Bktp-omsk.ru

Делаем сами
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Датчик перемещения как работает?

Скрытый датчик движения

Объемный датчик движения реагирует на перемещение источников тепла (инфракрасного излучения) различной формы и размеров. Устройства применяют для охраны, управления освещением в зданиях коммерческого, промышленного и бытового назначения. Современные датчики при обнаружении движения в подконтрольной зоне могут не только включать свет, видеокамеру, отправлять сигнал на пульт охраны, но и оповещать владельца через SMS или по другим каналам связи.

Виды устройств

Пассивные объемные датчики. Детектор улавливает тепло от всех объектов и реагирует на изменение его положения. Движение фиксирует линза Френеля, состоящая из нескольких секторов. Скорость срабатывания датчика выше, если объект пересекает сегменты в перпендикулярном направлении, а не в продольном. Это свойство учитывают при выборе места для монтажа.

Активные объемные датчики. Устройства сами генерируют сигнал и отправляют его в помещение. Волны отражаются от предметов в подконтрольной зоне и возвращаются на приемник. Контроллер датчика рассчитывает время отражения излучения и по нему определяет движущиеся объекты. Активные сенсоры работают с ультразвуком, поэтому разрешены для использования только в помещениях, где нет людей.

Виды объемных датчиков движения по принципу действия

Акустические

Датчик срабатывает, когда уровень шума в помещении превышает заданный порог (например, при разбивании стекла). Устройства не работают с излучением, поэтому дальность действия и площадь подконтрольной зоны зависят только от заводских характеристик и настроек пользователя. Конструкция такого датчика движения включает микрофон с высокой чувствительностью, фильтр для отсеивания шумов, кратковременных звуковых колебаний различной природы и т. д. Преимущества акустических моделей:

  • установка без дополнительных разрешений;
  • возможность монтажа для локальной охраны (оконные проемы);
  • простота в эксплуатации и обслуживании.

Акустические датчики требуют точной настройки для снижения числа ложных срабатываний.

Инфракрасные (тепловые)

Сенсоры реагируют на источники ИК-излучения в зоне действия, сравнивая их температуру с окружающей средой. Чувствительный элемент – пироэлектрический детектор, который преобразует тепловые лучи в электрический сигнал. В сочетании с линзой Френеля он дает широкий угол сканирования по вертикали и горизонтали. Тепловые датчики движения являются одними из самых надежных и популярных, отличаются низким процентом ложных срабатываний. Преимущества устройств:

  • простая установка;
  • различение людей и животных для снижения числа ложных срабатываний;
  • возможность интеграции в систему охранной сигнализации, а также подключение к осветительным приборам.

Датчики размещают вдали от обогревателей, радиаторов, чтобы восходящие тепловые потоки не вызывали ложных срабатываний. Устройства с негерметичным корпусом также требуют периодической чистки, удаления пыли и насекомых.

Ультразвуковые

Активные датчики отправляют в пространство звуковые сигналы высокой частоты (22–40 кГц). Когда волна встречает преграду, характер колебаний меняется, вызывая реакцию устройства. Сигналы не проходят сквозь препятствия, поэтому сенсоры эффективны только в открытом пространстве. Преимущества ультразвуковых моделей:

  • стабильная работа вне зависимости от внешних воздействий;
  • быстрая реакция.

Ультразвук может раздражать домашних животных, провоцировать приступы необоснованного страха у чувствительных людей. Несколько датчиков движения в одном помещении часто вызывают взаимные помехи. Устройства такого типа используют для охраны витрин магазинов – это небольшие пространства без помех и без присутствия человека.

Микроволновые (сверхвысокочастотные – СВЧ, радиоволновые)

Датчик отправляет в пространство радиоволны и срабатывает на изменение их частоты. Устройства имеют широкий угол охвата до 150 градусов и дальность действия в несколько десятков метров. Радиоволны способны преодолевать препятствия, но мощность сигнала при этом теряется. Преимущества моделей:

  • обнаружение объектов за пределами помещения;
  • отсутствие влияния температуры и внешних факторов на точность срабатывания.

Микроволновые датчики могут вызывать помехи в электронном оборудовании и других сенсорах, установленных в комнате.

Какие характеристики учесть при выборе

Подбором, монтажом, настройкой оборудования должны заниматься специалисты. Надежность и эффективность системы напрямую зависит от уровня подготовки мастера. В случае ошибки увеличится число ложных срабатываний или система вообще не будет функционировать. При выборе датчиков движения учитывают следующие параметры:

  • атмосферостойкость. Для эксплуатации в промышленных помещениях и на улице выбирают модели с защитой корпуса не ниже IP56. Для квартир, домов, магазинов, офисов подойдут устройства класса IP34;
  • реакцию на внешние факторы. Датчики объема разных типов могут срабатывать на тепловое излучение от приборов и оборудования, установленного в комнате, на свет от фар проезжающих автомобилей. При выборе анализируют особенности участка, предназначенного для монтажа;
  • назначение. В зависимости от целей установки применяют инфракрасные, радиоволновые сенсоры, датчики разбития стекла и т. д.;
  • внешний вид. Можно выбрать устройство для скрытого монтажа, которое будет незаметным в помещении. Важен и дизайн. Оборудование должно гармонировать с интерьером или экстерьером, чтобы не привлекать к себе лишнего внимания.

