Разновидности датчиков движения

Назначение датчиков движения следует из их названия: фиксация перемещений объектов в контролируемой зоне. При этом в зависимости от физических принципов, использующихся в этих устройствах, движущиеся тела могут быть как живыми, так и нет. Второе его название – датчик объема.

Спектр использования таких элементов весьма широк:

• охранная сигнализация;
• управление освещением;
• управление работой дверей и других устройств в рамках «умного дома».

Отодвинув на второй план охрану и «умный дом», рассмотрим подробнее виды датчиков движения для освещения, сравним их характеристики, определим достоинства и недостатки.

Инфракрасные датчики

Самыми известными считается инфракрасный датчик движения. Его особенность в том, что срабатывание происходит при обнаружении перемещения тел, излучающих тепло.

Расчет при изобретении этого устройства был основан на том, что любой живой организм имеет температуру, большую, чем у окружающих его предметов. Следовательно, на их фоне он может быть распознан. Но определить наличие живого существа в зоне контроля мало, нужно еще понять: движется оно или нет. Рассмотрим принцип действия инфракрасного датчика движения, позволяющий ему справится с такими задачами.

Основными элементами, регистрирующими тепловые волны от объекта, являются так называемые пиродетекторы. Чем их больше в составе устройства, тем точнее оно работает. Все контролируемое пространство поделено на зоны, за каждую из которых отвечает свой персональный пиродетектор. Чтобы эти участки не пересекались, перед каждым сенсором ставится линза, фокусирующая излучение.

Как только в поле зрения устройства попадает человек, срабатывает крайний сенсор, но пока ничего не происходит. По мере передвижения вглубь зоны контроля засвечивается следующий пиродетектор, затем еще и еще. И вот только тогда происходит срабатывание датчика движения, ведь алгоритм работы устройства вырабатывает сигнал только в случае поочередного изменения состояния сенсоров.

Инфракрасные датчики имеют несомненные достоинства:

• реагируют только на живые объекты;
• чувствительность регулируется в широких пределах, что позволяет их отстроить от помех или ограничить дальность зоны реагирования;
• при необходимости контроля ограниченных пространств можно подобрать сенсоры с требуемым углом охвата. Это позволяет игнорировать перемещения людей на соседнем дачном участке.

Но есть и недостатки:

• это самое дешевое устройство, реагирующее на движение;
• ложные срабатывания от тепловых потоков, исходящих от радиаторов отопления, кондиционеров, систем приточной вентиляции;
• свет от солнца на улице или осадки мешают работе;
• одетый вплотную, не пропускающую наружу тепло, одежду человек будет проигнорирован;
• необходимость отстройки от домашних животных;
• требуется защита от загрязнений, пыли и осадков.

Если недостатки не позволяют применить эти типы датчиков движения, то можно воспользоваться другими

Ультразвуковые датчики

Ультразвуковые датчики движения, в отличие от рассмотренных выше, относятся к активным датчикам. Они не просто улавливают какую-то физическую величину, а перед этим сами посылают сигнал в пространство. Таким сигналом для них служат ультразвуковые волны.

Их частота лежит за пределами слышимости человеческого уха, но его неплохо различают некоторые животные, в том числе и домашние. А летучие мыши ориентируются в пространстве по тому же принципу, что и ультразвуковой датчик движения.

Что такое эффект Доплера? Любая волна, в том числе и звуковая, отражаясь от движущихся объектов, меняет свою частоту. Вспомним проходящую мимо электричку или автомобиль: звук от них при приближении к наблюдателю выше тоном, чем при удалении. Принцип работы ультразвуковых датчиков движения основан именно на доплеровском изменении частоты.

Но для начала работы устройству необходима адаптация в окружающей обстановке. Оно должно запомнить, как «звучит» отклик от пустого пространства. После этого, при попадании в зону контроля постороннего предмета отраженный от него звук исказит картину, что приведет к срабатыванию.

Достоинства:

• средняя цена, относительно небольшая;
• окружающая среда (влага, пыль) не влияет на работу;
• обнаруживают объекты из любого материала (что в некоторых системах является также и недостатком);
• игнорируют температуру как окружающей среды, так и объектов наблюдения.

Но есть и недостатки, ограничивающие применение датчика движения на звуковом принципе:

• невозможно использование при наличии домашних животных – его работа вызывает у них беспокойство;
• не самая большая дальность действия;
• если не совершать резких движений, прибор не сработает.

