая термокомпенсация. Она обеспечивает постоянную чувствительность во всем диапазоне температур.
Обработка сигнала осуществляется аналоговыми и цифровыми устройствами. В новейших устройствах начали применять цифровые алгоритмы обработки сигнала, что позволило улучшить избирательность прибора.
Эффективность использования ИК извещателя в охранной сигнализации
От правильности выбора вида сенсора, расположения на объекте охраны во многом зависит его эффективность. Пассивные ИК датчики движения уличные и внутреннего применения реагируют на перемещения теплых по сравнению с фоном объектов при определенных скоростях перемещения. При маленькой скорости движения, изменения потоков инфракрасного излучения в соседних секторах настолько незначительны, что он воспринимается, как фоновый дрейф, и не реагирует на нарушение зоны охраны.
Если нарушитель облачится в защитный костюм с отличной теплоизоляцией, то ИК датчик движения не отреагирует, не будет нарушения баланса излучения в соседних зонах. Человек сольется с фоновым излучением.
Нарушитель двигается вдоль лучей извещателя движения с малой скоростью, в этом случае он нередко молчит.
Схема работы инфракрасного датчика движения
Изменения потоков оказываются недостаточными для срабатывания устройства. Особенно свойственно извещателям с функцией защиты от животных. В них уменьшают чувствительность, чтобы избежать реакции на появления домашних питомцев.
Важно правильно установить инфракрасный датчик. Требуется по конфигурации здания применять устройство типа «шторка», следует так и делать. Производитель рекомендует монтаж прибора на определенной высоте, надо соблюсти и это.
Для повышения эффективности работы инфракрасных датчиков их применяют совместно с сенсорами, работающими на других принципах.
Обычно, дополнительно придается радиоволновой извещатель с высокой чувствительностью, что снижает процент ложных срабатываний и повышает надежность охранной сигнализации. При защите окон от проникновения дополнительно устанавливается ультразвуковой извещатель, реагирующий на разбитие стекла.
Заключение
Постепенно ИК датчики усложняются, повышается их чувствительность, улучшается избирательность. Сенсоры находят широкое распространение в системах «умный дом», видеонаблюдения, контроль доступа. Совместное использование с различными устройствами повысило потребительские свойства датчиков. Им уготована долгая жизнь.
Видео: Датчик движения, принцип работы
bezopasnostin.ru
особенности работы, принцип действия, использование в повседневной жизни
Устройства, которые определяют наличие перемещений в своей зоне действия, называют датчиками движения. Их чаще всего используют для создания охранных сигнализаций и систем. Самым распространённым из таких приборов является ИК-датчик движения. Он реагирует на невидимые человеческому глазу инфракрасные волны и, сравнивая их уровень с фоновым, подаёт сигнал о появлении их источника — например, человека.

Принцип действия
Каждый объект, излучающий тепло, вырабатывает инфракрасное излучение. В фиксировании этого процесса заключается принцип работы датчика движения. Он сравнивает уровень излучения на конкретном участке с фоновым и при достижении определённой разницы между ними подаёт сигнал соединённой с ним аппаратуре, будь то выключатель лампы или сигнализация.
Важной деталью в этом процессе является правильный диапазон чувствительности устройства. Если он слишком высокий, то датчик может срабатывать ложно — например, на тёплый воздух. Если же показатель ниже, чем нужно, то прибор не среагирует даже тогда, когда в поле его действия появится человек.

Устройство прибора
Простейший ИК-датчик состоит из двух небольших линз Френеля — сложных составных конструкций из множества призматических фасеток, образующих выпуклую чашу. Они собирают информацию о тепловых волнах с конкретного участка и передают её подсоединённым к ним чувствительным сенсорам. Обычно полученные обеими линзами данные примерно одинаковы — это значит, что движения нет. Если же между ними появляется существенная разница, то в «поле зрения» детектора появился человек или другой объект, излучающий большое количество тепла.
На деле устройство с двумя линзами будет непрактичным из-за слишком низкой чувствительности. В современных моделях датчиков их установлено по несколько десятков — от 20 до 60.

Точные схемы детекторов движения отличаются у разных производителей, но их примерное устройство похоже. Прибор состоит из следующих элементов:
Оптическая система. Включает в себя множество линз, которые в зависимости от модели устройства могут быть разных форм и размеров, необходимых для покрытия нужного участка пространства. Отделена от прочих элементов системы герметической камерой, чтобы избежать воздействия вырабатываемого ими тепла. Может контролировать одну или несколько плоскостей пространства, а также делать это вкруговую или по лучу.
Сенсор. Чаще всего им является пироэлектрический элемент, но иногда встречаются модели с термопарами, микроболометрами и полупроводниками. Регистрирует показания, полученные от оптической системы, и при возникновении в них неоднородности подаёт сигнал необходимому прибору.
Блок обработки сигнала. Анализирует длину, амплитуду и форму помех в инфракрасном излучения, чтобы предотвратить ложные срабатывания. Их могут вызвать такие факторы, как солнечный свет, вибрация, электромагнитные волны, движения животных, тепло бытовых приборов или электроники и даже перемещение потоков воздуха. Более простые блоки обработки всего лишь «отсеивают» слишком слабые сигналы, в то время как сложные версии устройств анализируют длительность и частоту неоднородностей и на их основании определяют, помехи это или нет.

Стоит отметить, что всё, в чём заключается принцип действия датчика движения — это получение информации о наличии в его зоне действия человека. Поэтому он почти никогда не используется без подключения к другим устройствам, которые эту информацию используют. Ими могут быть такие приборы:
сигнализация, включающая тревогу;
охранные системы, отправляющие уведомление владельцу датчика и службе безопасности;

лампы, подсветка бассейна и прочие осветительные приборы, которые включаются или выключаются в зависимости от наличия в их зоне действия людей;
климатическая техника, изменяющая свои параметры по такому же принципу.
Чаще всего продаются ИК датчики тоже не самостоятельно, а в комплекте с охранными системами или другой техникой.
Но бывают и исключения — тогда подключать и настраивать устройства придётся самостоятельно. Пользователю для этого будет предоставлен доступ к личному кабинету на сайте и в мобильном приложении, откуда он сможет задать параметры взаимодействия приборов.
Плюсы и минусы
Детекторы движения, которые реагируют на инфракрасное излучение, конкурируют с ультразвуковыми, микроволновыми и комбинированными датчиками. У каждого из них имеются свои плюсы и минусы, позволяющие каждому типу оставаться на рынке. Среди преимуществ ИК датчиков можно выделить такие их особенности:

Абсолютная безопасность для здоровья. Устройство не генерирует никаких волн, а только принимает их от окружающих объектов и анализирует. Это выгодно выделяет его на фоне приборов, которые подвергают помещение пусть и небольшому, но постоянному воздействию ультразвука (он безопасен для человека, но может вызвать дискомфорт или даже серьёзные проблемы со здоровьем у домашних животных) или СВЧ-излучения.
Возможность точной настройки расстояния и угла, под которым должен находиться движущийся объект для подачи сигнала.
Возможность работы на улице. Датчик реагирует только на объекты, создающие разницу температур.
Есть у него и существенные недостатки. К ним можно отнести такие свойства:
Высокая вероятность ложных срабатываний от безобидных воздействий.
Зависимость от окружающей среды. Датчик не может эффективно работать при слишком высокой или низкой температуре — выше +50 °C или ниже -35 °C.

