Датчики движения | Основные виды и их особенности, области применения
В повседневной жизни датчики движения чаще всего используются в:
1. Охранных системах, сигнализациях, системах контроле доступа (в том числе автомобильных)
2. Управлении освещением
3. Системах умного дома, для управления различными устройствами вентиляции, кондиционирования, автоматического открывания дверей и т.п. Под понятием «датчик движения» или «датчик присутствия», часто скрываются устройства совершенно разного принципа действия, выполняющие единую задачу, только различными способами.
В настоящее время наибольшее распространение получили следующие виды датчиков движения:
Полезная информация о различных характеристиках датчиков движения, которые нужно учитывать при выборе и приобретении.
А теперь давайте рассмотрим подробнее каждый из типов датчиков движения, принцип их действия, особенности эксплуатации, варианты использования и области применения.
Инфракрасные (ИК) датчики движения
Принцип Действия Инфракрасного датчика движения
Принцип работы инфракрасных датчиков движения заключается в обнаружении изменений инфракрасного (теплового) излучения окружающих объектов.
Каждый объект имеющий температуру испускает инфракрасное излучение, которое через систему линз или специальных вогнутых сегментированных зеркал, попадает на расположенный внутри датчика движения чувствительный сенсор, регистрирующий это.
Как работает инфракрасный датчик движения?
Когда объект движется, его ИК излучение поочередно фокусируется различными линзами системы на сенсоре (количество линз обычно варьируется от двадцати до шестидесяти штук), это и является сигналом к выполнению заложенной в датчике функции. Чем больше линз в системе датчика движения – тем выше его чувствительность. Так же, чем больше площадь поверхности системы линз – тем шире зона охвата у датчика движения.
Основные недостатки инфракрасных датчиков движения:
— Возможность ложных срабатываний. Из-за того, что датчик реагирует на любые ИК (тепловые) излучения, могут случаться ложные срабатывания даже на теплый воздух, поступающий из кондиционера, радиаторов отопления и т.п.
— Снижена точность работы на улице. Из-за воздействия окружающих факторов, таких как прямой солнечный свет, осадки и т.п.
— Относительно небольшой диапазон рабочих температур
Плюсы инфракрасных датчиков движения:
— Возможность довольно точной регулировки дальности и угла обнаружения движущихся объектов
— Удобен в использовании вне помещений т.к. реагирует лишь на объекты имеющие собственную температуру.
— При работе абсолютно безопасны для здоровья человека или домашних питомцев, т.к. работает как «приемник», ничего не излучая
Подробное описание установки и подключения инфракрасного датчика движения описано в нашей статье :
Ультразвуковые (УЗ) датчики движения
Принцип действия ультразвукового датчика движения
Принцип работы ультразвукового датчика движения заключается в исследовании окружающего пространства с помощью звуковых волн, частотой находящейся за пределами слышимости человеческим ухом – ультразвуком. При обнаружении изменения частоты отраженного сигнала, в следствии движения объектов, датчик запускает заложенную в нее функцию.
Как работает ультразвуковой датчик движения?
Внутри ультразвукового датчика движения расположен генератор звуковых волн (в зависимости от производителя и модели обычно генерируется частота звуковой волны 20-60 кГц), которые излучаются в зоне действия датчика и отражаясь от окружающих объектов поступают обратно в приемник.
Когда в зоне обнаружения ультразвукового датчика движения появляется движущийся объект, частота отраженной от объекта волны изменяется (эффект Доплера), что регистрируется приемником датчика и от него поступает сигнал на выполнение заложенной в ультразвуковой датчик движения функции, это может быть включение освещения или разрыв сигнальной сети охранной системы.
Особо широкое применение ультразвуковые датчики движения получили в автомобильной промышленности: в системах автоматической парковки, в так называемых «парктрониках», а также системах контроля за «слепыми» зонами. В доме хорошо проявляют себя в обнаружении движений в достаточно длинных коридорах, на лестницах и т.п.
Основные недостатки ультразвуковых датчиков движения:
— Многие домашние животные слышат ультразвуковые частоты, на которых работает датчик движения, что зачастую вызывает у них сильный дискомфорт
— Относительно невысокая дальность действия
— Срабатывает только на достаточно резкие перемещения, если двигаться совсем плавно – возможно обмануть ультразвуковой датчик движения
Преимущества ультразвуковых датчиков движения:
— Относительно невысокая стоимость
— Не подвергаются влиянию окружающей среды
— Определяют движение вне зависимости от материала объекта
— Имеют высокую работоспособность в условиях высокой влажности или запылённости
— Не зависят от влияния температуры окружающей среды или объектов
Микроволновые (СВЧ) датчики движения
Принцип действия микроволнового датчика движения
Микроволновый датчик движения излучает высокочастотные электромагнитные волны (частота волн может быть различной в зависимости от производителя, обычно она составляет 5,8ГГц), которые отражаясь от окружающих объектов регистрируются сенсором и в случае обнаружения малейших изменений отраженных электромагнитных волн, микропроцессор устройства приводит в действие заложенную в него функцию.
