Простой инфракрасный сенсор

Содержание
  1. Простой ик-датчик приближения на arduino
  2. Схемы датчиков движения и принцип их работы, схемы подключения
  3. ИК-датчик приближения. Часть 1
  4. Схема инфракрасного датчика для пересечения: пошаговая сборка и проверка
  5. Принцип функционирования
  6. Собираем набор комплектующих элементов
  7. Исходные требования и ограничения
  8. Последовательность сборки
  9. Инфракрасный датчик движения
  10. Область применения
  11. Охрана
  12. Пожарная сигнализация
  13. Свет
  14. Климат контроль
  15. Принцип действия
  16. Оптическая система
  17. Электрическая схема для сборки своими руками
  18. Настройка и выходы устройства
  19. Наиболее простая схема
  20. С использованием Arduino
  21. Подключение выпускаемых промышленностью датчиков движения в сборе
  22. Двухпроводные
  23. Трехпроводные
  24. Настройка
  25. Преимущества и недостатки инфракрасных датчиков
  26. Методы повышения эффективности работы
  27. Комплексное применение
  28. Хорошая реклама

Простой ик-датчик приближения на arduino

Простой инфракрасный сенсор

/Arduino/Проекты Arduino/Простой ик-датчик приближения на arduino

Привет, ребята! В этом уроке я постараюсь научить вас, как сделать простой датчик приближения, используя инфракрасные светодиоды и Arduino .
После нескольких попыток оптимизировать его я наконец всё придумал.

И получилось довольно хорошо ипросто. Так же, как мой первый instructable , этот проект идеально подходит для новичков в мире Arduino, Несколько компонентов, и любой сможет повторить этот проект.

Я надеюсь, что вам все это понравится.

Необходимый комплект элементов для Датчика приближения на Arduino

Будьте осторожны, постарайтесь не перепутать LED приемник со светодиодными излучательями , все они выглядят одинаково.

Перед тем как собирать проект на макетной плате, мы должны подготовить  ИК приемник. Т.к. приемник с большой охотой принимает сигнал с любой стороны, необходимо с помощью изоляционной ленты прикрыть его боковые стороны.

Я использовал изоленту, но вы можете воспользоваться любыми подручеыми материалами — трубка, кембрик, термоусадочную трубочку и пр.

Защищаем боковые стороны ик-датчика от воздействия ИК лучей

Отрежьте небольшой кусочек изоленты и оберните его вокруг приемника ИК светодиодные , образуя трубку. Обрежьте края ножницами, примерно 1 см длиной.
Обратите внимание на изображение, чтобы увидеть, как я сделал это с изолентой .

Код программы scetch arduino — code irproximty sensor — zip file, заливаем в Arduino.

Всем удачи.

PS. Изменения и дополнения к этой статье см. Простой ИК-датчик приближения на Arduino.

Изменения

  • Регистрация
  • Войти
  • Лента записей
  • Лента комментариев
  • WordPress.org

2013-2020 ArduinoKit | Все права принадлежат сайту ArduinoKit. Использование материалов без письменного разрешения авторов — запрещено.

Оригинал: http://arduinokit.ru/arduino/arduino-projects/simple-ir-proximity-sensor-for-arduino.html

Схемы датчиков движения и принцип их работы, схемы подключения

Простой инфракрасный сенсор

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.

https://www.youtube.com/watch?v=_S0soDFlXxI

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.

Ультразвуковые

Излучатель работает на высоких частотах – от 20 кГц до 60 кГц. Отсюда выходит одна неприятность – животные, например собаки, чувствительны к этим частотам, более того они используются для их отпугивания и дрессировки. Такие датчики могут раздражать их и с этим возникают проблемы.

Ультразвуковой датчик движения работает на эффекте Допплера. Излучаемая волна, отражаясь от подвижного объекта, возвращается и принимается приёмником, при этом длина волны (частота) незначительно изменяется. Это детектируется, и датчик выдает сигнал, который используют для управления реле или симмистором и коммутации нагрузки.

Датчик неплохо отрабатывает движения, однако если движения очень медленные – он может не срабатывать. Преимуществом является то, что они не чувствительны к изменениям условий окружающей среды.