Возможность обмануть детектор. Если перед ним двигаться очень медленно, то прибор может посчитать возникшие от этого колебания в инфракрасном излучении помехами. Кроме того, датчик не видит объекты, покрытые не пропускающими ИК-излучения материалами или обладающие отличной теплоизоляцией и сливающиеся с температурным фоном.
При всех этих плюсах и минусах он относится к средней ценовой категории — дешевле, чем СВЧ-детекторы, но дороже ультразвуковых.
Иногда ИК датчик совмещается с ними в комбинированные устройства, чтобы разные типы улавливателей излучения могли покрыть недостатки и слабые места друг друга.
Сферы использования
Среди всех этих видов датчиков именно инфракрасные наиболее распространены — и судя по аналитике, их рынок будет только расти. Устройства довольно часто встречаются в повседневной жизни и используются

в следующих сферах деятельности:
производство электроники, в том числе сенсорных телефонов и планшетов, игровых консолей и умных часов;
установка систем автоматического открывания дверей в домах и общественных зданиях;
автомобилестроение — датчики входят в конструкции подушек безопасности, систем для облегчения маневрирования при парковке и автомобилей с системами автоматического управления;
здравоохранение;
оборонное производство;
строительство самолётов.
Но наибольшая их доля приходится на системы безопасности различного рода и контроль за системами умного дома.
Охрана помещений
Установка ИК детектора движения — очень распространённый способ узнать о проникновении нарушителей в жилой дом или на любую другую территорию. Для этого его подключают к охранным системам, которые помогут предотвратить дальнейший ущерб и оповестить о нарушении границ собственности не только её владельца, но и правоохранительные органы, охрану и службы безопасности.

В зависимости от настроек охранная система может послать владельцу СМС, электронное письмо, уведомление или даже позвонить при получении сигнала от прибора. Кроме того, ею могут быть активированы дополнительные защитные механизмы: включение сигнализации или оповещателя, закрытие автодверей и блокировка замков, выключение света или полное обесточивание помещения.
Эффективность такой охраны во многом зависит от правильности размещения инфракрасного сенсора на охраняемом периметре. Помимо покрытия всей территории, он должен располагаться на определённой высоте и под правильным углом, чтобы минимизировать шансы злоумышленника слиться с тепловым фоном. При установке также учитывается наличие козырьков, оконных и дверных рам, украшений — всё это может оказать воздействие на сенсор при его неправильном монтаже.

Кроме того, для охранных датчиков очень важно наличие антисаботажной системы, которая активирует сигнал и оповещает владельца, если кто-то попытался сломать устройство или оказать воздействие на его радиус обзора.
Системы «умного дома»
Помимо использования в охранной сфере, инфракрасные датчики движения широко применяются для автоматизации освещения и регуляции температуры в жилых домах, офисах и прочих помещениях, где часто бывают люди. Они получают информацию об изменении внешней среды — например, о появлении в зоне действия датчика излучения, вызванного теплом человеческого тела — и передают её другим устройствам, которыми могут быть лампы, кондиционеры, системы для открытия дверей и прочие полезные в быту устройства. Они реагируют на сигнал и изменяют свои параметры соответствующим образом.
По подсчётам зарубежной компании исследования рынка Markets and Markets, которые были проведены в 2015 году, автоматизация техники с помощью датчиков снижает траты на освещение на 60—70%, а общий расход электроэнергии — на 40%.

В зависимости от типа отслеживающего устройства, его возможности фиксировать длительное присутствие и реагировать на движения, оно может как просто контролировать включение-выключение света, так и регулировать его яркость, цвет, мощность и прочие параметры. Инфракрасный датчик движения в таких системах часто совмещают с другими типами отслеживающих устройств, например, с детектором света. Такая комбинация позволяет поддерживать в определённом помещении один и тот же уровень освещённости в любое время суток, когда там кто-то находится.
Регуляция температуры работает похожим образом. ИК датчик улавливает присутствие или отсутствие людей в помещении и передаёт технике соответствующие сигналы: включиться, выключиться или изменить настройки. Например, он может дать обогревателю или тёплому полу команду повысить мощность или включить кондиционер, если кто-то вошёл в слишком холодное или тёплое помещение.

В комплексах для автоматической регуляции климата, помимо детекторов ИК излучения, почти всегда присутствуют датчики температуры и другие механизмы, дополняющие друг друга для достижения лучших результатов.
Критерии выбора
Чтобы правильно выбрать инфракрасный датчик движения, необходимо сначала определить цель, для которой он будет использоваться. Для дома можно выбрать прибор с меньшим диапазоном рабочих температур, но с большим углом обзора. Для улицы устройство должно обладать определённым классом защиты — 55 или 65 — и быть защищённым от воздействия ветра, дождя и прочих факторов окружающей среды. Кроме того, стоит обратить внимание на следующие параметры:
угол и дальность обнаружения неоднородностей в тепловом фоне;
точность и удобство настройки параметров включения и выключения, например, промежуток времени срабатывания и порог чувствительности;
потребление электричества, наличие энергосберегающей функции;
сфера деятельности, под которую приспособлен датчик;
эффективность как охранного устройства.
Немаловажную роль в выборе датчика движения играет и его финансовая доступность для покупателя. Однако стоит отметить, что в случае с этим прибором самый дорогой вариант всегда является лучшим: например, оснащённый зеркальной оптикой детектор с огромным радиусом действия будет не нужен при установке умного освещения в небольшой ванной, а сверхчувствительный датчик будет лишним на улице, где животные и машины будут провоцировать ложные срабатывания.

220v.guru
Типы инфракрасных датчиков и способы их подключения
Инфракрасным (ИК) датчиком (сенсором) называется электронное устройство, сигнализирующее об изменении интенсивности инфракрасного излучения в определенном секторе обзора.
Разновидности и особенности
Существующие инфракрасные датчики бывают пассивные и активные.
Пассивные сенсоры обнаруживают объект при помощи пироэлектрического чувствительного элемента. С целью повышения чувствительности датчики оснащается оптической системой линз. В условиях перепадов температуры для повышения термостабильности обычно используется парный вариант соединения, при котором элементы включаются встречно.
В отличие от пассивных аналогов, активные датчики сами являются источником инфракрасного излучения и отслеживают отраженные инфракрасные волны. Они обладают большей достоверностью отсылаемого сигнала и меньшим числом ложных срабатываний, однако не столь энергоэффективны – потребляют электроэнергию от встроенного аккумулятора или электросети.

