Самодельные датчики движения схемы

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.

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).

Читайте также:  Саморезы для гипсокартона по металлу

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.

Специальные электронные приборы, реагирующие на перемещение в зоне действия их чувствительного элемента, пользуются все большей популярностью у рядового потребителя. С их помощью удается не только защищать важные объекты от проникновения посторонних лиц, но и управлять работой подключенного к ним оборудования (осветителей, в частности). Прежде чем изготовить датчик движения своими руками, потребуется ознакомиться с существующими разновидностями этих приборов, а также со схемами их включения.

Виды датчиков

В соответствии с используемым принципом формирования контрольного сигнала все датчики движения делятся на следующие типы:

  • Ультразвуковые чувствительные элементы (УЗ).
  • Радиочастотные приборы (РЧ).
  • Инфракрасные устройства (ИК).
  • Лазерные датчики.

В каждом из этих приборов используется свой вид излучения, регистрируемый чувствительным элементом. Первая разновидность реагирует на УЗ сигнал, отраженный от движущегося объекта, а вторая работает по тому же принципу, но уже в радиочастотном спектре.

Инфракрасные датчики, в отличие от остальных, не используют отраженный сигнал, а обнаруживают передвигающегося человека или животное по тепловому излучению их тела.

Лазерные датчики реагируют на отраженный сигнал в диапазоне волн, соответствующих частоте накачки.

По своему назначению все эти изделия делятся на следующие виды:

  • охранные;
  • включатели освещения;
  • коммутаторы бытовых приборов.

Первый тип датчиков позволяет включать мощный прожектор, освещающий охраняемые территории перед домом или гаражом при проникновении на них постороннего лица. Модели второго типа управляют освещением рабочих участков, находящихся внутри помещений. Они включают свет при приближении человека к зоне сборника мусора, например, и отключают при его уходе. Датчики, управляющие работой бытовых приборов, срабатывают при приближении человека и подключают к сети электрочайник на кухне или телевизор в гостиной.

При выборе схемы самодельного чувствительного прибора обычно исходят из простоты ее реализации.

Самодельные датчики движения

Схемы датчиков движения, собираемые своими руками, достаточно просты для того, чтобы каждый желающий мог сделать их в домашних условиях. Наиболее распространенными среди пользователей являются следующие варианты:

  • световой датчик;
  • емкостный датчик;
  • тепловой прибор, собранный на основе комплекта «Arduino»

Первым в этом списке представлен прибор, состоящий из встроенного источника света и вынесенного на определенное расстояние транзисторного фотоэлемента. При пересечении перемещающимся человеком линии связи световой луч прерывается, после чего срабатывает исполнительный элемент. Сразу вслед за этим подключенный к нему светильник включается. В устройствах второго типа используется принцип изменения емкости помещения при появлении в нем человека. Поэтому его основной элемент – распределенный конденсатор, состоящий из самодельных емкостных конструкций.

Датчик, собранный на основе конструктора «Arduino», срабатывает при изменении картины теплового излучения.

Самостоятельное изготовление

Самостоятельное изготовление светового чувствительного прибора начинается с подготовки необходимого инструмента и материала. Для его сборки потребуются:

  • электрический паяльник;
  • измерительный прибор – мультиметр;
  • бокорезы и пинцет;
  • транзисторный фотоэлемент;
  • операционный усилитель (ОУ);
  • набор деталей: конденсатор, резисторы и реле РЭС55;
  • готовый блок питания, обеспечивающий подачу напряжения в схему.

Также необходимо запастись старой лазерной указкой, служащей источником светового сигнала и набором проводов.

Фотоэлемент можно изготовить самостоятельно, взяв за основу любой старый транзистор (П416, например). Для этого нужно взять бокорезы, а затем с их помощью «выкусить» крышку транзистора, оставив площадку с тремя ножками. Под воздействием света кристаллическая основа вскрытого триода будет работать как фотоэлемент, имеющий чуть меньшую чувствительность.

Порядок сборки

Берется старый, но работающий блок питания от 4,5 до 12-ти Вольт, от него отрезается питающий разъем. Отвод оформляется в виде двух проводников (плюса и минуса), которые удобно впаивать в схему. Определиться с полярностью электропитания можно с помощью мультиметра.

Читайте также:  Расчет тепловых потерь здания

Все последующие операции выглядят так:

  1. Из подготовленных деталей собирается несложная схема приемника светового луча от лазерной подсветки.
  2. Сама она подключается к блоку питания, для чего придется воспользоваться паяльником.
  3. Собранная часть с приемным элементом помещается в подходящую по размерам коробку; при этом шляпка светочувствительного элемента выводится наружу.

По завершении сборочных операций следует перейти к монтажу самодельного датчика и последующему его подключению.

Монтаж и подключение

Сделанный своими руками световой датчик удобнее всего встраивается в дверном проеме. В этом случае входящий в помещение человек обязательно пересечет линию, образованную лучом указки и приемником светового излучения (фотоэлементом).