Объемные датчики движения B.E.G.

Компания Brück Electronic GmbH предлагает оборудование премиум-класса для офисов, учебных классов и аудиторий, лестниц, туалетов, ванных комнат, холлов, автопарковок, логистических терминалов и других объектов. Объемные датчики B.E.G. созданы на основе микроволновой технологии. Преимущества оборудования:

  • прочный корпус с высокой степенью влаго- и пылезащиты;
  • широкий угол обзора (до 360 градусов);
  • анализ текущей освещенности в подконтрольной зоне при интеграции в систему управления освещением;
  • точная настройка с помощью интуитивно понятных приложений;
  • широкий ассортимент датчиков для настенного и потолочного монтажа, для уличного использования с дальностью действия до 40 м в корпусах разного цвета.

Как устроены и работают инфракрасные датчики движения

Инфракрасный датчик движения – это электронное устройство, способное реагировать на изменение интенсивности фонового теплового излучения в зоне его действия. Тепловым излучением обладают абсолютно любые объекты, а не только человек.

Если объект достаточного размера перемещается с достаточной скоростью, пересекая рабочую зону такого датчика, то происходит срабатывание, и датчик подает сигнал на электронную схему управления для выполнения того или иного действия тем или иным устройством. Таким устройством может быть как выключатель или регулятор освещенности помещения, так и охранная сигнализация, либо что-нибудь еще.

Очевидно, что такой инфракрасный датчик может быть применен для различных целей автоматизации, как в домашних условиях, так и на производственных и прочих предприятиях и объектах. Принципиально нет ограничений на области применения инфракрасных датчиков.

В основе конструкции инфракрасного датчика – пироприемники, служащие для распознавания инфракрасного излучения, и мультилинза, состоящая из множества мелких линз. Мультилинза внешне похожа на матовый цилиндр с мелким узором, нанесенным на его поверхность. Пироприемники расположены внутри корпуса датчика за мультилинзой.

Каждая маленькая линза (каждый сегмент мультилинзы) фокусирует инфракрасный свет на один из этих приемных элементов, благодаря чему создается конфигурация сфокусированных лучей, затем, когда объект (источник инфракрасного излучения) перемещается, инфракрасный свет падает уже на другую микролинзу, фокусируясь на другом пироприемнике.

Получается, что на пироприемник то подается сфокусированный инфракрасный свет, то – исчезает. Так обеспечивается условие для срабатывания электронной схемы датчика, подается электрический сигнал на блок обработки, и выполняется то или иное действие тем или иным устройством.

Ясно, что чем больше сегментов содержит мультилинза, тем чувствительней будет работать датчик, поскольку каждая микролинза работает со своим сегментом, охватывая собственную часть объема рабочего пространства, и при перемещении объекта внутри этого сегмента срабатывания не произойдет.

В конструкции инфракрасного датчика зачастую применяются сдвоенные или даже счетверенные пироэлементы, это делается для более точного срабатывания устройства, исключая незначительные световые помехи, вызываемые сменой температуры фона. Счетверенные пироэлементы (два сдвоенных), применяемые в самых последних моделях инфракрасных датчиков, полностью исключают ложные срабатывания.

При установке инфракрасного датчика движения следует соблюсти некоторые важные условия. Во-первых, на датчик не должен падать прямой свет от лампы, он будет мешать правильной работе. Во-вторых, в зоне действия датчика не должно быть никаких посторонних предметов, как то: подвесные светильники, люстры, колонны, высокие элементы мебели, и другие объекты, ограничивающие обзор датчика.

Стеклянные перегородки в зоне действия датчика также будут мешать, поскольку инфракрасный свет не проходит через стекло. Если мешающий предмет все же попадет в зону действия датчика, то это чревато возникновением так называемой «мертвой зоны», в которой перемещение фиксироваться не сможет просто в силу того, что инфракрасный свет не попадет на линзу датчика.

Главной характеристикой инфракрасного датчика движения является радиус обнаружения идущего человека. Радиус перемещения должен обязательно дотягиваться до углов помещения, а в случае, если этого не выходит, в помещении придется установить два или три таких датчика.

Каждый датчик обладает собственной круговой диаграммой обнаружения, и если одной такой диаграммы не достаточно для перекрытия всего пространства, например комнаты, придется установить несколько датчиков, чтобы их диаграммы обнаружения перехлестывались между собой, это обеспечит качество монтируемой системы автоматизации в целом.

Владельцы собак, кошек и других домашних животных часто задаются вопросом, можно ли создать стабильную систему, которая бы выдерживала домашних животных. Лучшим решением будет изолировать животных от территории, которую мы собираемся защищать.

