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.

Подключение датчиков движения. Виды и схемы. Работа и особенности

Датчиком движения называется электронное инфракрасное устройство, обнаруживающее перемещение живых существ и включающее питание освещения и других электронных устройств. Чаще всего такие датчики монтируют для освещения, но могут применяться для других целей, например, включения звуковой сигнализации.

Датчик движения функционирует по принципу электрического выключателя. Обычный электрический выключатель мы включаем и выключаем механически рукой, а датчик движения включается автоматически, реагируя на движение, и выключается автоматически при прекращении движения.

Датчик движения используют совместно с освещением, а также на включение звуковой сигнализации, на открытие дверей, как например, двери супермаркета, и т.п.

Типы датчиков движения

По месту расположения:

• Периметрические, используются на улице.
• Периферийные.
• Внутренние.

По принципу действия:

• Ультразвуковые – реакция на волны звука повышенной частоты.
• Микроволновые – реагируют на радиоволны высокой частоты.
• Инфракрасные – используют излучение теплоты.
• Активные – оснащены приемником и передатчиком.
• Пассивные – без передатчика.

По виду срабатывания:

• Тепловые – срабатывают при изменении температуры.
• Звуковые – действуют на колебания воздуха.
• Колебательные – срабатывают на действие магнитного поля.

По конструкции:

• 1-позиционные – оснащены передатчиком и приемником в одном корпусе.
• 2-позиционные – приемник и передатчик в разных корпусах.
• Многопозиционные – оснащены несколькими блоками.

По типу монтажа:

• Многофункциональные.
• Комнатные.
• Наружные.
• Накладные (настенные).
• Потолочные (для подвесного потолка).
• Врезные (для офисов).

Принцип действия

Принцип работы не вызывает трудностей для понимания, и является простым. Детектор обнаруживает объект, выдает сигнал на реле, которое замыкает цепь, лампочка загорается.

Подключение датчиков движения на примере

Чтобы лучше понять, как работает датчик движения, проведем опыт с подключением к лампочке. Для этого нам понадобится:

• Датчик движения.
• Электрическая вилка.
• Отвертка индикаторная для поиска фазы.
• Электрический патрон.
• Лампочка.
• Винтовой зажим.
• Провод.
• Зачистной инструмент.

Сначала сделаем подключение лампочки напрямую в розетку, а потом в разрыв цепи подключим датчик движения для того, чтобы понять работу датчика.

Берем электрический провод и подключаем концы к вилке. Для зачистки провода используем специальный зачистной инструмент, которым удобно пользоваться. С противоположной стороны устанавливаем патрон. Вкручиваем лампочку.

С помощью индикаторной отвертки определяем, где в розетке фаза. Вставляем вилку в розетку и убеждаемся, что лампочка горит. Теперь нужно в разрыв провода установить датчик движения. Отключаем электропитание и разрезаем обе жилы. Зачищаем концы проводов.

Теперь наша задача установить датчик в разрыв питающего провода. Нужно подвести к датчику согласно инструкции, ноль для его питания, и фазу пропустить через датчик на лампочку. Фаза зайдет в коричневый провод, выйдет из красного провода и зайдет на лампочку. Соединяем по этой схеме. Берем винтовой зажим и соединяем.

На самом датчике есть два реостата. Один реостат отвечает за время суток. Его можно использовать не только на освещение, но и на включение других устройств. На левом регуляторе слева от него нарисовано солнце, а справа нарисована луна. То есть, для того, чтобы использовать датчик в светлое время суток, переключатель ставим в режим, где обозначено солнце. Если мы датчик будем использовать ночью для освещения, то датчик переключаем в режим темного времени суток.

