Как работает датчик движения сигнализации?

Обзор принципа работы, устройства, видов и областей применения датчиков движения

Датчик движения -бесконтактное устройство, реагирующее на перемещение объекта в зоне отслеживания. Широко используется в системах охраны и автоматизации различных процессов, в том числе, освещения и кондиционирования. Понять, как работает датчик движения, могут не только специалисты. Это устройство современное, но не настолько сложное.

Сферы использования сенсоров

Область применения датчиков движения (ДД) чрезвычайно широка. Они необходимы для обнаружения посторонних на охраняемых объектах, присутствуют в каждой системе сигнализации. Но могут регистрировать не только несанкционированное проникновение: способны обнаруживать утечку газа, жидкостей, процесс открывания окон и дверей.

Датчики движения инициируют процесс записи в автомобильных видеорегистраторах и комплексных системах отслеживания. Современные энергосберегающие светильники также оснащены этими устройствами и обеспечивают освещение территории в момент присутствия на ней человека или группы людей. Аналогичным образом функционируют «умные» системы кондиционирования.

ДД регистрирует изменение тепловых или волновых характеристик в зоне обслуживания, но при стабилизации этого фона воспринимает его как норму. Так, если человек будет находиться на отслеживаемой территории какое-то время в неподвижном состоянии, освещение отключится.

Высокочувствительные датчики присутствия будут регистрировать малейшие изменения характеристик зоны обслуживания и неподвижность объекта не является для них поводом для возврата в исходное состояние. Таким образом, они выполняют ту же задачу, но более точно и тщательно. В связи с этим, датчики присутствия — более дорогие устройства, и стоимость техники, на которой они установлены, выше.

Как работает: устройство и принцип действия датчика движения?

Существует несколько видов ДД, отличающихся способом регистрации изменений в зоне наблюдения. Любой из них может быть встроен в прибор или являться самостоятельным выносным устройством в отдельном блоке.

Инфракрасный

Инфракрасные детекторы движения — наиболее распространенные пассивные приборы отслеживания. Большинство из них состоят из двух блоков:

монтажного;
аппаратного.

Эти элементы соединены между собой подвижным сочленением, обеспечивающим поворот корпуса и настройку угла обзора обслуживаемой территории. В аппаратном блоке находятся плата управления и сенсоры:

пироэлектрический инфракрасный, функция которого заключается в распознавании движения;
светочувствительный, представляющий собой фоторезистор, фиксирующий и оценивающий степень освещенности;
полевой транзистор, выполняющий роль усилителя;
в устройствах, работающих в системах тревожной сигнализации, установлены дополнительные детекторы.

Монтажный блок предназначен для фиксации прибора и соединения его с источником питания и другой аппаратурой. Например, прожектором освещения или блоком сигнализации. Также на нем находятся регуляторы для выполнения настройки работы ДД.

Принцип работы инфракрасного датчика движения основан на обнаружении и регистрации теплового излучения, исходящего от объекта, находящегося в зоне обслуживания. Пироэлектрический инфракрасный сенсор состоит из прозрачной кварцевой пластины и слоя керамики. У современных бытовых моделей максимальная дальность обнаружения движения — 12 м.

Микроволновый

Как и инфракрасный, микроволновый датчик движения (ДДМ) непрерывно сканирует зону отслеживания. Но принцип работы у него иной. Микроволновый реагирует на изменение радиочастотного (иначе называемого СВЧ или микроволнового) фона.

ДДМ непрестанно излучает электромагнитные волны, которые, в случае проникновения на обслуживаемую территорию, отражаются от объекта (нарушителя) и возвращаются к сенсору с измененными волновыми характеристиками.

Датчик регистрирует их и передает сигнал управляющей аппаратуре, выполняющей свои задачи: включение освещения, кондиционирования, тревожной сигнализации.

А инфракрасный — только те, которые способны излучать тепло. ДДМ работает по принципу радиолокации и способен вычислять и фиксировать скорость перемещения обнаруженного объекта.

Ультразвуковой

Из наименования устройства становится понятным, что работает оно с применением ультразвуковых волн. Такой датчик представляет собой прибор, состоящий из нескольких деталей. Одна из них — генератор ультразвука. Он работает в непрерывном режиме, испуская звуковые волны с частотой в диапазоне 20-60 кГц. Они проникают сквозь зону отслеживания, и при наличии в ней препятствий, отражаются назад, к датчику.

Далее срабатывает автоматика, выполняющая заданную функцию. Ею может быть подача электропитания на осветительный прибор.

Многие домашние животные способны воспринимать ультразвук и реагировать на него, часто негативно. Поэтому датчики, работающие по принципу генерирования УЗ волн, не рекомендованы для установки на территориях с присутствием животных.

Комбинированный

Комбинированные датчики движения созданы с целью использования лучших характеристик уже имеющихся: инфракрасных, микроволновых и ультразвуковых. И минимизировать присущие каждому из них недостатки.

С целью исключения этой ситуации, в одном приборе объединяют сразу два детектора: микроволновый и инфракрасный. Если второй не обнаруживает изменения температурного фона в зоне отслеживания, зарегистрированные первым помехи не принимаются к сведению.

Комбинированные датчики движения — наиболее мощные и точные приборы. Чаще всего они устанавливаются на потолке и способны обнаруживать присутствие объектов на расстоянии 10-12 м.