Однако обычно это невозможно, поэтому производители инфракрасных датчиков движения удовлетворяют потребности пользователей, предлагая датчики, оснащенные технологиями и алгоритмами обнаружения, которые позволяют минимизировать причины ложных срабатываний, вызванных, среди прочего, животными.

Технология цифрового трехуровневого покрытия поля обнаружения, используемая в современных датчиках движения, исключает явление ложных тревог, вызванных мелкими животными.

Наружные ИК-датчики OPTEX не обнаруживают домашних животных и животных, а только обнаруживают присутствие человека, создавая более надежное решение для датчиков безопасности

Инфракрасные датчики движения бывают разными. Самые обычные модели реагируют на перемещение, но есть и более функциональные модели, расширяющие возможности для автоматизации.

Например, есть модели, могущие вести мониторинг освещенности, если движущийся человек присутствует в рабочей зоне. Когда света из окон достаточно, такой датчик может отключить искусственный свет, и включить его, когда начнет темнеть.

В таких датчиках есть возможность настройки такой чувствительности именно к свету. Особенно актуально это для подъездов домов, когда важно оптимизировать энергопотребление, включая свет только в темное время суток, или только тогда, когда по подъезду идет человек. Материальные расходы, благодаря такой автоматизированной системе могут быть существенно снижены.

Любите умные гаджеты и DIY? Станьте специалистом в сфере Internet of Things и создайте сеть умных гаджетов!

Записывайтесь в онлайн-университет от GeekBrains:

Изучить C, механизмы отладки и программирования микроконтроллеров;

Получить опыт работы с реальными проектами, в команде и самостоятельно;

Получить удостоверение и сертификат, подтверждающие полученные знания.

Starter box для первых экспериментов в подарок!

После прохождения курса в вашем портфолио будет: метостанция с функцией часов и встроенной игрой, распределенная сеть устройств, устройства регулирования температуры (ПИД-регулятор), устройство контроля влажности воздуха, система умного полива растений, устройство контроля протечки воды.

Вы получите диплом о профессиональной переподготовке и электронный сертификат, которые можно добавить в портфолио и показать работодателю.

Принцип работы индуктивных датчиков перемещения

Предлагаем Вам ознакомиться с физическими основами работы индуктивных датчиков перемещения производства компании RDP Electronics Ltd (United Kingdom), с их основными параметрами, преимуществами и сферами применения.

Сам термин LVDT (Linear Variable Differential Transformer) — означает линейный дифференциальный трансформатор с переменным коэффициентом передачи.

Рассмотрим принцип работы датчиков на LVDT технологии.

Первичная возбуждающая обмотка
Вторичная обмотка 1
Вторичная обмотка 2
Результирующий сигнал от суммы вторичных обмоток

В принципе имеется две схемы работы — с выходным напряжением и выходным током.


Схема работы с выходным током (4-20мА)

Схема работы с выходным напряжением

Рассмотрим более детально сам процесс измерения перемещения.

Датчик перемещения, работающий по технологии LVDT, состоит из трех обмоток трансформатора — одной первичной и двух вторичных. Степень передачи тока между первичной и двумя вторичными обмотками определяется положением подвижного магнитного сердечника, штока. Вторичные обмотки трансформатора соединены в противофазе.

При нахождении штока в середине трансформатора, напряжение на двух вторичных обмотках равны по амплитуде, а т. к. они соединены противофазно, суммарное напряжение на выходе равно нулю — перемещения нет.

Если шток перемещается от серединного положения в какую либо сторону — происходит увеличение напряжения в одной из вторичных обмоток и уменьшение в другой. В результате суммарное напряжение будет не нулевым — датчик будет фиксировать смещение штока.

Соотношение выходной фазы сигнала по сравнению с фазой возбуждающего сигнала дает возможность электронике понять, в какой части обмотки находится в данный момент шток.

Основная особенность принципа работы индуктивных датчиков перемещения состоит в том, что прямой электрический контакт между чувствительным элементом и трансформатором отсутствует (связь осуществляется через магнитное поле), что дает пользователям абсолютные данные по перемещению, теоретически бесконечную точность разрешения и очень долгий срок службы датчика.

Особенности схемы работы с выходным током — т. к. цепь генератор/демодулятор встроена в сам датчик перемещения и питается от выходного тока 4-20 мА, то нет необходимости во внешнем оборудовании для формирования сигнала.

Особенности схемы работы с выходным напряжением — цепь генератор/демодулятор, встроенная в датчик перемещения обеспечивает возбуждение и преобразует сигнал обратной связи в напряжение постоянного тока. При этом так же не требуется внешнее оборудование для формирования сигнала.

Особенности измерения выходного сигнала.
1) Если выходное напряжение измеряется не фазочувствительным (среднеквадратичным) вольтметром, то отклонение штока в любую сторону от центрального положения в трансформаторе датчика будет соответствовать увеличению выходного напряжения.

Заметим, что кривая не касается горизонтальной оси. Это происходит из-за остаточного выходного напряжения.

2) Если используется фазочувствительная демодуляция, то по выходному сигналу можно судить, в какой части трансформатора находится шток в данный момент.