Если система располагается на улице, помещенный в пластиковую коробку приемник при установке слегка затеняется самодельным козырьком. Иногда для этих целей используется кусок пропускающего свет материала, закрывающего приемное отверстие в коробке. Использование таких приемов позволяет снизить влияние других источников света, отраженных от белых поверхностей, например.

Высота установки указки и приемника внутри помещений выбирается равной одному метру. Такое расположение оптимально для большинства членов семьи и вместе с тем прибор не будет срабатывать при перемещении животных. Эта высота к тому же исключает возможность попадания лазера в глаза взрослого человека.

Для включения и срабатывания схемы используется реле типа РЭС 55A, на обмотку которого напряжение подается с исполнительной части. Порядок работы самодельного устройства:

  1. Под действием светового луча в нормальном (не включенном) состоянии через фоторезистор протекает ток, приводящий к его отрыванию.
  2. На подключенном к выходу конденсаторе накапливается заряд, создающий на его обкладках определенный потенциал (система находится в равновесии).
  3. При появлении преграды в виде человека приемник-фоторезистор закрывается, а накопленный на обкладках заряд стекает через подсоединенное параллельно сопротивление.
  4. Это приводит к снижению потенциала в контрольной точке ОУ практически до нуля, в результате чего низковольтное напряжение поступает на обмотку реле.

Контакты реле замыкают цепь питания светильника, на который мгновенно подается сетевое напряжение 220 Вольт. После прохода человека система останется в неизменном состоянии до тех пор, пока выключатель остается с включенной кнопкой.

Изготовление и настройка микроволнового датчика

Для изготовления микроволнового датчика потребуется опыт работы с генераторными устройствами высоких частот. За основу взята любительская схема транзисторного генератора на полевой структуре. Приемник выполнен по трансформаторной избирательной схеме с ключевым каскадом на транзисторе КТ315, нагруженным на детекторный диод.

Система работает так:

  1. B отсутствие движущегося объекта амплитуды сигналов генератора и приемника примерно равны и взаимно компенсируются.
  2. По этой причине на входе ключа и детектора напряжение равно нулю и подключенное к выходу реле не срабатывает.
  3. При появлении в зоне чувствительности человека баланс сигналов нарушается и как следствие на выходе схемы появляется напряжение.
  4. Оно подается на обмотку реле, при срабатывании которого 220 Вольт через его контакты поступают на светильник.

Для настройки системы в схеме предусмотрен переменный резистор, величина которого определяет положение рабочей точки выходного транзистора. При ее изменении корректируется момент его срабатывания – чувствительность схемы.

Всевозможные сенсоры позволяют автоматизировать множество процессов в быту.

Некоторые из них можно изготовить самостоятельно.

Сегодня научимся делать датчик движения для включения света своими руками.

Виды и классификация

По принципу действия датчики движения заводского изготовления делятся на три типа:

  1. ультразвуковые;
  2. радиочастотные;
  3. инфракрасные.

Ультразвуковые (УЗ)

Рабочая область сенсора состоит из двух частей:

  1. излучатель ультразвука;
  2. анализатор отраженного сигнала (приемник).

При появлении в поле зрения датчика движущегося объекта, в отраженном сигнале появятся изменения. Анализатор зарегистрирует их и подаст сигнал на полупроводниковый переключатель или реле, вызывающий замыкание цепи.

Достоинства УЗ-сенсора:

  • дешево стоит;
  • атмосферные факторы не влияют на работу;
  • «видит» объекты из любого материала.

Недостатки:

  • дальнодействие ограничено;
  • не реагирует на плавное движение;
  • вызывает дискомфорт у животных (они чувствительны к УЗ).

Радиочастотные (РЧ)

Принцип тот же, только вместо УЗ излучаются радиоволны.

Достоинства:

  • компактность;
  • значительная дальность действия;
  • способность фиксировать движущиеся объекты, расположенные за стеклом или тонкой непрозрачной перегородкой;
  • высокая точность.

Недостатки:

  • стоят дорого;
  • сверхчувствительны, потому иногда случаются ложные срабатывания;
  • при значительной мощности оказывают негативное воздействие на людей и животных, находящихся в поле зрения сенсора длительное время.

Инфракрасные (ИК)

Ничего не источают, а только улавливают инфракрасное излучение, определяя таким образом температуру объектов. При появлении в поле зрения объекта с заданной температурой (обычно настраивается на 36,6 градусов) срабатывают, замыкая цепь светильника.

Читайте также:  С чего начать поклейку обоев в комнате

Достоинства:

  • не оказывают вредного воздействия на людей и животных;
  • легко поддаются настройке;
  • имеют доступную стоимость.

Недостатки:

  • диапазон рабочих температур ограничен;
  • не «видят» сквозь материалы, не пропускающие ИК-излучение;
  • реагируют на нагревательные приборы.

