Інфрачервоний датчик руху. Опис, призначення і параметри

Датчик (детектор) руху – інфрачервоний (тепловий) датчик, який виявляє переміщення живих об’єктів і управляє освітленням. У датчику руху використовується в якості сенсора піроелектричний датчик, принцип роботи якого заснований на підвищенні напруги на його виході при підвищенні рівня інфрачервоного випромінювання в порівнянні з фоновим.

Для включення світла використовується внутрішнє реле датчика.

Датчик може бути і вуличним, і застосовуватися для освітлення на великих площах . Вуличний датчик також буває в складі прожектора .

До речі, якщо взимку повз датчика пройде добре одягнена людина, датчик може його і “не помітити”, хоча в теплу пору спрацює чітко. Це можна пояснити тим, що навколишня температура і температура одягу людини майже рівні.

Призначення інфрачервоного датчика руху

Можна сказати, що датчик руху служить двом цілям.

1. Безсумнівно, важливе призначення датчика руху – економити електроенергію при освітленні. Світло горить тільки тоді, коли це дійсно необхідно.
2. Ефект присутності. Датчики руху ставлять на вулиці перед воротами, в під’їзді, на вікнах перших поверхів. У такому застосуванні функція датчика руху – увімкнути освітлення і показати (зімітувати), що “хтось є вдома”.

Деяким людям датчик діє на нерви. Кому-то присутність детектора руху подобається і заспокоює – не треба піклуватися про невимкнених світлі, не треба шукати і клацати вимикачем.

Але є люди, яких це напружує – “незрозуміло, чого це він там клацає”, “а якщо мені світло не буде потрібен”, “а що я, повинен весь час рухатися?”. Для таких випадків необхідно при установці датчика руху застосувати схему включення з додатковими вимикачами. Детальніше – на SamElectric.ru в статті Схеми включення датчика руху .

Параметри ик датчиків руху

• Напруга харчування – 220 – 240 В, 50 Гц.
• Час включення (таймер затримки) – від 2 секунд до 8 хвилин. Бажаний час, протягом якого світло буде горіти після спрацьовування датчика. Встановлюється регулятором.

До речі, в більшості найпростіших моделей рух “не накопичується”. Тобто, якщо людина весь час включення бігав перед датчиком, а перед вимиканням завмер, для включення треба ворушитися знову. Щоб такого неприємного ефекту не відбувалося, у випадках безперервного руху вихід датчика треба закорочувати додатковим вимикачем.

• Світлочутливість – від 2 до 1000 Люкс. Зазвичай встановлюється перемикачем (в дешевих моделях, 2-3 положення) або регулюється плавно. Параметр показує, при якій зовнішній освітленості працює датчик. При установці освітленості до 100 Люкс прилад буде працювати тільки вночі. При установці максимальної зовнішньої освітленості датчик буде працювати в будь-який час доби.
• Дистанція огляду (відстань виявлення) – до 15 метрів.
• Швидкість спрацьовування – від 0,5 до 1,5 м / с. Якщо детектується об’єкт буде рухатися дуже повільно, його температура буде зливатися із загальним температурним фоном, не викликаючи спрацьовування. Якщо швидко – датчик не встигне спрацювати, і об’єкт піде з зони охоплення.
• Максимальний комутований струм. Залежно від області застосування може бути різним. У системах охоронної сигналізації струм невеликої, і використовуються нормально замкнуті контакти. В застосуваннях для освітлення в датчиках застосовується з основному електромагнітне реле, яке і визначає потужність навантаження. Побутові датчики в основному випускаються на струм від 1000 до 1500 Вт.
• Зона уловлювання (кут огляду). У стельових датчиках цей кут зазвичай дорівнює 360 градусів. Але при цьому очевидно, що зона охоплення буде визначатися і висотою. Настінні датчики мають кут огляду від 120 до 180 градусів.

застосування

Останнім часом інфрачервоні датчики руху встановлюють для “розумного” і економного включення світла в місцях загального користування – сходові майданчики, двори. У квартирах і будинках ІК-датчики встановлюють в коридорах, туалетах і т.п. Іншими словами, застосовуються ІК-датчики в місцях, де освітлення потрібно тільки в присутності людей, але ставити звичайний вимикач не доцільно.

Схеми ІК-датчиків

Для тих, хто цікавиться пристроєм, схемою і ремонтом датчиків, рекомендую мою статтю про його пристрій і схему .

Пристрій датчика руху ДД

Нижче наведу кілька фото внутрішнього устрою інфрачервоного датчика руху ДД-024 торгової марки ІЕК.

Зовнішній вигляд датчика руху ДД-024

Вид ззаду. Клеми і схема підключення

Фото зі знятою верхньою кришкою. Регулятори освітленості, часу, чутливості

Розкриваємо корпус. Друкована плата з електронною схемою датчика

Друкована плата. Вид з боку пайки

Інструкція до датчика руху. 1

Інструкція до датчика руху. 2

Інструкція до датчика руху. 3

Інструкція до датчика руху. 4

Установка датчика руху

Варіант установки датчика руху ДД-009 показаний нижче на фото.

Датчик руху встановлено на стіні, біля стелі

Датчик руху ДД-009. Встановлено на проході, на висоті близько 2,3 м

Ардуіно: інфрачервоний датчик руху, ПІР

Тема сьогоднішнього уроку – датчик руху на основі піроелектричного ефекту (PIR, passive infrared motion sensor). Такі датчики часто використовуються в охоронних системах і в побуті для виявлення руху в приміщенні. Наприклад, на принципі визначення руху засноване автоматичне включення світла в під’їзді або у ванній. Піроелектричні датчики досить простого влаштовані, недорогі і невибагливі в установці і обслуговуванні. До речі сказати, існують і інші способи визначення руху. Сьогодні все частіше використовують системи комп’ютерного зору для розпізнавання об’єктів і траєкторії їх переміщення. У тих же охоронних системах застосовуються лазерні детектори, які дають тривожний сигнал при перетині променя. Також використовуються тепловізійні датчики, здатні визначити рух тільки живих істот.

