Делаем свет на датчике движения

Ответы на 5 часто задаваемых вопросов

1 вопрос. При подключении ДД в ванной происходит самопроизвольное срабатывание устройства. В чем причина?

Ответ. Слишком близко расположена лампа. Можно ее заменить на модель с матовой поверхностью.

2 вопрос. Приобрел модель с принудительной кнопкой включения. Подключил оборудование по рекомендуемой схеме. Кнопка функционирует, а датчик – нет. Что делать?

Ответ. Наверное были неправильно подключены провода питания к устройству. Возможно, не задействована или перепутана клемма к «нагрузке» на ДД.

3 вопрос. Если поменять галогенный осветительный прибор на 300 ватт, подключенный к ДД, на диодный с мощностью 50 ватт, то будет ли функционировать такая схема?

Ответ. Будет, если подключение производится по всем правилам.

4 вопрос. По периметру дома установил 5 прожекторов и 5 ДД. Как заставить лампы включаться по отдельности.

Ответ. Вероятно вся коммутация была собрана в одной коробке. Вокруг дома проходит 3-х жильный провод и нагрузка была подключена одновременно ко всем лампам. Поэтому при срабатывании одного датчика зажигаются все лампы одновременно.

5 вопрос. Можно ли использовать пластиковые дюбели для монтажа ДД?

Ответ. Можно, но нужно учитывать, что такое крепление не долговечно.

Как сделать своими руками?

Собрать такой датчик довольно просто, но надо всё же понимать, что у проекта есть как положительные моменты при реализации, так и отрицательные.

Из положительных:

• невероятная экономия ресурсов и финансов;
• не нужно дополнительное обслуживание и помощь мастера для настройки;
• все рассчитывается конкретно для вас и под ваши условия проживания или местности;
• если все собрано верно и датчик работает, вы сэкономите на электроэнергии.

Отрицательные моменты:

• с первого раза может не получиться, будет много проб и ошибок;
• если что-то припаять неправильно, то поправить уже не получится, останется только искать новый корпус и детали;
• поиск этих деталей иногда гораздо муторнее, чем просто сходить в магазин и купить готовое изделие.

Если вам все же захотелось собрать датчик движения самому, то начинайте процесс с поиска схемы. Для примера можете использовать очень легкую схему, представленную ниже:

Доплеровский датчик — самый простой в изготовлении, и мастерить его можно из подручных средств.

Можно изготовить прибор для включения света и по другой схеме. Великих познаний физики и электроники не понадобится, и при соблюдении указаний данной статьи, не возникнет никаких трудностей.

Понадобятся:

• блок питания с проводами разной длины;
• паяльник;
• лазер (продается в любом магазине для дома или FIX PRICE);
• шурупы и фотодиоды;
• резистор (подстроечный);
• вольтметр;
• реле.

После того как добыли все нужные детали, можно приступать к сборке. Необходимо чётко следовать плану.

1. Срезать разъемы с блока питания, а потом при помощи вольтметра найти плюс.
2. Взять резистор на 10 кОм и припаять его к плюсу.
3. Припаять катод фотодиода к плюсу самого резистора, затем припаять анод фотодиода.
4. Присоединить к минусу эмиттер транзистора VT1.
5. Эмиттер VT2 припаять к минусу резистора.
6. Припаять коллектор VT2 к контакту устройства для коммутации электрических цепей.
7. Второй контакт герконового реле присоединить к блоку питания. Используйте лазерную указку и присоедините еще пару проводов к блоку питания, чтобы сэкономить.
8. Теперь понадобится уплотнительная сантехническая прокладка. В неё необходимо вставить шуруп, чтобы его шапочка была внутри лазерной указки.
9. К шурупу приделать один провод, а второй просунуть между корпусом указки и прокладкой.
10. Убедиться, что все пункты выполнены и всё собрано правильно.
11. Включить прибор для тестирования и работы над ошибками, если таковые обнаружатся.

