Схемы датчиков движения и принцип их работы, схемы подключения. Делаем вместе датчик движения своими силами Как сделать датчик слежения своими руками

Изготовить датчик движения своими руками сейчас придет в голову большому оригиналу. В продаже имеется множество всевозможных устройств подобного типа в широком ценовом диапазоне.

С экономической точки зрения изготовление этого устройства не имеет практического смысла, если только человек не пенсионер, и свой труд не ценит. Но есть одно «но». Сделанное своими руками зачастую имеет значительно большую ценность, чем купленное в магазине.

Преимущества самодельного устройства контроля движения

Самостоятельное изготовление датчика движения своими руками в домашних условиях в итоге приведет к созданию полезного устройства. Сохранит деньги, если не учитывать трудозатраты.

Доставит массу удовольствия от процесса пайки электронных компонентов, запаха канифоли и настройки прибора. Это сродни медитации или релаксации на берегу реки.

Все проблемы уходят на второй план. Мелкие детали требуют сосредоточенности и точности движений.

Приходит понимание сложности и простоты физических процессов. Для многих любителей в этом заключается особая привлекательность самодельных изделий.

Для начинающих радиолюбителей изготовление подобных устройств расширяет кругозор, приводит к приобретению новых полезных навыков.

Этапы создания разных видов датчиков своими руками

На первом этапе идет осмысление того, что хотелось бы получить в итоге. Определяются условия, в которых должен работать самодельный датчик движения, какого рода имеются помехи, какую функцию должно выполнять устройство.

Охрана объекта или обеспечение комфорта жильцов, подача тревожного сигнала на контрольную панель или включение мощной лампы накаливания.

На основании этого выбирается тип прибора. После ищется подходящая схема в интернете и изготавливается устройство.

Вот тут начинается самое интересное. Иногда номиналы на схемах указываются неправильно или не нашлись радиоэлементы подходящего вида.

Прибор не работает. Начинается подбор компонентов, изменение коэффициентов усиления транзисторов, характеристик фильтров и т.д.

Вот в процессе этой деятельности появляется понимание функционирования прибора, особенностей, слабых мест и создается собственное творение.

Микроволновый датчик своими руками

Сверхвысокочастотный датчик движения опирается на эффект Доплера. Сенсор, излучая и принимая электромагнитные волны, фиксирует нахождение теплокровных существ в секторе контроля.

Датчик движения своими руками проще делать с антенной имеющей всестороннюю диаграмму направленности, тогда он будет реагировать независимо от того, откуда пришло воздействие. На расстоянии 5 м срабатывает надежно. Взмаха руки достаточно, чтобы сенсор сработал.

Изначально, в момент включения прибора, на выходе устройства будет напряжение близкое к нулю. При фиксировании датчиком нарушения сектора охраны, значение напряжения на выходе поднимется до 3-5 вольт.

Согласно схемы, обратное переключение должно произойти не менее, чем через 30 секунд. Меняя номиналы емкостей и резисторов можно ее скорректировать.

Приобретя весь перечень элементов, указанных на представленной принципиальной схеме весь прибор можно разместить на двух печатных платах размером 5х4 см, причем на одной из них большую часть будет занимать приемо-передатчик с антенной.

Особенностью микроволнового датчика, которая связана со способом обнаружения человека, является способность определения движения через радиопроницаемые препятствия. Это является его достоинством и недостатком одновременно.

Полученный прибор имеет следующие параметры:

1. питающее напряжение 5-15 В;
2. потребляемый ток 3 мА;
3. мощность передатчика 2 мВ;
4. температурный диапазон -20 +50 градусов Цельсия;
5. сектор контроля – 360⁰;
6. дальность детекции до 8 м;
7. задержка отключения – 30 с.

Схема принципиальная микроволнового датчика движения

Корпус датчика может быть любой формы, но материал обязательно радио проницаемым. Во время настройки необходимо правильно расположить его.

Нужно учитывать, из каких материалов выполнены стены, пол и потолок помещения. Устройство не нужно направлять в сторону окна, возможны ложные срабатывания от проходящих за окном людей.

При необходимости можно уменьшить чувствительность, это тоже снизит количество ложных срабатываний. Это производится резистором R4. Он изменяет коэффициент усиления транзистора VT1.

