Как работают датчики движения для включения света

Датчик движения для включения света: схемы установки

В самом простом случае датчик движения подключается в разрыв фазного провода, который идет на лампу. Если речь идет о темном помещении без окон, такая схема работоспособна и оптимальна.

Схема включения датчика движения для включения света в темном помещении

Если говорить конкретно о подключении проводов, то фаза и ноль заводятся на вход датчика движения (обычно подписаны L для фазы и N для нейтрали). С выхода датчика фаза подается на лампу, а ноль и земля на нее берем со щитка или с ближайшей распределительной коробки.

Если же речь идет об уличном освещении или включении света в помещении с окнами, надо будет или ставить датчик освещенности (фотореле), или устанавливать на линии выключатель. Оба устройства предотвращают включение освещения в светлое время суток. Просто одно (фотореле) работает в автоматическом режиме, а второе включается принудительно человеком.

Схема подключения датчика движения на улице или в помещении с окнами. На месте выключателя может быть фотореле

Ставятся они также в разрыв фазного провода. Только при использовании датчика освещенности, его надо ставить перед реле движения. В таком случае оно будет получать питание только после того как стемнеет  и не будет работать «вхолостую» днем. Так как любой электроприбор рассчитан на определенное количество срабатываний, это продлит срок эксплуатации датчика движения.

Все описанные выше схемы имеют один недостаток: освещение нельзя включить на длительное время. Если вам надо вечером проводить какие-то работы на лестнице, вам придется все время двигаться, иначе периодически свет будет отключаться.

Схема подключения датчика движения с возможностью длительного включения освещения (в обход датчика)

Для возможности длительного включения освещения, параллельно с детектором устанавливается выключатель. Пока он выключен, датчик в работе, свет включается когда он срабатывает. Если вам надо включить лампу на длительный период, щелкаете выключателем. Лампа горит все время, пока выключатель снова не будет переведен в положение «выключено».

Датчик движения: как это работает

Любой прибор рассматриваемого семейства реагирует на движение. Рассмотрим, как работают разные виды датчиков движения.

Инфракрасный

Его принцип действия — анализ поступающего на рабочую поверхность тепла. PIR-разновидности не генерируют его сами, а лишь регистрируют входящее.

Инфракрасный прибор конструктивно содержит два теплочувствительных элемента. Для правильной фокусировки лучей перед каждым модулем размещена линза Френеля. Принцип работы типичного PIR-прибора таков:

• линзы направляют излучение на «свой» рабочий модуль;
• при отсутствии движения в зоне видимости каждый из таковых получает примерно одинаковое количество тепла;
• при появлении теплового объекта ИК лучи проходят через линзы на одну часть термодатчика. Показания между ней и второй частью начинают различаться, и прибор «понимает», что мимо него кто-то прошел.

Разумеется, схема применением двух линз весьма проста и груба, хотя и пригодна, к примеру, для включения освещения по сенсору в простых случаях. Поэтому в действительности каждый прибор оснащается несколькими десятками линз. Внешне такой модуль выглядит как фасеточный глаз стрекозы и выведен на корпус в виде ячеистого окошка, скрывающего теплочувствительные компоненты.

В качестве последних в основном используют пироэлектрические элементы. Менее распространены полупроводниковые варианты и микроболометры с термопарами.

Ультразвуковые датчики

Эти приборы анализируют не воспринимаемый слухом человека ультразвуковой спектр. Принцип действия датчика движения таков:

• встроенный генератор ультразвука с определенной периодичностью испускает пучки акустических волн;
• после этого он переходит на прием и измеряет отраженный звук.

Если картина отраженного ультразвукового «эха» не изменяется, в зоне покрытия движения нет. Когда оно появляется, допплеровский эффект искажает эхо и работающий прибор понимает, что обстановка поменялась. Если зарегистрированное изменение превысит установленный настройками порог, сенсор сработает.

Генерирующим УЗ блоком обычно служит кварцевый или керамический пьезоэлемент, встречаются образцы с вибрирующей в электростатическом поле мембраной.

Радиоволновые

Принцип работы датчика движения данного типа похож на работу ультразвуковых, но измеряется не отраженный звук, а радиосигнал.

Преимущества радиодатчиков — в способности работать с площадями вне прямой видимости. Радиоволны в состоянии преодолевать неметаллические препятствия наподобие стен, и такие приборы можно использовать для контролирования скрытых за преградами помещений и объектов. Но реагирующее на радиоизлучение устройство стоит дорого, поэтому эти приборы (как и микроволновые) редко используются в домашних комплексах автоматизации, хотя нашли применение в системах наблюдения за крупными коммерческими площадями — цехами, складами и так далее.

Фотоэлектрические

Как видно из названия, они реагируют на свет. Их принцип работы — прерывание пучка падающего светового потока. Если прибор затеняется, он срабатывает.

