Датчиками руху називають прилади, які реагують на предмети, що рухаються, а не нерухомі. Цим вони відрізняються від датчиків присутності, налаштованих на спрацьовування при зникненні, зникненні об'єктів, що рухаються в контрольованій зоні.

Іншими словами, прилад, що контролює рух, повинен спрацювати при знаходженні людини всередині простору, що спостерігається, коли він пересувається або завмер, але хоча б просто поворухнув пальцями. У той же час пристрої контролю присутності спрацьовують тоді, коли люди повністю покинули приміщення або в ньому залишилася людина, що зовсім завмерла, не здійснює жодних рухів.

Принципи роботи датчиків руху

Обидві групи цих датчиків можуть працювати на основі:

уловлювання звукових коливань чутливими акустичними системами;

сприйняття теплового випромінювання, що викликається людським тілом інфрачервоними приймачами пасивної дії;

перекриття невидимих ​​людському оку інфрачервоних променів, що направляються від випромінювача до приймача активним методом.

Існують ще інші способи виявлення людини, що рухається, але вони, як і акустичний метод, використовуються рідко. А в побутових пристрояхнайчастіше застосовуються датчики руху, які працюють із електромагнітними коливаннями хвиль, розташованих в інфрачервоному спектрі. Вони описуються у .

У приймачів ІЧ датчиків загальний принципроботи.

Датчики руху та датчики присутності вловлюють інфрачервоне випромінювання, що поширюється на всі боки від будь-яких предметів, розташованих у зоні огляду. Теплові промені, як у звичайній оптичної системиНаприклад, фотоапарати потрапляють на сегментну лінзу, що працює за принципом Френеля.

Ця скляна або з сортів оптичних пластмас конструкція створюється з великою кількістюконцентричних секторів/сегментів, кожен із яких формує вузьконаправлений пучок паралельних теплових променів на ІЧ сенсор.

Його ще називають терміном «PIR-сенсор» тому, що він має піроелектричний ефект — створює електричне поле, пропорційне одержуваному тепловому потоку. Прийнятий сигнал обробляється електронними пристроями.

Більшість конструкцій датчиків піродетектор працює з аналоговими величинами. Прикладом може бути.

Він має невеликі габарити, працює на основі мікросхеми, має три клеми для підключення проводів живлення і навантаження, два регулювальні потенціометри. При спрацьовуванні видає керуючий електричний сигнал напругою 3,3 вольта і струм кілька міліампер.

У останнім часомстали впроваджуватися блоки, які здійснюють подвійне перетвореннята обробку команд на основі.

Це дозволяє використовувати мікропроцесорні пристрої та комп'ютерні технологіїдля подальших перетворень сигналу та формування різних алгоритмів керування автоматичними пристроями.

Як аналогові електронні, так і цифрові датчикипідключаються до блоків живлення та мають вихідні пристрої, що комутують навантаження в первинній мережі.

В алгоритм роботи електроніки закладається один із принципів:

виявлення руху;

спрацювання на перебування.

Коли в полі дії датчика з'являється людина, він своєю присутністю вносить зміни в тепловий баланс навколишнього середовищаа всі його пересування фіксуються через лінзу Френеля як об'єктивом фотоапарата. Електронні блокиспрацьовують та видають електричний сигнал на керуючий контакт.

На цьому функції самого датчика закінчуються, хоча процес перемикання виконавчих механізмів ще не виконаний, а потужності сигналу керуючого датчика руху для комутації світильників освітлення, включення звукової сирени, відправлення СМС на мобільний телефон або виконання інших завдань недостатньо.

Цей сигнал необхідно підсилити та забезпечити його передачу на потужний контакт для комутації навантаження.

Розглянутий вище датчик руху HC-SR501 не може виконати ці функції самостійно. Для реалізації можна зібрати простий транзисторний ключ на .

На клеми VCC і GND у датчика руху та ключа подається живлення =4,5÷20 вольт від додаткового джерела, а сигнал керування з виведення OUT датчика підводиться на однойменну клему підсилювача. Навантаження відповідної напруги підключається до вихідного ланцюга.

Якщо використовувати цю схему для включення мобільного телефону, то можна отримувати СМС на свій мобільний телефон, які будуть сигналом про появу несподіваних гостей в охоронній зоні.