Лазерные или фотодатчики

В них есть излучатель (например ИК-светодиод) и приемник (фотодиод аналогичного спектра).

Это простой датчик, возможна реализация в двух исполнениях:

1. Излучатель и фотодиод монтируются в проходе (контролируемой зоне) напротив друг друга. Когда вы проходите через него вы заслоняете излучение и оно не достигает приемника, тогда срабатывает датчик и включается реле. Это можно использовать и в системах сигнализации.

2. Излучатель и фотодиод стоят рядом друг с другом, когда вы находитесь в зоне действия датчика излучение отражается от вас и попадает на фотодиод. Это называется также датчиком препятствия, с успехом применяется в робототехнике.

Микроволновый

Состоит также из передатчика и приемника. Первый генерирует сигнал высокой частоты, второй их принимает. Когда вы проходите рядом изменяется частота. Приемник настроен таким образом, что при изменении частоты сигнал усиливается и передается на исполнительный орган, например реле, и происходит включение нагрузки.

Микроволновые датчики движения очень чувствительны, позволяют «увидеть» объект даже за дверью или за стеклом, однако это вызывает и проблемы ложного срабатывания, когда объект находится вне поля предполагаемой видимости.

Это достаточно дорогостоящие датчики, но они реагируют даже на самые незначительные движения.

Подобным образом работают и емкостные приборы. Такая схема изображена ниже.

Как подключить датчик движения?

Можно придумать бесчисленное множество вариантов и схем подключения датчика движения в зависимости от ваших потребностей, иногда нужно чтобы система срабатывала при движении в разных местах, например уличное освещение по пути от дома до ворот и наоборот, в других случаях необходимо принудительное включение или отключение света и т.д. Мы рассмотрим несколько вариантов.

Обычно у датчика движения есть три провода или три клеммы для подсоединения:

1. Приходящая фаза.

2. Фаза, отходящая для питания нагрузки.

3. Ноль.

Если вам не хватает мощности датчика – используйте промежуточное реле и магнитный пускатель с катушкой на 220В. Для этого вместо лампочки в нижеуказанных схемах подключаются выводы катушки.

Схема №1. Лампа включается только от датчика движения.

Схема №2. Лампа включается от датчика движения или от выключателя (принудительное включение).

Схема №3. Датчик движения отключается. Так он не будет срабатывать, когда вам это не нужно, например, в светлое время суток.

Схема №4 – включение лампы от двух датчиков, расположенных в разных местах.

На фото ниже изображены клеммы к которым подсоединяются питающие провода.

Заключение

Использование датчиков движения, как бы это ни звучало, это шаг к умному дому. Во-первых, это поможет экономить электроэнергию и ресурс ламп. Во-вторых, это избавит от необходимости каждый раз щелкать выключатель. Для освещения на улице при правильной настройки можно сделать так, чтобы свет включался, когда вы подходите к воротам дома.

Если расстояние от ворот до дома 7-10 – можно обойтись и одним датчиком, тогда не придется прокладывать кабель на второй датчик или собирать схему с проходным выключателем.

Как уже было сказано чаще всего встречаются ИК-датчики, их достаточно для простых задач, если вам нужна большая чувствительность или точность – присмотритесь к датчикам других типов.

Алексей Бартош

Оригинал: http://electrik.info/main/automation/1391-shemy-datchikov-dvizheniya.html

ИК-датчик приближения. Часть 1

Простой инфракрасный сенсор

Существуют различные методы обнаружения объектов с помощью датчиков. Это могут быть датчики индуктивные, емкостные, инфракрасные, механические и т. д.

В данной статье мы построим очень простой датчик отражения с использованием инфракрасного светодиода и фототранзистора.

В бесконтактных датчиках приближения чаще всего используется инфракрасный свет, и одна из причин – его не видно невооруженным глазом. Как правило, в ИК системах используется свет с длиной волны в районе 940 нм.