Схема датчика движения на примере стандартного HC-SR501

Датчик движения HC-SR501 — один из самых распространенных, работает по принципу регистрации инфракрасных волн. Прибор устроен просто, но для понимания принципы его работы необходимы специальные знания в области радиоэлектроники. Пользователю достаточно ознакомиться с упрощенной принципиальной схемой работы.

Конструкция прибора включает несколько элементов:

пироэлектрический датчик 500ВР, состоящий из двух модулей;
линза Френеля;
микросхема BISS0001, управляющая работой устройства;
комплекс резисторов и транзисторов.

инфракрасные волны, излучаемые объектом в зоне наблюдения, последовательно попадают на первый и второй элементы пироэлектрического датчика;
поочередное поступление сигналов фиксируется электронным модулем управления;
формируется логический сигнал;
реализуется заданная функция: подается питание на осветительный прибор, включается вентиляция, срабатывает сигнализация и др.

Помимо самого датчика движения, в конструкцию прибора входят исполнительное устройство и безтрансформаторный блок питания. В схеме ДД предусмотрена установка температурного и фотоэлемента, что расширяет спектр возможностей стандартного устройства.

Варианты крепления

Датчик движения HC-SR501 — компактный прибор, оснащенный тремя выходами:

GND — земля;
VCC — питание;
OUT — цифровой, для передачи логического сигнала.

Выбор режима работы осуществляется с помощью модуля с тремя контактами и джампером (перемычкой).

Н — при неоднократном срабатывании детектора остается высокий логический уровень;
L — импульс формируется при каждом срабатывании сенсора.

На корпусе прибора имеется выступ с отверстием под крепежи: шурупы, саморезы. Датчик можно устанавливать на любые горизонтальные и вертикальные поверхности из дерева, пластика, гипсокартона, укрепив соответствующим образом. Как правило, высверливания отверстий для фиксации столь легких предметов, не требуется.

Не все производители поставляют ДД в корпусе. У некоторых он идет как открытая плата с линзой Френеля. Для использования прибора на улице необходимо самостоятельно установить ДД в подходящий пластиковый корпус, вырезав в нем отверстие под линзу.

Подключение и установка устройства

Датчик движения HC-SR501 чаще всего необходим для подключения к приборам освещения в целях экономии электроэнергии. Для реализации этой задвчи потребуются:

выпрямитель на 4-20 В;
реле (оптимально — SRD-05VDC-SL-C);
светильник с лампочкой, работающий от сети напряжением 220 В.

Датчики движения одинаково хорошо работают в помещении и на улице. Но для монтажа с внешней стороны зданий необходимо выбирать приборы с герметичным, влагонепроницаемым корпусом. Учитывают и диапазон рабочих температур устройства.

Основные принципы работы датчиков движения

При упоминании прибора под названием «датчик движения», в первую очередь возникают ассоциации с охраной банков, музеев и секретных объектов. Воображение рисует картинку пересекающихся лазерных лучей, через которые виртуозно пробирается шпион или грабитель.

Отчасти, это верно, поскольку некоторые виды датчиков обнаружения движения используются в охранных комплексах. Однако по мере удешевления технологии, эти устройства стали доступными для широких масс. Тем более что принцип работы датчика движения никогда не являлся секретом, и от использования его в домашних условиях удерживала только высокая стоимость.

Для чего нужен датчик движения

В шпионских боевиках он показан, как грозный страж, включающий пулеметы при проникновении на важный объект. Может быть, такая система и существует, проверять не будем. На самом деле, датчики движения регистрируют любые виды перемещения объектов, и сообщают информацию в некую электронную систему.

Что происходит дальше

В зависимости от того, как устроен алгоритм работы, после срабатывания сенсора может произойти следующее:

включение (отключение) освещения;
запуск вентиляции;
начало (прекращение) работы некоего механизма;
включение отопительной системы;
срабатывание охранной тревоги;
старт видеозаписи;
передача информации на центральный пульт управления объектом либо механизмом.

Список можно продолжить, но из него уже понятно назначение прибора: любые его разновидности предназначены для подключения некоего алгоритма при появлении в секторе обзора предмета или живого организма.

Принцип действия датчика движения

За исключением механических приспособлений, вроде натянутой проволоки или веревки (такие типы датчиков движения существовали до изобретения электричества), сенсоры представляют собой электронное устройство. Для того чтобы обнаружить перемещение объекта, необходимо работа по принципу радара. Собственно, радары и эхолокаторы — это разновидности вышеупомянутых датчиков, только покрупнее масштабом. Принцип работы бытового (гражданского) датчика движения также основан на пересечении любого вида излучения. По принципу работы с сигналом, сенсоры бывают трех видов:

Прерывающие (линейные): в основе излучатель линейного сигнала (как правило, лазерный луч), и приемник. Пока фотодатчик фиксирует излучение — прибор в состоянии покоя. При пересечении луча движущимся объектом — устройство подает сигнал.Преимущество такой технологии в простоте реализации. Недостаток — одиночный луч легко обойти. Кроме того, такой сенсор состоит из двух частей, что не всегда удобно.
Отражающие (объемные): в основе лежит принцип работы радара. Излучатель посылает рассеянный или концентрированный сигнал (по выбору заказчика). Если на его пути нет препятствия, датчик в состоянии покоя. Любой попавший в сектор действия предмет, отразит часть излучения.Отраженные волны улавливаются приемником, установленным в том же корпусе, и сенсор переводится в состояние тревоги. Преимущества: широкий сектор обзора, удобно монтировать (электроника в одном корпусе), возможность настройки. Недостаток: нужно отсекать ложные срабатывания, иначе прибор будет функционировать невпопад.
Пассивные: сами ничего не излучают. Как же работают такие датчики движения? Их чувствительные сенсоры улавливают волны, испускаемые другими предметами. Преимущество — простота и дешевизна, отсутствие ненужного волнового фона. Недостаток: улавливают только одушевленные предметы (люди, животные). Большинство сенсоров этого типа настроены на тепловой фон живых существ.