Для нашего опыта проверки включим в режим светлого времени суток, так как делаем проверку при свете. Второй датчик отвечает за время отключения. Мы можем установить его на минимум, и он будет выключаться через 5 секунд, либо установить на максимум, то есть, увеличить время с момента прекращения движения. Теперь включаем вилку в розетку, согласно ранее установленной полярности. Производим движение рукой, датчик включает лампу. Теперь не совершаем никаких движений, проходит несколько секунд, датчик выключается. Подключение датчиков движения происходит подобным образом.

Схемы подключения

Подключение датчиков движения осуществляется по обычной схеме замыкания и размыкания цепи лампочек. Если необходимо постоянное освещение, но при этом ничего не двигается, то в схему включают параллельно датчику движения обычный выключатель. При включении выключателя свет будет гореть за счет обходной цепи. При отключении выключателя контроль освещения перейдет к датчику движения.

Подключение датчиков движения (несколько)

Чаще всего бывает, что форма помещения не позволяет охватить все его пространство одним датчиком, например, за поворотом в коридоре. В этом случае располагают несколько датчиков, и подключают их по параллельной схеме. В результате срабатывания любого датчика, цепь замыкается, и напряжение подается к приборам освещения. При таком способе соединения нельзя забывать о том, что лампы освещения и датчики необходимо подключать от одной фазы. В противном случае произойдет короткое замыкание.

Датчики движения располагают таким образом, чтобы угол обзора образовался наибольшей величины по направлению на предполагаемую область движения объектов. При этом окна, двери и интерьер помещения не должны экранировать и мешать работе датчика.

Датчики движения имеют свойство допустимой длительной величины мощности от 500 до 1000 ватт. Поэтому они имеют ограничение по использованию с высокой нагрузкой.

При необходимости включения многих мощных приборов освещения, подключение датчиков движения производится через магнитный пускатель.

При приобретении датчика, в его комплекте смотрите инструкцию по установке и настройке. Обычно на корпусе указывают схему устройства. Под крышкой датчика есть колодка для подключения, и видны три контакта по цветам. Провода подключают с помощью зажимов. Если кабель многожильный, то используют втулочные наконечники.

Особенности подключения

Электрический ток поступает на датчик по двум проводникам: коричневый – фаза, и синий – ноль. Из датчика фаза идет на один контакт лампочки. Другой конец лампы подключается к клемме ноля.

При возникновении движения в контрольном месте датчик срабатывает и замыкает контакты реле, которое подает фазу на светильник.

В клеммной колодке есть винтовые зажимы, поэтому провода подключают с наконечниками. Провод фазы рекомендуется подключать по схеме, указанной в инструкции.

Подключение датчиков движения сопровождается некоторыми особенностями:

• После соединения проводки закрывают крышку и переходят к подключению проводов в распредкоробке.
• В коробку подводится 9 проводов: 2 – от лампы, 3 – от датчика, 2 — от выключателя, 2 – ноль и фаза.
• Провода на датчике: коричневый (белый) – фаза, синий (зеленый) – ноль, красный – подключение к сети.
• Соединение проводов производят следующим образом: провод фазы (коричневый) соединяют с коричневым (белым) проводом фазы датчика и проводом от выключателя. Провод нуля питающего кабеля соединяют с нулем датчика и нулем лампы освещения.
• Остались три провода – красный от датчика, коричневый от лампы и второй провод от выключателя. Их соединяют.

Датчик подключен к освещению. После подачи питания датчик показывает свою реакцию на движение, тем самым замыкая цепь освещения.

Инструкция по монтажу

Мы разобрались со схемой подключения и принципом действия. Теперь остался важный и последний этап работы — разобраться с монтажом датчика движения.