На компараторе, собранном на микросхеме К554 СА1, происходит сравнение сигнала с приемника и пороговым уровнем. В случае превышения происходит срабатывание датчика.

Тепловое устройство контроля перемещения

Инфракрасный датчик движения своими руками можно сделать на основе такой схемы.

Каскад на операционных усилителях OP1 и OP2 и компараторы OP3, OP4 — собраны на двух LM358. Операционные усилители увеличивают сигнал, поступающий с ПИР сенсора до величин, позволяющих компараторам сравнивать их с пороговыми значениями.

В случае превышения они переключаются и воздействуют на микросхему серии 555.

Таймер, отвечающий за время включения реле, собран на 555 микросхеме. Резистор R17 задает время включения реле после фиксации движения.

Транзистор Т1 управляет работой реле.

Какие датчики объема своими руками делаются, а какие нет, устройства, включающие свет в помещениях, действуют согласно заложенным в них принципам работы. Замыкание контактов и включение осветительных ламп происходит при изменении инфракрасного, электромагнитного или ультразвукового фона в районе действия приборов.

Электронная начинка может принципиально различаться, но все они замыкание контактов и включение ламп осуществляют после начала движения. Во время нахождения в районе действия извещателей и после ухода из нее, лампы продолжают гореть определенное время и только затем отключаются.

Самодельный датчик на Ардуино

Инфракрасный датчик движения на Ардуино представляет собой ИК сенсор, подключенный к контроллеру. Вместе их можно использовать как автоматический включатель освещения.

Распайка контактов зависит от разработчика и изготовителя продукции, но по принципиальной схеме можно определить, что, чем является.

Для работы потребуется контроллер Arduino Uno, макетная плата, USB-кабель, ИК сенсор, светодиод, резистор 220 Ом и монтажные провода.

В программном обеспечении Arduino имеется набор шаблонов. Используя их и заменяя управляемые устройства на датчик можно получить требуемое изделие. Взяв программу, включающую светодиод, установленный на плате Arduino UNO и заменив управляющую кнопку на выходные контакты датчика получим устройство управления освещением.

Светодиод будет управляться по команде с теплового датчика. Подключив вместо светодиода обмотку реле можно включать освещение. В отличие от обычных датчиков включения освещения здесь длительность работы лампы задается программно. Написание программ наглядно показывается на сайтах, посвященных Arduino.

Заключение

Изготовление датчика объема своими руками, как показывает практика, дело реализуемое, увлекательное и полезное. Совместное использование с контроллерами позволяет приобрести навыки программирования. Датчики движения можно самостоятельно реализовать и на других принципах.

Возможно использование ультразвуковых волн в качестве детектора присутствия. Использование инфракрасного или видимого излучения в линейном датчике, когда нарушение фиксируется при пересечении луча лазера, падающего на фотоприемник.

Видео: Датчик движения своими руками

Все большую популярность в повседневной жизни стала приобретать так называемая система «Умный дом», когда в квартирах, домах и подъездах для экономии электричества и повышения комфорта проживания устанавливается особый прибор, контролирующий включение света при живой активности (присутствии и движении человека) – датчик движения. Это полезное устройство уже стало необходимым компонентом современных охранных систем, но его дороговизна заставляет «умельцев» генерировать собственные идеи, мастерить аналоги, внимательно изучив перед этим принцип работы датчика и его виды.

Какие бывают датчики движения?

Существуют наружные датчики, которые обычно устанавливают на улицах, и внутренние, используемые в помещениях. Дистанция уличного устройства до объекта позволяет понять, как происходит его работа и подобрать оптимальный девайс для точного срабатывания на движение.

Если расстояние большое, например, огромный коттедж или территория перед многоквартирным домом, то необходимо поставить периметральную сигнализацию, которая реагирует на активность до 500 метров дальности.

В чем различия между приборами движения?

Одним из наиболее популярных на рынке остается ультразвуковой датчик движения, потому что он недорогой, очень долговечный и износостойкий. В основе его работы лежит ультразвук, который излучается при фиксации движения.