Какой прибор выбрать? Зависит от задач. Для защиты или фиксации появления объекта в коридоре или некоем портале (дверь, проем, окно), подойдет прерывающий комплект сенсоров. Если необходимо зафиксировать перемещение в замкнутом пространстве или на территории — лучше выбрать отражающий или объемный датчик.

Именно по этому принципу работают популярные датчики движения для включения (выключения) света. Только при попадании объекта в сектор действия, не срабатывает сигнал тревоги, а включается освещение.

Информация: Экономистами подсчитано, сколько электроэнергии сохраняет использование датчиков движения для автоматического включения света. Деньги, затраченные на приобретение этого оборудования, окупаются в течение 1–2 лет.

Правда, есть несколько оговорок:

использование сенсора для освещения разумно только на территориях (в помещениях), где редко находятся люди;
при многократном подключении (отключении), люминесцентные и спиральные лампы быстро выходят из строя: лучше использовать LED или галогеновые светильники.

Устройство и технологии датчика движения

Начнем с прерывающих. Как мы уже знаем, прибор состоит из излучателя и приемника. Простейшая реализация — фото пара с линзой, формирующей направленный луч. Однако подобные устройств не применяются уже несколько десятков лет. Какой датчик можно считать современным? Тот, который использует когерентный или поляризованный луч. То есть, лазер.

Для справки: Лазерный луч может быть видимым или невидимым. Это расширяет возможности прибора при использовании в охранных системах.

Вариантов исполнения два: в одном корпусе или с разделенным приемником и передатчиком. В первом случае необходимо электрическое объединение двух узлов в единую электрическую систему. Второй вариант использует отражающую поверхность, и луч возвращается в приемный сенсор, расположенный рядом с излучателем.

Для улицы такое исполнение не подойдет, слишком много потенциальных предметов для срабатывания (птицы, животные). Поэтому необходимо дублировать лучи, расположенные на расстоянии (чтобы не было ложных срабатывания на малые объекты).

Отражающие также являются излучателями, со своим приемником в корпусе. По использованию волн, делятся на три группы:

Как работает микроволновый датчик движения? Он излучает СВЧ волны, которые формируют вокруг него некий фон из волн высокой частоты. Они отражаются от предметов, и «мозг» датчика запоминает объемную картинку в виде уровня излучения в разных плоскостях. При появлении внутри этого фона постороннего предмета, уровень отраженного излучения меняется. Это фиксируется приемником, и включается сигнал оповещения. После исчезновения объекта, датчик возвращается в состояние покоя.
Еще один похожий вариант — электромагнитный сенсор. Регистрирует изменение магнитного поля при попадании в сектор объемных предметов. Чувствительность ниже, высокая зависимость от помех.
Ультразвук. Практическое его применение мы знаем по прибору УЗИ, который применяется в медицине. Бывают и другие варианты использования: датчики движения. Генератор ультразвука постоянно испускает УЗ волны в заданном секторе. Проверить (засечь) работу прибора сложно, поэтому эти виды сенсоров популярны в охранных системах. При возникновении препятствия, звуковые волны возвращаются и регистрируются приемником. Происходит срабатывание датчика.

Несмотря на высокое качество и скрытность, эти виды сенсоров применяются и в системах автоматического включения освещения.

Информация: Единственное ограничение — нежелательно применение на объектах с домашними животными. Некоторые особи негативно реагируют на ультразвук.

Такие датчики отлично работают в помещении и на улице. Выглядят они по-разному, но обязательно с цилиндрическим окошком в корпусе.

Пассивные инфракрасные системы редко применяются в охранной сигнализации, зато активно работают с источниками освещения. Задайтесь вопросом: как выбрать датчик движения для включения света? Он не должен регистрировать неодушевленные предметы (например, автомобили) и птиц с животными. При этом прибор обязан фиксировать появление в зоне действия человека. Получаем единственно верное решение: приемник инфракрасного излучения. Сенсор настраивается на тепло человеческого организма и соответствующий размер источника излучения. Для этого чувствительный инфракрасный сенсор располагается за специальной линзой Френеля, концентрирующей тепло в одной точке. Далее сигнал поступает в электронный блок управления, оснащенный вспомогательными модулями:07

реле времени задерживает момент включения от случайных кратковременных срабатываний;
сумеречный выключатель отключает прибор в светлое время суток;
блок ступеней переключения настраивается под определенный размер «объекта», чтобы кошки и птицы не включали свет.

Комбинированные приборы сочетают в себе сенсоры разных типов, и применяются для решения особо ответственных задач, где не допускаются ошибки в срабатывании.