В экспериментальных целях, чтобы убедиться в том, что ИК светодиод в нашей схеме на самом деле светит, мы можем использовать камеру нашего телефона. Матрицы CCD (ПЗС матрицы) в недорогих камерах видят ИК-свет, поскольку не имеют никаких встроенных ИК-фильтров. Наш светящийся ИК-светодиод в телефоне будет виден как светящийся белый светодиод.

Инфракрасные элементы, такие как передатчики и приемники, можно найти в прозрачных и черных корпусах. На самом деле, это не черный, а «инфракрасный», но для нас он виден как черный. Задача такого темного корпуса — отфильтровать весь лишний спектр кроме спектра с длиной волны 940 нм. Это в свою очередь исключает ложные срабатывания при наличии посторонних источников света.

В нашей схеме мы будем использовать 5 мм ИК-светодиод. Мы запитаем его от источника 5 В. Единственное, что нам нужно будет сделать — это добавить в схему передатчика обычный резистор, чтобы ограничить ток, протекающий через светодиод.

Прямое напряжение ИК-светодиода составляет 1,2 В, а рабочий ток — 0,035 А. поскольку наш ИК-светодиод будет питаться от 5В, то мы возьмем резистор с сопротивлением 100 Ом и подключим его последовательно со светодиодом.

На резисторе будет рассеиваться мощность около 0,13 Вт, поэтому достаточно использовать обычный углеродный резистор с номинальной мощностью 0,25 Вт. Более подробно как подобрать резистор для светодиода смотрите здесь.

Инфракрасный включатель для светодиодной ленты

Напряжение: 12/24В, ток: 5А, расстояние срабатыва…

Принципиальная схема проста, помните только, что светодиод, необходимо подключить катодом к минусу (ножка, имеющая на корпусе скос).

Фотоприемник мы построим в трех вариантах:

  1. простой фотоприемник — только для того, чтобы объяснить принцип работы фототранзистора;
  2. фотоприемник с усилителем в виде PNP-транзистора;
  3. фотоприемник с системой защиты от окружающего света.

Фототранзистор можно представить в качестве связующего звена, который становится проводником, когда на него попадает инфракрасный свет и изолятором когда свет отсутствует. Это, конечно.

некоторое упрощение, поскольку фототранзисторы не работают в цифровом режиме (ноль/единица).

Поэтому лучше будет сказать, что с увеличением интенсивности инфракрасного света, через фототранзистор будет протекать больший ток.

В нашей схеме мы используем 5 мм NPN ИК-фототранзистор в корпусе с инфракрасным фильтром. Помните, что ток, который может протекать через фототранзистор, составляет всего 3 мА. В нашем случае этого достаточно, чтобы слабо засветился светодиод.

Возьмем синий 5 мм светодиод, подключим его последовательно с резистором с сопротивлением 220 Ом и фототранзистором. Таким образом, у нас получился простой, но работающий ИК-приемник.

Теперь, когда все собрано, направьте фототранзистор и ИК-светодиод вертикально вверх, и включите источник питания с напряжением 5В.

Синий светодиод будет слегка светиться, но когда вы поднесете руку к передатчику и приемнику, то светодиод загорится сильнее! Если светодиод горит постоянно, то выключите все лампы на вашем рабочем столе, в частности галогенные лампы, и прикройте окна, если солнечная погода.

Это простая, но работающая схема датчика приближения. Однако у этого варианта есть недостатки, которые мы должны устранить, чтобы получить практичное устройство. Но об этом мы поговорим уже в следующей статье.

Оригинал: http://www.joyta.ru/11546-ik-datchik-priblizheniya-chast-1/

Схема инфракрасного датчика для пересечения: пошаговая сборка и проверка

Простой инфракрасный сенсор

Среди конструкций инфракрасных датчиков широко распространены приборы, работающие по схеме пересечения луча (другое название – датчики с перекрестным ходом). Схема инфракрасного датчика для пересечения луча универсальна, эффективна, доступна для изготовления своими руками.

Принцип функционирования

Рассматриваемый тип детекторов движения предназначен для обнаружения местонахождения движущегося объекта, не имеющего точной траектории перемещения.