Для формирования сигнала всегда используется фазочувствительная демодуляция, т.к. это исключает влияние на выходной сигнал остаточного выходного напряжения и позволяет пользователю знать положение штока в трансформаторе.

Диапазон линейности индуктивного датчика перемещения.
Если мы рассмотрим выходную кривую вне механического диапазона типичного LVDT датчика, то можно заметить, что на краях диапазона кривая изгибается. Это значит, что механический диапазон существенно шире линейного участка работы.

При калибровке датчика, важно, что электрическая нулевая точка используется в качестве ссылки, и что датчик используется в пределах ± FS (полного диапазона) вокруг электрического нулевом положения.

Если проводить калибровку не беря за основу точку ноля вольт, одно из положений полного диапазона будет за пределами линейного диапазона и, следовательно, может привести к ошибке линейности.

Типы индуктивных датчиков перемещения

Тип 1 — несвязанные преобразователи, которые имеют якорь, который отделен от тела корпуса. Части датчика должны быть установлены таким образом, что якорь не прикасался к внутренней трубке корпуса. Сделав это, можно получить абсолютное отсутствие трения при движении чувствительного элемента датчика.

Тип 2 — монолитные преобразователи, которые имеют тефлоновый подшипник, который направляет якорь (шток) по внутренней трубке.

Тип 3 — монолитные преобразователи с возвратной пружиной, которая толкает якорь (шток) наружу.

Внутреннее строение типичного индуктивного датчика перемещения LVDT

Преимущества индуктивных датчиков перемещения LVDT

1. Преимущества над линейными потенциометрами (POTS).

  • Не имеют контакта корпуса и внутренних деталей с чувствительным элементом, что означает, что нет никакого износа при движении штока. POTS датчики имеют контакт с чувствительным элементом и могут быстро изнашиваются, особенно под воздействием вибрации.
  • Можно легко обеспечить защиту от влаги и пыли на требуемом уровне, даже стандартные версии LVDT датчиков обычно имеют гораздо лучший уровень защиты от внешний воздействий, чем POTS.
  • Вибрация не вызывает влияния на пропадание сигнала, в отличие от POTS, где скользящий бегунок может прервать контакт с проводником при вибрации.

2. Преимущества над магнитострикционными датчиками.

  • Не восприимчивы к ударам и вибрации.
  • Менее восприимчивы к паразитным магнитным полям окружающей среды.
  • Система формирования сигнала может быть удалена от чувствительного элемента на некоторое расстояние, что позволяет использовать датчики при работе с высокой температурой и высоким уровнем радиации.
  • Магнитострикционные датчики не имеют короткого штока ±100мм или менее, а это как раз наиболее востребованный диапазон технического применения датчиков перемещения.
Читать еще:  Стальной уголок в качестве спрятанной перемычки

3. Преимущества над кодерами (датчиками положения).

  • Имеют лучший аналоговый частотный отклик.
  • Имеют более прочный корпус.
  • Сразу после включения «знают» положение штока, в отличии от кодеров, которым надо указывать постоянную ссылку на известное положение.

4. Преимущества над переменными векторными резистивными преобразователями (VRVT)

  • LVDT датчики как правило более дешевы.
  • Имеют меньший диаметр корпуса.
  • Более прочные и не изнашиваются.
  • Могут использоваться значительно дольше.

5. Преимущества над линейными емкостными датчиками

  • LVDT датчики как правило более дешевы.
  • Менее восприимчивы к внешним условиям эксплуатации.
  • Значительно более прочные.

Особенности индуктивных датчиков перемещения LVDT

  • Максимальная рабочая температура 600°C.
  • Минимальная рабочая температура –220°C (для справки, температура жидкого азота -196°C, температура жидкого гелия -269°С).
  • Могут работать при уровне радиации 100,000 рад.
  • Могут работать при давлении 200Бар.
  • Могут работать под водой, при этом вода может попадать внутрь датчика не причиняя ему вреда. Существует специальная серия подводных датчиков, которые могут без тех. осмотра работать под водов в течении 10-ти лет, работать под водой на глубине до 2,2км. Кабельные разъемы могут подсоединяться так же под водой.

Основные сферы применения LVDT датчиков

Промышленные измерительные системы

  • Регулирующие вентили — везде, где существуют регулирующие вентили индуктивные датчики перемещения могут быть использованы для контроля положения штока вентиля. Особенно, где есть ответственные участки работы, например, в клапанах пара для турбин на электростанциях.
  • Контроль положения шлюзов — погружные датчики перемещения подходят для измерения положения шлюзов в водохозяйственных и канализационных системах.
  • Измерение зазора между валками.
    Для поддержания равномерной толщины проката зазор между валками часто измеряется на обоих концах.
  • Контроль перемещения штоков вентилей на подводных нефте/газо проводах.
  • Контроль работы гидравлических активаторов — измерение перемещения объекта, который передвигает активатор. Благодаря очен высокой износостойкости, данные LVDT датчики перемещения могут выдерживать миллионы циклов перемещения.
  • Контроль положения/перемещения режущих инструментов, отрезающих рулонные материалы.
  • Измеряет положение/смещение роликов, которые используется для выпрямления полосового проката перед штамповкой.
  • Могут быть использованы для динамического измерения размеров (диаметров) рулонов продукта, например, инициировать сигнал к системе управления, когда рулон достигает максимального/минимального размера при наматывании/сматывании материала.