Также весьма известен радиочастотный датчик, и по стоимости он гораздо дороже ультразвукового в основном потому, что он умеет распознавать движения в разных диапазонах. В основе его работы лежит радиолокатор.

Самый дорогой, но очень практичный прибор - инфракрасный датчик. Он настроен на определённую температуру и включается, когда в поле доступности появляется именно обладатель нужных температурных показателей, что исключает ненужное включение, когда мимо пробегает крыса или иное животное.

Как сделать своими руками?

Собрать такой датчик довольно просто, но надо всё же понимать, что у проекта есть как положительные моменты при реализации, так и отрицательные.

Из положительных:

• невероятная экономия ресурсов и финансов;
• не нужно дополнительное обслуживание и помощь мастера для настройки;
• все рассчитывается конкретно для вас и под ваши условия проживания или местности;
• если все собрано верно и датчик работает, вы сэкономите на электроэнергии.

Отрицательные моменты:

• с первого раза может не получиться, будет много проб и ошибок;
• если что-то припаять неправильно, то поправить уже не получится, останется только искать новый корпус и детали;
• поиск этих деталей иногда гораздо муторнее, чем просто сходить в магазин и купить готовое изделие.

Если вам все же захотелось собрать датчик движения самому, то начинайте процесс с поиска схемы. Для примера можете использовать очень легкую схему, представленную ниже:

Доплеровский датчик - самый простой в изготовлении, и мастерить его можно из подручных средств.

Можно изготовить прибор для включения света и по другой схеме. Великих познаний физики и электроники не понадобится, и при соблюдении указаний данной статьи, не возникнет никаких трудностей.

Понадобятся:

• блок питания с проводами разной длины;
• паяльник;
• лазер (продается в любом магазине для дома или FIX PRICE);
• шурупы и фотодиоды;
• резистор (подстроечный);
• вольтметр;
• реле.

После того как добыли все нужные детали, можно приступать к сборке. Необходимо чётко следовать плану.

1. Срезать разъемы с блока питания, а потом при помощи вольтметра найти плюс.
2. Взять резистор на 10 кОм и припаять его к плюсу.
3. Припаять катод фотодиода к плюсу самого резистора, затем припаять анод фотодиода.
4. Присоединить к минусу эмиттер транзистора VT1.
5. Эмиттер VT2 припаять к минусу резистора.
6. Припаять коллектор VT2 к контакту устройства для коммутации электрических цепей.
7. Второй контакт герконового реле присоединить к блоку питания. Используйте лазерную указку и присоедините еще пару проводов к блоку питания, чтобы сэкономить.
8. Теперь понадобится уплотнительная сантехническая прокладка. В неё необходимо вставить шуруп, чтобы его шапочка была внутри лазерной указки.
9. К шурупу приделать один провод, а второй просунуть между корпусом указки и прокладкой.
10. Убедиться, что все пункты выполнены и всё собрано правильно.
11. Включить прибор для тестирования и работы над ошибками, если таковые обнаружатся.

Теперь у вас свой прибор, реагирующий на свет, сделанный самостоятельно. Можно попробовать сделать и датчик движения для сигнализации. У вас будет собственная охранная система, на сборку которой не уйдет много времени.

Инфракрасный датчик для этого подойдет идеально, и смастерить его не составит большого труда. Он абсолютно безопасен как для человека, так и для зверей, и надежен в эксплуатации.

Нужно раздобыть:

• герконовое поле;
• провода (питающие);
• фотодиод;
• корпус;
• транзистор типа n-p-n;
• резистор (подстроечный).

Когда все детали найдены, делаем монтаж. Наш резистор будет регулировать чувствительность, а функции сравнивающих реле выполнит стабилитрон. Подготовим антенну. От окисления нужно отполировать ее и натереть ацетоном. Обмотать катушки проводами, зафиксировать втулку в центральном проёме.

В подготовленный корпус (можно взять старый какой-нибудь от бытового прибора) поместить сделанное устройство, только до этого проделать дырочки для того, чтобы закрепить конструкцию и для лучшей видимости светодиодов. Затем присоединить лампу дневного освещения.

Нужно быть предельно аккуратным в проделывании отверстий, чтобы они не были слишком большими.