Прибор действует так. Излучатель посылает ненаправленный инфракрасный сигнал, который не распознается объектом слежения, попадает на приемник, размещенный в противоположной стороне контролируемого объема и, отражаясь от него, вновь направляется к излучателю.

Для точного контроля координат местонахождения контролируемого объекта на пути его возможного перемещения устанавливают второй аналогичный комплект аппаратуры, действующий по тому же принципу.

Таким образом, захват производится по двум векторам, которые в плане напоминают букву «Х» (почему детекторы и получили такое название).

Описанный датчик пересечения луча своими руками сделать под силу любому пользователю, будь то фотолюбитель, фермер или просто домашний мастер.

Преимуществами инфракрасных датчиков, которые работают по схеме пересечения луча, являются:

  • Быстрота фиксации движения: если луч «натыкается на препятствие, непреодолеваемое в инфракрасном диапазоне волн (рука или нога человека, животное), приемник мгновенно это устанавливает;
  • Точность показаний, что обусловлено сравнительно узким диапазоном волны инфракрасного сигнала;
  • Дешевизна компонентов, из которых возможно изготовить детектор.

Важно! Такие самодельные датчики абсолютно безопасны для окружающих, поскольку требуют для питания напряжения, не превышающего 5 В.

Собираем набор комплектующих элементов

Установка датчиков данного типа предпочтительнее для закрытых помещений; в открытых пространствах свойства атмосферы могут меняться, и это скажется на точности срабатывания аппаратуры.

Чтобы изготовить схему самодельного инфракрасного датчика для пересечения, потребуется:

  • Питающая батарейка или аккумулятор с рабочим напряжением не менее 3,5 В.
  •  Низковольтный транзистор с открытым коллектором.
  •  Корректирующий резистор, который обеспечит приём цифрового сигнала.
  •  Микроконтроллер (есть конструкции с подтягивающим сопротивлением, в этом случае корректирующий резистор не потребуется).
  •  Исполнительное устройство: фото- или светодиод.

Совет: для решения более сложных задач – например, не просто фиксирования перемещения, а и использования этого факта для включения какого-то своего прибора или аппаратуры — понадобится соответствующее реле. Устройство датчика перекрестного хода предусматривает соединительные провода разного цвета, экранированные от внешних помех.

Исходные требования и ограничения

Перед разработкой самодельного устройства необходимо верно задать исходные параметры комплекта датчиков перекрёстного хода:

  •  Минимальное и максимальное расстояния до контролируемого объекта (по техническим соображениям этот размер не может быть меньше 250 мм).
  •  Угол захвата инфракрасного луча (от 100 и более).
  •  Номинальное напряжение питания (с ростом напряжения контролируемое расстояние увеличивается).
  •  Обязательность логического элемента: если он имеется, то комплект сможет работать по схеме «И-ИЛИ».
  •  Время срабатывания (не менее 2 мс).

Важно! Ограничения при сборке заключаются в том, что описываемые детекторы нельзя размещать в зонах активного солнечного излучения, а приёмники инфракрасного сигнала потребуют периодической очистки от пыли.

В то же время вода и прочие прозрачные жидкости не являются препятствием для действия прибора.

Необходимо правильно выбрать типоразмер контроллера.

Функциональнее те модели, которые позволяют обеспечить работу инфракрасного датчика в следующих режимах:

  • Блокировка сигналов с одновременной активацией выхода;
  • Фиксация луча с одновременной активацией выхода;
  • Фиксация луча с логической задержкой.

Все варианты датчиков должны монтироваться на ПВХ-пластине или трубке для облегчения конструирования нестандартных кронштейнов. При нестационарном креплении (например, на штативе фотоаппарата) это поможет снизить общий вес конструкции.

Последовательность сборки

Оптическая часть схемы состоит из двух инфракрасных светодиодов и двух оптических излучателей типа IS471FE, имеющих встроенные светодиодные модуляторы и синхронные детекторы. Выходы от излучателя подключаются к 8-контактному микроконтроллеру, который обрабатывает входные сигналы и управляет реле, а также имеет видимый светодиод, который показывает режим работы.