У більшості готових модулів для схем освітлення з датчиками руху вбудований його підсилювач та силовий контакт, що комутує схему навантаження. У конструкцій таких блоків, що живляться від мережі 220 вольт, прямо на корпусі розміщені три клеми для підключення проводів, два з яких подають живлення (фазу L і нуль N) а третій L" спільно з нулем N використовується для комутації світильників.

Датчики руху активної дії

Прилади, що працюють за принципом контролю каналу між інфрачервоним випромінювачем і приймачем, мають приблизно такий же алгоритм, налаштовані на загальну частоту, як у пульта дистанційного керуваннятелевізора або бездротовий маніпулятор комп'ютерної мишіз їхніми приймачами. Вони можуть мати автономне, незалежне від стаціонарної електричної мережіхарчування.

При цьому виконується одна із схем розташування модулів прямого або поворотного способу утворення тракту за допомогою дзеркал.

Схеми підключення датчика

Електрична схема простого підключення показано на зображенні.

При цьому підключенні режим роботи світильника повністю відповідає алгоритму, закладеному електронною схемою, і настроюється потенціометрами регулювання.

на простих конструкціяхдатчиків встановлюється два регулятори:

1. LUX - рівня освітленості, при досягненні якого відбувається спрацювання датчика (наприклад, немає необхідності скористатися електричним світломв сонячну погоду). Для регулювання спочатку виставляється його максимальне значення;

2. TIME - тривалість включення таймера або, іншими словами, відрізка часу, в якому горітиме світильник після виявлення руху. Зазвичай встановлюють мінімальну величину, адже при кожному новому русі датчик постійно перезапускатиметься.

Зазвичай цих двох параметрів регулювання достатньо для налаштування керування побутовими світильниками. У зустрічаються ще два потенціометри:

1. SENS - чутливість або дальність дії. Їм користуються зменшення зони контролю у випадках, коли обмежити її зміною орієнтації датчика руху виходить;

2. MIC - акустичного рівня шумів вбудованого мікрофона, у якому спрацьовує датчик. Але в побутових умовахця функція не потрібна - датчик спрацьовуватиме від сторонніх звуків проїжджаючих машин, дитячих вигуків.

Схема підключення світильника до двох датчиків

Цей спосіб використовується в місцях, коли виникає необхідність керувати освітленням двох віддалених точок з обмеженим оглядом для одного датчика.

Однойменні клеми приладів підключаються по паралельній схеміодин до одного і виводяться на мережу живлення та освітлювальний прилад. При спрацюванні вихідного контакту будь-якого датчика світиться світильник.

Схема підключення через вимикач

Цим способом користуються, коли додають до діючого світильника з вимикачем блок датчика руху. При увімкненому вимикачі схема повністю працює так, як вона налаштована електронікою. А при розімкнутому контакті фаза знімається з блоку живлення і датчик руху виводиться з роботи.

Практика показала, що серед власників квартир при виході з приміщення збереглася звичка машинально вимикати світло вимикачем. Після цього при заході в кімнату людини датчик руху виявляється з роботи. Щоб унеможливити подібні ситуації контакти вимикача шунтують, чим здійснюється перехід на попередню схему.

У цій схемі включений вимикач повністю шунтує вихідний контакт руху датчика. Її застосовують, коли людина довго перебуває в нерухомій позі, а витримка у таймера маленька і для включення світильника доводиться робити зайві відволікаючі рухи.

Схема підключення потужних навантажень електромагнітними приладами

Блок датчика руху з малопотужними контактами можна використовувати для дуже потужних освітлювальних приладів. Для цього використовується проміжний пристрій – , реле або контактор відповідних номіналів. Його обмотка підключається до малопотужного контакту датчика, а силовий контакт комутує навантаження системи освітлювальних приладів.

У цій схемі, як і у всіх інших, необхідно точно розрахувати потужності, що комутуються, і підібрати під них силові контакти. Після включення в роботу обов'язково заміряють струми навантажень та порівнюють їх ще раз із потужністю контактів. Для надійної тривалої роботиСистеми необхідно створити запас за потужністю.

