Микроволновый датчик движения принцип работы

Содержание

Принцип действия

Каждый объект, излучающий тепло, вырабатывает инфракрасное излучение. В фиксировании этого процесса заключается принцип работы датчика движения. Он сравнивает уровень излучения на конкретном участке с фоновым и при достижении определённой разницы между ними подаёт сигнал соединённой с ним аппаратуре, будь то выключатель лампы или сигнализация.

Важной деталью в этом процессе является правильный диапазон чувствительности устройства. Если он слишком высокий, то датчик может срабатывать ложно — например, на тёплый воздух

Если же показатель ниже, чем нужно, то прибор не среагирует даже тогда, когда в поле его действия появится человек.

Трехпроводная схема подключения датчика движения

Датчики с тремя клеммами обычно используются при конструкции типа ИК-сенсор. Довольно распространенной компанией производителем недорогих инфракрасных датчиков движения является IEK. Без особых проблем можно найти хорошие изделия на Алиэкспресс.

Изделия подороже выполнены по аналогичному принципу, схема подключения светильника с датчиком аналогична для модели датчика от любого производителя. Устройства должны иметь степень защиты IP44 от проникновения твердых объектов более 1 мм и капель влаги. Если же датчик движение нужно вынести за пределы дома, то установка возможно только под козырек.

Если желаете защитить прибор от дождя и снега, ищите модель с пылевлагозащитой IP65 и с температурным режимом для вашего климата. Большинство ИК-сенсоров могут работать только до минус 20 градусов Цельсия.

Для подключения трехпроводного ИК-сенсора движения заводится полноценная фаза и ноль. Для правильной расстановки понадобятся все те же основные 4 элемента:

Автоматический выключатель (что в распредщитке).
Распредкоробка (в которой основной монтаж).
Датчик (к нему подведен провод из распредкоробки).
Светильник (второй провод из распредкоробки).

Соединение датчика тремя проводами будет проводится с заводом в распределительный короб трех кабелей:

От автомата три жилы: L (фаза), N (рабочий нуль), нулевой защитный или земля (PE).
На светильник три жилы, если корпус осветительного прибора из метала.
Три жилы на датчик.

Как подключить датчик движения к лампочке с использованием трех жил, детально рассмотрено на схеме.

Нули (N) собираются в одну точку (как в случае с предыдущей схемой). Земля с автоматического выключателя тоже подключается к земле светильника (нулевой привод или PE). На датчик движения с тремя клеммами подается теперь фаза-ноль:

Две вводных – для питания 220В, обычно подписаны как L (фаза) и N (ноль).
Один вывод – обозначается литерой А.

Монтаж

Для установки трехжильного датчика движения:

Открутите два самореза в корпусе. Клеммы находятся под задней крышкой.
Некоторые модели уже выводятся из корпуса тремя проводами разного цвета. По цвету можно определить, что он значит: земля (А) красный, ноль (N) синий, фаза (L) коричневый. Но если крышка открывается без особых потуг, рекомендуется убедится в правильности определенной маркировки лично, глядя на надписи рядом с клеммами.
Упрощенная схема подключения датчика движения к лампочке выглядит таким вот образом:
Немного наглядности вот на этом рисунке.
Можно обойтись без распредкоробки для соединения проводов и все жилы завести прямо в короб датчика, если внутри достаточно просторно и есть собственный клеммник. Фазу-ноль с одного кабеля подали, а с другого фазу-ноль вывели.
Выходит упрощенная, но такая же трехпроводная схема, только без распределительного короба.

Настройка и регулировка чувствительности

После успешного подключения светильника с датчиком движения нужно правильно выставить его параметры:

На обратной стороне корпуса найдите основные регуляторы. LUX с позициями месяца и солнца отвечает за срабатывание в зависимости от освещенности. Нужно чтобы датчик включался в комнате с окном только когда будет пасмурно или зайдет солнце? Выкрутите регулятор в сторону луны.
Вторым регулятором выставляйте время выключения. Задержку можно выставить с нескольких секунд до 5-10 минут.
Угол поворота всей сферы позволяет регулировать детектирование животных.