Теперь у вас свой прибор, реагирующий на свет, сделанный самостоятельно. Можно попробовать сделать и датчик движения для сигнализации. У вас будет собственная охранная система, на сборку которой не уйдет много времени.

Инфракрасный датчик для этого подойдет идеально, и смастерить его не составит большого труда. Он абсолютно безопасен как для человека, так и для зверей, и надежен в эксплуатации.

Нужно раздобыть:

• герконовое поле;
• провода (питающие);
• фотодиод;
• корпус;
• транзистор типа n-p-n;
• резистор (подстроечный).

Когда все детали найдены, делаем монтаж. Наш резистор будет регулировать чувствительность, а функции сравнивающих реле выполнит стабилитрон. Подготовим антенну. От окисления нужно отполировать ее и натереть ацетоном. Обмотать катушки проводами, зафиксировать втулку в центральном проёме.

В подготовленный корпус (можно взять старый какой-нибудь от бытового прибора) поместить сделанное устройство, только до этого проделать дырочки для того, чтобы закрепить конструкцию и для лучшей видимости светодиодов. Затем присоединить лампу дневного освещения.

Подключение датчика движения

Несомненный плюс их установки – они сразу из коробки готовы к работе, в комплекте идут все необходимые детали, на корпусе сделаны подсказывающие метки, не нужно ничего рассчитывать и подбирать. Схема подключения датчика движения для освещения приведена далее.

Подключение датчика движения выполняется аналогично подключению любого выключателя. Ноль и фаза подсоединяются к контактам на датчике, которые отмечены буквами N и L соответственно. От третьего контакта к лампочке отправляется провод, по которому будет течь ток в случае замыкания контактов при движении в периметре перемещения (рисунок 1).

Подключение датчика движения без выключателя и с ним

Как подключить датчик движения к лампочке? На рисунке 1 представлено подключение, где работа лампочки зависит только от детектора движения. Никаким другим способом на ее работу повлиять невозможно. Такой способ обычно применяется на улице при освещении прожектором. В сеть также подключается фотоэлемент, который отключает работу детектора в дневное время – зачем включать фонарь, когда день на улице?

Подключение детектора с использованием фотореле

Как установить датчик с выключателем в схеме? На рисунке 2 показан способ, который позволяет исключить работу детектора тогда, когда она не нужна. Мимо детектора на фазу подключается выключатель, который при замыкании отправляет ток к лампочке, минуя датчики движения для включения света. Это нужно тогда, когда настроена слабая чувствительность включения датчика, и он выключает свет, когда вы не двигаетесь в поле его зрения.

Как правильно подключить выключатель для управления лампочкой в обход детектора? Механический выключатель устанавливается на проводе, который идет от детектора к лампочке. Когда на нем цепь замкнута, лампочка включается каждый раз, когда детектор срабатывает. Если через выключатель цепь разорвана, то ток из детектора не будет доходить до лампочки, и она не загорится, даже если тот сработает.

Обычно такая схема датчика движения для освещения применяется в жилых помещениях ночью, чтобы свет не включался каждый раз, когда вы даже легонько пошевелитесь во сне. В этом случае выключатель также можно установить до самого детектора, просто не подавая на него ток, что позволит ему не включать световые приборы. Чуть ниже показано подключение простого датчика движения для освещения с выключателем между ним и лампочкой.

Размыкание цепи между датчиком и лампочкой

Чтобы не заморачиваться с установкой такой схемы, можно сразу приобрести выключатель с датчиком движения, выполняющий вышеуказанные функции. Выключатель света с датчиком движения чаще всего выполняется в одном корпусе, что выглядит очень эстетично без потери его прямых функций. Для такого датчика схема подключения абсолютно идентична.

После подключения датчика вам всего лишь останется настроить его чувствительность согласно инструкции, используя специальные регуляторы на корпусе. Если вы его настроите неправильно с первого раза, подрегулируйте.

Разновидности устройств и принцип работы

Существует несколько видов (ДД), отличных по принципу действия, а также месту монтажа и эксплуатации. Оборудование, предназначенное для установки снаружи домов, должно иметь степень защиты корпуса не менее IP 55, а для помещений – IP 22 и выше. Теперь рассмотрим различия этих устройств.