Техническое устройство датчика движения рассматриваемого типа просто, такие приборы конструктивно составлены из двух частей:

• испускающей световые волны;
• принимающей.

Последняя содержит модуль генерирования тока под действием излучения. Если поток перекрыт, прибор сработает.

Самый простой пример применения фотосенсоров — в метрополитене: благодаря им работают турникеты метро. Если пассажир пытается пересечь турникет не заплатив, датчик реагирует и закрывает проход.

Плюсы и минусы

Теперь что касается сильных сторон:

• датчики имеют хорошую — порой даже избыточную — чувствительность, которой более чем достаточно для определения объекта в зоне видимости;
• легкая установка;
• большинство моделей имеют хороший защищенный корпус, что позволяет защититься от воды, пыли или непосредственного урона.

В качестве же недостатков выступают:

• в зависимости от выбранного вида будет меняться сложность настройки — предварительно стоит тщательно сформулировать цели и задачи, и только потом что-либо приобретать;
• большая часть настраиваемых параметров сильно зависит от погоды: в моделях высшего сегмента это исправлено посредством предоставления возможности для настройки шаблонов, которые могут быть быстро изменены;
• дорогой ремонт, несмотря на легкость конструкции: заменить на новый зачастую проще.

Тем не менее не стоит сильно на этом зацикливаться. Порой бывают обстоятельства, в которых датчик объема единственный возможный вариант. В этом случае недостатки можно нивелировать правильным выбором и адаптацией помещения.

Сфер применения датчика объема до сих пор по-прежнему много. Он используется как для автомобильной сигнализации, так и в помещениях вне зависимости от их типа. Они будут идеальны для противоугонной системы, но нужно грамотно выбрать место расположения. Хорошо в такой сфере показывают себя микроволновые модели. Соотношение цены и качества предоставляет потенциальным пользователям максимальную производительность и простую в установке и настройке. Замена такого устройства также не требует особых навыков и с ней справится буквально любой.

Выполнение настройки после подключения датчика движения

После установки устройства и выполнения его подключения осуществляется регулировка датчика движения с настройкой его рабочих параметров для корректной и эффективной работы оборудования.

Регулировка работы датчика движения по степени освещенности, выполняется с помощью реле LUХ.

Функция установки задержки отключения прибора TІME позволит задать необходимый период, на протяжении которого датчик не будет отключать свет. Диапазон значения состоит в пределах 5-600 секунд. Здесь большую роль играет скорость движения человека в зоне чувствительности датчика. Если человек проходит данный промежуток быстро, выставляется минимальное временное значение.

Регулировка работы прибора, в зависимости от степени освещенности, выполняется с помощью реле LUХ. Устанавливается необходимый порог, при котором датчик будет срабатывать даже в дневное время суток. Здесь следует выбирать минимальное или среднее значение на шкале. Максимальный или минимальный уровень выставляется в случае малого или большого количества естественного света в помещении.

С помощью регулятора SЕNS выполняется установка уровня чувствительности прибора к срабатыванию, что зависит от размера и дальности объекта. Для этого действие устройства проверяется для каждого члена семьи, после чего выбирается оптимальное значение. Если наблюдаются ложные срабатывания датчика, уровень чувствительности лучше снизить. В случае выхода прибора из строя или сбоя в работе одного из его параметров, ремонт датчика движения следует доверить специалисту, что станет гарантией корректной его эксплуатации впоследствии.

Обратите внимание! Если настройка устройства выполнялась в летний период времени, следует его перенастроить для зимнего времени – и наоборот.
Чувствительность прибора к срабатыванию выставляется с помощью регулятора SЕNS

Типичное исполнение детекторов движения

Рассматриваемые датчики классифицируются в зависимости от способа обнаружения движения объекта. Существуют две классификации приборов:

1. Активные.
2. Пассивные.

Детекторы активного действия

Детекторы активного действия являются устройствами, функционирующими по принципу радарной схемы. Этот тип приборов излучает радиоволны (микроволны) в границах контролируемой зоны. Микроволны отражаются от существующих объектов и принимаются сенсором датчика движения.

Упрощённая схематика конструкции сенсора активного действия: 1 – источник (передатчик) микроволнового излучения; 2 – приёмник отражённого микроволнового сигнала; 3 – сканируемый объект

Если в зоне контроля обнаруживается движение в момент трансляции датчиком микро-излучения, создаётся эффект — доплеровский (частотный) сдвиг волны, который воспринимается вместе с отражённым сигналом.

Этот фактор сдвига указывает на то, что волна отразилась от движущегося объекта. Будучи электронным устройством, датчик сканирования движения способен вычислить такие изменения и отправить электрический сигнал:

• в систему сигнализации,
• на переключатель света,
• на другие устройства,

схематично подключенные к датчику обнаружения движения.