1. Принцип дії піроелектричних датчиків руху

Піроелектріки – це діелектрики, які створюють електричне поле при зміні їх температури. На основі піроелектриків роблять датчики вимірювання температури, наприклад, LHI778 або IRA-E700. Кожен такий датчик містить два чутливих елемента розміром 1 × 2 мм, підключених з протилежного полярністю. І як ми побачимо далі, наявність саме двох елементів допоможе нам детектувати рух. Ось так виглядає датчик IRA-E700 компанії Murata. На цьому уроці ми будемо працювати з датчиком руху HC-SR501, в якому встановлений один такий піроелектричний датчик. Зверху піроелектрик оточений півсферою, розбитою на кілька сегментів. Кожен сегмент цієї сфери є лінзу, яка фокусує теплове випромінювання на різні ділянки ПІР-датчика. Часто в якості лінзи використовують лінзу Френеля. Принцип роботи датчик руху наступний. Припустимо, що датчик встановлений в порожній кімнаті. Кожен чутливий елемент отримує постійну дозу випромінювання, а значить і напруга на них має постійне значення (лівий малюнок). Як тільки в кімнату заходить людина, він потрапляє спочатку в зону огляду першого елемента, що призводить до появи позитивного електричного імпульсу на ньому (центральний малюнок). Людина рухається, і його теплове випромінювання через лінзи потрапляє вже на другий PIR-елемент, який генерує негативний імпульс. Електронна схема датчика руху реєструє ці різноспрямовані імпульси і робить висновки про те, що в поле зору датчика потрапила людина. На виході датчика генерується позитивний імпульс (правий малюнок).

2. Налаштування HC-SR501

На цьому уроці ми будемо використовувати модуль HC-SR501. Цей модуль дуже поширений і застосовується в безлічі DIY проектів в силу своєї дешевизни. У датчика є два змінних резистора і перемичка для настройки режиму. Один з потенціометрів регулює чутливість приладу. Чим вона більше, тим далі «бачить» датчик. Також чутливість впливає на розмір детектируемого об’єкта. Наприклад, можна виключити з спрацювання собаку або кішку. Другий потенціометр регулює час спрацьовування T. Якщо датчик виявив рух, він генерує на виході позитивний імпульс довжиною T. Нарешті, третій елемент управління – перемичка, яка перемикає режим датчика. У положенні L датчик веде відлік Т від самого першого спрацьовування. Припустимо, ми хочемо керувати світлом у ванній кімнаті. Зайшовши в кімнату, чоловік викличе спрацьовування датчика, і світло включиться рівно на час Т. Після закінчення періоду, сигнал на виході повернеться в початковий стан, і датчик буде дати наступного спрацьовування. У положенні H датчик починає відлік часу T кожен раз після виявлення руху. Іншими словами, будь-який ворушіння людини викличе обнулення таймера відліку Т. За замовчуванням, перемичка знаходиться в стані H.

3. Підключення HC-SR501 до Ардуіно Уно

Для з’єднання з мікро контролером або безпосередньо з реле у HC-SR501 є три висновки. Підключаємо їх до Ардуіно за наступною схемою: HC-SR501 GND VCC OUT Ардуіно Уно GND + 5V 2 Принципова схема Зовнішній вигляд макета Програма Як вже було сказано, цифровий вихід датчика HC-SR501 генерує високий рівень сигналу при спрацьовуванні. Напишемо просту програму, яка буде відправляти в послідовний порт «1» якщо датчик побачив рух, і «0» в іншому випадку. const int movPin = 2 void setup () Void loop () Завантажуємо програму на Ардуіно і перевіряємо роботу датчика. Можна покрутити настройки датчика і подивитися як це відіб’ється на його роботі.

4. Управління світлом на основі датчика руху

Наступний крок – система автоматичного включення світла. Для того, щоб керувати освітленням в приміщенні, нам буде потрібно додати в ланцюг реле. Будемо використовувати модуль реле з захистом на основі опторазвязкі, про який ми вже писали в одному і уроків (урок про реле). Увага! Дана схема запалює лампу від мережі 220 Вольт. Рекомендується сім раз перевірити всі з’єднання, перш ніж з’єднувати схему з побутовою електромережею. Принципова схема Зовнішній вигляд макета Програма Тепер напишемо програму, яка буде при спрацьовуванні датчика включати реле, а отже і освітлення в кімнаті. const int movPin = 2; const int relPin = 3; void setup () Void loop () Завантажуємо програму на Ардуіно, акуратно підключаємо схему до побутової мережі і перевіряємо роботу датчика. Висновок Датчики руху оточують нас всюди. Завдяки охоронних систем, їх можна зустріти практично в кожному приміщенні. Як ми з’ясували, вони дуже прості у використанні і можуть бути легко інтегровані в будь-який проект на Ардуіно або Raspberry Pi. Ось кілька ситуацій і місць, де може стати в нагоді датчик руху:

• автоматичне включення світла в під’їзді будинку, у ванній кімнаті і туалеті, перед вхідними дверима в приміщення;
• сигналізація в приміщенні і на подвір’ї;
• автоматичне відкривання дверей;
• автоматичне включення охоронної відеокамери.

Як вже говорилося на самому початку, існують і інші способи визначення руху. Про них ми поговоримо на наступних уроках!