Существует несколько видов ДД управления светом

По типу питания

Для нормальной работы сенсорного оборудования требуется питание. По его типу различают следующие устройства:

• проводные. Запитка ДД осуществляется от бытовой сети 220 В;
• автономные. Для питания датчиков используются источники постоянного тока.

Самая большая группа, представленная на рынке – ДД проводного типа с подключением к сети с напряжением 220 В. Хотя автономных моделей меньше, но и они имеются в достаточном ассортименте. Такие устройства являются хорошим вариантом для включения освещения, которое работает от источников постоянного тока.

Датчик проводного типаАвтономная конструкция

По способу определения движения

Помимо типа питания, ДД различаются по принципу определения движущихся объектов. Итак, устройства для детекции используют:

• ультразвук;
• акустику;
• микроволны;
• инфракрасные лучи;
• комбинированные способы.

Датчики различают по способу определения движения

Ультразвук и акустика

Ультразвуковые (УЗ) датчики работают по принципу отражению волн от поверхности различных предметов. Устройство генерирует ультразвуковые волны, которые после отражения от преграды улавливаются специальным приёмником. Когда в зоне действия датчиков оказывается движущийся объект, волны, наталкиваясь на него, меняют свою частоту, что и фиксируется сенсором.

Принцип действия УЗ датчика движения

Акустические ДД могут реагировать на хлопки, звуки закрываемой или открываемой двери и т.п. Устройства, в основном, используются в подвальных помещениях, где срабатывание прибора происходит после того, как туда кто-нибудь входит. В других местах их использование нецелесообразно.

Акустические устройства могут срабатывать от хлопка или громкого разговора

Микроволновые и ИК-датчики

Микроволновые ДД относятся к активным устройствам и работают по принципу радиолокатора. Датчик посылает высокочастотный сигнал и принимает его отражение. Любые изменения в возвращенном сигнале приводят к срабатыванию датчика и включению света. Считается, что микроволновые устройства намного чувствительнее ультразвуковых приборов.

Принцип действия микроволновых  ДД

Инфракрасные ДД относятся к пассивной группе устройств. Датчик мониторит окружающую среду, и, если в поле действия сенсоров попадают объекты с температурой выше заданной, то происходит срабатывание устройства, и включается свет. Инфракрасные датчики, как правило, устанавливают внутри помещения, настраивая их таким образом, чтобы они не реагировали на домашних животных.

Устройство и принцип определения движения ИК сенсором

Комбинированные

Комбинированные или дуальные датчики включают в себя несколько типов сенсоров. Они отличаются большей надёжностью, точностью и меньшим количеством ложных срабатываний. Единственный недостаток таких устройств – высокая стоимость. На рынке в основном представлены модели с ультразвуковыми и ИК сенсорами.

Комбинированный датчик

Для включения света в доме или на улице чаще всего используются ИК датчики движения, которые отличаются низкой стоимостью, широким диапазоном настроек и большим радиусом обнаружения. В длинных коридорах и на лестницах лучше устанавливать микроволновые или УЗ устройства в качестве проходных выключателей.

Как сделать (лазерный/с фотоэлементом)?

Сборка датчика

Несмотря на громкое название, лазерный датчик движения – самое техническое решение данного устройства и вполне доступно для сборки в домашних условиях.

Условно, перед началом работ, необходимо четко понимать логическую схему:

1. Сама система состоит из двух взаимосвязанных устройств – датчика, излучающего определенный световой луч, и сенсора на который этот луч направлен.
2. Принцип такой пары сенсоров прост – электроника работает при постоянном воздействии света на фотоэлемент, при прерывании светового воздействия фотоэлемент срабатывает, замыкая или размыкая схему, вследствие чего и происходит включение или выключение источника освещения.

Такая схема функциональна в местах, где необходимым условием является пересечение условной линии между двумя сенсорами.