Как работает микроволновой датчик движения?
Когда в зоне обнаружение микроволнового датчика движения появляется перемещающийся токопроводящий объект, это регистрируется им и сразу поступает сигнал на выполнение встроенной в него функции.
Основные недостатки ультразвуковых датчиков движения:
— Имеет более высокую стоимость относительно датчиков других типов с аналогичными показателями
— Возможность ложных срабатываний, из-за движений вне необходимой зоны наблюдения, за окном и т.п.
— СВЧ излучение небезопасно для здоровья человека, необходимо выбирать микроволновые датчики движения с малой мощностью излучения. Согласно заключениям организаций, изучающих влияния СВЧ излучения на организм человека (Всемирная Организация Здравоохранения, Международная Комиссия по Защите от Неионизирующего Излучения и некоторых других), безопасным для человека является непрерывное излучение с плотностью мощности до 1 мВт/см2.
Преимущества микроволновых датчиков движения:
— Датчик способен обнаруживать объекты за разнообразными диэлектрическими или слабо проводящими ток препятствиями: тонкими стенами, дверьми, стеклами и т.п.
— Работоспособность датчика не зависит от температуры окружающей среды или объектов
— Микроволновый датчик движения способен реагировать на самые незначительные движения объекта
— Датчик обладает более компактными размерами
— Может иметь несколько независимых зон обнаружения
Комбинированные датчики движения
Принцип действия комбинированных датчиков движения
Комбинированные датчики движения совмещают в себе сразу несколько технологий обнаружения движений, например, инфракрасный датчик и микроволновой. Это наиболее удачное решение если требуется наиболее точное определение перемещений в зоне действия датчика. Несколько параллельно работающих каналов обнаружения движений, делают работу такого датчика максимально продуктивной, ведь они дополняют друг друга, замещая недостатки одних технологий – достоинствами других.
Датчик движения для включения освещения
Включать освещение в некоторых помещениях или на улице на весь темный период неразумно. Чтобы свет горел только тогда когда нужно, в цепь питания светильника ставят датчик движения. В «нормальном» состоянии он разрывает цепь питания. При появлении в его зоне действия какого-то движущегося предмета, контакты замыкаются, освещение включается. После того, как объект пропадет из зоны действия, свет выключается. Такой алгоритм работы отлично показал себя в уличном освещении, в освещении подсобных помещений, коридоров, подвалов, подъездов и лестниц. В общем, в тех местах, где люди появляются только периодически. Так что для экономии и удобства лучше поставить датчик движения для включения света.
Виды и разновидности
Датчики движения для включения света могут быть разных типов, предназначены для различных условий эксплуатации. В первую очередь надо смотреть где может устанавливаться устройство.
Датчик движения для включения света нужен не только на улице
Уличные датчики движения имеют высокую степень защиты корпуса. Для нормальной эксплуатации на открытом воздухе берут датчики с IP не ниже 55, но лучше — выше. Для установки в доме можно брать IP 22 и выше.
Тип питания
Далее надо учесть, от какого источника питается датчик света. Есть следующие варианты :
Датчики движения бывают проводными и беспроводными
Самая многочисленная группа — проводные для подключения к 220 В. Беспроводных меньше, но их тоже достаточно. Они хороши если включать надо освещение, работающее от низковольтных источников тока — аккумуляторных или солнечных батарей, например.
Способ определения наличия движения
Датчик движения для включения света может определять движущиеся объекты используя различные принцип детекции:
Чаще всего для включения света на улице или дома используют инфракрасные датчики движения. Они имеют невысокую цену, большой радиус действия, большое количество регулировок, которые помогут настроить его. На лестницах и в длинных коридорах лучше поставить датчик с ультразвуком или микроволновой. Они в состоянии включить освещение даже если вы еще далеко от источника света. В охранных системах рекомендованы к установке микроволновые — они обнаруживают движение даже за перегородками.
Технические характеристики
После того, как определились с тем, какой датчик движения для включения света вы будете ставить, надо подобрать его технические характеристики.