Можно ли изготовить такой прибор самому, и как его отключить

Любой домашний умелец задается вопросом: как сделать датчик движения своими руками? Саму электросхему управления собрать несложно. Проблема в источнике и приемнике излучения. Проще использовать готовый излучатель волн, просто интегрируя его в свой проект. Наиболее удачными являются датчики для систем на базе Arduino.

Еще одна популярная самоделка — лазерная указка с фотоприемником, размещенным на линии пересечения. Но это не более чем развлечение: для серьезных задач такой прибор не подходит.

Еще одна мысль, которая приходит в некоторые беспокойные головы: как отключить датчик движения.

Важное предупреждение: Информация не предназначена для криминального применения!

Если отключение связано с режимом использования — нет проблем. Просто отсоедините сенсор от блока питания, и он перестанет включать свет. Например, когда объект закрыт. В остальных случаях поступайте так (не для злого умысла):

инфракрасные сенсоры заклеиваются металлическим скотчем;
микроволновый прибор перестает принимать сигналы, если покрыть окошко прозрачным лаком из аэрозольного баллончика;
УЗ датчик экранируется только металлом или металлизированным скотчем в 2–3 слоя.

В любом случае, информация о том, что на объекте не работает датчик движения, будет зарегистрирована владельцем. Кроме того, прежде чем вам удастся отключить сенсор, ваше появление будет зафиксировано.

Какой датчик выбрать

О производителе мы не говорим, это личное предпочтение каждого. Исходя из информации в данной статье, вы можете выбрать тип сенсора по виду излучения, подходящий для ваших целей.

Совет: Не пытайтесь получить высокие показатели качества от прибора в нижнем ценовом сегменте.

Равно как и нет смысла искать универсальный датчик: тип определяется условиями применения.

Видео по теме

Датчики движения для сигнализации: виды и модели, принцип работы, установка

Системы комплексной сигнализации в современных исполнениях редко обходятся без применения сенсорных элементов. В зависимости от вида детекторы позволяют обнаруживать сторонних лиц в охраняемой зоне, отслеживать утечки газа и воды, фиксировать факты открытия дверей и разбития окон. Наиболее популярны датчики движения для сигнализации, которых может быть несколько на объект. Именно они позволяют выявлять присутствие злоумышленников в охватываемой зоне, поэтому их также называют детекторами присутствия. При этом исполнение таких датчиков может быть разным – они различаются и по рабочим характеристикам, и по принципу действия.

Датчик присутствия в системе сигнализации

Чувствительный элемент датчиков такого типа выполняет одну задачу – фиксирует любые движения, которые выполняются в зоне его действия. К слову, аналогичные модели детекторов используются в системах освещения. Например, когда пользователь входит в помещение, сенсор посылает сигнал на управляющий контроллер, от которого затем направляется ответная команда светильнику на включение.

В сигнализациях алгоритм ответного действия системы в целом немного другой. Датчик также фиксирует движения объекта, после чего полученный сигнал отправляет на пульт управления. Далее после обработки система посылает соответствующие сигналы владельцу дома или охранной службе. В такой инфраструктуре работает датчик движения для GSM-сигнализации, контроллер которой может посылать команды по каналу сотовой связи на SIM-карты. Это наиболее популярный способ коммуникации для подобных систем. Важной особенностью датчиков, предназначенных именно для охраны, является повышенная точность фиксации и чувствительность. Эти параметры важны по причине крайней нежелательности регистрации ложных сигналов, которые являются слабым местом детекторов присутствия.

Разновидности датчиков

Сенсоры движения различаются по конструкционному исполнению, способу передачи данных и принципу работы. Что касается конструкции, то они могут быть модульными и моноблочными. Устройства первого типа представляют собой корпусную основу, в которую могут интегрироваться отдельные чувствительные элементы. Это удобно с точки зрения монтажа: один раз вмонтировав в рабочей точке корпусный блок, в дальнейшем можно не думать об изменении направленности действия датчиков. Достаточно произвести замену чувствительного сегмента — и система будет полностью переориентирована.

Моноблочные устройства отличаются небольшими размерами и монтируются один раз без возможности замены чувствительной начинки. По способу передачи данных можно выделить беспроводной датчик движения для сигнализации и традиционные модели, которые подключаются через кабель. Более популярны беспроводные детекторы, поскольку требуют минимум усилий в монтаже и органично вводятся практически во все современные комплексы охраны.

Проводные модели имеют преимущество в виде надежности энергоснабжения и коммуникационной стабильности – их невозможно вывести из строя сторонними глушилками радиосигнала, например. Но при этом кабельная проводка не только требует выполнения объемных монтажных работ, но и в случае отсутствия должной маскировки может обнаружить себя перед злоумышленником. По принципу работы можно выделить ультразвуковые, инфракрасные и электромагнитные датчики. Их стоит рассмотреть отдельно.

Ультразвуковые датчики движения для сигнализации

До недавнего времени стандартом считались ультразвуковые модели. Они работают по принципу отражения звуковых волн, в постоянном режиме генерируя акустические поля на частотах 20-60 кГц. К достоинствам таких устройств относят ценовую доступность, универсальность с точки зрения характеристик объекта обнаружения, терпимость к температурным колебаниям. Но есть и недостатки, которыми грешит ультразвуковой принцип работы датчика движения, это слабая чувствительность и дискомфорт для животных, которые, в отличие от человека, могут улавливать частоты постоянно работающего поля.