Как настроить чувствительность правильно?

Датчик и фотореле имеют одинаковый принцип подключения. Если вы присмотритесь внимательно, то увидите 3 клеммы и 3 провода. На провода самого датчика подаётся 220 вольт, что приравнено к нулю, и приходящая фаза. Третий провод идёт на фазу к лампе, именно к ней будет подано 220 вольт с распределительной коробки.

Если вы желаете сами включить свет, то можно установить выключатель между приходящей и уходящей фазами. Этот выключатель при необходимости зашунтирует датчик. Если же нужно принудительно выключить свет, то выключатель помещают в разрыв до датчика на приходящую фазу.

В случае если прибор работает исправно, можно монтировать его на планируемое место и пожинать плоды своего труда с гордостью. Теперь вы сможете отлично экономить на оплате электричества и быть обладателем самодельной охранной системы. Конечно, всегда можно приобрести готовый прибор в магазине электротоваров, и стоимость не пробьёт брешь в кошельке, так как колеблется она в пределах 600 рублей, но куда приятнее сделать вещь в домашних условиях и быть уверенным в каждой детали на 100%.

О том, как создать датчик движения своими руками, смотрите далее.

Применение домашних автоматизированных систем позволяет значительно сэкономить электроэнергию. Например, установив датчик на уличном освещении на подходе к дому, в подъезде, коридоре, кладовой вы избавите себя от необходимости в темноте нащупывать выключатель и никогда не забудете его выключить. В этой статье мы расскажем об особенностях датчиков и о том, как сделать датчик движения своими руками.

Кратко о датчиках

Датчик движения коммутирует нагрузку при наличии внешнего воздействия, которое зависит от типа датчика и его принципа работы. Когда детектируется присутствие или движения тела питание через симистор или электромагнитное реле поступает на нагрузку. В качестве нагрузки может выступать что угодно: лампочка, обогреватель, громкоговоритель, лишь бы мощность нагрузки не превышала максимальную коммутируемую мощность датчика. Обычно максимальная мощность нагрузки около 1 кВт.

Если вам нужно включить большую мощность – необходимо добавить еще одно реле в цепь, так чтобы силовые клеммы датчика движения включали напряжение на катушку реле.

Принцип работы устройства

Принцип работы датчика зависит от типа схемы подключения и применяемого элемента. Хоть их задача одна, но способы реализации различные Датчики движения можно разделить на группы по принципу их действия. Рассмотрим достоинства и недостатки каждой из них.

Контактный или магнитный

Простейший вариант – использовать механический концевой выключатель, с его помощью вы можете включать свет, когда открыта или закрыта дверь, например. Это не совсем датчик, но все же, самый простой способ реализации автоматического включения приборов.

Следующий вариант – геркон (герметичный контакт) суть его такова: в стеклянной колбочке расположена пара контактов, которая может замыкаться или размыкаться под действием магнитного поля. При этом на двери устанавливается постоянный магнит, а на дверном проеме (наличнике) расположен геркон. Его контакты зачастую не способны пропускать больших токов, поэтому с их помощью может включаться обмотка реле, чтобы увеличить коммутационную способность.

Схема датчика движения

ИК-датчик

Инфракрасные датчики движения реагируют на инфракрасные излучения, это излучения длиной волны 1± мм или частотой 300-400 ГГц. В качестве основного чувствительного элемента используется ПИР(PIR)-датчик. Он фиксирует изменения количества излучения на него.

ИК-излучение – это тепловое излучение.

Значит, что в ИК-диапазоне человек выглядит, как большой источник излучения. При этом температура самого датчика не вносит значительных изменений в его работу. Информация из внешнего мира должна попадать на датчик, для этого излучения собираются группой линз, типа линзы Френеля. Внешне это выглядит как окошко в корпусе с ребристым стеклом.

В зависимости от конструкции угол обзора ИК-датчиков движения может доходить до 360 градусов, в таком случае, внутри обычно установлено несколько пироэлектрических элементов (ПИР), а линзы фокусируют на них из соответствующих зон видимости. Такие широкоугольные датчики нужны для фиксирования движения со всех сторон, чтобы не ставить несколько узконаправленных устанавливается один на 360 градусов на потолке.