Контроллер имеет простой пользовательский интерфейс, состоящий из кнопочного переключателя и светодиода.

При включении питания, если лучи пересечения правильно выравнены и постоянны, светодиод горит непрерывно в течение секунды, затем гаснет, указывая на то, что устройство готово к работе в непрерывном режиме. В этом режиме реле замкнется, а светодиод будет гореть до прерывания обоих инфракрасных лучей.

Однократное нажатие кнопки выбора режима выводит контроллер из непрерывного режима и переводит его в импульсный режим. Светодиод будет мигать, указывая на то, что реле замыкается, например, раз в секунду.

Повторное нажатие кнопки увеличивает скорость замыкания, на что указывает частота мигания светодиода. Удерживание кнопки в течение 2…3 с приводит к сбросу настроек схемы и переводу ее в непрерывный режим.

Оптимальные условия работы датчика обеспечит пятичиповая схема типа 10F206 с 8-контактными DIP-адаптерами, которая находится в компактном корпусе SOT23. Корпус можно изготовить и самостоятельно, разместив на нем реле, питающий аккумулятор/батарею, транзистор обратного хода и резистор.

Оригинал: https://ProDatchik.ru/vopros-otvet/infrakrasnyj-datchik-dlya-peresecheniya/

Инфракрасный датчик движения

Простой инфракрасный сенсор

Современные системы безопасности строятся на комплексе охранных устройств, главная работа которых — определение проникновения нарушителя на контролируемую территорию, и подача оповещающих об этом факте сигналом. То есть они работают в качестве своеобразного сторожевого пса.

Последний, для выявления чужого на вверенной ему территории использует свои органы чувств: нюх, зрение и слух. В случае электронной аппаратуры, ближайший их аналог — датчики. Факторы, влияющие на их активацию различны.

Существуют контактные системы определения проникновения, среди которых щупы, измеряющие вибрацию, фоторезисторы, контролирующие пересечение невидимых глазу лучей света, сенсоры звука и множество других видов чувствительных устройств.

Используются детекторы не только для сторожевых и охранных систем. У них множество применений, облегчающих жизнь человека и обеспечивающих его безопасность.

Сюда относятся системы пожарной охраны, автоматические включатели освещения по движению или ой команде, различные виды индикаторов, показывающих внешние условия. В качестве последних, примером служат фоторезисторы, встроенные в фотоаппараты.

Они определяют текущую освещенность снимаемого пространства и точное расстояние до объектов. Соответственно от их показаний автоматически настраивается фотографическое оборудование — его выдержка и глубина фокуса.

Из всего многообразия сенсоров, наибольший интерес вызывают датчики движения. Физическая основа их действия, как и для прочих видов детекторов, различна. Самые «умные» определяют человека по визуальному цифровому профилю движения, относительно простые — по перемещению теплового пятна. Вот о последних и будет вестись разговор в статье.

Область применения

Вскользь, ранее было упомянуты виды применения датчиков движения. Нужно вернутся к этому вопросу и рассмотреть их подробнее.

Охрана

Конечно, одной из главных ниш применения, остаются охранные системы. Только в возможностях датчиков движения застать нарушителя, который обошел все остальные сенсоры безопасности. В сущности, тем или иным способом, можно отключить любой из них, выполнив действия на которые он не среагирует. Хорошим примером послужит датчик разрыва, устанавливаемый на стекло.

С одной стороны, если повредится поверхность, которую он контролирует — произойдет срабатывание. Но, если посмотреть на вопрос с другого ракурса — нарушитель может войти через дверь, не ломая стекло, или попросту откроет форточку. Сенсор не «поймет», что произошло проникновение.

Вот в этих случаях свое «слово» и говорят системы определения движения в контролируемом пространстве.

Пожарная сигнализация

Как ни странно, для определения начала пожара также используются датчики движения. Они «видят» пламя по его изменениям, происходящим во время горения. В отличие от детекторов дыма здесь не обязательно даже возникновение угарного газа в воздухе и поступление его на контактные поверхности. Сигнал в любом случае сработает.

Особенно хороши в таких ситуациях ик датчики движения, — они видят пламя даже сквозь препятствия, по его тепловому контуру.