В технических характеристиках беспроводных моделей есть еще частота, на которой они работают и тип элементов питания
Угол обзора
Датчик движения для включения света может обладать различным углом обзора в горизонтальной плоскости — от 90° до 360°. Если к объекту могут подходить с любого направления, ставят датчики с радиусом 180-360° — в зависимости от его расположения. Если устройство закреплено на стене, достаточно 180°, если на столбе — уже нужно 360°. В помещениях можно использовать те, которые отслеживают движение в узком секторе.
В зависимости от места установки и требуемой зоны обнаружения выбирают радиус обзора
Если дверь одна (подсобное помещение, например), может быть достаточно узкополосного датчика. Если в помещение входить могут с двух-трех сторон, модель должна уметь видеть, как минимум, на 180°, а лучше — во все стороны. Чем шире»охват», тем лучше, но стоимость широкоугольных моделей значительно выше, так что стоит исходить из принципа разумной достаточности.
Есть также угол обзора по вертикали. В обычных недорогих моделях он составляет 15-20°, но есть модели, которые могут охватывать до 180°. Широкоугольные детекторы движения обычно ставят в охранных системах, а не в системах освещения, так как стоимость их солидная. В связи с этим, стоит правильно подбирать высоту установки прибора: чтобы «мертвая зона», в которой детектор просто ничего не видит, была не в том месте, где движение наиболее интенсивное.
Дальность действия
Тут снова-таки, стоит выбирать с учетом того, в помещении будет устанавливаться датчик движения для включения света или на улице. Для помещений радиуса действия в 5-7 метров хватит с головой.
Дальность действия выбирайте с запасом
Для улицы желательна установка более «дальнобойных». Но тут тоже смотрите: при большом радиусе охвата ложные срабатывания могут быть очень частыми. Так что слишком большая зона покрытия может быть даже недостатком.
Мощность подключаемых светильников
Каждый датчик движения для включения света рассчитан на подключение определенной нагрузки — он может пропускать через себя ток определенного номинала. Потому, при выборе, надо знать, суммарную мощность ламп, которые устройство будет подключать.
Мощность подключаемых светильников критична, если включаться будет группа фонарей или один мощный
Чтобы не переплачивать за повышенную пропускную способность датчика движения, да еще и сэкономить на счетах за электричество, используйте не лампы накаливания, а более экономичные — газоразрядные, люминесцентные или светодиодные.
Способ и место установки
Кроме явного деления на уличные и «домашние» есть еще один тип деления по месту установки датчиков движения:
Если освещение включается только для повышения комфорта, выбирают корпусные модели, так как при равных характеристиках они дешевле. Встраиваемые ставят в охранных системах. Они миниатюрные, но более дорогие.
Дополнительные функции
Некоторые детекторы движения имеют дополнительные возможности. Некоторые из них явное излишество, другие, в определенных ситуациях, могут быть полезны.
Это все функции, которые могут быть полезны. Особенно обратите внимание на защиту от животных и задержку отключения. Это действительно полезные опции.
Где разместить
Установить датчик движения для включения освещения надо правильно — чтобы работал он корректно, придерживайтесь определенных правил:
В больших помещениях устройство лучше устанавливать на потолке. Его радиус обзора должен быть 360°. Если датчик должен включать освещение от любого движения в помещении, его устанавливают по центру, если контролируется только какая-то часть, расстояние выбирается так, чтобы «мертвая зона» бала минимальной.
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».
Регулировка (настройка)
После монтажа, датчик движения для включения света необходимо настроить. Для настройки почти всех параметров на корпусе есть небольшие поворотные регуляторы. Их можно поворачивать, вставив в прорезь ноготь, но лучше использовать маленькую отвертку. Опишем регулировку датчика движения типа ДД со встроенным датчиком освещенности, так как они чаще всего ставятся в частных домах для автоматизации уличного освещения.
Угол наклона
Для тех датчиков, которые крепятся на стенах, сначала надо выставить угол наклона. Они закреплены на поворотных кронштейнах, при помощи которых и изменяется их положение. Его надо выбрать так, чтобы контролируемая область была самой большой. Точные рекомендации дать не получится, так как зависит это от угла вертикального обзора модели и от того, на какой высоте вы его повесили.
Регулировка датчика движения начинается с выбора угла наклона
Оптимальная высота установки датчика движения — около 2.4 метра. В этом случае даже те модели, которые могут охватывать всего 15-20° по вертикали контролируют достаточное пространство. Настройка угла наклона — это очень приблизительное название того, чем вам придется заниматься. Будете понемногу менять угол наклона, проверять, как срабатывает в таком положении датчик с разных возможных точек входа. Несложно, но муторно.