Как работают электромагнитные датчики?

В целом принцип действия тот же, только датчик генерирует не ультразвуковое, а электромагнитное поле, и путем регистрации сигналов отражения выявляет факт присутствия стороннего объекта. Как правило, частота находится на уровне 5,8 ГГц. Среди плюсов, которыми обладают микроволновые датчики движения для сигнализации, отмечается независимость от температуры и влажности в охранной зоне, компактные размеры чувствительного элемента и способность фиксировать токопроводящие объекты даже за тонкими стенами и перегородками. Однако эти же плюсы в виде расширенного поля действия в итоге переходят и в недостаток, который выразится наибольшим коэффициентом ложных срабатываний среди всех типов детекторов присутствия. Кроме того, само излучение электромагнитных волн небезопасно для человека.

Как работает инфракрасный датчик движения?

Это наиболее современный принцип работы сенсоров для сигнализации. Он основывается на тепловом излучении и фиксации уже оптического отражения от целевого объекта. Поэтому можно говорить о комбинированной начинке сенсоров. Данный принцип работы датчика движения будет понятнее, если для начала обратиться к традиционным ИК-радиаторам. Они, в отличие от других обогревателей, нагревают не воздух, а предметы в помещении. В свою очередь, детекторы такого типа тоже излучают теплые волны, но в качестве обратного сигнала встроенными линзами фиксируют световое ИК-излучение.

Чем же выгодно использование таких датчиков? В отличие от предыдущих рассеивателей волн они полностью безвредны для людей и животных, обеспечивают высокую точность обнаружения и позволяют выполнять широкие настройки чувствительности. В то же время инфракрасный датчик движения может нестабильно работать в помещениях с другими источниками теплого излучения, что ограничивает сферы его применения.

Как устанавливаются датчики присутствия?

Обычно монтажные работы производятся с помощью комплектной фурнитуры. Производители дополняют комплекты крепежными приспособлениями, метизами и держателями. Для установки достаточно выполнить несколько отверстий в месте фиксации и произвести крепление шурупами или саморезами. В редких случаях датчики движения для сигнализации крепятся клеевым раствором или, что еще реже, самоклеящимися лентами. В основном это относится к легким электромагнитным устройствам и только в случаях временного использования датчика.

Лучшие модели датчиков

В бюджетном сегменте моделей начального уровня могут заинтересовать предложения от фирмы «Сибирский Арсенал». В частности, модель «Рапид» с дальностью действия 18 м способна обнаруживать объекты, передвигающиеся на скорости 0,3-3 м/сек. Стоимость этого решения составляет всего 400 руб.

Для более взыскательного потребителя можно рекомендовать вариант из среднего класса – «Фотон-16». Это инфракрасный извещатель стоимостью 800 руб. с небольшим полем охвата в 12 м, но при этом обладающий специальным каналом антимаскирования, сферической линзой для высокоточной обработки сигнала и повышенной стойкостью к повреждениям.

Если планируется многофункциональная сигнализация для дома с датчиком движения премиального класса, то можно обратить внимание на устройство HD77 от фирмы Paradox. Это предложение оценивается в 17-18 тыс. руб., но такая сумма оправдывается тем, что датчик кроме основной функции также осуществляет съемку с интегрированной HD-камеры, по «картинке» которой также может быть настроен режим фиксации нежелательного присутствия.

Заключение

В выборе подходящего сенсора важно принимать во внимание факторы внешнего действия и условия эксплуатации охранной системы. Например, сигнализация для дачи с датчиком движения с большей вероятностью будет ориентироваться на широкое поле охвата, физическую надежность компонентов и автономность энергообеспечения. Поэтому выбирать нужно будет из детекторов проводного типа, которые будут обладать высоким классом защищенности – не менее IP54. Для городской квартиры можно смело приобретать компактную беспроводную модель ИК-датчика. Но в этом случае важно заранее рассчитать и риски ложных срабатываний, соответствующим образом настроив степень чувствительности сенсора.

Как срабатывает датчик движения для включения сигнализации?

Сенсор движения – современная технология, используемая во множестве уголков повседневной жизни. С их помощью работают системы безопасности, включается освещение, открываются двери, подается вода в кране.

Какие бывают типы детекторов?
Работа сигнализации на основе зонда перемещений
Инфракрасные переключатели
Итог

Виды датчиков движения для включения света

Грамотно использовать датчик движения для включения освещения или подачи воды помогает координирующиеся с ним системы этого самого света или воды. Как правило, сенсор поставляется уже в комплекте с краном или светильником, но можно его установить и отдельно самостоятельно.

Использование прибора ведет к значительному снижению затрат на расход электроэнергии, воды или места в памяти жесткого носителя. Сенсор всегда связан с двумя основополагающими столпами:

комфорт;
экономия.

Автоматизируя собой любую систему, он не только создает комфортные условия для жизни человека, но и полностью лишен таких параметров как забывчивость, или щедрость. Сенсор является умным, дотошным скупердяем, который выключает прибор в тот же момент как он больше не необходим, и включает ровно тогда когда в нем нуждаются. Он не позволит пролиться лишней капле воды или потратиться лишней электроэнергии.

Какие бывают типы детекторов?