Подібна схема з електромагнітними приладами здатна довго та надійно працювати. Але, у неї є дві істотні недоліки:

1. підвищений рівеньшуму і електромагнітні перешкоди, що виникають, супроводжують процес переміщення якоря під час перемикань;

2. постійний знос контактної системивнаслідок розрядів, що виникають під час розриву ланцюга, що потребує виконання періодичних профілактичних робіт.

Цих недоліків позбавлені симісторні та триністорні схеми.

Схема підключення потужних навантажень напівпровідникових приладів

У цьому випадку відсутні всілякі шуми та перешкоди. Але для роботи напівпровідникового приладунеобхідно перетворити керуючий сигнал датчика руху на гармоніку, що збігається по частоті з напругою мережі. Для цього створюється спеціальна схема узгодження, що видає змінний струмна .

Працюючи схеми узгодження симистор відкритий. та світильники горять. Коли сигнал керування відсутній, то триак закритий, а кероване ним освітлення вимкнено.

Недоліком цієї схеми є складність узгоджувального конструкції сигналу електронного пристрою.

Вибір місця встановлення та способу орієнтації датчиків

Залежно від конструкції датчик руху може мати різний кут спостереження для контролю простору від кількох градусів до кругового огляду, який зазвичай застосовується при стельовому кріпленні.

Ці кути розподіляються в горизонтальній та вертикальної площинах, Визначають зону спостереження, вказуються в документації.

Датчики, призначені для встановлення на стіну, зазвичай мають огляд порядку 110-120 або 180 градусів по горизонту і 15-20 - по вертикалі.

Поза цим простором ніякі рухи датчиками не фіксуються. Тому при встановленні датчика руху важливо не лише підбирати їх за характеристиками огляду, але й регулювати після монтажу для коригування напряму. Конструкції з рухомим органом огляду полегшують налагодження, а в інших приладів треба ретельніше продумувати і виконувати початковий монтаж.

Стельові датчики зазвичай мають круговий огляд 360 про горизонталі, який поширюється конусом зверху вниз. Його зона контролю значно більша, але вона теж може мати непроглядний простір у кутах приміщень.

Вплив сторонніх об'єктівна роботу датчиків

При монтажі та налаштуванні датчика руху важливо врахувати умови їх розміщення, оцінити вплив на їх надійність розташованих поруч предметів та різних джереленергії. Теплові нагрівачі, гілки дерев, що коливаються, проїжджають повз автомобілі, кабіни піднімаються/опускаються ліфтів та інші об'єкти можуть викликати часті помилкові спрацьовування пристроїв.

Коли немає можливості їх позбутися, то загрубують чутливість приладу потенціометром або екранують зону перешкод.

У боротьбі за термін життя ламп розжарювання на сходовому майданчику випробував достатньо велика кількістьсхем їхнього захисту. Це були і прості діоди та схеми плавного включення, і акустичні датчики. Не всі зарекомендували себе з позитивного боку. Зайшовши на сайт Aliexpress, натрапив на піроелектричний датчик HC-SR501. При ціні менше одного долара, датчик має поряд позитивних якостей, А саме: харчування від 5 до 20 вольт, зона виявлення руху від 3 до 7 метрів, затримка вимикання від 5 до 300 секунд. ( Повний опистут наводити не бачу сенсу, оскільки цієї інформації більш ніж достатньо). Зовні датчик виглядає так:

Саме те, що потрібно для освітлення сходового майданчика, де не так часто ходять люди і постійне свічення лампи ні до чого.

На фото нижче позначені точки підключення загального дроту (GND), вихід сигналу про спрацьовування (Output) та шини живлення (+Power). На платі встановлено два змінні опори: один регулює зону спрацьовування (Sensitivity Adjust), інший затримку вимкнення (Time Delay Adjust).

Крім того, є джампер для перемикання режимів Hі L. У режимі Lдатчик, зафіксувавши рух, видає на вихід сигнал високого рівня. Незалежно від того, є в зоні виявлення подальший рух чи ні, через встановлений часзатримки (наприклад, 30 секунд), сигнал на виході буде вимкнено.

У режимі Нсигнал на виході зникне тільки після часу закінчення затримки з моменту останньої фіксації руху в зоні виявлення. Тобто пройшли через зону руху - він вимкнеться через 30 секунд, перебуваєте та рухаєтеся в зоні виявлення 10 хвилин і виходите з неї - він вимкнеться через 30 секунд. Поки ви у зоні виявлення – датчик не вимкнеться.