Чувствительность
На корпусе эта регулировка подписана SEN (от английского sensitive — чувствительность). Положение можно менять от минимального (min/low) до максимального (max/hight).
В основном, регулировки выглядят так
Это — одна из самых сложных настроек, так как от нее зависит будет ли срабатывать датчик на мелких животных (кошек и собак). Если собака большая, избежать ложных срабатываний не удастся. Со средними и мелкими животными это вполне возможно. Порядок настройки такой: выставляете на минимум, проверяете, как срабатывает на вас и на обитателей меньшего роста. Если необходимо, понемногу чувствительность увеличиваете.
Время задержки
У разных моделей диапазон задержки выключения разный — от 3 секунд до 15 минут. Вставлять его надо все также — поворотом регулировочного колеса. Подписано обычно Time (в переводе с английского «время»).
Время свечения или время задержки — выбираете как вам больше нравится
Тут все относительно легко — зная минимум и максимум вашей модели, примерно выбираете положение. После включения фонаря замираете и засекаете время, по истечении которого он отключится. Далее меняете положение регулятора в нужную сторону.
Уровень освещенности
Эта регулировка относится к фотореле, которое, как мы договорились, встроено в наш датчик движения для включения света. Если встроенного фотореле нет, ее просто не будет. Эта регулировка подписывается LUX, крайние положения подписаны min и max.
Находится они могут на лицевой или тыльной стороне корпуса
При подключении регулятор выставляете в максимальное положение. А вечером, при том уровне освещенности, когда вы считаете должен уже включаться свет, поворачиваете регулятор медленно к положению min до тез пор, пока лампа/фонарь включатся.
Вот теперь можно считать, что реле движения настроено.
Стой, кто идет: принцип работы датчиков движения
Стой, кто идет: принцип работы датчиков движения
Датчик движения — это электронное устройство, распознающее перемещение объектов. Датчики осуществляют контроль за окружающей обстановкой и автоматически передают команду в ответ на движение объекта в зоне действия прибора.
Датчики движения (датчики присутствия) используются в:
Типы датчиков движения
Датчики движения подразделяются по принципу работы на:
Типы питания датчиков:
Инфракрасные датчики движения
Принцип действия
Инфракрасный датчик фиксирует тепловое (инфракрасное) излучение объектов, которые попадают в его зону действия. Датчик представляет собой систему линз или специальных сегментированных зеркал, расположенных вокруг чувствительного сенсора (фотоэлемента). Инфракрасное излучение попадает на этот сенсор, и датчик срабатывает.
В датчике этого типа обычно располагается от 20 до 60 линз. Чем больше линз, тем выше чувствительность устройства. Чем больше поверхность системы линз, тем шире диапазон действия.
Плюсы и минусы инфракрасных датчиков
Преимущества ИК датчиков:
У ИК-датчиков есть и недостатки, обусловленные в первую очередь реакцией на перепады температуры:
Ультразвуковые датчики движения
Принцип действия
Ультразвуковой датчик реагирует на звуковые волны, частота которых превышает диапазон восприятия человеческого уха. Датчик активирует заданную функцию, когда обнаружит изменение частоты сигнала.
Внутри этого датчика находится распознаватель (генератор) звуковых волн (обычно от 20–60 кГц). За счет движения объекта происходит изменение частоты звуковых волн (эффект Доплера). Приемник улавливает колебание звуковой волны, заданный параметр «тишины» нарушается. За счет созданного отклонения от встроенного параметра происходит замыкание электрической цепи, в результате чего активируется заданная функция.
Датчики движения такого типа применяются в автомобильной промышленности, а именно в системах автоматической парковки и обнаружения «слепых зон».
Плюсы и минусы ультразвуковых датчиков
Преимущества ультразвуковых датчиков:
Недостатки датчиков ультразвукового типа:
СВЧ-датчики
Принцип действия
Микроволновые датчики движения излучают высокочастотные электромагнитные волны. Эти волны отражаются от объекта, попадающего в зону действия сенсора. Сенсор регистрирует движение электромагнитных волн объекта и активирует микропроцессор датчика, в результате чего срабатывает заложенная в устройство команда.
Принцип действия, как и в предыдущем случае,основан на эффекте Доплера. Сенсор принимает сигнал — изменение частоты отраженной волны от токопроводящих движущихся объектов.