Чтобы самостоятельно осуществить монтаж и подключение датчиков движения к питающей сети, необходимо следовать по определенному порядку:

• Выбрать схему подключения (один датчик, либо несколько, с выключателем или без него и т.д.).
• Определить самое подходящее место и направление для монтажа датчика движения. Обычно датчик закрепляют на потолке, либо в углу помещения. При уличном монтаже нужно смотреть по обстановке. Основным параметром является угол обзора датчика. Необходимо выбрать самое подходящее место для расположения корпуса датчика таким образом, чтобы не было мертвых зон (места, которые датчик не охватывает своим действием). Для этого рекомендуется применить опоры фонарей или несущую стену здания.
• В распределительном щите отключить электричество для того, чтобы обеспечить безопасность при подключении проводов.
• По выбранному варианту схемы выполнить подключение трех проводов к контактам корпуса датчика и в корпусе прибора освещения. При этом не нужно забывать о соблюдении маркировки по цветам проводов и обозначениях разъемов, во избежание путаницы. При неправильном подключении ноля и фазы вы подвергаете себя опасности, а также навредите электропроводке, поэтому при подключении нужно работать аккуратно и осторожно.
• На корпусе датчика нужно настроить регуляторы, выбрать их оптимальные настройки. На корпусе датчика могут быть несколько распространенных регуляторов: Lux – уровень света для срабатывания, Time – задержка по времени выключения освещения, Sens – чувствительность сенсора датчика, Mic – уровень шума для срабатывания датчика. Эти настройки в каждом случае индивидуальны.

• Подать питание в распределительном щите и протестировать работу датчика движения. Если необходимо, то изменить расположение датчика, или перенастроить чувствительность и другие настройки.

Корпус датчика рекомендуется располагать как можно дальше от приборов, испускающих электромагнитные волны, так как они отрицательно действуют на работу датчика, и могут создать условия для его ложных срабатываний.

При подключении датчика на садовом участке, лучше расположить его дальше от кустов, деревьев и других объектов, создающих помехи.

Схема подключения датчика движения для освещения

Содержание

1. Что вам понадобится

2. Процесс установки датчика движения

Определяемся с местом установки

Корректная работа датчика движения зависит не только от правильной схемы подключения, но и от места его установки. В зависимости от угла охвата устройства монтируйте его в таком месте, чтобы в зону действия входили возможные места появления человека. Если вход в помещение один, датчик устанавливают напротив входа. Если входа два, датчик размещают на потолке. В этом случае угол охвата прибора должен составлять 360°. Кроме того, следует соблюсти еще несколько важных правил:

• в зоне действия устройства не должно быть приборов, которые имеют электромагнитное излучение (иначе помехи могут нарушить его работу);
• на датчик не должен быть направлен поток воздуха от кондиционера или вентилятора;
• устройство должно находиться как можно дальше от отопительных приборов;
• на корпус не должен падать прямой свет (если датчик устанавливается в помещении с окном, важно настроить его включение только в темное время суток).

Выполнение перечисленных требований поможет избежать ложных срабатываний или, напротив, исключит несрабатывание датчика, когда потребуется включить освещение.

Совет: если в вашем доме есть животные, и вы хотите избежать срабатывания датчика при их появлении в зоне действия, заранее выберите приемлемый для себя вариант. Либо вы будете регулировать чувствительность датчика, устанавливая минимальное значение для срабатывания, либо сразу купите модель с функцией игнорирования животных. Такие устройства не реагируют на движущиеся объекты весом менее 10 или 25 кг.

Подключаем датчик движения

Прежде чем рассматривать схему подключения датчика движения для освещения, необходимо его разобрать. Открутите с помощью отвертки заднюю панель корпуса – внутри вы увидите колодку для присоединения проводов. Стоит отметить, что процесс монтажа этого устройства чем-то схож с установкой выключателя. То есть выполняется электрическая цепь с последовательно включенным в нее светильником, а датчик замыкает или размыкает эту цепь, включая или выключая освещение. И в самом деле – в процессе нет ничего сложного. Во-первых, на колодке имеются обозначения для присоединения проводов: N – нулевой провод, L – фаза, L со стрелкой (или А) – клемма для соединения с осветительным прибором. Во-вторых, схему подключения датчика движения производитель показывает на корпусе устройства или в инструкции. Нужно лишь выбрать оптимальный способ установки. Мы опишем два наиболее распространенных.