Преимущества и нюансы использования

Чтобы на животных не реагировал датчик, не поворачивайте головку сенсора вниз к полу. Выставите его так, чтобы он захватывал движения на уровне головы (плеч) всех жителей дома. Обычно на этом уровне захват животных не происходит.

Если же нужно, чтобы датчик временно не срабатывал, то головку его направьте в потолок. Таким образом захват перемещения невозможен. Захват движения датчиком зависит от угла наклона. В реалиях максимальное расстояние достигает 9 метров. Но по паспорту может быть выше.

Датчик для детектирования применяет ИК-лучи. Если двигаться от луча к лучу, то устройство замечает активность и реагирует. Когда проходишь прямо на луч, чувствительность сенсора минимальна и прибор может не сразу на вас среагировать.

По этой причине установка датчиков движения проводится не прямо над дверным проемом, а немного сбоку. Например, в углу комнаты.

Недостатки

Минусом трехпроводной схемы подключения датчика движения к лампе является отсутствие включения света принудительно. Если датчик по каким-либо причинам придет в неисправность, начнутся проблемы с корректной его работой. Чтобы этого избежать, рекомендуется в схему добавить выключатель.

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.

Неисправности, случающиеся в процессе эксплуатации

Любое оборудование рано или поздно выходит из строя. Оптический датчик ломается крайне редко, но если это произошло, нужно знать, чем вызваны неисправности:

цепь питания может оборваться, возможны также и механические повреждения самого прибора или сенсора;
компоненты внутри корпуса вышли из строя;
проблемы с настройкой — для правильной работы, датчики нужно правильно откалибровать.

Если регулярно проводить сервисное обслуживание прибора и своевременно менять расходные части, можно добиться высокого срока эксплуатации оптического датчика. При правильном уходе, устройство служит не одно десятилетие.

Возможные проблемы и их решение

Если датчик исправно включает свет, но с выключением возникают проблемы, первым делом нужно проверить переключатель задержки освещения. Возможно, TIME-регулятор настроен на максимальное время работы, из-за чего интервалы между срабатываниями слишком маленькие: светильник не успевает выключиться.

Совет! Возможно, имеет место недостаточная чувствительность детектора или неправильная настройка LUX-параметра. Нужно выкрутить ручки на максимум, проверить исправность устройства.

Вариант расположения TIME и LUX

Неверно выбрано место установки

Для правильной установки прибора необходимо учитывать принцип его работы: ИК датчик отлично реагирует на движения «мимо», но может не сработать при движении на него, а ультразвуковые и микроволновые воспринимают движение «на себя».

Если между прибором и зоной действия находится какой-либо предмет, это также становится причиной осечек: необходимо убрать препятствия перед излучателем. Иногда электроприборы дают ложные срабатывания, когда находятся на близком расстоянии от светильника. Если замечена такая проблема, необходимо разместить лампу немного дальше.

Совет! Инфракрасные детекторы реагируют на любой предмет, излучающий тепло. Поэтому стоит осмотреть помещение на наличие обогревательных приборов.

Технологии отслеживания движений

Перегорание лампы

Если устройство абсолютно не реагирует на попадание объекта в зону, причиной чаще всего оказывается обычное перегорание лампы. Перед установкой следует проверить лампочку в другом светильнике.

Неисправности проводки

Когда все возможные причины неполадок проверены, но датчик все равно не запускается, нужно прозвонить мультиметром все участки цепи. Если проблема в проводке, требуется обесточить систему и заново подключить устройство.

Важно! Иногда проблема кроется в соединении провода с клеммным блоком. Из-за попадания пыли и мусора провод окисляется, и детектор перестает работать. Нужно очистить кабель от окисления, конец опрессовать НШВИ

Нужно очистить кабель от окисления, конец опрессовать НШВИ.