ИК датчики реагируют на тепло

Достоинства :

• цена;
• простота;
• распространенность;
• хорошо работает в помещении;
• хорошие регулировки;
• Не раздражает животных.

Недостатки :

• недостоверность;
• проблемы при работе на улице.

Так как реагирует на тепло – имеет много «вредных» для точной работы факторов. Ложные срабатывания происходят на любой порыв теплого ветра или включившийся обогреватель, при этом температура фона должна отличаться (в меньшую сторону) чем температура человека. Поэтому он вряд ли сработает на кухни, когда вы окажетесь напротив раскаленной плиты, но нужен ли он там?

Лазерный или фотодатчик

Лазерный датчик представляет собой пару элементов, излучатель и приемник, при этом излучатель может быть в ИК спектре, чтобы быть незамеченным человеческим глазом. Такие сенсоры используются в сигнализации, когда вы пересекаете луч лазера, на фотоприемник (фоторезистор или фотодиод) он не попадает и схема выдает сигнал о присутствии в помещении. Как использовать этот сигнал зависит от дальнейших подключений, можно зажигать свет через реле времени или сирену или сигнал на блок управления системой охраны и безопасности.

Другой вид фотодатчиков выглядит следующим образом: светодиодный излучатель и приемник установлены не напротив друг друга, а рядом, в одной плоскости, излучение отражается и попадает на оптический приемник, когда вы заходите в поле зрения сенсора – датчик движения срабатывает. Другое название – датчик препятствия.

Достоинства:

• Простота.

Недостатки:

• Узкое поле зрения.
• Специфичность применения.

Специфика действия фотодатчика движения

Микроволновый

Микроволновый датчик движения – работает по принципу радиоприемника-передатчика. В схеме генерируются высокочастотные колебания и здесь же принимаются, приемная часть настроена таким образом: когда рядом никого нет реле выключено. Когда вы попадаете в рабочую зону приемника – частота колебаний изменяется, в результате чего с детекторного диода подается сигнал о том, что нужно включить силовой элемент и подать напряжение в нагрузку.

Недостатки:

• Высокочастотное излучение вредит здоровью (хотя вы носите в кармане смартфон, там еще больше излучений).
• Относительно высокая стоимость.
• Возможны ложные срабатывания при воздействиях за пределами наблюдаемой зоны.

Достоинства:

• чувствительность позволяет обнаружить объект за дверью или стеклом, например;
• детектирует даже малейшие движения.

Так работает микроволновый датчик движения

Ультразвуковой

По принципу «излучатель-приемник» построен еще один тип – ультразвуковой датчик движения. Частота ультразвуковой волны лежит в диапазоне выше 20 кГц, но ниже 60 кГц. Принцип обнаружения базируется на допплеровском эффекте. Длина отраженной волны изменяется, приемник фиксирует это изменение и дает сигнал о присутствии и движении нового объекта.

Недостатки :

• На него могут реагировать животные. На ультразвуковых излучателях работают отпугиватели собак.
• Если медленно передвигаться – ультразвуковой ДД может не сработать.

Достоинства :

• приемлемая стоимость;
• нечувствительны к изменениям условий окружающей среды.

Схемы для самодельных датчиков движения

Предлагаем рассмотреть несколько схем, пригодных для повторения и изучения принципов работы датчиков. Кроме того, микроволновый поможет освоить еще и основы радиопередающей техники и детектирования сигналов, а схемы с применением микроконтроллеров позволят сделать модульный вариант с готовых решений для Ардуино.

Схема детектора присуствия

Емкостной

Примем за нормальное состояние – когда рядом с сенсором никого нет, а за срабатывание – когда вы рядом.

Транзистор VT1 – это узел генератора на полевом ключе, настроенном на 100 кГц. В резонанс с ним настроен колебательный контур L2C2. Электрически связан с генератором через R2. VD1 (детекторный диод). Частоты указаны при отсутствии внешних воздействий, т. е. вы не касаетесь схемы, и удалены от нее. Деталь DA1 – компаратор, нужен для сравнения сигнала с диода и опорного напряжения заданного через R3. В нормальном состоянии выход должен стремиться к нулю. При этом сигнал на неинвертирующем входе компаратора «–» равен 5 В, а на выходе – 0 В.