Скорее всего, при изготовлении самодельного сенсора движения понадобятся следующие инструменты и расходные материалы:

1. Корпус для размещения электронной схемы.
2. Набор элементов или же готовая элементная схема советского периода блока управления.
3. Паяльник с припоем или что еще лучше паяльная станция.
4. Провода различного сечения, резисторы разного номинала.
5. Крепеж.
6. Отвертка, плоскогубцы, изолента, кембрик.

Описание схемы

Схема фотоприемника

Датчик с фотоэлементом в предлагаемой схеме будет использоваться для включения освещения. Фотореле, на основе которого конструируется сенсор, будет играть роль включателя, при прохождении между источником света и фотоэлементом.

Здесь нужно уточнить некоторые элементы схемы:

1. VT1 – фототранзистор.
2. R1 – резистор, играющий одновременно две роли в схеме: устанавливает рабочую точку и нагружает коллектор. В каждом отдельном случае, номинал резистора придется подбирать путем проб и ошибок.
3. C1 – конденсатор.
4. DA1 – операционный усилитель с обратной связью.
5. R2 – резистор, на котором реализована обратная связь ОУ.

Схема будет работать таким образом:

1. При попадании светового луча на фототранзистор, VT1 элемент работает как при подаче малого напряжения на базу транзистора.
2. После этого, фототранзистор открывается и происходит зарядка конденсатора C1.
3. В момент, когда свет перестает поступать на фоторезистор VT1, конденсатор начинает разряжаться, при этом, напряжение падает, и операционный усилитель DA1 срабатывает и включает другие устройства, будь то освещение или звуковой извещатель.

В качестве источника света для фотоэлемента, можно использовать как обычный лазер на расстоянии несколько десятков метров, так и инфракрасный светодиод для уменьшения заметности линии сигнализации.

Пошаговое руководство

Самостоятельная сборка подобного прибора проводится согласно принципиальному алгоритму:

1. Собирается источник питания, производится регулировка, контролируется выдающий ток.
2. На минус блока питания устанавливается резистор.
3. Далее, диод при помощи катода.
4. На анод выводится резистор подстройки.
5. Транзисторный эмиттер соединяется с отрицательным проводом блока питания.
6. С базовой схемой соединяется резистор.

В результате такой манипуляции должна получиться вот такая конструкция: резистор к минусу, контактор, соединенный с реле, а реле с сигнализатором (лампа или ревун)

Схемы для самодельных датчиков движения

Предлагаем рассмотреть несколько схем, пригодных для повторения и изучения принципов работы датчиков. Кроме того, микроволновый поможет освоить еще и основы радиопередающей техники и детектирования сигналов, а схемы с применением микроконтроллеров позволят сделать модульный вариант с готовых решений для Ардуино.

Емкостной

Примем за нормальное состояние – когда рядом с сенсором никого нет, а за срабатывание – когда вы рядом.

Транзистор VT1 – это узел генератора на полевом ключе, настроенном на 100 кГц. В резонанс с ним настроен колебательный контур L2C2. Электрически связан с генератором через R2. VD1 (детекторный диод). Частоты указаны при отсутствии внешних воздействий, т. е. вы не касаетесь схемы, и удалены от нее. Деталь DA1 – компаратор, нужен для сравнения сигнала с диода и опорного напряжения заданного через R3. В нормальном состоянии выход должен стремиться к нулю. При этом сигнал на неинвертирующем входе компаратора «–» равен 5 В, а на выходе – 0 В.

Когда вы подходите к сенсору, емкость увеличится, частота генератора уменьшится, вы влияете именно на частоту генератора, а L2C2 частота задана колебательным контуром параллельно соединенной емкости и индуктивности.

Резонанс между генератором и этим контуром исчезает, и напряжение на неинвертирующем входе падает. Так как напряжение на инвертирующем растет, то выход начинает подтягиваться к напряжению питания и остановится на уровне 8 вольт (примерно), их можно использовать для управления реле, через транзистор для усиления выходного тока, тиристорами и прочими приборами, от которых вы уже запитаете нагрузку.