НШВИ наконечники

Брак и неправильные условия эксплуатации

Случается, что причина неполадок кроется в самом устройстве: заводской брак либо повреждение во время транспортировки (характерно для дешевых устройств с низкой степенью защиты). Если датчик не обладает хорошей защитой от влаги, но его разместили на открытом для воды месте (на улице защитного козырька, в ванной), то внутрь могла попасть вода, из-за чего электроприбор выйдет из строя.

Совет! Перед покупкой нужно всегда осматривать детектор на наличие видимых повреждений, если возможно, то лучше проверить его работоспособность в магазине. Нельзя выкидывать гарантийные талоны и коробки от техники: при неполадках можно будет заменить устройство по гарантии.

Упаковка датчика движения

Не нужно быть мастером, чтобы понять, как правильно подключить датчик движения для автоматического включения света: достаточно следовать простым инструкциям по эксплуатации и настройке прибора. Датчик движения может сэкономить до 50% электроэнергии, что вкупе с удобством применения многократно окупит стоимость устройства.

Основные виды по принципу действия

Существующие типы не только существенно отличаются по конструктивному исполнению, но и имеют различный принцип действие. Чтобы не ошибиться, надо точно знать, какие отличительные особенности имеет определенная разновидность, в каких случаях она срабатывает и почему. Это позволит понять, какой модели стоит отдать предпочтение в конкретной ситуации.

Герконовые

Подобные устройства часто называют магнитоконтактными. Их монтируют на оконные и дверные блоки, чтобы своевременно обнаружить открытую створку. В их состав входит:

магнитоуправляемый контакт, который называют герконом;
магнит.

Эксплуатация подобных устройств предполагает, чтобы обе части должны находиться в непосредственной близости друг к другу. При этом они могут быть как замкнутыми, так и разомкнутыми. Второй вариант получил наибольшее распространение. Как только расстояние между магнитом и герконом составит около 10–20 мм положение контактов меняется.

В процессе монтажа на неподвижную часть оконного или дверного блока устанавливается геркон, на створке закрепляется магнит. По положению последнего пользователь может отслеживать положение полотна двери или створки окна. Пока они находятся в закрытом положении, контакты, как правило, остаются замкнутыми. При открытии створки контакты размыкаются, и пользователь получает соответствующий сигнал.

Инфракрасные

Сигналы, передаваемые устройствами данного вида, находятся в инфракрасном диапазоне. Сами датчики принято делить на:

Активные. В процессе работы подобная разновидность способна контролировать излучаемые ими лучи. Как только на пути их распространения появится какой-то объект, датчик сформирует сигнал тревоги. Конструктивное исполнение активных ИК моделей может отличаться. Производители предлагают устройства, состоящие из двух блоков (излучателя и приемника), и одного блока. Во время работы устройств второго типа луч возвращается обратно, отразившись от специального зеркала;
Пассивные. В состав подобного устройства входит специальная линза, которая позволяет отследить изменение ИК фона в разных секторах. Подобное явление возникает в том случае, если на подконтрольной территории оказывается объект, способный поглощать либо отражать тепло.

Инфракрасные извещатели также иногда называют датчиками движения, так как они способны обнаружить объект, которые по той или иной причине изменил свое положение.

Вибрационные

Такие датчики сигнализации позволяют обнаружить:

Повреждение строительной конструкции. Они срабатывают при проламывании либо выпиливании какого-либо фрагмента в стене, решетке, перекрытии;
Разбитии стекла. Монтируются на окна, витрины и другие стеклянные объекты, к целостности которых предъявляются повышенные требования.

Чаще всего вибрационные устройства используются для контроля целостности строительных конструкций. Сохранность остекленных элементов контролируется с помощью акустических моделей.

Акустические (звуковые)

Акустические извещатели часто называют датчиками разбития стекла, так как они срабатывают при появлении характерного звука. Принцип работы подобных устройств основан на последовательном преобразовании акустического сигнала в электрический. Как только появляется характерный звук, система начинает его анализировать и, если существует необходимость, отправляет тревожный сигнал.