Когда вы подходите к сенсору, емкость увеличится, частота генератора уменьшится, вы влияете именно на частоту генератора, а L2C2 частота задана колебательным контуром параллельно соединенной емкости и индуктивности.

Резонанс между генератором и этим контуром исчезает, и напряжение на неинвертирующем входе падает. Так как напряжение на инвертирующем растет, то выход начинает подтягиваться к напряжению питания и остановится на уровне 8 вольт (примерно), их можно использовать для управления реле, через транзистор для усиления выходного тока, тиристорами и прочими приборами, от которых вы уже запитаете нагрузку.

Обе катушки намотаны на ферритовых кольцах 2000 НМ, 20 мм внешним диаметром по 100 витков провода ПЭВ-2 0.2 мм, виток к витку. В свою очередь, L1 имеет отвод от 20 витка, а L2 от 50 витка (от середины). Мотайте так, чтобы расстояние между началом и концом было не меньше чем 0.3 мм.

Датчик – 2 куска провода 1 мм диаметром и длиной 1–1.5 м располагаются на расстоянии 20 см друг от друга.

Настройка: вольтметром меряем напряжение C5, вращая подстроечный C4, добиваемся максимального напряжения (2.5–5 В), если напряжение ниже, добавляем параллельно С3 постоянный конденсатор 15 пФ, если все равно не хватает напряжения – уменьшаем R1, но не менее 500 кОм. Следующий шаг – по схеме R3 выкрутить в нижнее положение, а R2 в среднее. Светодиод, подключенный к выходу ОУ через резистор, светится. Вращая R3 сделать так, чтобы он погас. Проводите настройку непосредственно там, где он и будет установлен. Если провести настройку на рабочем столе, а потом разместить датчик, где вы планировали – скорее всего, придется настраивать заново.

Тепловой датчик на Arduino

Для сборки проекта ПИР датчика движения на Ардуино нужно:

• PIR-датчик HC-SR501.
• Arduino UNO (или любая другая подобная).
• Блок питания 4–6 V.

Подключение элементов датчика

HC-SR501 – содержит в себе 1 пироэлектрический элемент, он накрыт линзой, и необходимую обвязку на печатной плате. С одной из сторон платы выведены подстроечные резисторы для регулировки чувствительности и времени задержки. Выходной сигнал имеет амплитуду в 3.3 вольта, а напряжение питания 5–12 вольт. Максимальная дистанция, на которой датчик сработает – 7 м, и задержка времени после срабатывания – до 5 минут.

Схема подключения датчика

Схема соединения для управления светом через реле.

Управление светом

Наглядная схема соединений на беспаечной макетной плате (breadboard)

Всевозможные сенсоры позволяют автоматизировать множество процессов в быту.

Некоторые из них можно изготовить самостоятельно.

Сегодня научимся делать своими руками.

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.

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.

Датчики УЗ и РЧ называют активными, ИК - пассивными. Последние еще называют пиромодулями - от англ. PIR, означающей Passive Infra-Red (пассивный инфракрасный).

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:

• герконовый . Геркон - сокращенное словосочетание «герметичный контакт». Это капсула с двумя контактами из ферромагнитной стали, чувствительные к магнитному полю. При поднесении к геркону магнита контакты в нем замыкаются, при удалении - размыкаются. Такие датчики движения устанавливают на дверях и окнах: геркон крепится к косяку, магнит - к створке. При открывании створки магнит отводится от геркона, контакты в нем размыкаются и подается питание на светильник или какое-то сигнальное устройство. Конечно, данный прибор не является датчиком движения в полном смысле этого слова. Это, скорее, датчик открывания двери;
• световой . Датчик состоит из двух частей: источника света и фотоэлемента- . При пересечении движущимся объектом линии, между ними свет перестает поступать на фотоэлемент-транзистор, что приводит к замыканию цепи ;
• микроволновый . Когда человек приближается к работающему радиоприемнику, тот реагирует – в воспроизведении появляются помехи. На этом явлении основано действие данного сенсора. Он состоит из двух основных частей антенны и генератора микроволн.