Свет

Автоматическое зажигание света, когда он нужен, а вокруг темно или заняты руки — наверное, одна из самых интересных ниш использования детекторов движения. Достаточно представить насколько облегчается жизнь, когда ночью, в темноте, нужно куда-либо пройти. Сенсор определит перемещение и включит большое или маленькое освещение.

То же самое касается уличных светильников — их постоянная работа не выгодна, а вот активация в те моменты, когда кто-то подошел к двери, нужна. Для коммунальных служб датчик движения — находка. Установив его в подъезд дома или подсобные помещения можно добиться включения ламп только в те моменты, когда это действительно важно.

В остальное время они погашены, экономя весьма недешевое электричество.

Владельцы складских помещений также не откажутся от использования такой техники, как, впрочем, и любой человек в быту.

Есть много различных мест, в квартире или организации, для которых постоянное освещение не нужно. Но оно важно в те моменты, когда входят люди.

Туалеты, ванные комнаты, кладовки, технические помещения, гаражи — везде найдется применение сенсору движения, подключенного к лампам.

Кроме того, для контроля освещения можно использовать pir датчик движения в роли бесконтактного выключателя, настроив его чувствительность на минимум, чтобы он определял только близко расположенные объекты.

Климат контроль

Используя датчики движения можно сильно сэкономить на газе или электричестве применяемых в целях питания систем отопления помещений. Все равно, пока человек на работе или отсутствует, обогрев не нужен.

Достаточно только поддерживать минимальную температуру, чтобы не происходило замерзания воды. Вот тут, как раз и пригодится датчик движения.

По приходу хозяев он увеличит или включит поступление тепла, прогревая тем самым помещение.

Кроме того, можно использовать сенсор движения в тамбуре квартиры или дома. При входе в него человека он будет обдуваться сильным потоком теплого воздуха. Казалось бы, ненужная мелочь, но это не так. Трудно себе представить, насколько хорошо становится, когда заходишь с мороза домой, а тебя прогревают таким образом.

Принцип действия

Существует много детекторов движения, действующих по различным физическим принципам. Рассматриваться же будет только один из них — инфракрасный. Функционирование пироприемника (теплового сенсора) построено на взаимосвязи двух чувствительных полупроводниковых элементов.

Когда в поле зрения одного попадает движущийся источник тепла, потом покидает его и возникает на другом — датчик подает сигнал срабатывания.

Чтобы увеличить охват площади действия, а не воспринимать только объекты, непосредственно находящиеся возле сенсора, в устройствах, определяющих движение, используется специальная поляризационная линза, размещенная перед самим чувствительным элементом.

Выпускаются как пассивные, так и активные инфракрасные детекторы. Первые воспринимают внутренне тепло движущегося объекта, вторые оснащены специальной подсветкой рабочей области и улавливают отраженные невидимые лучи спектра.

Оптическая система

Наиважнейшей частью датчика движения служит передняя выгнутая полупрозрачная поверхность. Она имеет секторную структуру, каждый элемент которой представляет собой линзу, созданную по подобию бипризмы Френеля.

Тепловые сигналы, проходя через нее, собираются в одну точку на пироприемнике, причем каждый из лучей попадает на свой чувствительный элемент. Таких линз — секторов на полупрозрачном стекле прибора много, а его выгиб приводит к направлению излучения от них всех на один пироприемник.

Соответственно расширяется и угол охвата детектируемого поля.

Электрическая схема для сборки своими руками

Конечно, может показаться, что электронная схема датчика движения слишком сложна для самостоятельного повторения.

Это не так, если использовать отдельные модули, в целях создания своего собственного устройства для обнаружения перемещения объектов.

За основу приведенных примеров, взят детектор тепла HC-SR501, приобрести который можно или в магазине радиодеталей, или заказать доставку его на специализированных сайтах.

Настройка и выходы устройства

Прежде чем собирать общую конструкцию датчика движения, необходимо настроить сам HC-SR501, что делается органами управления, расположенными на его боковой стороне.