Плюсы и минусы
Преимущества датчиков движения СВЧ-типа:
Недостатки датчиков СВЧ-типа:
Комбинированные датчики движения
Такие приборы совмещают в себе датчики разных типов. Например, инфракрасный и микроволновый датчик движения. По мнению производителей комбинированных датчиков, за счет сочетания нескольких типов достигается максимальная производительность устройства. Недостатки одного типа компенсируются преимуществами другого. Из минусов — высокая стоимость устройства.
На что обратить внимание при выборе датчика
При выборе датчика движения стоит руководствоваться основными техническими характеристиками устройств.
Угол обзора
У потолочного датчика движения угол обзора до 360 градусов. Если установить его на стену, то половина его возможностей не будет задействована при эксплуатации, также могут появиться ложные срабатывания.
Настенный датчик имеет угол обзора от 120 до 180 градусов. Чаще всего используется для контроля небольшой площади, например придверной территории.
Рабочее расстояние
Зона контроля у рядовых датчиков движения от 6 до 50 метров. Чем меньше пространство, в котором будет установлено устройство, тем меньше должна быть дальность действия.
Мощность нагрузки
Питание датчиков движения происходит от сети 220 В. Некоторые беспроводные датчики потребляют до 12 В благодаря встроенным аккумуляторам или использованию щелочных батареек.
Дополнительные функции
Место использования
Датчики движения используются не только для домашней безопасности или управления освещением и работой техники. Например, в промышленных областях они используются на сборочных линиях для отслеживания количества продуктов и отключения опасного оборудования, если человек подходит слишком близко.
Установка
Особенности установки датчика движения:
Обзор популярных моделей
Инфракрасный датчик движения Navigator 71 963 NS-IRM02-WH
Этот датчик движения потолочного типа анализирует уровень освещения в комнате, подвале, на лестничной площадке. Чувствительный сенсор срабатывает, если уровень освещения в помещении ниже установленного порога.
Подключается к общей сети 220 В.
Средняя стоимость — от 400 рублей.
Sapsan PIR-80
Беспроводной настенный датчик движения, который рассчитан на использование в квартирах, где проживают домашние животные (весом не более 10 кг). Подходит для охранных систем Sapsan. Датчик фиксирует движение объекта и передает сигнал на центральную охранную консоль, после чего сработает тревога и отпугнет взломщиков.
Средняя стоимость — от 1 200 рублей.
Redmond RG-G31S
Это «умный» герконовый датчик движения. Предназначен для дистанционного контроля имущества, закрытия/открытия дверей, окон, сейфов и т. д. Всю информацию датчик отправляет на мобильное приложение. Эту модель можно разместить в удобном месте с помощью двусторонней липкой ленты.
Средняя стоимость — от 600 рублей.
Датчик движения Rubetek RS-3201
Данная модель датчика работает при подключении к центру управления Rubetek. Оповещения о состоянии контролируемого помещения пользователь может просматривать в мобильном приложении Rubetek.
Прибор уникален тем, что его можно использовать в связке с другими приборами и умными устройствами в доме, например включить свет в нужной комнате, активировать работу кондиционера или бризера.
Tion Бризер 3S Rubetek можно подключить к уже имеющемуся центру управления Rubetek либо сделать бризер самостоятельным центром управления умным домом, передавая команды умным датчикам и объединяя их в единую сеть.
Средняя стоимость — 1 490 рублей.
Заключение
Установка датчика движения — это простой и вполне эффективный способ защитить Вашу собственность. Вы можете разместить датчик в квартире, частном доме, на даче, в гараже и т. д. Дополнительный уровень безопасности могут обеспечить камеры наблюдения, подключенные к датчику и системе мониторинга.
Управление освещением, бытовой и климатической техникой поспособствует экономии энергии, например путем выключения света в незанятых помещениях, автоматической активации обогрева, охлаждения и других бытовых задач.
Датчик движения для включения света нужен не только на улице
Датчики движения бывают проводными и беспроводными 
В технических характеристиках беспроводных моделей есть еще частота, на которой они работают и тип элементов питания
В зависимости от места установки и требуемой зоны обнаружения выбирают радиус обзора
Дальность действия выбирайте с запасом
Мощность подключаемых светильников критична, если включаться будет группа фонарей или один мощный
Схема включения датчика движения для включения света в темном помещении
Схема подключения датчика движения на улице или в помещении с окнами. На месте выключателя может быть фотореле
Схема подключения датчика движения с возможностью длительного включения освещения (в обход датчика)
Регулировка датчика движения начинается с выбора угла наклона
В основном, регулировки выглядят так
Время свечения или время задержки — выбираете как вам больше нравится
Находится они могут на лицевой или тыльной стороне корпуса