Извещатели скорости
Извещатели скорости осуществляют синхронизацию скоростей нескольких двигателей. Также в существующих системах охранной сигнализации с помощью извещателей скорости осуществляется контроль внутреннего объема помещений, с высокой эффективностью блокируется территория «на проход» человека, перемещающегося со скоростью 0,3–3,0 м в секунду. Он оперативно реагирует на перепады температур в секторах «нарезки» контролируемого объема (с помощью оптической детали со ступенчатой поверхностью, называемой линзой Френеля), если он находится в пределах зоны чувствительности.
Детекторы PIR
PIR детекторами называют пассивные (не излучающие тепловые лучи) инфракрасные устройства, служащие для визуальной фиксации положения объекта. PIR детекторы обычно используются для контроля общественных помещений и автоматического открывания дверей.
Пироэлектрический чувствительный элемент представляет цилиндрическое устройство с кристаллом прямоугольным формы в центре, улавливающем ИК свет. Поскольку PIR детектор должен реагировать на движение объекта, излучающего тепло, одна половина датчика улавливает больший уровень излучения, чем другая. Вследствие этого на выходе будет генерироваться цифровой сигнал «high» (обычно напряжением 3В), когда есть движение, или «low, когда движение объекта отсутствует.
ПИР датчики используют в случае необходимости определить присутствие человека в пределах контролируемого пространства. Они не определяют расстояние и количество человек на территории.
Возможно ложное срабатывание на домашних питомцев и другие теплокровные объекты.
Извещатели температуры
ИК извещатель относится к наиболее распространенному типу извещателей температур, используемых для промышленного контроля температуры технологических процессов. Минимальная достаточная чувствительность пироэлектрического элемента обычно находится на уровне 0,1°С, для этого используется пироэлемент размером 1,0 х 2,0 мм и толщиной в несколько микрон.

Сенсоры объемные
Инфракрасные объемные сенсоры – пассивные экземпляры. Очень часто они используются для охраны автомобилей. Приспособления не излучают ничего, работая только «на прием», и реагируют на изменение распределения ИК лучей с раскрывом по вертикали/горизонтали порядка 90º, то есть являются объемными. Дальность действия разных моделей отличается, как правило, она составляет 6–12 метров.
В случае перемещении объекта с температурой отличной от окружающего фона, пироэлектрический сенсор генерирует электрический импульс. Этот импульс обрабатывается по определенному алгоритму: сначала повышается его помехоустойчивость (избирательность), затем формируется сигнал тревожного извещения. По проводам или беспроводной связи после усиления сигнал поступает на соответствующий пульт охраны, например, контрольную панель автостоянки.
Принцип действия
Принцип действия инфракрасного датчика основывается на явлении пироэлектрики. Основой датчиков является пироэлемент – искусственно синтезированный кристалл. По свойствам он аналогичен природным кварцу или турмалину, но обладает большей пироэлектрической чувствительностью, позволяющей на большем расстоянии визировать инфракрасное свечение. Выступая в роли приемника квантов ИК излучения, элемент реагирует на тепловое (инфракрасное) излучение с длиной волны 0,74-2000 мкм. На металлических обкладках конденсатора, между которыми помещен сам кристалл, возникает электрический потенциал. Он прикладывается к участку затвор – исток встроенного в датчик полевого транзистора, запускающего работу электрической цепи.
Применение
ИК датчики составляют около 50% работающих сенсоров движения в мире. В быту высокочувствительный компонент используются в системах сигнализации. В комбинации с акустическими, ультразвуковыми и оптическими аналогами инфракрасный сенсор задействован в системах пожаротушения и охраны.

Радиационные термометры
Радиационный термометр (пирометр) – бесконтактный датчик температуры, действие которого основывается на зависимости температуры от количества передаваемой мощности теплового электромагнитного излучения. Они способны на расстоянии мерять температуру от -50ºС до +3000 ºС. В различных сферах деятельности применяют пирометры с показателем визирования 1:5 – 1:200.
Анализаторы влажности
В одном распространенном способе измерения влажности используется облучение инфракрасным светом с длиной волн 1,1–2,7 мкм, которые поглощаются влажным объектом, и эталонными частотами. Отраженные излучения детектируются и сравниваются (анализируются). Полученное значение соотношения определяет процент влажности сыпучего вещества или твердотельного предмета. Современный инфракрасный анализатор влажности определяет содержание влаги с точностью от 0,1 до 0,01%.
Газовые анализаторы
Инфракрасные датчики применяются в промышленности в качестве газоанализаторов, также контролируют утечку бытового газа в доме/на даче и определяют содержание вредных веществ в выхлопе автомобилей. Контроль содержания метана в помещении, концентрации CO и CO₂ в выхлопном газе с погрешностью ≤10% заключается в отслеживании способности проверяемого газа поглощать/снижать интенсивность ИК излучения при прохождении в измерительной камере с образцом.
ИК-приемники
В отличие от стандартного ИК детектора, инфракрасный приемник не только принимает, но и производит цифровое преобразование инфракрасного сигнала. Образующиеся в приемнике импульсы фиксированной частоты определенной длительности защищают устройство от ложных срабатываний. Это особенно актуально в местах с высоким фоновым излучением и помех со стороны бытовых приборов в инфракрасном диапазоне.
Преимущества и недостатки
ИK датчики обладают рядом преимуществ, обеспечивших повсеместное использование этого вида:
избирательность по отношению к контролируемому объекту;
надежность канала передачи информации и неприхотливость в процессе эксплуатации;
способность современных моделей передавать тревожный сигнал самыми различным получателям: на панель охраны, компьютер, мобильный телефон через GSM модуль с SIM картой;
возможность наращивать систему за счет подключения дополнительных датчиков.

К недостаткам инфракрасных датчиков следует отнести:
игнорирование охранными датчиками человека, облаченного в плотную, не пропускающую наружу тепло, одежду;
возможность глушения радиосигнала 315 и 433 МГц беспроводных датчиков системами подавления.
Критерии выбора
При выборе ИК датчиков покупателей интересует внешний вид, эргономичность и оперативность срабатывания современных моделей. Существуют свойства товарных позиций, на которые покупателям следует в первую очередь обратить внимание.
Устойчивость к атмосферным осадкам
Атмосферные осадки могут негативно влиять на функционирование чувствительной электроники. Наилучшим способом защиты от дождя, снега и града считается размещение прибора в корпусе с высокой степенью пылевлагозащищенности IP66.
Доступные виды источников питания
В комплект поставки устройства обычно входит аккумуляторная батарея или аксессуары для подключения к источнику питания. Это может быть шлейф с разъемами, сетевой адаптер.
Возможность подключения к центральной системе сигнализации
Инфракрасные сигнальные датчики адаптированы для взаимодействия с различными контрольно-приемными панелями. В ряде модификаций предусмотрена подача тестовых сигналов на центральный блок и сигналов о разряде батареи.
Возможность настройки чувствительности
Датчики с регулируемой настройкой чувствительности имеют преимущество перед моделями без такой регулировки. Настройка производится поворотом колесика регулятора из положения max (high или +) в сторону отметки min (low или -).
Параметр настраивается таким образом, чтобы устройство не реагировало на мелких животных, но срабатывало при обнаружении человека.
Возможность скрытой установки
Существуют охранные датчики скрытой установки, встраиваемые в потолок или стену. Корпус устройства утапливается в заранее подготовленное отверстие, снаружи видна только оптика пироэлектрического элемента, осуществляющая круговое обнаружение.
Сферы применения
Высокотехнологичные устройства в равной степени востребованы в промышленности и на транспорте в качестве элементов контроля. Особое место датчикам отводится в охранных системах и системах жизнеобеспечения типа «умный дом».
Охранные системы
Охранные датчики считаются своего рода «чувствительными рецепторами» систем охранной сигнализации. Они помогают обнаружить преступника в помещении или на контролируемой территории, формируют и передают сигнал тревоги на пульт, извещая о необходимости принятия мер реагирования.
Системы «умного дома»
Обычно инфракрасным датчикам, интегрированным в систему «умный дом», отводится роль важнейшего компонента системы интеллектуального включения/выключения света (сенсора присутствия). С его помощью включаются светильники в помещениях дома или уличные фонари при появлении теплокровного объекта.
Правила эксплуатации
Правила эксплуатации устройства производитель прописывает в руководстве по эксплуатации. В составе сопроводительной документацией оно передается покупателю при покупке товарной позиции.
prodatchik.ru
Принцип срабатывания, чувствительность, оптические элементы, пироприемник и помехи, блок обработки, защита от помех, типичная модель