Комбинированные

Подобные устройства можно отнести к гибридам, в объединяющим в корпусе устройства двух типов. Наибольшее распространение получили изделия, которые способны срабатывать на звук и движение. Однако возможны и другие варианты. Например, производители предлагают устройства, объединяющие инфракрасный и радиоволновый.

Область применения

Использовать ИК-датчик, установив его своими руками, можно для подключения самых разнообразных приборов. Наиболее часто они применяются для подключения разнообразных осветительных приборов. Также их можно использовать для подключения различных элементов охранной системы. К примеру, к ИК-извещателю можно подключить звуковую сигнализацию. Для подключения допускается даже одновременное подсоединение нескольких приборов для включения звуковой сигнализации и света.

Охранная система

В результате того, что инфракрасные устройства для отслеживания движения в контролируемой зоне имеют доступную цену и простую установку, их монтаж может проводиться своими руками. Такие изделия на сегодняшний день широко используются в следующих областях:

Автоматическая подсветка улиц

создание системы «умный дом» в домашних условиях и своими руками;
автоматизация подсветки в помещениях общественного назначения: офисы, коридоры, лестничные проемы и т.д.;

подсветка улиц, парков, дорог и жилмассивов;
освещение промышленных и производственных объектов.

Стоит отметить, что в данной ситуации не существует принципиальных различий в том, где будет функционировать инфракрасный датчик, реагирующий на движение.

Установка устройства и его подключение

Устанавливать инфракрасный датчик движения следует на поверхности не подверженные вибрациям, таким образом, можно свести к минимуму количество ложных срабатываний

Также важно, на каком расстоянии от пола будет установлен извещатель. Согласно его паспортным данным, расстояние монтажа будет равно трем метрам

ИК датчики следует монтировать так, чтобы не было прямой засветки чувствительных элементов. Рядом с ними не должно быть нагревательных приборов, излучающих тепло. Ну и самое главное – это определится с зоной обнаружения с целью контроля за передвижением злоумышленника.

Беспроводные датчики не имеют схем подключения. Каждому из устройств следует присвоить сигнальный адрес, который при включении будет переводить датчик в режим работы. Об этом можно узнать в инструкции выбранного устройства.

Проводные датчики также подключаются по-разному. Порядок их подключения к охранной системе будет описан в инструкции по эксплуатации устройства.

Вот в принципе и все важные моменты, которые следует учитывать при выборе и установке ИК датчика движения. Но если вы сомневаетесь в своих силах, лучше обратиться к специалистам, занимающимся подбором и установкой данного оборудования.

Плюсы и минусы видов датчиков движения

УЗ-детекторы

Преимущества УЗ датчиков радарного типа:

источники теплового излучения, к примеру, радиаторы отопления не приводят к ложному срабатыванию датчиков;
подходят для использования в условиях высокой влажности и запыленности;
движение объекта определяется вне зависимости того, исходит от него тепловое излучение или нет.

Недостатки УЗ-датчиков:

приборы работают только направленно;
из-за затухания уз-волны детекторы не подходят для больших помещений;
применение невозможно на открытом воздухе, так как существует слишком много движущихся природных объектов, которые приводят к срабатыванию датчика;
уз-детекторы способны уловить только резкие перемещения;
уз-извещатели негативно воздействуют на животных, воспринимающих ультразвук.

МВ-детекторы

Преимущества микроволновых извещателей:

они способны уловить движение объектов с малой скоростью;
свч-излучение проходит через плохо проводящие ток препятствия (стекло, межкомнатные перегородки, двери и др.);
на работу датчика не влияет температурный режим фона или сила теплового излучения объектов;
мв-извещатель имеет более компактные размеры, чем его аналоги.

Недостатки МВ-извещателей:

датчики на открытом воздухе демонстрируют большое число ложных срабатываний, кроме того они реагируют на помехи вне зоны наблюдения, которые находятся за дверями, за окном и т. д;
мв-излучатели вредны для человеческого здоровья, поэтому мощность их излучения не должна превышать 1 мвт/см2.