Необходимые инструменты и материалы

Для изготовления понадобится всего два инструмента:

Элементы и материалы нужны такие:

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

Номинал R2 выбирают с учетом того, что с его увеличением возрастает коэффициент усиления, а это приводит к снижению устойчивости усилителя. Оптимальное сопротивление - 100 кОм.

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.

Схема фотоприемника

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 ;
3. второй контакт подключается к ;
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.

Датчик можно сделать незаметным, применив вместо источника видимого света инфракрасный диод.

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 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.

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 или . 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. 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 , 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).

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 . Ниже представлена схема подключения и программный код.

Ультразвуковые

Излучатель работает на высоких частотах - от 20 кГц до 60 кГц. Отсюда выходит одна неприятность - животные, например собаки, чувствительны к этим частотам, более того они используются для их отпугивания и дрессировки. Такие датчики могут раздражать их и с этим возникают проблемы.

Ультразвуковой датчик движения работает на эффекте Допплера. Излучаемая волна, отражаясь от подвижного объекта, возвращается и принимается приёмником, при этом длина волны (частота) незначительно изменяется. Это детектируется, и датчик выдает сигнал, который используют для управления реле или симмистором и коммутации нагрузки.

Датчик неплохо отрабатывает движения, однако если движения очень медленные - он может не срабатывать. Преимуществом является то, что они не чувствительны к изменениям условий окружающей среды.

Лазерные или фотодатчики

В них есть излучатель (например ИК-светодиод) и приемник (фотодиод аналогичного спектра). Это простой датчик, возможна реализация в двух исполнениях:

1. Излучатель и фотодиод монтируются в проходе (контролируемой зоне) напротив друг друга. Когда вы проходите через него вы заслоняете излучение и оно не достигает приемника, тогда срабатывает датчик и включается реле. Это можно использовать и в системах сигнализации.

2. Излучатель и фотодиод стоят рядом друг с другом, когда вы находитесь в зоне действия датчика излучение отражается от вас и попадает на фотодиод. Это называется также датчиком препятствия, с успехом применяется в робототехнике.

Микроволновый

Состоит также из передатчика и приемника. Первый генерирует сигнал высокой частоты, второй их принимает. Когда вы проходите рядом изменяется частота. Приемник настроен таким образом, что при изменении частоты сигнал усиливается и передается на исполнительный орган, например реле, и происходит включение нагрузки.

Микроволновые датчики движения очень чувствительны, позволяют «увидеть» объект даже за дверью или за стеклом, однако это вызывает и проблемы ложного срабатывания, когда объект находится вне поля предполагаемой видимости.

Это достаточно дорогостоящие датчики, но они реагируют даже на самые незначительные движения.

Подобным образом работают и емкостные приборы. Такая схема изображена ниже.

Как подключить датчик движения?

Можно придумать бесчисленное множество вариантов и схем подключения датчика движения в зависимости от ваших потребностей, иногда нужно чтобы система срабатывала при движении в разных местах, например уличное освещение по пути от дома до ворот и наоборот, в других случаях необходимо принудительное включение или отключение света и т.д. Мы рассмотрим несколько вариантов.

Обычно у датчика движения есть три провода или три клеммы для подсоединения:

1. Приходящая фаза.

2. Фаза, отходящая для питания нагрузки.

Если вам не хватает мощности датчика - используйте промежуточное реле и . Для этого вместо лампочки в нижеуказанных схемах подключаются выводы катушки.

На фото ниже изображены клеммы к которым подсоединяются питающие провода.

Заключение

Использование датчиков движения, как бы это ни звучало, это шаг . Во-первых, это поможет экономить электроэнергию и ресурс ламп. Во-вторых, это избавит от необходимости каждый раз щелкать выключатель. Для освещения на улице при правильной настройки можно сделать так, чтобы свет включался, когда вы подходите к воротам дома.

Если расстояние от ворот до дома 7-10 - можно обойтись и одним датчиком, тогда не придется прокладывать кабель на второй датчик или собирать схему с проходным выключателем.

Как уже было сказано чаще всего встречаются ИК-датчики, их достаточно для простых задач, если вам нужна большая чувствительность или точность - присмотритесь к датчикам других типов.