Детекторы движения это основа системы безопасности, их тип и технические характеристики определяют уровень ее эффективность и сложность несанкционированного проникновения.
Наиболее распространенными детекторами, применяемыми в системах сигнализации, являются пассивные инфракрасные датчики движения.
Их основная функция – объемный контроль охраняемого пространства всего помещения.
Содержание:
Принцип и условия срабатывания

Устройство регистрирует динамику изменения теплового излучения объекта и общего фона. Мониторинг осуществляется за определенный промежуток времени.
Для срабатывания необходимо совмещение определенных условий. Во-первых, изменение положения объекта в пространстве, контролируемом детектором.
Во-вторых, траектория должна проходить перпендикулярно направлению ИК-излучения, генерируемого устройством.
В-третьих, расстояние от источника излучения должно быть достаточным для его уровня восприятия, то есть он должен определить температурную разницу между объектом (с учетом одежды) и окружающим фоном.
Чувствительность

Основной сканирующий элемент устройства — пироприемник, имеет сдвоенную структуру, и поэтому в плоскости излучения происходит парное расщепление каждого луча.
Исходя из особенностей строения различных моделей инфракрасных датчиков движения, зоны чувствительности различных моделей могут иметь разную конфигурацию. Это могут быть точечные лучи, направленные в небольшой угловой сегмент, формирующие отдаленную точку детекции.
Несколько таких лучей расположенных, горизонтальной или вертикальной плоскости формируют «вертикальный барьер» или «сканирующую поверхность», она может быть горизонтальной или иметь наклон.
Одиночный широкий луч, испускаемый в горизонтальной, или вертикальной плоскости формирует «сканирующий занавес».

Мобильное видеонаблюдение может передавать данные через Wi-Fi, GSM, 3G и 4G сети или CDMA. При этом ключевым параметром, влияющим на эффективность работы системы, является скорость доступа к сети интернет.
Сигнал, который передают камеры, кодируется и преобразовывается в один из форматов поддерживаемый устройством. После чего записывается на HDD диск. Подробнее о системе записи видеонаблюдения читайте тут.
Кроме того, интенсивность генерируемого излучения влияет на протяженность сканируемой зоны срабатывания. Обзорный сектор может составлять от 30⁰ до 180⁰ для настенных детекторов и круговой – 360⁰ для потолочных моделей. Так же возможна регуляция количества лучей, и угла их наклона, до 90⁰.
Такое разнообразие обусловлено требованиями к эксплуатации в различных условиях и высоком уровне эффективности, который должен обеспечивать равномерную чувствительность детектора по всему охраняемому объему срабатывания.
Оптические элементы

Чувствительность детектора зависит от процента перекрытия площади луча. Соответственно на расстоянии 15-20 м для выявления объекта размером с человека необходим луч шириной не более 100.
Но при приближении к устройству уровень чувствительности будет возрастать, и с расстояния 5 м тревогу может поднять обычная мышь.
Для распределения равномерности чувствительных зон оптические элементы формируют несколько секторов излучения с различной шириной и направлением под разными углами. Само устройство, как правило, крепиться немного выше человеческого роста.
Следовательно, весь объем зоны обнаружения, разбит на несколько секторов, с различной степенью чувствительности лучей, подобранных таким образом, чтобы общая чувствительность устройства не изменялась от удаления или приближения к нему.
Проблема равномерности чувствительности пассивных ИК-датчиков движения, решается с помощью оптических рассеивателей.

Линза Френеля — это полимерная пластинка или полусфера, на поверхности которой отштампованы целиком или сегментарно призматические линзы.
Этот элемент применяется в большинстве моделей, так как имеет ряд преимуществ, среди которых:
дешевизна,
простота и надежность конструкции устройства,
возможность быстрой замены поврежденного элемента.
Зеркальная оптика – применяет достаточно сложную систему зеркал со специальным покрытием (черное зеркало), сегменты расположены под различными углами для покрытия разного фокусного расстояния.

Такая система может быть настроена более точно, что дает возможность увеличения ее чувствительности на дальних дистанциях до 60%. Кроме того, сегментная структура позволяет легче настроить защиту ближней «саботажной» зоны.
Использование триплексной технологии в зеркалах позволяет использовать инфракрасные датчики движения в помещениях, где есть домашние питомцы.
Современные высокоэффективные модели используют комбинацию обеих систем, где линза Френеля контролирует среднюю зону, а устройства зеркальной оптики дальние подходы и саботажную зону.

Пироприемник и помехи

Пироэлектрический преобразователь – это полупроводниковое устройство, которое способно регистрировать разницу в температурах и преобразовать ее в электрический импульс.
В таких датчиках используются пары, а в некоторых моделях две пары пироэлектрических элементов. Это позволяет снизить количество ложных срабатываний, которые вызывает простое повышение температуры в помещении.
В парных пироприемниках срабатывание происходит только когда пересекаются один из лучей, обработка происходит по дифференциальному алгоритму, вычитая сигнал одного пироэлемента из сигнала другого.
Основные виды помех, которые могут вызвать ложное срабатывание встраиваемых ИК датчиков движения:
насекомые, попавшие внутрь или на корпус датчика;
домашние животные;
вибрации и сотрясения;
радио и электромагнитные помехи;
направленные и яркие источники света;
кондиционеры, батареи, тепловые завесы и другое климатическое оборудование;
частичное отражение ИК-лучей от внутренней поверхности устройства;
нагревание внутренних деталей детектора.
Блок обработки

Аналоговое, цифровое или комбинированное устройство, обеспечивающее обработку поступающих от прироприемника сигналов с целью выделения импульса, вызванного нарушителем, из общего потока помех.
Алгоритм обработки основан на анализе формы, длительности и величины сигнала. Сигнал от человеческой фигуры является симметричным и двухполярным, в отличие от шумовых несимметричных сигналов.
Величина сигнала – основной параметр, по которому происходит анализ поступающего импульса.
В недорогих моделях БО анализируют только его, сравнивая с пороговым показателем и подсчитывая количество срабатываний. После превышения определенного числа за единицу времени включается сигнал тревоги.
Такой метод несовершенен и приводит к большому количеству ложных срабатываний от вибраций или электромагнитных помех.
Если настроить низкую чувствительность, то в датчиках с зоной контроля типа «одиночная завеса» может не произойти срабатывания вообще, если будет пересечен всего один луч.
В более дорогих датчиках дополнительно анализируется полярность и симметрия формы поступающего сигнала.
Методы защиты детекторов движения от помех

Специальный светофильтрующий пластик внешних линз позволяет защитить пироэлемент от белого света, для защиты от насекомых между пироприемным элементом и линзой монтируют герметичную камеру.
Некоторые модели детекторов имеют специальную линзу, с зоной нечувствительности до 1 м от пола, что вполне достаточно для небольших домашних животных. Для защиты от электромагнитных помех используется экранирование.
Наиболее эффективные методы защиты от ложных срабатываний заключены в правильной настройке чувствительности и алгоритмах обработки внешних сигналов.
Одной из таких функций является термокомпенсация, которая автоматически повышает чувствительность датчика, когда температура окружающей среды находится в диапазоне 25-350С. Дополнительно применяется функция антимаскинга, которая предупреждает о заклеивании поверхности линзы датчика.