Вариант 1: подключение через осветительный прибор. Это довольно простой и удобный способ, который не требует доступа к распределительной коробке. Отлично подходит для тех мест, где человек находится недолгое время: на крыльце, лестничной площадке, в кладовой и т.д. Устройство здесь работает следующим образом: свет включается при появлении человека в зоне действия, горит какое-то количество времени, пока есть движение, и выключается при отсутствии движения. Это очень удобно – человеку не нужно нажимать на выключатель, например, если заняты руки.

Пример схемы подключения датчика движения для освещения без выключателя

Как выполняется подключение. От клеммы L напрямую к фазе ведется провод. От клеммы N – нулевой провод, который идет также к осветительному прибору. От клеммы A провод идет к осветительному прибору

Вариант 2: подключение через выключатель. Этот способ чуть сложнее, но в ряде случаев считается более эффективным. К примеру, датчик движения устанавливается на кухне. Человек заходит в помещение – включается свет, человек садится и не двигается – через какое-то время свет выключается. Согласитесь, не очень комфортно. Именно для таких ситуаций, когда свет должен гореть без постоянного движения объекта, нужна дополнительная возможность управления освещением – установка трехпозиционного выключателя.

Пример схемы подключения датчика движения для освещения с выключателем

Как выполняется подключение. От клеммы N, как и в предыдущем случае, нулевой провод отходит в распределительную коробку к нулевому проводнику. Там идет разводка на осветительный прибор. От клеммы L фазный провод идет к трехпозиционному выключателю и подключается к клемме, которая отвечает за среднее положение клавиши. Именно в этом положении управление освещением будет осуществляться датчиком движения. От клеммы A идет третий провод, который соединяет датчик движения и осветительный прибор. В свою очередь от осветительного прибора на выключатель идет провод к клемме с верхним положением клавиши. В таком случае управление освещением осуществляется с помощью выключателя. Нижнее положение клавиши – это выключение света

Крепим датчик

После выполнения монтажа в соответствии со схемой подключения датчика движения следует собрать корпус прибора и закрепить его на стене или потолке. В выбранном месте просверлите отверстие (или два – в зависимости от способа крепления корпуса), вставьте туда дюбели и закрепите устройство с помощью саморезов. Если корпус поворотный, направьте его на предполагаемую зону действия. Готово – осталось только настроить и протестировать прибор.

Выполняем настройку

Стандартно у датчика движения есть три регулятора: освещенность, время и чувствительность. С их помощью прибор настраивают для корректного срабатывания практически под любые условия эксплуатации. Настройка большинства моделей идентична. Важно, что делается она при выключенном освещении. Регулятор чувствительности следует повернуть до упора по часовой стрелке, а регулятор времени – до упора против часовой стрелки. Для настройки на тестирование датчику может потребоваться около минуты. После этого выполните проверку: выходите и входите в помещение либо в зону действия датчика, если он установлен на улице. Датчик должен включать свет и выключать его. Важно, чтобы между тестами проходило более 5 секунд. После этого вы можете настраивать чувствительность и время срабатывания так, как вам нужно. Поворачивайте регуляторы и тестируйте – методом проб и ошибок вы точно подберете комфортный для вас режим работы датчика. Подробное руководство по настройке вы найдете в инструкции и без проблем справитесь с этой задачей.

Будьте уверены – правильный монтаж и настройка, а также подходящая схема подключения датчика движения избавят вас от проблем во время эксплуатации. Свет будет включаться при вашем появлении в зоне работы устройства и отключаться, как только вы покинете ее. В этом и заключается принцип корректной работы прибора, который служит для удобства и экономии. Можно снизить расход электроэнергии на 50 – 70%. Если вас заинтересовала возможность установки датчика своими руками, купить его вы можете в нашем интернет-магазине уже сейчас.