Саме те, що потрібно для освітлення сходового майданчика, де не так часто ходять люди і постійне свічення лампи ні до чого. Вивчивши даташит та матеріали в мережі, відкинув варіанти використання Arduino, як надмірно затратні та накидав наступну схему.

Функціонально пристрій складається з трьох вузлів:

1. самого датчика HC-SR501;
2. виконавчого пристрою, що складається з резистора R3, транзистора VT1, діода D1 і реле Р1, де R3 і VT1 служать сполучною ланкою між датчиком і реле. Без них здатність навантаження датчика настільки низька, що безпосередньо можна підключити лише світлодіод;
3. безтрансформаторного блоку живлення, де R1 необхідний для зниження пускового струму (часто їм можна знехтувати), конденсатор С1 з номіналом від 0,47 - 0,68 мкФ з робочою напругою мінімум 250 вольт забезпечує на виході струм до 0,05 А, R2 необхідний розрядки конденсатора С1 після відключення пристрою від мережі.

Навіщо діодний міст всім відомо. Фільтруючий конденсатор слід вибирати з робочою напругою не менше 25 вольт. Ну і нарешті стабілітрон встановлює напругу на виході блоку живлення на рівні 12 вольт. Вибір стабілітрона саме на 12 вольт обумовлений з одного боку діапазоном живлення датчика від 3 до 20 вольт, з іншого робочою напругою реле - 12 вольт.

Окремо варто сказати про транзистор. Це практично будь-який тразистор NPN структури - 2N3094, ВС547, КТ3102, КТ815, КТ817 і т.д. і т.п.

Реле з практично будь-яким опором котушки, напругою комутації 250 вольт і струмом 3 ампера, що дасть можливість безболісно комутувати навантаження потужністю кілька сотень ват.

Інфрачервоний датчик руху HC-SR501

У цій статті наводиться опис основних характеристик та принципів роботи готового ІЧ датчика HC-SR501, який можна використовувати як з ардуїно, так і окремо.

Найголовніша перевага цього датчика на мій погляд - це ціна на аліекспрес я його придбав за 42 рублі з безкоштовною доставкоюу 2016р.
Другим його перевагою є простота підключення та використання, тому що він не містить жодних інтерфейсів і має всього три контакти (живлення, загальний та вихід).

У режимі "H" на виході з'являється логічна одиниця (+3,3 вольта) що дозволяє підключити датчик навіть радіоаматору-початківцю.

Основні характеристики

• Розміри: 3,2 см х 2,4 см х 1,8 см (приблизно)
• Чутливості та часу затримки може бути відрегульовано
• Робоча напруга: DC 4.5V - 20V
• Струм:< 60 мA
• Вихідний сигнал: високий / низький рівень (0 або 1), сигнал: 3,3 В TTL-рівень
• Дальність виявлення: 3 - 7 Метра (регулюється потенціометром)
• Кут виявлення: 120-140° (залежить від встановленої лінзи Френеля)
• Час затримки спрацьовування: 5-300 секунд (регулюється потенціометром, за замовчуванням 5 -3%)
• Блокування до наступного вимірювання: 2,5 секунди (можна змінити перепояву smd)
• Робоча температура: -20 - 80°C
• Режим роботи:
  • Режим H — у цьому режимі при спрацьовуванні датчика кілька разів поспіль на його виході (OUT) залишається високий логічний рівень.
  • Режим L — у цьому режимі на виході кожного разу спрацьовування датчика з'являється окремий імпульс.