Организовать безопасность и контроль на автостоянке, автомойках, СТО и АЗС можно с помощью видеонаблюдения, а специализированная СКУД поможет контролировать фальсификации персонала, снизить издержки и, как результат, существенно повысить прибыль.
Направлением развития новых систем видеонаблюдения является применение технологий позволяющих расширить угол съемки. Подробнее о новых системах видеонаблюдения читайте в этой статье.
Так же практически все современные модели оборудованы реле вскрытия, которое сигнализирует о взломе устройства.
Типичная бытовая модель со средним функционалом

NV500 компании PARADOX
Оптика – гибридная цилиндро-сферическая линза с сегментами линз Френеля с углом обзора 1020.
Диаграмма направленности рассчитана на обеспечение равномерной чувствительности по всему контролируемому объему. Super Creep Zone – функция контроля саботажной зоны. Цифровая блокировка детекции животных до 16 кг.
Двухуровневый подсчет импульсов по алгоритму APSP. Автокомпенсация температуры. Автоматическая цифровая регулировка чувствительности 5ти уровней. Защита от вскрытия – твердотельное реле.
Датчики такого типа можно использовать не только в системах безопасности или контроля доступа, но и в устройстве автоматического включения освещения, и системы раннего оповещения и т. д.
nabludau.ru
Беспроводные датчики движения. Виды и принцип работы.
Для контроля своего участка и охраны имущества, многими домашними хозяевами используются специальные системы и устройства. Одними из самых популярных приборов данной группы является беспроводные датчики движения.
Виды и их принцип действия
Беспроводные датчики движения – это миниатюрные приборы, которые используются для контроля за порядком определенной территории. Главной их функцией является определение движущегося объекта в поле действия и включение сигнализации. Существует несколько видов таких датчиков:
инфракрасный
пироэлектрический
комбинированный
ультразвуковой
Инфракрасные (ИК) датчики движения
В большинстве своем извещатели этого типа являются пассивными, то есть никакого сигнала не излучают, а работают только на прием. Зона обнаружения ИК извещателя состоит из секторов (сегментов), нарезаемых специальной линзой (Френеля). Чувствительный элемент, называемый модулем, отслеживает изменение инфракрасной обстановки, вызванной последовательным пересечением этих сегментов движущимся объектом. В свою очередь электронная схема анализирует полученный сигнал и формирует соответствующее извещение.
Инфракрасный датчик движения
Таким образом, инфракрасный датчик реагирует только на движение. Если вы будете неподвижно стоять в зоне его обнаружения он на вас не отреагирует. Другое дело, что туда надо еще зайти, вот это движение ИК извещатель заметит. Отсюда следует, что одной из технических характеристик является диапазон обнаруживаемых скоростей. Как правило, он лежит в пределах 0,3-3 м/с.
Кстати, такие приборы еще называют оптико-электронными — это вполне естественно вытекает из описанного принципа их действия.
Пироэлектрические датчики движения
Эти приборы, в свою очередь выпускают из контактов электрические сигналы определенного уровня. Они также незаметны для человеческого глаза, но требуют гораздо больших затрат энергии, нежели ИК-лучи. Поэтому пироэлектрические приборы в основном используются в бытовых условиях или для охраны небольших предприятий.
Пироэлектрический датчик выполнен из кристаллического материала, он генерирует достаточный поверхностный электрический заряд, который реагирует на появление источника тепла в поле действия. Если количество излучения при возвращении из отражающего бока или от сенсора противоположенного датчика не соответствует силе заряда на выходе – то срабатывает тревога. Сравнение сигналов и их контроль производится при помощи специального чувствительного FET устройства или управляющего блока, встроенного в датчик. Нужно отметить, что такие датчики очень чувствительны даже к сотым градуса, поэтому очень важно их правильно настроить.
Комбинированные датчики движения
Комбинированный датчик — это комбинированный извещатель, который идеально подходит для применения как вне охраняемых объектов, так и в помещениях со специфическими условиями работы (напр., в ангарах или под навесными крышами). Извещатель использует для обнаружения движения ИК и СВЧ технологию. Кроме того, он оснащен функцией антимаскирования, осуществляемой СВЧ каналом.
Комбинированный датчик движения
Комбинация этих технологий в сочетании с алгоритмом автоматической адаптации к условиям окружающей среды обеспечивает высокую устойчивость устройств к ложным тревогам и стабильную работу в тяжелых атмосферных условиях, то есть, в случае дождя, снега, под прямыми солнечными лучами и при сильных порывах ветра. Устройство работает стабильно в широком диапазоне температур: от -40°C до +55°C, а изменения температуры окружающей среды компенсируются автоматически.
Комбинированные датчики отличаются широким углом обзора, который составляет 100 градусов, и дальностью обнаружения, превышающей 15 метров. При этом контролируется и пространство непосредственно под извещателем, что позволяет обнаружить попытки злоумышленника подойти под устройство с целью его повреждения, блокирования или удаления.
Кроме того, микропрограмма датчиков разработана таким образом, чтобы перемещение домашних животных не вызывало ложных срабатываний. Извещатель дополнительно оснащен датчиком сумерек, что позволяет применять его и в системах охранной сигнализации, и для домашней автоматики без установки дополнительных сенсоров освещенности.
Конструктивные особенности датчиков
Учитывая, что беспроводные датчики движения довольно часто срабатывают ложно, нужно подстраховать себя и свою семью дополнительным оборудованием. Сейчас очень популярны охранные беспроводные датчики движения с видеокамерой dvr-100 и прочими. Это новейшие устройства, которые помимо сигнализации также управляют видеокамерой типа Mini Q5 Protect. Миниатюрная камера встроена в прибор, поэтому видеорегистратор фактически работает независимо от датчика. При включении сигнализации работа камеры не прекращается, это очень удобно, если имущество уже было повреждено, но вы не успели остановить злоумышленника.
Датчик с камерой
Датчик при помощи специальных сигнализаторов, подключен к монитору, который может демонстрировать все события, фиксирующиеся регистратором в режиме настоящего времени. Вместе с монитором к датчику также могут быть присоединены системы освещения, сигнализации или автоматической блокировки замков на окнах и дверях (в основном такую систему использует «Умный дом»).
Установка датчиков движения
По месту монтажа, можно классифицировать сигнализаторы следующим образом:
дверной детектор
уличный
оконный
потолочный
Дверной и оконный датчики очень схожи между собой по параметрам и принципу подключения. В систему включено два сигнализатора, один принимает сигналы, второй их отправляет. Этот процесс беспрерывен и если по какой-то причине сигнал был нарушен – то сразу срабатывает сирена.
Потолочный действует немного по-другому. У него более широкий спектр контроля, потому он следит за определенным участком. При первичной установке вы настраиваете устройство на частоту, с которой отбивается сигнал от поверхности пола. Сигнализация срабатывает, если импульс вернулся с другой силой.
Спектр действия потолочного датчика
Уличный и промышленный сигнализаторы известны своей обширной площадью действия. Устанавливают их преимущественно на стены с уличной стороны по периметру здания. Используется несколько приборов, количество рассчитывается исходя из спектра действия и площади здания. Мы рекомендуем для наружной защиты здания отдавать предпочтение устройствам с записью происходящих событий.
Подключение датчиков движения
После того, как подобрана нужная сигнализация, необходимо подключить беспроводной датчик движения, а также, при надобности, к нему светильник и видеокамеру. Зачастую вместе с сигнализаторами в комплекте идет инструкция по их монтажу. Пошагово она выглядит так:
нужно открыть коробку и достать комплектующие. Это может быть дин-рейка, саморезы или небольшие крючки
в выбранном для установки датчика месте, закрепите держатели
после установите на них датчик. Если ваш сигнализатор использует для работы два детектора, то обязательно четко противоположно монтируйте второй прибор
проверьте точность направления и настройте датчик
Схема может изменяться, если вы хотите подключить к датчику движения звонок или приборы разного типа действия. Сейчас на многих форумах советуют следующие марки CROWN, Lelux, Paradox, RD-100.