Два потенциометра на плате устанавливают:

  • SENSITIVITY — указывает на расстояние обнаружения от 3 до 7 метров, то есть устанавливает чувствительность прибора.
  • TIME — длительность периода, когда на выходе OUT будет держаться сигнал HIGH при обнаружении движения.  Значение задается в пределах от 3 секунд до 5 минут.

Перемычка выбирает один из двух режимов работы сенсора:

  • L — сенсор будет давать высокий уровень сигнала при обнаружении движения на выход OUT, ровно то время, которое установлено потенциометром TIME.
  • H — детектор извещает о перемещении в пределах его сферы действия, только пока оно происходит.
  • Что касается служебных контактов, — они обозначены на плате, как: GND — земля, VCC — питание от +4.5 В до +20 В, OUT — сигнальный выход.

Сразу обратим внимание на начало работы детектора. Ему после включения требуется некоторое время, обычно до минуты, на внутреннюю калибровку и подготовку к функционированию. Кроме того, между моментами обнаружения движения должно пройти не менее 6 секунд. Все эти периоды датчик не работает.

Наиболее простая схема

Теперь рассмотрим схему простого датчика движения. Для усиления сигнала от сенсора используется любой NPN биполярный транзистор. Он активирует релейный модуль, который зажигает лампу. То есть, когда датчик определит движение в своем сенсорном пространстве, он включит свет.

Вот другой вариант конструкции, без использования релейного модуля и с защитой транзистора.

С использованием Arduino

В том случае, если нужно получить больше функций от инфракрасного датчика движения, достаточно оснастить приведенную схему контроллером, в роли которого может выступить ардуино. Мощности такого микрокомпьютера хватит для миллиона применений, вплоть до интеграции системы в комплекс устройств «умный дом».

Резисторы ограничивают течение тока на диоды, их номинал — 0.125 W, 320 Om. Сами же световые сигнализаторы предназначены для индикации текущего статуса детектора. Зеленый включается на заданное в скетче время при обнаружении движения, потом гаснет.

Вместо него, можно использовать реле, с целью активации мощного оборудования. Желтый показывает готовность устройства, красный — инициализацию или сброс. Для настройки схемы необходимо переключатель на плате детектора переставить в режим «L», а время работы задать минимальным.

Конечно же, для функционирования самого Arduino необходим скетч, представленный ниже.

#DEFINE LONG_TIME 60000 // минута
#DEFINE FAST_TIME 6000 // 6 сек
/* настройки контактных групп */
int LED_GO = 13;                 // Светодиод зеленый
int LED_READY = 12;              // -//- желтый
int LED_WAITING = 11;            // -//-  красный
int DETECTOR_CONN = 7;           // на этой линии живет датчик
int ALERT_FLAG = 0;              // Меняет значение при срабатывании датчика
int DETECTOR_TMP;                // Временная сохранялка состояния датчика
/* Инициализация сенсора */
void Init_Detector(int PAUSE_OF_INIT){
digitalWrite(LED_GO, LOW);
digitalWrite(LED_READY, LOW);
digitalWrite(LED_WAITING, HIGH);
delay(PAUSE_OF_INIT);
digitalWrite(LED_READY, HIGH);
digitalWrite(LED_WAITING, LOW);
}
/* открытие портов на вывод и ввод в зависимости от оборудования */
void setup() {
pinMode(LED_GO, OUTPUT);
pinMode(LED_READY, OUTPUT);
pinMode(LED_WAITING, OUTPUT);
pinMode(DETECTOR_CONN, INPUT);
Init_Detector(LONG_TIME);
}
void loop() {
DETECTOR_TMP = digitalRead(DETECTOR_CONN);
if (DETECTOR_TMP == 1) {
digitalWrite(LED_GO, HIGH);
ALERT_FLAG = 1;
delay(FAST_TIME);
}
else {
digitalWrite(LED_GO, LOW);
}
/* 6 секундная пауза для сброса датчика */
if (ALERT_FLAG == 1) {
Init_Detector(FAST_TIME);
ALERT_FLAG = 0;
}

}

Подключение выпускаемых промышленностью датчиков движения в сборе

Выпускаемые промышленностью пир датчики движения подключаются к сигнальным устройствам посредством двух или трех контактов.