Станки

  • Могут быть использованы в испытательных приспособлениях для измерения круглости, плоскостности и т.д. частей машин для анализа качества их изготовления.
  • Могут быть использованы для оценки и контроля взаимного расположения компонентов деталей в сборке, когда требуется юстировка/подгонка размеров взаимного расположения деталей.

Авиация/космонавтика

  • Могут быть использованы для оценки реакции привода на действие активатора. Например, преобразователь измеряет положение отклонения закрылков крыла самолета при техническом обслуживании. Тут очень важно измерить скорость срабатывания активатора после подачи на него управляющего сигнала, а так же скорость изменения положения закрылков.
  • Анализ Ротора вертолета
    Датчики LVDT используются на вертолетах, чтобы измерить угол наклона лопастей ротора.
  • Могут быть использованы для оценки смещения корпуса двигателя при нагревании.
  • Могут быть использованы для измерения смещения (деформации) лопасти турбины при внешнем воздействии.
  • Могут быть использованы для измерения отклонения диафрагмы сопла реактивного двигателя.
  • Могут быть использованы для испытания крыльев самолетов для измерения их отклонения при нагрузке.

Строительство / Проектирование зданий и сооружений

  • Могут быть использованы для измерения вибрации или деформации мостов при изменении трафика движения или порывов ветра.
  • Могут быть использованы для измерения смещения грунта при строительстве, контроля оползней и насыпных дамб.
  • Могут быть использованы при испытании крупногабаритных строительных конструкций, балок, пролетов моста и т. д. на силовую деформацию.

Автомобилестроение

  • Могут быть использованы для контроля смещения корпуса двигателя при его испытаниях.
  • Идеальным применением LVDT датчиков может быть тестирование компонентов подвески автотранспорта.
  • Могут быть использованы для контроля изготовления прецизионных компонентов.
  • Могут быть использованы для настройки компонентов двигателя, таких как дизельные форсунки.
  • Могут быть использованы для тестирования сидений, дверей, педалей и ручек транспортных средств для моделирования продления их срока службы.
  • Могут быть использованы для измерения профиля поверхности заготовки, например стекла или других площадных объектов.

Выработка энергии

  • Могут быть использованы для измерения биения вала турбины.
  • Могут быть использованы для контроля положения главного парового клапана, который регулирует поток пара в турбину. Клапан постоянно корректирует свое положения для поддержания постоянной скорости вращения турбины. LVDT датчики идеально подходят для работы в зоне высоких температур, грязи и постоянной вибрации.
  • Могут быть использованы для контроля положения перепускного клапана. Когда откроется перепускной клапан, датчик может испытать температуру 200°C.

Датчик движения для включения света – устройство, разновидности, схемы подключения

В современном мире человек стремится автоматизировать любые процессы, включая свои повседневные действия. Именно поэтому в быту все чаще устанавливают датчик движения для включения света. Как он устроен и что необходимо знать для выбора конкретной модели, мы рассмотрим в данной статье.

Устройство и принцип работы

Конструктивно датчик движения содержит несколько составляющих элементов, которые будут отличаться в зависимости от типа.

Рис. 1. Устройство датчика движения

Для примера рассмотрим устройство инфракрасного сенсора, который состоит из:

  • пироэлемента PIR, реагирующего на изменение физических параметров окружающей среды;
  • полевого транзистора T1, выступающего в роли электронного ключа;
  • шунтирующего резистора R1, подключенного параллельно к пироэлементу.

Принцип действия заключается в способности пироматериала изменять собственные характеристики в зависимости от степени теплового излучения, попадающего на него. Световой поток уменьшает сопротивление пироэлемента PIR и через него приходит сигнал на открытие полевого транзистора. В таком состоянии ток будет протекать через нагрузку, в роли которой может выступать катушка реле или другой логический элемент. В случае появления человека или другого объекта в области действия датчика, световой поток прервется и перестанет воздействовать на пироэлемент, сработает автоматика, выдающая соответствующий сигнал о возникновении движения.

Разновидности

Разделение датчиков движения для включения света на виды осуществляется по нескольким критериям. По принципу действия их можно разделить на:

  • Инфракрасные – основаны на измерении величины температуры предметов, попадающих в зону охвата датчика движения. Основным недостатком является ложная реакция на элементы системы отопления или лампы накаливания, расположенные в непосредственной близи.

Рис. 2. Инфракрасный датчик

Ультразвуковые – функционируют на основе эффекта Доплера. Излучаемая волна звука в диапазоне частот от 20 до 60 кГц не слышима человеческим ухом в соответствии с п.2.1.1.3 ГОСТ Р 50030.5.2-99. Сталкиваясь с препятствием, ультразвук отражается и возвращается к приемнику, о чем передается сигнал на электронный ключ или реле.