Из-за этих недостатков такие устройства нашли себе более широкое применение в автомобильной технике. Их используют в парктрониках и для контроля слепых зон.

Микроволновые датчики

Микроволновый датчик движения также использует доплеровский эффект. Только волна используется не звуковая, с частотой 20–60 кГц, а в микроволновом диапазоне – порядка 5,8 ГГц.

Принцип работы датчиков движения на этой частоте ничем не отличается от ультразвукового. Он также фиксирует волны, отраженные от объектов, попавших в зону его действия. Но с одной лишь разницей – объекты должны проводить электрический ток. Все остальное прибор игнорирует. К тому же эти волны способны проникать за небольшие препятствия из непроводящих электрический ток материалов. Поэтому птицы, пролетающие за окном, теоретически тоже могут принудить его сработать – зону действия трудно ограничить стенами дома.

К другим недостаткам, присущим микроволновым датчикам движения, можно отнести самую высокую стоимость из всех ранее рассмотренных устройств. К тому же волны микроволнового диапазона не столь полезны для здоровья, чтобы добровольно находиться под их воздействием.

Но, несомненно, достоинств у него не меньше. Проникновение волн за преграды при необходимости можно обратить на пользу делу: а если свет нужно включить заранее, пока объект еще не открыл дверь в комнату?

Работе прибора не мешает ничего: ни температура, ни загрязнение пылью, ни воздействие влаги. Он имеет самую высокую чувствительность, малейшее шевеление в зоне контроля приведет к гарантированному срабатыванию. А как обойти его? Только обернувшись фольгой, другого способа нет.

Комбинированные устройства

Серийные датчики движения для освещения нецелесообразно изготавливать на каком-то одном физическом принципе. При их объединении недостатки одного устройства компенсируются достоинствами другого.

Например, все рассмотренные выше приборы одинаково работают в любое время суток. Но зачем днем включать свет? Для исключения срабатывания в светлое время суток устройства дополняют контролем освещенности. Эта часть прибора вырабатывает на выходе сигнал только в том случае, если интенсивность падающего на датчик света снижается ниже порога, регулируемого пользователем.

Такой датчик движения эффективен для включения уличного освещения. Но есть один нюанс: его фотодатчик не должен смотреть в сторону включаемых фонарей. Иначе после срабатывания он будет засвечен и снова их погасит.

Успех применения датчика движения для освещения подъездов тоже не всегда эффективен без дополнительных доработок. Чтобы охватить все пространство, нужно контролировать все лестничные марши. Но иногда вход в квартиру находится в небольшом коридорчике. Стоит жильцу завозиться с открытием двери, и свет погаснет: на лестнице ведь никого нет.

Поэтому датчики движения в подъездах всегда дополняют акустическим датчиком движения. Он срабатывает при резких звуках в близлежащем пространстве. Если для работы объемного датчика с контролем освещенности необходимо соблюдения условий для срабатывания обоих его частей, то при реагировании на звук освещение подъездов включается независимо от того, перемещается кто-то в зоне наблюдения или нет.

Подключение к цепям освещения

Чтобы реализовать включение освещения с использованием датчика движения, потребуется изучить его паспорт. В нем обязательно приведено расположение и назначение его выводов. На схеме указано, куда подключать питающий фазный провод, куда нулевой и как подсоединить нагрузку.

В подавляющем большинстве датчиков нулевой провод является общим для питания самого устройства и осветительных приборов. Иногда для коммутации используется встроенное реле, оба контакта которого выведены на клеммник. На корпусе рядом с ним схему обычно дублируют, чтобы была возможность сориентироваться на месте.

Но такое подключение предполагает, что не будет превышен важный для устройств параметр: максимальная мощность подключенных к нему осветительных приборов. К тому же они не любят коротких замыканий на выходе, могут выйти из строя.

Для того чтобы включать датчиками движения нагрузку, превышающую их предельные возможности, используют магнитный пускатель. К выходу устройства подключается его катушка, а силовые контакты управляют включением света. Недостатки такого способа управления: шум при работе пускателя и дополнительные кабельные линии.

Итак, теперь вы знаете, как устроены и как работают датчики движения, их виды, достоинства и недостатки. Осталось только применить знания на практике: заставить свет включаться только тогда, когда он действительно нужен. Это позволит не расходовать электроэнергию на освещение коридоров, подъездов или территории дачного участка понапрасну. Сэкономленные средства полностью окупят приобретение этих приборов.