Классификация по назначению

По назначению сенсоры движения делятся на:

  1. внутренние (комнатные);
  2. наружные (уличные).

Вторые отличаются устойчивостью к экстремальным температурам и значительным радиусом действия — 500 м и более.

Разновидности самодельных датчиков

Самодельные датчики движения работают на иных принципах:

Далее будет рассмотрен процесс изготовления светового датчика движения.

Необходимые инструменты и материалы

Для изготовления понадобится всего два инструмента:

Элементы и материалы нужны такие:

  • фототранзистор (на схеме обозначен VT1);
  • конденсатор (С1);
  • операционный усилитель с обратной связью (DA1);
  • резистор с обратной связью на операционный усилитель (R2);
  • обычный резистор (R1);
  • блок питания;
  • реле РЭС 55А;
  • лазерная указка (при небольшом расстоянии между источником света и фотоприемником вместо лазера можно использовать фотодиод);
  • провод;
  • прокладка водопроводная;
  • шуруп.

Фототранзистор можно изготовить самостоятельно из транзистора П417А или любого другого, имеющего вид шляпы с полями на 3-х ножках. Крышку корпуса демонтируют, открывая полупроводниковую начинку либо в ней формируют отверстие, срезая верхнюю часть. При освещении открытого кристалла прибор будет действовать, как фототранзистор, только с меньшей чувствительностью.

Этапы сборки прибора

Датчик движения собирается в несколько приемов:

  1. от блока питания отрезается разъем. Далее мультиметром определяется жила с плюсовым зарядом;
  2. из перечисленных выше компонентов делают фотоприемник, соединяя их в схему.

Затем подключают лазерную указку к блоку питания:

  • припаивают к блоку два дополнительных провода;
  • протыкают шурупом водопроводную прокладку и помещают данную конструкцию в лазерную указку шляпкой вперед, так чтобы та уперлась в пружинный контакт.

Один из дополнительных проводов подсоединяют к шурупу, второй — помещают в щель между прокладкой и корпусом указки.

Как подключить датчик движения: схема

Самодельный световой датчик движения желательно устанавливать в дверном проеме — тогда входящий в комнату человек гарантированно пересечет линию между источником света и фотоприемником.

Изделие будет смотреться изящнее, если схему фотоприемника поместить в пластмассовую коробку с отверстием напротив фототранзистора.

Примерная установка датчика движения на улице

Чтобы исключить влияние других источников света, фотодатчик затемняют и закрывают темным светопропускающим материалом.

Высота установки — 1 м от пола. При таком размещении сенсор не замечает домашних животных и при этом полностью исключается попадание лазера в глаза человеку (оказывает негативное воздействие на сетчатку). Для подачи питания на светильник, к датчику подключается реле РЭС 55А.

Схема подключения следующая:

  1. обмотка соединяется со входом;
  2. на один контакт подается напряжение 12 В;
  3. второй контакт подключается к заземлению;
  4. третий подводится к светильнику.

Работает устройство следующим образом:

  • под воздействием света в фоторезисторе формируется рабочее напряжение, вызывающее его открытие;
  • на конденсатор С1 подается питание, вследствие чего он заряжается;
  • при появлении светонепроницаемой преграды между источником света и фотоприемником (в комнату вошел человек), фототранзистор закрывается и конденсатор С1 разряжается;
  • это приводит к снижению напряжения в точке А и, соответственно, на выходе до нулевого значения. Этому способствует операционный усилитель DA1;
  • при падении напряжения, источник питания посредством реле замыкается на светильнике.

Изготовление микроволнового датчика

Этот сенсор собирается по схеме ниже. Здесь транзистор VT1 попутно играет роль высокочастотного генератора радиоприемника. Напряжение, задаваемое смещением на базе транзистора VT2, выпрямляется детекторным диодом.

Обмотки трансформатора Т1 настроены на разные частоты. В нормальном состоянии (отсутствуют движущиеся объекты) амплитуды сигналов компенсируют друг друга и на детекторе VD1 напряжение не подается.

Схема принципиальная микроволнового датчика движения

При появлении движущихся объектов, затеняющих антенну и искажающих идущие к ней радиоволны, амплитуды сигналов суммируются и детектируются на диоде. Это вызывает открытие VT2.

Настройка

В предложенной схеме 1 на резистор R1 возлагаются функции коллектора и нагрузки. Настройка рабочей точки осуществляется с его помощью. Оптимальное сопротивление определяют методом подбора.

Для точной настройки значений включения и отключения микроволнового датчика (схема 2) требуется компаратор. Его роль играет тиристор VS1. Он находится под управлением силового реле напряжением 12 В.

Видео по теме

Как сделать светильник с датчиком движения своими руками:

Процесс изготовления самодельного датчика движения для управления освещением не отличается сложностью. Справиться с этим может и начинающий, следует только внимательно изучить представленные в статье схемы и рекомендации.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

Adblock detector