Выделяют три основных вида сенсора:

звуковой;
микроволновый;
инфракрасный.

И еще один дополнительный вид – комбинированный. Он способен совмещать в себе несколько основных типов вплоть до всех трех. И является более точным и в то же время более дорогим прибором.

Все основные типы имеют свои как минусы, так и плюсы. Звуковой имеет маленький радиус работы, в некоторых моментах ультразвук могут улавливать животные или чувствительные люди. В целом влияние ультразвука на человека не до конца изучено, и мнения о его вреде делятся на два лагеря.

Одни считают, что он определенно вреден, другие утверждают обратное. Так или иначе, выбор ультразвукового прибора самостоятельное решение каждого отдельно взятого человека.

Микроволновый прибор в это плане вполне однозначен. Вред от него есть, и это совершенно точно. Для минимизации вреда производители стараются снижать его мощность, с целью минимизировать влияние микроволновых лучей вплоть до практически полного отсутствия влияния.

Однако «практически полного» и «полного» суть есть две больших разницы. Тем не менее свч-аппараты являются самыми дорогими и точными из всех.

Инфракрасные приборы единственные полностью безвредные устройства. Однако их достаточно просто обмануть, если применять их в качестве сигнализации. В то же время как бытовой прибор, работающий для автоматического подключения какой-либо системы, он подходит идеально.

Именно он используется в большинстве современных бытовых системах включения света, вентиляции, тепла и воды. Это заслуга, в том числе его самой низкой стоимости по сравнению с другими типами.

Работа сигнализации на основе зонда перемещений

Охранные системы в современном мире так же разнообразны и вездесущи как дверные замки. Более того, если раньше охранными системами оснащались только сверхсекретные объекты, а позже и производственные склады и помещения, то теперь они встречаются также часто и в обиходе обычных домов.

Доступность таких охранных систем на сегодняшний день намного выше, и является, по сути, намного более дешевой, чем покупка, дрессировка и содержание среднестатистической собаки сторожевой породы.

Сигнализации имеют множество форм и разновидностей. Это могут быть охранные системы периметра, датчики-шторы, видеокамеры наблюдения, просто напичканные по всем местам сенсоры срабатывание любого из которых передает сигнал тревоги.

Если не вдаваться в особые подробные описания каждого из типов устройств, можно сказать что существуют они практически для всего и от всего. Так для примера захочет человек сохранить содержимое сейфа в безопасности. Он сможет:

выставить охрану периметра – пересечение которой приведет к тревоге;
расставить камеры наблюдения – любое попадание в зону приема их сенсора сразу же запишет нарушителя и его действия;
допустим, нарушитель добрался при этом до дома, что в принципе уже не представляется возможным. Там его ждет сложный выбор по проникновению. Если он пойдет через дверь, его ждет сенсор на входе. Если пойдет через окно, сенсор-штора отмечающий проникновение сквозь окно. Если решит сломать стену, его ждет детектор вибрации, который сразу определит воздействие на стену. Помимо этого под окнами также могут быть установлены детекторы разбитого стекла, на дверях сигнализации и так далее;
пробравшись внутрь дома неизвестным способом, его и там могут ждать детекторы, работающие в каждой комнате охватывающие ее целиком;
дальше добравшись до сейфа, его ждет опять же сенсор вибрации, ожидающий любого воздействия на сейф. А также прочие сигнализации и точечные детекторы движения.

В результате совершенно очевидно, что никакой возможности и шансов у грабителя просто нет. Несмотря на то, что по телевизору показывают много фильмов про супер-шпионов и грабителей способных преодолевать хитроумные ловушки детекторов, на деле же, у них нет никаких шансов попасть даже в среднестатистический защищенный сенсорами дом.

И совершенно ни к чему устанавливать все эти приборы разом как было в примере. Достаточно обезопасить самое необходимое затратив минимум средств и при этом, полностью себя защитив.

Что уж говорить о том, как защищаются современные магазины. Каждый конец рабочего дня они ставятся в режим сигнализации. Их камеры при этом начинают снимать только при попадании нарушителя в сенсор. Все двери и окна запечатаны и чувствительны к любой попытке вскрытия. Нередко в дополнение используются сенсоры, следящие за полом для покрытия слепых зон иных детекторов.

При таком минимуме охранных систем магазин имеет полную защищенность. В случае если нарушитель всё проигнорирует, разобьет стекло и войдет. Мало того что его лицо с высокой вероятностью будет тут же запечатлено, так еще и времени до приезда охраны у него будет от силы пять минут. Как результат, ни о каком серьезном грабеже речи не идет, а вот вероятность быть пойманным стремиться к ста процентам.

Детекторы движения при этом работают в пассивном режиме, вместе с камерами, которые ведут наблюдения без съемки. Сенсоры являются своего рода переключателями камер в режим записи. А также занимаются включением звуковых сирен и сигналов тревоги на пульт охраны.

Причем что стоит отметить, стоимость таких сенсоров настолько мала, что их себестоимость для охраны среднего по размерам магазина обойдется в размере около тысячи-двух рублей. Все остальные траты пойдут на установку уже самих сирен, камер, или иных систем безопасности. Сами детекторы весьма дешевы в инфракрасном исполнении.