Рис. 3. Ультразвуковой датчик

Микроволновые – используют специальную антенну, посылающую высокочастотный сигнал в окружающее пространство. При столкновении сигнала с движущимся предметом возникает отраженный сигнал, который возвращается к датчику. На сегодняшний день это самые чувствительные, но и самые дорогие модели для включения света.

Рис. 4. Микроволновой датчик

  • Лазерные – состоят, как правило, из светодиода и фотодиода, монтируемых в контролируемой области. Светодиод излучает сигнал, который распространяется в окружающее пространство. Как только в области действия возникает объект, преграждающий световой поток, он отражается и воспринимается фотодиодом. С которого сигнал подается на исполнительный орган датчика движения.
  • Томографические – используют радиоволны для диагностики пространства. В отличии от других моделей способны проникать за стены, конструктивные элементы и прочие преграды. Используются для включения освещения на больших площадях, в торговых центрах и т.д.

В зависимости от способа взаимодействия с движущимися объектами датчики движения могут быть активными, пассивными или комбинированными. Активные самостоятельно излучают измеряемые сигналы, а после их воспринимают. Пассивные ориентированы на собственные излучения человеческого организма или отталкиваются от их взаимодействия с окружающей средой. Комбинированные состоят из активного излучателя, установленного с одной стороны и пассивного приемника, расположенного с другой стороны.

В зависимости от места установки датчики движения подразделяются на устройства наружного и внутреннего применения. Первые предназначены для использования под открытым небом. Вторые используются для размещения в помещениях, иногда под навесами, на верандах, крытых террасах и патио.

Технические характеристики

При выборе конкретной модели необходимо руководствоваться основными техническими характеристиками, которые позволяют адаптировать датчик движения под местные условия.

Угол обзора.

Рис. 5. Угол обзора

В зависимости от охватываемой области, датчики движения могут работать в линейном формате, к примеру, контролируя какой-либо проход или охватывать сегмент в 90°. Если территория, по которой могут перемещаться люди, представляет собой дорогу или площадь, то берутся устройства с углом обзора в 180° или 360°. Следует отметить, что все датчики имеют угол охвата и по вертикали. Наиболее простой вариант составит 15° — 20°, а самые дорогие смогут отслеживать все 180° в вертикальной плоскости.

Дальность действия.

По дальности действия датчики движения подбираются в зависимости от поставленной задачи. Если вам необходимо следить за помещением, то расстояния в 5 – 7м будет более чем достаточно. Для открытой территории или длинных коридоров потребуется от 8 до 16м. Заметьте, при слишком большой траектории вас будут тревожить частое включение света, когда оно не требуется.

Мощность подключаемых светильников.

Любой датчик движения, включающий свет, может обеспечивать питание нагрузки лишь до установленного предела. Поэтому суммарная мощность осветительного оборудования, подключаемого в цепь питания, не должна превышать допустимого номинала. Если вы хотите обеспечить лучшую освещенность территории, то используйте светодиодные, ртутные или натриевые лампы вместо лампочек Ильича.

Тип питания.

В зависимости от типа подводимого питания, все датчики движения подразделяются на беспроводные и проводные. Первый вариант использует аккумуляторы, накапливающие электрическую энергию и отдающие их для включения света. Второй вариант подключает 230 В от бытовой сети, это более распространенный вариант, поскольку световой поток не теряется по мере разряда батареи.

Степень защиты (IP).

В соответствии п.3.4 ГОСТ 14254-2015 степень защищенности от возможного попадания твердых частиц и влаги обозначается кодом IP. За буквенным обозначением следует цифровая маркировка, первая из которых согласно разделу 5 ГОСТ 14254-2015 обозначает меру защиты от пыли и других частиц и варьируется от 0 до 6. Вторая цифра, в соответствии с разделом 6 ГОСТ 14254-2015 варьируется от 0 до 9. Для обоих показателей 0 – означает отсутствие защиты, а максимальная цифра – максимально возможную защищенность.

Схемы подключения

Для решения различных задач датчики движения подключаются по различным схемам. Наиболее простой вариант – прямое включение осветительного прибора, как показано на рисунке ниже.

Рис. 6. Схема подключения датчика движения

Если вы допускаете возможность коммутации осветительного оборудования в обход датчика движения по личным надобностям, то лучше использовать схему с функцией шунтирования:

Рис. 7. Схема с шунтирующим выключателем

Как видите, здесь клавишный выключатель позволяет включить освещение даже без сигнала от сенсора. Для тех случаев, когда датчик движения должен срабатывать только в темное время суток, применяется схема с фотореле:

Рис. 8. Схема с фотореле

Если вы хотите, чтобы осветительное оборудование включалось от движения в нескольких зонах, тогда используется схема подключения одного светильника к двум и более датчикам:

Рис. 9. Схема с двумя датчиками движения

Место установки

В зависимости от места установки все датчики движения можно разделить на:

  • настенные;
  • потолочные;
  • угловые;
  • универсальные.