Обе катушки намотаны на ферритовых кольцах 2000 НМ, 20 мм внешним диаметром по 100 витков провода ПЭВ-2 0.2 мм, виток к витку. В свою очередь, L1 имеет отвод от 20 витка, а L2 от 50 витка (от середины). Мотайте так, чтобы расстояние между началом и концом было не меньше чем 0.3 мм.

Датчик – 2 куска провода 1 мм диаметром и длиной 1–1.5 м располагаются на расстоянии 20 см друг от друга.

Настройка: вольтметром меряем напряжение C5, вращая подстроечный C4, добиваемся максимального напряжения (2.5–5 В), если напряжение ниже, добавляем параллельно С3 постоянный конденсатор 15 пФ, если все равно не хватает напряжения – уменьшаем R1, но не менее 500 кОм. Следующий шаг – по схеме R3 выкрутить в нижнее положение, а R2 в среднее. Светодиод, подключенный к выходу ОУ через резистор, светится. Вращая R3 сделать так, чтобы он погас. Проводите настройку непосредственно там, где он и будет установлен. Если провести настройку на рабочем столе, а потом разместить датчик, где вы планировали – скорее всего, придется настраивать заново.

Тепловой датчик на Arduino

Для сборки проекта ПИР датчика движения на Ардуино нужно:

• PIR-датчик HC-SR501.
• Arduino UNO (или любая другая подобная).
• Блок питания 4–6 V.

HC-SR501 – содержит в себе 1 пироэлектрический элемент, он накрыт линзой, и необходимую обвязку на печатной плате. С одной из сторон платы выведены подстроечные резисторы для регулировки чувствительности и времени задержки. Выходной сигнал имеет амплитуду в 3.3 вольта, а напряжение питания 5–12 вольт. Максимальная дистанция, на которой датчик сработает – 7 м, и задержка времени после срабатывания – до 5 минут.

Схема соединения для управления светом через реле.

Наглядная схема соединений на беспаечной макетной плате (breadboard)

Программный код элементарен:

В зависимости от ваших потребностей вы можете модифицировать код.

Основные функции и принцип работы

Датчик движения предназначен для детектирования движущегося объекта и подачи соответствующего сигнала на контрольный орган через коммутацию электрической цепи. Работает с активной и с активно-индуктивной нагрузкой в цепи.

Если замечено в контролируемой зоне движение, запускается цепочка процесса определения освещенности (если данную функцию поддерживает датчик). При показаниях ниже установленного порога срабатывания, контакты замыкаются, ток подводится до лампы и светильник загорается.

По этому принципу сенсор готов работать в темное и светлое время суток. Порог срабатывания выставляется регуляторами в диапазоне 3-2000 Лк.

Но датчик движения может работать по другому принципу: улавливание электромагнитных колебаний волн в инфракрасном спектре. При этом часто у датчиков есть регулируемая задержка на включение при обнаружении движения

Режим выдержки выставляется с помощью поворота регулятора. При этом задержка на срабатывание может быть у всех разной: от 10 секунд до 15 минут.

При этом покупать готовое изделие в виде светильника с датчиком не нужно. Достаточно приобрести подходящий на эту роль сенсор и включить его в схему электрической цепи.

Двухпроводное подключение датчика движения

Не зависимо от конструкции, датчики движения по способу подключения делятся на двухпроводные и трехпроводные.

По конструкции двухпроводные обычно размещают в подрозетники. Основные элементы для подключения:

1. Автоматический выключатель электроприборов от сети 220В (обычно расположен в распределительном щите).
2. Распределительная коробка (обычно утапливаемая в стене/потолке).
3. Датчик движения.
4. Светильник.

Подсоединение сенсора такое точно, как и одноклавишного выключателя для искусственного освещения. То есть фазу, по которой будет пускаться ток, необходимо подвести к датчику, а через него пустить дальше на светильник. При этом рекомендуется сделать монтаж на отдельном контуре, а устанавливать на общем освещении.