Однако нередко для больше безопасности для охраны магазинов дорогостоящей бытовой техники могут использовать микроволновые или комбинированные зонды. Тут уже цена датчиков заметно взлетает и может оказаться даже дороже всей остальной аппаратуры.

Инфракрасные переключатели

Мало кто знает, но даже пульт от телевизора включается и выключается при помощи инфракрасного сигнала. Являясь тем самым своего рода родственником современным сенсорам движения.

Сегодня очень популярны технологии «умный дом». Богатые люди позволяют себе роскошь в виде всевозможных подсветок и подогревов в самых неожиданных местах. Так придуманы и пользуются популярностью обогрев сиденья унитаза, подсветка всевозможных раковин и писсуаров.

Повсюду используются полы с подогревом и автоматические кондиционеры и вытяжки. Все они могут срабатывать от детектора движения.

Передвигаясь по дому человеку больше не надо заморачиваться с включением света. Думать о том, как согреть ноги, или чем удивить гостей. Теперь передвигаясь по дому человека, сопровождает невидимая умная система, работающая на основе сенсоров. Заходя в ванную, человеку подогреется пол, подсветится всё необходимое и при необходимости подастся вода.

А при выходе из ванной комнаты включится вентиляция и вытянет лишнюю влажность. Пройдя в комнату отдыха, человеку обеспечится комфортная температура помещения, усевшись в кресло для чтения, включиться подсветка читального столика. Включиться локальное освещение в виде бра.

Датчик движения: что это такое и как работает?

Главная страница » Датчик движения: что это такое и как работает?

Электронный датчик движения что такое? Ответ очевиден – чувствительный прибор, как правило, из класса устройств систем безопасности. Правда, есть также конструкции, предназначенные, к примеру, для управления источниками освещения и другими устройствами. Работа датчика движения строится по принципу генерации сигнала в случае обнаружения какого-либо движения в границах контролируемой зоны. Приборы делаются на базе разных технологий. Применение таких чувствительных сенсоров становится всё более востребованным и не только в хозяйственно-промышленной сфере, но также в сфере бытовой. Рассмотрим, какие выпускаются устройства, а также примеры использования.

Типичное исполнение детекторов движения

Рассматриваемые датчики классифицируются в зависимости от способа обнаружения движения объекта. Существуют две классификации приборов:

Активные.
Пассивные.

Детекторы активного действия

Детекторы активного действия являются устройствами, функционирующими по принципу радарной схемы. Этот тип приборов излучает радиоволны (микроволны) в границах контролируемой зоны. Микроволны отражаются от существующих объектов и принимаются сенсором датчика движения.

Упрощённая схематика конструкции сенсора активного действия: 1 – источник (передатчик) микроволнового излучения; 2 – приёмник отражённого микроволнового сигнала; 3 – сканируемый объект

Если в зоне контроля обнаруживается движение в момент трансляции датчиком микро-излучения, создаётся эффект — доплеровский (частотный) сдвиг волны, который воспринимается вместе с отражённым сигналом.

Этот фактор сдвига указывает на то, что волна отразилась от движущегося объекта. Будучи электронным устройством, датчик сканирования движения способен вычислить такие изменения и отправить электрический сигнал:

в систему сигнализации,
на переключатель света,
на другие устройства,

схематично подключенные к датчику обнаружения движения.

Активные микроволновые датчики сканирования движения, в основном используются, к примеру, на автоматически работающих дверях торговых центров. Но вместе с тем этот тип приборов удачно подходит для домашних охранных систем или коммутации внутреннего освещения.

Этот вид электроники не подходит для коммутации наружного освещения или аналогичных применений. Обусловлено это массовостью активных объектов в условиях улицы, которые постоянно двигаются.

Например, движение ветвей деревьев от ветра, перемещение мелких животных, птиц и даже крупных насекомых, фиксируются активным сенсором, что приводит к ошибке срабатывания.

Детекторы пассивного действия (PIR – passive infrared)

Пассивные датчики движения – полная противоположность активным сенсорам. Пассивные системы ничего не посылают. Попросту обнаруживают инфракрасную энергию.

Конструктивное исполнение сенсора пассивного типа: 1 – Мульти объектив; 2 – Оптический фильтр; 3 – счетверённый инфракрасный элемент; 4 – металлический корпус; 5 – инфракрасное излучение; 6 – стабилизированный источник питания; 7 – усилитель; 8 — компаратор

Инфракрасные (тепловые) уровни энергии воспринимаются пассивными детекторами, непрерывно сканирующими область контроля или объект.

Учитывая, что инфракрасное тепло излучается не только от живых организмов, но также от любого объекта с температурой выше абсолютного нуля, можно сделать выводы о пригодности применения.

Эти датчики обнаружения движения не были бы эффективными, если бы их можно было активировать маленьким животным или насекомым, которое перемещается в диапазоне обнаружения.

Однако большинство существующих пассивных датчиков допустимо настроить на восприятие движение так, чтобы контролировать объекты с определенным уровнем испускаемого тепла. Например, прибор вполне можно настроить только на восприятие людей.

Сенсоры гибридной (комбинированной) конструкции

Комбинированный (гибридный) технологический датчик сканирования движения представляет собой систему комбинации активной и пассивной схемы. Такая электроника активирует действие только в случае обнаружения движения и той и другой схемой.

Комбинированные системы видятся полезными под применение в модулях сигнализации, так как уменьшают вероятность срабатывания на ложных тревогах.