Активные микроволновые датчики сканирования движения, в основном используются, к примеру, на автоматически работающих дверях торговых центров. Но вместе с тем этот тип приборов удачно подходит для домашних охранных систем или коммутации внутреннего освещения.

Этот вид электроники не подходит для коммутации наружного освещения или аналогичных применений. Обусловлено это массовостью активных объектов в условиях улицы, которые постоянно двигаются.

Например, движение ветвей деревьев от ветра, перемещение мелких животных, птиц и даже крупных насекомых, фиксируются активным сенсором, что приводит к ошибке срабатывания.

Детекторы пассивного действия (PIR – passive infrared)

Пассивные датчики движения – полная противоположность активным сенсорам. Пассивные системы ничего не посылают. Попросту обнаруживают инфракрасную энергию.

Конструктивное исполнение сенсора пассивного типа: 1 – Мульти объектив; 2 – Оптический фильтр; 3 – счетверённый инфракрасный элемент; 4 – металлический корпус; 5 – инфракрасное излучение; 6 – стабилизированный источник питания; 7 – усилитель; 8 — компаратор

Инфракрасные (тепловые) уровни энергии воспринимаются пассивными детекторами, непрерывно сканирующими область контроля или объект.

Учитывая, что инфракрасное тепло излучается не только от живых организмов, но также от любого объекта с температурой выше абсолютного нуля, можно сделать выводы о пригодности применения.

Эти датчики обнаружения движения не были бы эффективными, если бы их можно было активировать маленьким животным или насекомым, которое перемещается в диапазоне обнаружения.

Однако большинство существующих пассивных датчиков допустимо настроить на восприятие движение так, чтобы контролировать объекты с определенным уровнем испускаемого тепла. Например, прибор вполне можно настроить только на восприятие людей.

Сенсоры гибридной (комбинированной) конструкции

Комбинированный (гибридный) технологический датчик сканирования движения представляет собой систему комбинации активной и пассивной схемы. Такая электроника активирует действие только в случае обнаружения движения и той и другой схемой.

Комбинированные системы видятся полезными под применение в модулях сигнализации, так как уменьшают вероятность срабатывания на ложных тревогах.

Вместе с тем, эта технология обладает своими недостатками. Комбинированный прибор не в состоянии обеспечить такой же уровень безопасности, как отдельно взятые PIR и СВЧ-датчики.

Это очевидно, поскольку сигнал тревоги срабатывает только при обнаружении движения активным и пассивным датчиками одновременно.

Допустим, если злоумышленнику удастся каким-то способом предотвратить обнаружение одним из датчиков комбинированного прибора, движение останется незамеченным.

Соответственно, сигнал тревоги не будет отправлен на микропроцессор центральной системы сигнализации. На сегодня самым популярным типом комбинированных датчиков считается конструкция, где объединяются схемы PIR и микроволнового датчика.

Устройство и принцип действия ламп с датчиком движения

Устройство лампы с датчиком движения (ДД) не сильно отличается от конструкции обычной led. Сам чувствительный сенсор встроен внутрь колбы, перед рассеивателем.

Внутреннее устройство встроенного чипа ДД

Если встраивается еще чип, считывающий освещенность, то он размещается рядом с сенсором движения.

Датчик движения встраивается максимально близко к рассеивателю для увеличения чувствительности. Радиус его действия доходит до 8 м.

Кроме встроенных чипов существуют внешние: устройство располагается вне источника света. Несомненно, встроенный чип гораздо удобнее, проще в эксплуатации.

У датчиков движения есть свои недостатки: ложное срабатывание на животных или горячий предмет (батарея). Избежать этого помогают правильные настройки чувствительности.

Принцип работы сенсора зависит от его типа. Инфракрасный чип регистрирует не само движущееся тело, а тепло, исходящее от него. Тепло, оно же инфракрасное излучение, проходит через линзу Френеля, попадает на чувствительный сенсор. Как только сенсор «поймал» сигнал, то он подает команду на зажигание света. Как правило, лампа загорается на строго определенный отрезок времени, после чего – гаснет. Инфракрасные сенсоры плохо ловят тепло неподвижного объекта: если человек по какой-то причине замер, то свет может погаснуть.

Работа ультразвуковых чипов основана на излучении ультразвуковых волн частотой от 20 до 60 кГц. При встрече с движущимся объектом волны отражаются от него, датчик это улавливает и подает напряжение на источник света. Когда движущееся тело ушло из зоны действия, реле отключает напряжение.

Принцип действия микроволновых датчиков схож с ультразвуковыми. Чип генерирует не ультразвуковые, а электромагнитные волны частотой около 5,8 ГГц. При встрече с движением волны изменяют скорость, сенсор это фиксирует и замыкает контакты подачи электричества на светильник.