Монтаж

Процесс установки происходит так:

1. Заведите трехжильный кабель ВВГнг-Ls 3*1,5 мм2 с автоматического выключателя щитка в распределительный короб. Промаркируйте жилы для удобства: L (фаза), N (рабочий нуль), нулевой защитный или земля (PE).
2. Двухжильный провод (удлинитель) подведите с другой стороны в распредкоробку, соединив предварительно с датчиком с другой стороны через клемниками.
3. Рекомендуется размещать датчик движения (если это подрозетник) на уровне 1,2 – 2 метра от уровня пола.
4. Такие сенсоры не следует путать с настенными, что размещают при входе, в коридорах или же в подъездах многоэтажного здания. Те что используются для освещения обычно устанавливают под потолок возле дверей.
5. Уровень обзора не должен перекрываться движущимися объектами (открытые двери или занавески).
6. Кабель от светильника тоже заведите в распределительный короб. Соединяйте сперва ноли питания + светильник. Затем заземление первого и второго кабеля вместе.

7. Фазу (L) с автоматического выключателя соединяйте с первой жилой. Вторую жилу подключите к фазе (L) светильника. Для качественного и эстетичного подключения рекомендуется использовать клеммы Wago.

8. Подключение сенсора в подрозетнике проиходит по схеме: первая жила (что идет с автомата) подключается в гнездо с обозначением (L).
9. Вторая жила заводится в гнездо с маркировкой «нагрузка».
10. Подключенный датчик прячьте в подрозетник и надевайте корпус конструкции.

Настройка

Электрическое подключение завершено. Теперь на передней панели следует настроить датчик:

1. Прокрутите первый регулятор для установки в режим авто.
2. Второй регулятор отвечает за чувствительность к свету. Для активации датчика только в темное время суток, поверните регулятор на нужное количество градусов влево.
3. Таймер отключения освещения при отсутствии движения в контролируемой зоне. Диапазон времени обычно указан характеристиках устройства, в инструкции по эксплуатации.

Готово. В распредщитке переведите автоматический выключатель в положение «включен» и проверяйте только что выполненную работу.

Преимущества

Среди положительных моментов данной схемы можно выделить:

• Простую установку и пошаговую настройку;
• Универсальность;
• Автоматическое включение света без монтажа дополнительных включателей;
• Взаимозаменяемость с одноклавишным выключателем.

Недостатки

Существенный минус двухпроводного датчика – плохое взаимодействие со светодиодными и энергосберегающими лампами. Последние могут достаточно сильно мерцать, что кроме дискомфорта увеличивает возможность быстрого перегорания.

Изготовление и настройка микроволнового датчика

Принципиальная схема микроволнового датчика движения

Для изготовления микроволнового датчика потребуется опыт работы с генераторными устройствами высоких частот. За основу взята любительская схема транзисторного генератора на полевой структуре. Приемник выполнен по трансформаторной избирательной схеме с ключевым каскадом на транзисторе КТ315, нагруженным на детекторный диод.

Система работает так:

1. B отсутствие движущегося объекта амплитуды сигналов генератора и приемника примерно равны и взаимно компенсируются.
2. По этой причине на входе ключа и детектора напряжение равно нулю и подключенное к выходу реле не срабатывает.
3. При появлении в зоне чувствительности человека баланс сигналов нарушается и как следствие на выходе схемы появляется напряжение.
4. Оно подается на обмотку реле, при срабатывании которого 220 Вольт через его контакты поступают на светильник.

Этапы сборки прибора

Датчик движения собирается в несколько приемов:

1. от блока питания отрезается разъем. Далее мультиметром определяется жила с плюсовым зарядом;
2. из перечисленных выше компонентов делают фотоприемник, соединяя их в схему.

Схема фотоприемника

Затем подключают лазерную указку к блоку питания:

• припаивают к блоку два дополнительных провода;
• протыкают шурупом водопроводную прокладку и помещают данную конструкцию в лазерную указку шляпкой вперед, так чтобы та уперлась в пружинный контакт.

Один из дополнительных проводов подсоединяют к шурупу, второй — помещают в щель между прокладкой и корпусом указки.