Вместе с тем, эта технология обладает своими недостатками. Комбинированный прибор не в состоянии обеспечить такой же уровень безопасности, как отдельно взятые PIR и СВЧ-датчики.

Это очевидно, поскольку сигнал тревоги срабатывает только при обнаружении движения активным и пассивным датчиками одновременно.

Допустим, если злоумышленнику удастся каким-то способом предотвратить обнаружение одним из датчиков комбинированного прибора, движение останется незамеченным.

Соответственно, сигнал тревоги не будет отправлен на микропроцессор центральной системы сигнализации. На сегодня самым популярным типом комбинированных датчиков считается конструкция, где объединяются схемы PIR и микроволнового датчика.

Исполнение датчиков движения

Датчики сканирования на движение, разработанные и выпускаемые на текущий момент времени, обладают различными формами и габаритными размерами. Ниже приводятся несколько примеров исполнения устройств.

Пассивные инфракрасные конструкции (PIR) — пример

Одна из широко используемых конструкций, которые применяются в составе схем домашних системах безопасности.

Пассивные инфракрасные детекторы нацелены на отслеживание изменения уровня инфракрасной энергии, вызванного движением объектов (человека, домашних животных и т. п.).

Распространённая конструкция пассивного сенсора, которая отличается простейшей электронной схемой и не создаёт затруднений при подключении. Используются всего три электрических контакта

Сканеры пассивного действия изменчивостью источников тепла и солнечного света, поэтому детектор движения PIR более подходит для обнаружения движения внутри помещений или в иной закрытой среде.

Активные инфракрасные датчики — пример

Активные инфракрасные детекторы используют структуру двунаправленной передачи. Одна сторона – передатчик, используется для испускания инфракрасного луча.

Другая сторона – приемник, используется для приема инфракрасного сигнала. Действие тревоги происходит при обнаружении прерывания луча, связывающего две точки.

Пример однолучевого активного детектора обнаружения подвижек. Между тем существуют конструкции более сложной конфигурации, благодаря которым есть возможность решать различные задачи

Активные датчики сканирования движения типа «Infra Red Beam» в основном устанавливаются снаружи (в условиях улицы).

Обнаружение происходит благодаря использованию теории передатчика и приемника. Важно, чтобы инфракрасный луч проходил через зону сканирования и доходил до приемника.

Ультразвуковой детектор — пример

Датчики сканирования движения с помощью ультразвука выпускаются конструкциями, способными работать как в активном, так и в пассивном режиме. Теоретически ультразвуковой детектор действует по принципу передачи-приёма.

Один из примеров конструкции на основе ультразвука. Универсальные системы, которыми поддерживается функциональность как в активном, так и в пассивном режимах

Посылаются высокочастотные звуковые волны, которые отражаются от предметов и воспринимаются сканирующим приёмным устройством прибора. Если последовательность звуковых волн прерывается, активный ультразвуковой датчик подаёт сигнал тревоги.

Применение датчиков обнаружения движения

Некоторые из ключевых применений детекторов, когда необходимо отслеживать движение:

аварийные сигналы вторжения
управление автоматическими воротами,
переключение освещения на входе,
аварийное освещение безопасности,
туалетные сушилки рук,
автоматическое открывание дверей и др.

Ультразвуковые датчики используются для управления камерой слежения жилой недвижимости или, например, для съемки живой природы.

Инфракрасные сенсоры применяются для подтверждения наличия продуктов на конвейерных лентах

Ниже приведён практический пример использования датчиков активного и пассивного обнаружения движения.

Контроллер уровня жидкости на ультразвуковых датчиках

На приведенной ниже схеме показано, как контроллер (из набора Arduino) управляет уровнем жидкости, используя ультразвуковой датчик движения. Система работает, обеспечивая точные уровни жидкости в баке, управляя двигателем, определяя заданные пределы жидкости.

Практический пример реализации задачи на базе ультразвукового прибора и популярного набора Arduino, наглядно демонстрирующий ультразвуковой датчик движения что такое и как работает

Когда жидкость в резервуаре достигает нижнего и верхнего пределов, ультразвуковой датчик движения обнаруживает эти пределы и посылает сигналы на микроконтроллер. Микроконтроллер запрограммирован таким образом, чтобы управлять реле, которым в свою очередь управляется двигатель насоса. За основу берутся сигналы предельных условий, заданных на ультразвуковом датчике движения.

Датчик движения и автоматическое открывание дверей на PIR

Как и в приведенной выше системе, автоматическая система открывания дверей с использованием датчика движения PIR. В этом случае обнаруживается присутствие людей и выполняется операция с дверьми (открытие или закрытие).

Другая схема, где задействован уже прибор пассивного действия. Здесь также используется популярный конструктор Arduino – инструмент удобный для экспериментов и построения реальных электронных систем

Детектором PIR обнаруживается присутствие людей, после чего отправляется сигнал обнаружения движения микроконтроллеру. В зависимости от сигналов от датчика PIR, микроконтроллер управляет двигателем дверей в режимах прямого и обратного хода с помощью IC-драйвера.

КРАТКИЙ БРИФИНГ

Zetsila — публикации материалов, интересных и полезных для социума. Новости технологий, исследований, экспериментов мирового масштаба. Социальная мультитематическая информация — СМИ .