Первые характерны наличием внутреннего питания от аккумулятора или батареи, вторые функционируют от подачи стороннего тока.

У обоих типов есть регуляторы времени работы после определения движущегося теплового объекта и чувствительности измерений, от которых непосредственно зависит контролируемое расстояние.

Двухпроводные

Инфракрасный датчики движения такого типа подключается в разрыв линии тока включения сигнального устройства.

Трехпроводные

Для питания ик датчика движения применяется дополнительный провод с подачей напряжения. Соответственно изменится и его подключение к управляемому оборудованию. В основном используются три варианта схемы, которые можно еще и комбинировать между собой.

Необходимость последней может возникнуть, для случаев, когда требуется периодический контроль работы. Скажем, в светлое время суток, использование ламп бессмысленно.

Настройка

Как и в самодельных устройствах, промышленные варианты детекторов оснащены регуляторами чувствительности и времени подачи сигнала срабатывания. Они могут быть представлены потенциометрами с вырезами под плоскую отвертку, или маленькими поворотными рукоятками сбоку или сзади корпуса прибора.

Преимущества и недостатки инфракрасных датчиков

Принцип функционирования ик детектора дает ему преимущества в одних областях использования и служит минусом в других.

К примеру, применение датчика движения, основанного на регистрации тепловых контуров, дает хорошие результаты в системах пожарной безопасности и автоматического контроля освещения.

Также зарекомендовали себя пиросенсоры при использовании их в качестве бесконтактных выключателей или частей комплексов экономии тепла. А вот в охранных функциях, датчики такого типа, лучше не применять. Их слишком легко обойти нарушителю, одевшему не пропускающее тепло снаряжение.

Основной минус инфракрасных детекторов — малая контролируемая зона. Кроме того, датчики движения, построенные по принципу улавливания тепла, зачастую ошибаются, принимая за людей домашних животных, у которых нормальная температура тела выше человеческой. Или же игнорируя факт присутствия в сенсорном поле слишком холодного объекта.

Примером тут может служить, когда кто-то заходит с улицы. Он сам остыл, одежда на нем ледяная — детектор его попросту не увидит. То же эффект получается если применять тепловой сенсор в качестве автоматического включателя для наружного освещения.

Тут есть и обратное действие — в жару будут случайные срабатывания на нагретый движущийся транспорт.

Методы повышения эффективности работы

Чтобы улучшить средние показатели датчика движения на инфракрасной основе — необходимо освободить ему от лишних препятствий сенсорное поле. Среди которых могут быть различные колонны, перегородки, шкафы, стулья, тумбочки, висящие с потолка конструкции или занавеси.

Установку детектора нужно производить согласно его возможностей по охвату территории, совмещая работу нескольких из них, для увеличения контролируемой площади. Важна и температура воздуха. Чтобы пиросенсор «увидел» тепло необходима определенная разница нагрева между объектом, за которым ведется наблюдение и окружающим пространством.

То есть, в сильно натопленных помещения и детектор будет работать хуже.

Комплексное применение

Наилучшим методом повышения чувствительности тепловых детекторов движения будет использование их в комплексе с аналогичными, но работающими на других физических принципах:

  • Улавливающие оптические волны (изменение освещения).
  • Звуковые — во время перемещения все объекты производят слышимые ухом колебания воздуха.
  • Эхолоцирующие — это когда оборудование создает направленный волновой импульс (невидимый глазами людей) и принимает отраженный от объектов сигнал на сенсоры. По его изменению и делается вывод о перемещениях чего-либо в контролируемом поле.

У каждого из перечисленных детекторов есть плюсы и минусы, зависящие от их методов обнаружения. Но, работая в комплексе, они создают для общей системы практически полную гамму чувств по определению перемещений в сенсорном поле. Грубо говоря, она могут видеть, слышать и ощущать движения человека.

Хорошая реклама

Оригинал: https://VashUmnyiDom.ru/bezopasnost/dostup/datchik-dvizheniya-infrakrasnyj.html

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Тратосфера