Последний вариант можно смонтировать на любой объект – стену, потолочные элементы, столбы и консоли. Такое разнообразие им обеспечивает специальный кронштейн, идущий в комплекте к устройству.

Частные ошибки при монтаже

Наиболее часто при установке датчика движения допускаются следующие ошибки:

  • рядом с датчиком движения располагается осветительное оборудование, приводящее к сбоям в работе;
  • угол обзора не захватывает часть территории, из-за чего включение света происходит через раз;
  • в зоне контроля расположен калорифер или кондиционер, воздушные потоки которых влияют на корректную работу;
  • перед сенсором находиться громоздкий предмет, существенно сужающий угол обзора.

Регулировка

После монтажа любой сенсор можно отрегулировать под параметры помещения или особенности ландшафтного дизайна территории. Для этого вы можете воспользоваться функционалом на корпусе, назначение которого мы рассмотрим более детально.

Рис. 10. Регулировка датчика движения

Угол наклона.

Необходимость регулировки угла наклона зависит от совпадения активной зоны с нужной вам дорожкой, тротуаром или пространством у крыльца. Если вам нужно сместить активную зону, то можно подрегулировать датчик на кронштейне. В некоторых моделях для этого используются специальные ручки. Однако заметьте, в моделях с малым углом по вертикали активную зону следует регулировать не только поворотом, но и высотой подвешивания.

Рис. 11. Регулировка угла наклона

Чувствительность.

Функция чувствительности позволяет отрегулировать включение света в зависимости от размеров объекта. На корпусе она обозначается SEN и может регулироваться от минимума до максимума. Чем меньшую чувствительность вы выставите, тем хуже будет реагировать датчик движения на небольшие объекты, к примеру, кошек или собак. По мере необходимости, чувствительность повышают, чтобы включение света происходило при движении самого меньшего члена семьи.

Время задержки.

Данный параметр указывает, в течении какого времени продлиться включение света. Для его регулировки необходимо воспользоваться ручкой с пометкой Time. Как правило, большинство датчиков движения позволяют выставить время свечения от нескольких секунд до 10 – 15 минут. Но, при необходимости на рынке можно подобрать и другой диапазон.

Уровень освещенности.

Такая опция доступна лишь моделям со встроенным фотореле, реагирующим на смену времени суток. На корпусе оборудования она помечена переключателем LUX, который позволяет изменять предел срабатывания в зависимости от снижения интенсивности солнечных лучей.

Какой лучше выбрать?

Если вы планируете установку датчика движения на улице или хотите подвязать его работу под смену времени суток, то лучше брать модель со встроенным фотореле. Это решит проблему ручного включения света с наступлением сумерек, и исключит необходимость покупки и подключения дополнительного оборудования.

Если в зону действия часто попадают собаки, кошки и прочая живность, лучше приобрести модель с защитой от животных. В таком случае освещение не будет срабатывать ложно.

При выборе производителя, отдавайте предпочтение известным брендам. Так как дешевые китайские датчики движения могут быстро выйти со строя, из-за чего система перестанет реагировать на перемещение.

Если вам нужна незаметная модель для сигнализации, выбирайте датчик движения спокойных цветов. Желательно брать миниатюрные датчики движения, которые легко прячутся за конструктивные элементы и детали строений.

Датчик перемещения как работает?

В прошлой статье мы рассмотрели общий принцип работы такого датчика и даже затронули техническую сторону. Теперь рассмотрим какие бывают типы, их плюсы и минусы.

В настоящее время наибольшее распространение получили следующие типы датчиков движения:

1.Инфракрасные датчики движения (ИК)

2. Ультразвуковые датчики движения (УЗ)

3. Микроволновые датчики движения (СВЧ)

4. Комбинированные датчики движения

Каждый из этих типов датчиков движения имеет свои сильные и слабые стороны и используется в различных ситуациях и условиях.

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.

Читать еще:  Как сделать декоративную отделочную плитку из гипса своими руками

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

— Не обнаруживает объекты облаченные/покрытые не пропускающими ИК — излучение материалами

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

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?

Работа ультразвукового датчика движения во многом схожа с описанным выше ультразвуковым датчиком движения и основана на взаимодействии микроволновых волн с материалом и использовании эффекта Доплера — изменение частоты волны, отраженной от движущихся объектов. Само название «микроволновый» говорит о том, что он работает в диапазоне сверхвысоких частот, его длина волны в приблизительном диапазоне от одного миллиметра до одного метра.

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.

Как выбирать датчики движения

Датчики движения всё чаще становятся неотъемлемым атрибутом не только общественных зданий, но и жилых домов, квартир или офисов частных компаний, обеспечивая потребителям экономию электроэнергии. Однако, чтобы устройства работали корректно и выполняли свою задачу, их нужно правильно выбирать.

Применение

Датчики движения чаще всего используют для управления осветительными приборами. И дело тут не только в комфорте, но и в экономии: применение датчиков позволяет значительно сократить расход электроэнергии на освещение.