Смотрите также по теме:
Схема подключения датчика движения для освещения.
Датчик движения для включения света, что это такое и как выбрать?
Ультразвуковой датчик расстояния. Чем полезен и где применяется?

Будем рады, если подпишетесь на наш Блог!
[mailpoet_form id=»1″]
powercoup.by
Добавим дачному свету органы чувств
Я недавно делал два обзора на разные светодиоды, которые применил в поделках по освещению дачи. Во всех этих решениях управление светом шло с телефона/компьютера, что далеко не всегда удобно… В этот раз принято решение снабдить полученные ранее светильники инструментом оценки ситуации, а контроллер механизмом принятия локальных решений. Помимо этого немного доработаем изготовленные ранее светильники. Любителей самоделок прошу под кат (осторожно много).

На муське уже был обзор данного датчика, мне хочется его немного дополнить и показать практическое применение. Помимо этого, мы затронем еще некоторые датчики, которые тоже внедрим в дачный свет.
Фото предмета обзора:
Описание продавца:
Цвет: белый + зеленый
Размер: 3.2 см x 2.4 см x 1.8 см (приблизительно)
Инфракрасный датчик контроля плате
Чувствительность и время проведения могут быть скорректированы
Рабочее напряжение Диапазон: DC 4.5 В-20 В
Потребляемый ток: <60ua
Выходное напряжение: высокий/низкий уровень сигнала: 3.3 В TTL выход
Расстояние обнаружения: 3-7М (можно отрегулировать)
Дальность обнаружения: <140 °
Время задержки: 5-200 S (может быть скорректирована, по умолчанию 5S +-3%)
Блокада время: 2.5 S (по умолчанию)
Триггер: l: Неповторяемые триггера H: Повторите Trigger (по умолчанию)
Рабочая температура: -20-+ 80 °C
Метод запуска: L неповторимый триггер/ч повторяемые триггера
Такие датчики часто называют PIR-sensor. PIR-sensor переводится с английского как Pyroelectric (Passive) InfraRed sensor — пироэлектрический (пассивный) инфракрасный сенсор. Пироэлектричество — это свойство генерировать определенное электрическое поле при облучении материала инфракрасными (тепловыми) лучами. Поэтому PIR датчики позволяют обнаруживать движение людей в контролируемой зоне, так как тело человека излучает тепло. Такие датчики малы по размеру, недороги, имеют низкое энергопотребление. Они просты в использовании и не изнашиваются. По этим причинам они применяются в большинстве промышленных датчиков движения. Специально подчеркну, чтобы избежать вопросы связанные с этим — датчик пассивный — а значит ничего не излучает, а только улавливает тепло объектов вокруг.
Не стоит располагать PIR-датчики в местах, где быстро меняется температура. Это приведет к тому, что датчик не сможет обнаруживать появление человека в контролируемой зоне, и будет много ложных срабатываний.
Пластиковый колпачок, являющийся линзой для расширения угла обзора сенсора, легко снимается, внутри выглядит так:

обратная сторона:
В обзоре этого устройства — тут, приведена принципиальная схема датчика и рассказано, где и чего нужно перепаять чтобы изменить режим его работы. Чуть поясню:
Датчик способен работать в двух режимах H и L (в данной версии для изменения необходимо хирурго-паяльное вмешательство для коммутации дорожек):

По умолчанию замкнуты контакты обеспечивающие режим H (в нашей поделке его и оставим).
Режимы:
Режим H — в этом режиме при срабатывании датчика несколько раз подряд на его выходе (на OUT) остается высокий логический уровень.
Режим L — в этом режиме на выходе при каждом срабатывании датчика появляется отдельный импульс.
Если Вам требуется режим L, нужно перерезать дорожку на H и кинуть перемычку на L.
С внешним (электрическим) миром датчик взаимодействует через 3 контакта:

VCC — питание (от 4.5 до 20 Вольт)
OUT — собственно выход обнаружения движения, при обнаружении движения формируется логический уровень 3,5 Вольта (независимо от питания)
GND — заземление
У датчика есть две крутилки (потенциометры меняющие параметры работы):

Первая обозначается Sx и определяет чувствительность прибора (грубо говоря расстояние на котором движение будет обнаружено).
Вторая — Tx — определяет промежуток времени, в течении которого на выходе OUT будет логическая 1 при обнаружении движения.
Помимо этого, к датчику можно подключить дополнительно фоторезистор и терморезистор, места подключения тут:
Датчик может работать без контроллера, просто подключив на его выход OUT транзистор и реле, либо иное решение коммутации. Но гораздо интереснее его использовать в связке с контроллером, появляются дополнительные возможности анализа и расширенное управление нагрузкой.
Так как датчик поставляется без корпуса, очень важны его размеры:

Я провел ряд экспериментов и выяснил:
— максимальная дальность обнаружения движения под прямым углом к сенсору составила 6,7 метров
— под углом в 160 градусов — 5 метров
— крутилка Sx — меняет расстояние обнаружения под прямым углом с 2,8 до 6.7 метров
— крутилка Tx — меняет время удержания 1 на выходе OUT c 6 до 290 секунд
Этих данных думаю достаточно для большинства поделок.
Теперь собственно к применению… В обзоре про освещение веранды я остановился на управлении через сеть (с телефона или компа), при этом написал что планирую подключить датчики движения, и даже проложил для них телефонные провода, выглядело это так:

На деревянном выступе, ближе к дому, просто просверлил дырки и вытащил сантиметров по 50 провода. Так как размеры веранды больше зоны покрытия одного датчика, то нам потребуется их 2. Я отступил с каждого торца веранды по 1,5 метра, расположив там место подключения датчиков.
Помимо информации о движении нам нужна информация о необходимости света, то есть показатель освещенности. Я писал выше, что предмет обзора имеет места пайки фоторезистора, но я предпочел подключить его к контроллеру независимо. Пайка фоторезистора на PIR сенсор целесообразна, наверное только при автономной его работе (без контроллера).
В 4-х жильном телефонном кабеле два проводка задействуем для питания, один для распознавания яркости внешнего света и еще один для PIR-сенсора.
Нашему гибридному датчику нужен корпус, я решил поместить все это в распаячную коробку, купленную в леруа:

тем более, что цвет оказался очень близким к цвету пропитки дерева веранды. На самом деле, коробка немного великовата для нашей задачи, но в данном случае не критично, да и меньшая коробка того же типа имеет крепеж в виде сквозного самореза по центру — что совсем не позволит разместить наш датчик.
Диаметр шарика-линзы 23 мм, у меня было перьевое сверло только на 22 мм, поэтому высверливал отверстие им, предварительно просверлив тонким сверлом дырочку в размеченном месте. Конечно же шарик не захотел входить туда до упора, поэтому доработал отверстие надфилем, после доработки стало все нормально.

с противоположенного торца просверлил две дырочки для фоторезистора:

Место для фоторезистора следует выбирать так, чтобы как можно меньше на него попадал искусственный свет, иначе он будет вводить в заблуждение контроллер, сообщая что уже светло, основываясь на свете от управляемых контроллером источников света. Мой фоторезистор:
Примеряем наш датчик и фоторезистор:

Убедившись, что все хорошо собираем устройство:

Проводки питания и земли нужны и фоторезистору и PIR-датчику, поэтому их раздваиваем. Сигнальный провод, землю и питание напрямую подаем на PIR датчик. Сигнальный провод идущий к фоторезистору необходимо подтянуть к земле резистором в 10 кОм и подать на первый вывод фоторезистора, на второй подается питание (5 Вольт в данном случае).
По просьбам нарисовал схемку в том, что попалось под руки, главное все понятно:
Тестируем работу на макете и делаем точно такое же второе устройство.
Теперь монтируем коробочки на приготовленные для них места, коммутируем проводки в ящике с контроллером и выходим на этап отладки программы. Я принял решение использовать следующий алгоритм:
— Датчики освещенности постоянно опрашиваются (их у меня 2 для устранения возможных фонариков или еще каких нежелательных эффектов, смотрят они в разные стороны) и если освещенность выраженная безразмерным числом превысит заданную для обоих датчиков, то начинают проверяться датчики движения. Если хоть один из них выдал 1, то если свет не был включен — он включается, и, независимо от включения света, запоминается время последней активности. Если в течении заданного интервала времени не было ни одного движения свет выключится. Интервал я выбрал 10 минут, моргания при отходе за дровами или по другим недолгим делам мне не хотелось, в то же время, сложно предположить что человек в темное время суток сумеет сидеть на веранде неподвижно более 10 минут, даже если предположить такое — вряд ли ему помешает отключение света. Порог освещенности подобрал экспериментально — 100.
Тестируем и наслаждаемся автоматическим управлением светом на веранде. Вот так выглядят коробочки на потолке:

Ну и свет — не менялся с фотки прошлого обзора (так как мы здесь добавили только управление):

Справа на потолке видны наши новые коробочки.
Конечно же я предусмотрел возможность отключить с телефона всю автоматику, переведя управление светом в ручной режим. Например, если в зале спят люди и мне не хочется им мешать светом с веранды, я могу: отключить автоматику, включить одну лампу над дверью и выйти по своим делам, возможна и куча других вариантов.
Помимо освещения веранды, у меня совсем недавно был обзор светодиодов, которые легли в основу настольной лампы. При этом настольная лампа также включалась с компьютера или телефона, что далеко не всегда удобно… Я планировал сделать кнопки… Но что-то мне совсем расхотелось, что-то нажимать :). Я решил применить ультразвуковой измеритель расстояния, для такого благого дела как включение и выключение лампы. Брал я этот датчик тут.

это наверное самый дешевый и популярный датчик измерения расстояния.
Этот прибор определяет расстояние до объектов точно так же, как это делают дельфины или летучие мыши. Он генерирует звуковые импульсы на частоте 40 кГц и слушает эхо. По времени распространения звуковой волны туда и обратно можно однозначно определить расстояние до объекта.
Основное его достоинство перед инфракрасными определителями расстояния: отсутствие влияния засветок от солнца или ошибки в определении расстояния при разных цветах предмета. Недостатки: пушистые предметы поглощают волны и могут не определиться, размеры предметов должны быть сравнительно крупными.
В контексте нашего применения, я решил разместить прибор сбоку полки-светильника, чтобы если провести рукой рядом с полкой — светильник изменит свое состояние на противоположенное… Руки у меня и у моей семьи особой пушистостью не отличаются, соломинками включать также не планируем — то есть подходит.
Прибор имеет 4 вывода:
VCC — питание
TRIG — цифровой вход для инициализации измерений
ECHO — цифровой выход для получения результата (длительность единичного сигнала пропорциональна расстоянию до объекта)
GND — земля
Для arduino есть библиотека, которая делает взаимодействие с прибором очень простым.
Размеры:

Диаметр сенсора 16мм.
Благодаря вашим комментариям, я решил доработать немного полку-светильник. А именно, покрасить внутреннюю часть в белый цвет для большей отдачи света. Однако сунувшись за остатками белой краски в сарай, обнаружил там кристаллизовавшуюся массу… Но зато нашел металлизированный скотч, которым и оклеил всю внутреннюю поверхность светильника:

Справа видны отверстия под ультразвуковой сенсор. Собираем конструкцию:
Вставляем наш сенсор и собираем полностью, крепим к стене.