Зовнішній вигляд датчика руху

На фото вище датчик з обох боків та зі знятою лінзою Френеля.
Для налаштування режимів роботи на модулі є два потенціометри і перемичка їх призначення думаю зрозуміло з фото нижче:

Модернізація HC SR501

- Про регулювання б локування до наступного виміру (2,5 сек.)
Як уже говорилося вище в основних характеристиках, час блокування можна змінити заміною smd ,
його опір за умовчанням 1 МОм, на схемі нижче він позначений R14 (між 5 і 6 ніжками мікросхеми)
Опір можна трохи зменшити для збільшення швидкодії, наприкладзаміна цього резистора на 220 ком зменшує затримку в 5 разів, але будьте обережні надмірна швидкодія може призвести до того, що датчик буде вмикатися відразу після спроби вимкнення, такий ефектспостерігався вже при 100 - 180 ком

- Фоторезистор в HC-SR501
Крім стандартних органів чуття піроелектричного датчика на платі hc SR501 можна встановити фоторезистор. Часто вільні контакти на платі для підключення є. На схемі нижче його контакти позначені як RL.При підключенні фоторезистора пристрій працюватиме лише у темряві. При освітленому фоторезистори, його опір мало, і напруга на вході мікросхеми А3 DA1 буде недостатнім для включення пристрою.
Регулювати поріг включення можна підключивши паралельнорезистори R9 підстроювальний резистор. бажано підключити через опір в 100 - 200 Ом щоб не допускати замикання при мінімальних опорах фоторезистора.
Начебто все зрозуміло, хто не зрозумів питайте в коментарях.

- Датчик шуму в HC SR501
Можливо трохи зайве, але можливість така є - підключення датчика шуму від того ж arduino.
Сигнальний провід через послідовно з'єднані резистор 10 кОм з конденсатором 10 мкф підключають до 13 ніжки мікросхеми DA1 (див. схему)
Сам датчик шуму краще запитати від стабільного джерела 3,3-5 вольт, можна взяти живлення зі стабілізатора
вHC-SR501 (7133) – мікросхема DA2.

- (термістор) в HC-SR501
За деякими даними до контактів RT ік датчика підключається терморезистор паралельно R8,
Про призначення його в Інтернеті інформації я не знайшов. Оскільки це ланцюг між першим і другим ступенем посилення і опір R8 на пряму впливає на чутливість датчика, можна припустити, що терморезистор повинен забезпечити спрацювання датчика при пожежі або просто є елементом термостабілізації, що на мій погляд мало ймовірно.
Загалом і новий датчик замовлений (старий вже світлом управляє), прийдуть випробуваю і опишу що по чому і навіщо.
Якщо у вас є відповідь, можете написати в коментарях.

HC SR501

Схема може відрізнятись від наведеної, але дуже не значно.
Напруга живлення через захисний діод VD1 подається на мікросхемний стабілізатор напруги
HT 7133-1.
С1 - фільтруючий. Піроелектричний датчик живиться відстабілізатора напруги через додатковий RC фільтр, що складається зрезисторів R3, R4 та конденсатора С4. З виходу піроелектричного датчика через резистор R2 сигнал надходить на вхід, що не інвертує, операційного підсилювача А1, висновок 14 мікросхеми DA1. Резистор R2 є частиною П - образного фільтра - С2, R2 та С5. Мікросхема DA1 є спеціалізованою мікросхемою і ймовірно китайським дітищем, тому що документація на неї на китайською мовою. Схема DA1 з документації показана малюнку 2, а типова схемавключення малюнку 3. Крім операційних підсилювачів і деяких осередків логіки важко щось зрозуміти. Але нам багато чого й не треба.

І так, посилений ОУ А1 сигнал датчика, 16 висновок DA1, через розділовий конденсатор С6 і резистор R8 надходить на інвертуючий вхід другого підсилювача А2, висновок 13 DA1. Конденсатори С7 і С9, очевидно, коригують, а резистор R10 - резистор зворотного зв'язку, Від величини якого залежить коефіцієнт передачі даного підсилювача. Коефіцієнт посилення А1 дорівнює R10/R5. Коефіцієнт посилення ОУ А2 дорівнює відношеннюсуми опорів R6, R7 та опору резистора R8. Kус = (R6 + R7)/R8. Резистор R7 підстроювальний, що дає можливість регулювати чутливість схеми. Іншими словами, можна регулювати відстань від датчика до об'єкта, на якому відбудеться поява сигналу на виході пристрою. Висновок 9 DA1 підтягнутий до напруги живлення. За допомогою його можна проводити включення та вимкнення схеми. Якщо цей висновок з'єднати з загальним дротом, вихідного сигналу на виводі 2 не з'явиться. До роз'єму RL можна підключити фоторезистор, тоді пристрій працюватиме лише у темряві. При освітленому фоторезистори, коли його опір мало, то напруга на вході А3 мікросхеми DA1 буде недостатнім для включення пристрою. Регулювати поріг включення можна підстроювальним резистором, підключеним паралельно резистору R9.