Комбинированные системы собирают в себе сразу несколько чипов. Часто к датчикам движения добавляется фотореле, которое анализирует уровень освещенности: так предотвращается работа светильников в светлое время суток.

Как подключить датчик движения

Схема подключения

Подключение датчика движения для освещения процедура, не отличающая высоким уровнем сложности, но достаточно специфическая, для выполнения которой необходим определенный опыт и наличие знаний. Специалисты выделяют несколько основных схем подключения оборудования, а именно:

• Параллельная.
• Последовательная.
• Установка нескольких датчиков с применением магнитного пускателя.

В случае последовательного подключения весь процесс управления освещением в помещении или снаружи осуществляется в автоматическом режиме и регулируется самим оборудованием. Когда же свет должен гореть длительное время и при этом объект не будет, совершать движения или будет находиться за пределами контролируемой зоны, параллельно оборудованию устанавливается ручной выключатель.

Схема подключения датчика

Хорошим примером удобства установки выключателя можно назвать гараж со смотровой ямой. Находясь в яме человек, не попадает в зону работы датчика, но нуждается в постоянном источнике света. После завершения работы выключить свет можно вручную.

Для больших помещений необходима установка нескольких элементов, подключение которых происходит от одной фазы в параллельном порядке. При срабатывании любого из датчиков в сети, цепь замыкается, и включаются все остальные.

Схема подключения с магнитным пускателем

Установка магнитного пускателя требуется при использовании мощного источника света или подключения других видов электрического оборудования в дополнение к лампам освещения.

В видео наглядно показано, как выполнять подключение:

https://youtube.com/watch?v=ZPLpEDbUWxg

Монтаж

Монтаж оборудования также имеет несколько важных нюансов, среди которых можно выделить:

• Обеспечение защиты от воздействия внешних факторов, на которые не рассчитана конкретная модель, способных привести к ложному срабатыванию или к блокировке на срабатывание.
• Обеспечение доступа к зоне обнаружения.
• Тип подключения к сети подачи электрической энергии.

Подключение любой модели происходит за счет специальных клемм. Стандартным и часто используемым вариантом является клеммы на 3 вывода, иногда используются на 4 вывода. Расшифровка маркировки установленной на клеммы происходит следующим образом:

• L- обозначает фазу. Чаще всего это красный или коричневый провод.
• N – ноль, всегда проводи синего цвета.
• L имеющая в дополнение штрих или стрелочку, а также букву А обозначает осветительный прибор.
• PE- заземление.

Большинство производителей придерживаются стандартов в плане выбора цвета проводов, допускается исключения из правил. Поэтому для правильного подключения устройства желательно определять при помощи индикатора фазу или ноль дополнительно.

После выполнения монтажных работ обязательна регулировка датчика, для комфортабельной эксплуатации оборудования в будущем. Она проходит в несколько основных этапов:

• Регулировка датчика движения для включения света подразумевает настройку уровня чувствительно сенсора. Установка данного показателя позволяет снизить риск ложного срабатывания (в частности при небольшом движении, реагировании на животных, изменение температуры в отопительной системе или за счет работы системы кондиционирования и т.п.). Когда выбрана модель, оснащенная фотоэлектрическим датчиком, то вместо уровня чувствительности сенсора регулируется порог освещенности, при изменении которого оборудование приходит в действие.
• Пользователь имеет возможность, установить время работы оборудования. Под этим показателем подразумевается временной промежуток до выключения света при отсутствии движения в контролируемой зоне.
• Когда датчик срабатывает и на уровень шума, то регулируется чувствительность микрофона. Удобно производить данную процедуру при задействовании портативного источника звука, меняя его громкость в радиусе действия датчика.

Проследить произошли ли изменения настроек или нет, в большинстве моделей можно в процессе наблюдения за установленным светодиодным индикатором, меняющим частоту своего мигания при включении оборудования.

Принцип работы технологии

Дистанционные инфракрасные извещатели, использующие технологию QUAD, имеют четыре пироэлектрических детектора. Расположены они по-разному. Стандартно, их устанавливают друг рядом с другом, что позволяет получить четыре зоны обнаружения с помощью одной линзы Френеля или одного зеркала. Однако, в настоящее время гораздо более часто используемое расположение пироэлектрических устройств, заключается в их расположении в два ряда по два детектора.

Благодаря такому расположению, зоны обнаружения сгруппированы в группы по четыре луча. Глядя на приведенную выше схему, можно сделать вывод, что детекторы QUAD имеют два детектора с двойными пироэлектрическими датчиками. В инфракрасных извещателях с технологией QUAD, электрический сигнал от каждой пары пироэлектриков обрабатывается отдельно в аналого-цифровом чипе.

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.