Вид не отличается от прошлого обзора, только сбоку добавились две дырочки:
Свет после доработки (слева), прежний справа:

фотик как-то выравнивает и показывает меньше света чем есть, по ощущениям рост порядка 20%.
В программе я задал, что если расстояние до предмета менее 15 см, то лампа изменит состояние на противоположенное (была включена — выключится, была выключена включится). Чтобы избежать мгновенных переключений туда-сюда (биений из-за скорости опроса), поставил задержку смены состояния — 2 секунды. Протестировал — очень удобно: провел рукой рядом с лампой — она включится, еще раз провел выключится. Лампа при этом не пачкается, а я могу там разные штуки делать и руки не всегда чистые. Сенсор я расположил таким образом, чтобы всячески исключить ложные срабатывания.
Далее собираем все в нашем ящичке:

Там уже состояние близкое к бардаку, но я еще не креплю проводки, когда будет к финишу по функционалу — тогда и займусь, так как проводки крепятся стяжками к пятачкам, то при любом добавлении потребуется все срезать — хочется делать это не так часто. Выбранная мега несмотря на нагрузку имеет еще очень много свободных ресурсов, на которые впрочем у меня конечно есть планы.
Читатели любят видеть код этапа и я его конечно тут выложу, но предупрежу что пока это только работающий набросок, по нормальному все причешу немного позже. Собственно код.
Спасибо тем кто дочитал до конца! Надеюсь я не сильно Вас утомил, и обзор окажется кому-то полезным!
mysku.ru
Как сделать датчик движения самостоятельно: инфракрасный и микроволновый
С экономической точки зрения изготовление этого устройства не имеет практического смысла, если только человек не пенсионер, и свой труд не ценит. Но есть одно «но». Сделанное своими руками зачастую имеет значительно большую ценность, чем купленное в магазине.
Изготовление датчика движения своими руками
Все проблемы уходят на второй план. Мелкие детали требуют сосредоточенности и точности движений.
Приходит понимание сложности и простоты физических процессов. Для многих любителей в этом заключается особая привлекательность самодельных изделий.
Для начинающих радиолюбителей изготовление подобных устройств расширяет кругозор, приводит к приобретению новых полезных навыков.
Этапы создания разных видов датчиков своими руками
На первом этапе идет осмысление того, что хотелось бы получить в итоге. Определяются условия, в которых должен работать самодельный датчик движения, какого рода имеются помехи, какую функцию должно выполнять устройство.
Охрана объекта или обеспечение комфорта жильцов, подача тревожного сигнала на контрольную панель или включение мощной лампы накаливания.
На основании этого выбирается тип прибора. После ищется подходящая схема в интернете и изготавливается устройство.
Вот тут начинается самое интересное. Иногда номиналы на схемах указываются неправильно или не нашлись радиоэлементы подходящего вида.
Прибор не работает. Начинается подбор компонентов, изменение коэффициентов усиления транзисторов, характеристик фильтров и т.д.
Вот в процессе этой деятельности появляется понимание функционирования прибора, особенностей, слабых мест и создается собственное творение.
Микроволновый датчик своими руками
Сверхвысокочастотный датчик движения опирается на эффект Доплера. Сенсор, излучая и принимая электромагнитные волны, фиксирует нахождение теплокровных существ в секторе контроля.
Микроволновой датчик движения
Датчик движения своими руками проще делать с антенной имеющей всестороннюю диаграмму направленности, тогда он будет реагировать независимо от того, откуда пришло воздействие. На расстоянии 5 м срабатывает надежно. Взмаха руки достаточно, чтобы сенсор сработал.
Изначально, в момент включения прибора, на выходе устройства будет напряжение близкое к нулю. При фиксировании датчиком нарушения сектора охраны, значение напряжения на выходе поднимется до 3-5 вольт.
Согласно схемы, обратное переключение должно произойти не менее, чем через 30 секунд. Меняя номиналы емкостей и резисторов можно ее скорректировать.
Приобретя весь перечень элементов, указанных на представленной принципиальной схеме весь прибор можно разместить на двух печатных платах размером 5х4 см, причем на одной из них большую часть будет занимать приемо-передатчик с антенной.
Особенностью микроволнового датчика, которая связана со способом обнаружения человека, является способность определения движения через радиопроницаемые препятствия. Это является его достоинством и недостатком одновременно.
Полученный прибор имеет следующие параметры:

питающее напряжение 5-15 В;
потребляемый ток 3 мА;
мощность передатчика 2 мВ;
температурный диапазон -20 +50 градусов Цельсия;
сектор контроля – 360⁰;
дальность детекции до 8 м;
задержка отключения – 30 с.
Схема принципиальная микроволнового датчика движения
Корпус датчика может быть любой формы, но материал обязательно радио проницаемым. Во время настройки необходимо правильно расположить его.
Нужно учитывать, из каких материалов выполнены стены, пол и потолок помещения. Устройство не нужно направлять в сторону окна, возможны ложные срабатывания от проходящих за окном людей.
Электронная схема микроволнового датчика движения
При необходимости можно уменьшить чувствительность, это тоже снизит количество ложных срабатываний. Это производится резистором R4. Он изменяет коэффициент усиления транзистора VT1.
На компараторе, собранном на микросхеме К554 СА1, происходит сравнение сигнала с приемника и пороговым уровнем. В случае превышения происходит срабатывание датчика.
Тепловое устройство контроля перемещения
Инфракрасный датчик движения своими руками можно сделать на основе такой схемы.
Конструкция ИК-датчика движения
Это аналог датчика, рекомендуемого фирмой Murata — производителем PIR-сенсоров.
Каскад на операционных усилителях OP1 и OP2 и компараторы OP3, OP4 — собраны на двух LM358. Операционные усилители увеличивают сигнал, поступающий с ПИР сенсора до величин, позволяющих компараторам сравнивать их с пороговыми значениями.
В случае превышения они переключаются и воздействуют на микросхему серии 555.
Таймер, отвечающий за время включения реле, собран на 555 микросхеме. Резистор R17 задает время включения реле после фиксации движения.
Транзистор Т1 управляет работой реле.
Какие датчики объема своими руками делаются, а какие нет, устройства, включающие свет в помещениях, действуют согласно заложенным в них принципам работы. Замыкание контактов и включение осветительных ламп происходит при изменении инфракрасного, электромагнитного или ультразвукового фона в районе действия приборов.
Электронная принципиальная схема ИК датчика движения
Электронная начинка может принципиально различаться, но все они замыкание контактов и включение ламп осуществляют после начала движения. Во время нахождения в районе действия извещателей и после ухода из нее, лампы продолжают гореть определенное время и только затем отключаются.
Самодельный датчик на Ардуино
Инфракрасный датчик движения на Ардуино представляет собой ИК сенсор, подключенный к контроллеру. Вместе их можно использовать как автоматический включатель освещения.
Распайка контактов зависит от разработчика и изготовителя продукции, но по принципиальной схеме можно определить, что, чем является.
Для работы потребуется контроллер Arduino Uno, макетная плата, USB-кабель, ИК сенсор, светодиод, резистор 220 Ом и монтажные провода.
Контроллер Arduino Uno
В программном обеспечении Arduino имеется набор шаблонов. Используя их и заменяя управляемые устройства на датчик можно получить требуемое изделие. Взяв программу, включающую светодиод, установленный на плате Arduino UNO и заменив управляющую кнопку на выходные контакты датчика получим устройство управления освещением.
Светодиод будет управляться по команде с теплового датчика. Подключив вместо светодиода обмотку реле можно включать освещение. В отличие от обычных датчиков включения освещения здесь длительность работы лампы задается программно. Написание программ наглядно показывается на сайтах, посвященных Arduino.
Заключение
Изготовление датчика объема своими руками, как показывает практика, дело реализуемое, увлекательное и полезное. Совместное использование с контроллерами позволяет приобрести навыки программирования. Датчики движения можно самостоятельно реализовать и на других принципах.
Возможно использование ультразвуковых волн в качестве детектора присутствия. Использование инфракрасного или видимого излучения в линейном датчике, когда нарушение фиксируется при пересечении луча лазера, падающего на фотоприемник.
Видео: Датчик движения своими руками
bezopasnostin.ru