ИК-детекторы

ИК-детекторы чаще всего используются и в жилых помещениях, и на улице.Преимущества ИК-датчиков:

относительно точная регулировка дальности и угла наблюдения за движущимися объектами;
датчики подходят для работы на открытом воздухе;
ик-детекторы безопасны и для здоровья человека, и не вызывают беспокойств у домашних питомцев.

Недостатки ИК-детекторов:

ложные срабатывания из-за теплых потоков воздуха, которые могут исходить от радиаторов отопления, кондиционеров и т. д.;
точность работы на улице снижается из-за дождя и снега, яркого солнечного света, попадающего на фотоэлемент излучателя;
у аппарата узкий диапазон рабочих температур.

ИК-извещатель движения работающий по методу счета импульсов. Способен мгновенно срабатывать на передвижение, и работает только по истечению периода, когда аппарат отсчитает заданное количество импульсов.

Это приводит к следующим недостаткам

Медленное генерирование итогового сигнала.
Недостаточная надежность работы, так как мимо такого датчика легко пройти незамеченным, если передвигаться медленно.
Ведь на неподвижный инфракрасный объект датчик не реагирует.
А если количество импульсов было недостаточным для включения электроприбора, счетчик начинает отсчет заново.

Извещатели движения с микропроцессором. Обрабатывают сигнал, поступающий с пироэлемента, анализируют показатели и сравнивают их с имеющимися шаблонами импульсов различных объектов теплового излучения, к примеру кондиционеров, животных, отопительных приборов и др. Показатели значений характерны для движения человека, датчик движения включает электроприбор.

Преимущества датчика движения с микропроцессором:

реакция на движение человека даже при прохождении одного импульса, что делает работу датчика мгновенной;
практически к нулю сводятся ложные срабатывания от других ИК-объектов.

Комбинированные датчики движения

Среди комбинированных самыми популярными являются датчики, совмещающие в себе принцип работы микроволнового активного детектора и ПИК-датчика.

Преимущества:

меньшее количество ложных срабатываний;
устойчивы к наружной засветке и другим помехам как в закрытом помещении, так и на открытом воздухе;
мгновенно реагируют даже на незначительные перемещения человека.

Установка

Особенности установки датчика движения:

при выборе места нужно учитывать, что эффективность ультразвуковых и микроволновых приборов максимальна при движении объекта навстречу устройству, а инфракрасных — поперек контролируемой зоны;
датчики движения потолочного типа, как правило, монтируют на высоте от 2,5–3 метров, диаметр контролируемой площади в таком случае будет от 10 до 20 метров;
модели настенного типа устанавливаются как на улице, так и в помещении. Рабочий диаметр у таких устройств до 50 метров. Высота размещения 2–2,5 метра;

Чем выше на стене расположен датчик, тем меньше будет зона контроля.

чтобы отрегулировать угол обзора, нужно определить правильный угол наклона. На корпусе устройства есть шарниры для регулировки положения зоны видимости. Если угол будет выбран неправильно, могут появиться «слепые» зоны.

Заключение

Датчики движения находят применение в различных сферах — от простых схем автономной сигнализации или управления светом в квартире до сложных охранных систем и автоматизированных комплексов управления оборудованием. Самые простые среди них — PIR-датчики, но разработчики часто комбинируют несколько видов сенсоров для достижения максимальной точности и функциональности.

Решая, какой датчик выбрать, следует учитывать и понимать:

как устроен прибор;
как работает, по какому принципу;
рабочие характеристики;
место его установки — закрытое помещение или улица. Для дома и внешнего размещения пригодны разные виды устройств;
предназначение — управление охраной, освещением, вентиляцией и так далее;
конфигурацию подконтрольной зоны.

От этих нюансов зависит выбор типа сенсора (ИК, радио или другой), его уровня защищенности и тонкостей настройки. Если прибор подбирается под «умный дом», следует учитывать совместимость с нужной системой.

Высокочастотные датчики: применение и особенности настройки

Принцип действия