Мікросхема DA1 має внутрішній таймер. За допомогою цього таймера можна виставляти час дії вихідного сигналу на виведенні 2. Ланцюгом цього таймера є резистори R13, R15 і конденсатор С10. Регулювання часу роблять резистором R15. Рівень логічної одиниці відповідає напруга, що дорівнює двом вольтам, так що в деяких випадках можливо знадобиться узгоджуючий каскад для роботи з іншими блоками. Струм споживання схеми дуже невеликий і дорівнює всього 0,06 мА.

Перевірка датчика

Перевірити роботу датчика дуже просто, зібравши на макетної плати просту схему. Як індикатор тут використовується звичайний світлодіод, з струмообмежуючим резистором 180 Ом, як показано на малюнку нижче.

Купити датчик можна HC-SR501тут .

Звукові модулі я беру

PIR-sensorперекладається з англійської як Pyroelectric (Passive) InfraRed sensor- Піроелектричний (пасивний) інфрачервоний сенсор. Піроелектрика- Це властивість генерувати певне електричне поле при опроміненні матеріалу інфрачервоними (тепловими) променями. Тому PIR датчики дозволяють виявляти рух людей у ​​контрольованій зоні, оскільки тіло людини випромінює тепло.

HC-SR501можна запитати напругою від 4.5 до 20 Вольт,
його розміри приблизно 3.2см x 2.4см x 1.8см,
Дистанція виявлення 3 - 7м, регулюється змінним резистором. Sensitivity Adjust"
Тривалість імпульсу для виявлення 5 - 200сек регулюється змінним резистором. Time Delay Adjust"
Робоча температура-20 - +80 ° C

Режими роботи
L та H
Режим H— у цьому режимі при спрацьовуванні датчика кілька разів поспіль на його виході (OUT) залишається високий логічний рівень.
Режим L— у цьому режимі на виході кожного разу спрацьовування датчика з'являється окремий імпульс.

Наприклад : виставляєте увімкнення світла на 5 сек.
— режим L : є рух - світло ввімкнулося, через 5 сек. вимкнувся. Якщо постійно ходити перед датчиком — світло вкл-выкл-вкл-выкл тощо.
— режим Н : є рух - світло ввімкнулося, через 5 сек. вимкнувся. Якщо весь час ходити перед датчиком, світло постійно ввімкнене.

Після підключення живлення на датчик необхідно почекати приблизно 1 хвилину, датчик після включення калібрується. Не виконуйте в цей час жодних дій з ним.

Як тільки датчик зафіксує рух, на виході Outз'явиться напруга і залишатиметься там певний час, встановлений підстроювальним резистором Delay. Цією вихідною напругою ми і включаємо необхідний пристрій. Це може бути лампа освітлення, вентилятор, звуковий оповіщувач. Звичайно, безпосередньо з датчика не вдасться запитати ці пристрої, вихід слаботочний, тому нам знадобиться ще щось, щоб комутувати потужне навантаження.
Найпростіший варіант – використовувати польові транзисторизі старою материнської платикомп'ютера.

Можна погратися налаштуванням чутливості та встановленням модуля в різні місцявдома
Щоб модуль не гальмував, можна замінити R12 (що йде на вихід 6 мікросхеми) на 100 Ом, він задає частоту загального генератора.
Якщо датчик застосовується для увімкнення освітлення, можна встановити на плату фоторезистор, тоді у світлий час доби датчик не даватиме сигнал на увімкнення. Для фоторезистора на платі є настановні отвори над вхідними штирьками. Також є отвори для встановлення терморезистора. Його установка дозволить збільшити чутливість датчика та точність його роботи.

Не варто розташовувати PIR-датчик у місцях, де швидко змінюється температура. Це призведе до того, що датчик не зможе виявляти появу людини в контрольованій зоні, і буде багато хибних спрацьовувань, але із встановленим терморезистором такої проблеми не буде.

Можна зробити свій будинок трохи розумнішим і економічнішим, встановивши такі датчики в місцях, де потрібно включення освітлення лише під час перебування там людини або теплокровної тварини.