Кроме того, датчики движения используются в составе охранных систем, для управления автоматическими дверями, гаражными или складскими воротами, а также в системах «Умный дом», например, для автоматизации работы климатической техники. Так, с помощью датчиков движения можно включать и выключать кондиционеры, регулировать мощность отопления, запускать котлы и т. д.

Выбор типа датчика

Наиболее часто встречаются датчики двух типов: инфракрасные и микроволновые.

Инфракрасные датчики реагируют на перемещение в поле их обзора объектов, излучающих тепло, – прежде всего людей и животных. Они пассивны, то есть сами ничего не излучают, а только фиксируют тепловое излучение. Работают инфракрасные датчики в зоне прямой видимости, т. е. если между объектом и датчиком нет преград. При этом они достаточно чувствительны даже к незначительным изменениям температуры, что позволяет выполнять точную настройку.

С другой стороны, эти же особенности ограничивают сферу применения инфракрасных датчиков. «Во избежание ложных срабатываний их не рекомендуется устанавливать в зоне действия источников тепла: отопительных приборов, тепловых завес, кондиционеров, инфракрасных обогревателей, в цехах предприятий, вблизи мощных источников освещения, например, галогенных ламп и пр. Кроме того, чувствительность инфракрасных датчиков зависит от температуры окружающей среды, а на улице их точность снижается. Типичная сфера их применения – жилые дома, общественные, офисные и подсобные помещения, тёплые склады, фойе, холлы, подъезды, лестничные клетки и т. п.», – объясняет Александр Мирющенко, ведущий инженер Группы исследований и технического анализа IEK GROUP, одного из ведущих российских производителей и поставщиков электротехники и светотехники.

Микроволновые датчики – активные. Они испускают электромагнитные волны высокой частоты и фиксируют отражённое излучение, когда в поле появляются посторонние объекты, независимо от их температуры. Это исключает ложные срабатывания из-за воздействия источников тепла и позволяет устанавливать датчики там, где инфракрасные приборы могут работать некорректно. Правда, микроволновые устройства могут «ошибаться» рядом с мощными внешними источниками электромагнитного излучения. К примеру, электрощитовая – не лучшее место для установки микроволнового сенсора.

Одно из преимуществ микроволновых датчиков заключается в том, что их не обязательно монтировать в зоне прямой видимости. Главное, чтобы преграда была диэлектрической 1 или слабопроводящей. Так, чтобы не нарушать дизайн интерьера, датчики можно прятать за навесными потолками, внутри полых перегородок и т. д. Нередко их устанавливают внутри здания, направив излучателем наружу. Таким образом можно спрятать в доме датчик, который будет реагировать на движение у крыльца со стороны улицы. Помимо эстетических преимуществ, скрытая установка датчиков гораздо более эффективна, если они используются в составе охранных систем.

Как правило, микроволновые датчики стоят дороже инфракрасных, а дальность их действия немного меньше, зато микроволновый сенсор способен реагировать даже на очень незначительное движение.

Конструкция

Датчики бывают разными (см. рисунок 1): одни предназначены для потолочного монтажа, другие – для настенного. Это не значит, что каждый тип устройства обязательно устанавливать строго на потолке или стенах: всё зависит от конфигурации помещения и поставленной задачи, которая может быть и неординарной. Однако в большинстве случаев конструкция оптимально адаптирована под соответствующее размещение. Также следует обратить внимание на рекомендуемый диапазон возможных высот монтажа.

Вихретоковые датчиковые системы

Вихретоковые датчиковые системы предназначены для бесконтактного измерения вибрации перемещения и частоты вращения электропроводящих объектов. Они применяются для диагностики состояния промышленных турбин, компрессоров, электромоторов. Наиболее часто объектом контроля является осевое смещение и радиальная вибрация вала ротора относительно корпуса.

Вихретоковая датчиковая система (eddy probe system / proximity sensor system) состоит из бесконтактного вихревого пробника, удлинительного кабеля и драйвера.

Вихревой пробник представляет собой металлический зонд с диэлектрическим наконечником на одном конце и небольшим отрезком коаксиального кабеля на другом. С помощью коаксиального удлинительного кабеля пробник подключается к драйверу. Драйвер представляет собой электронный блок, который вырабатывает сигнал возбуждения пробника и осуществляет выделение информативного параметра.

Выходным сигналом драйвера является, электрический сигнал пропорциональный расстоянию от торца вихревого пробника до контролируемого объекта.

ПРИНЦИП РАБОТЫ

В торце диэлектрического наконечника вихревого пробника находится катушка индуктивности. Драйвер обеспечивает возбуждение высокочастотных колебаний в катушке, в результате чего возникает электромагнитное поле, которое взаимодействует с материалом контролируемого объекта. Если материал обладает электропроводностью, на его поверхности наводятся вихревые токи, которые, в свою очередь, изменяют параметры катушки — ее активное и индуктивное сопротивление. Параметры, меняются при изменении зазора между контролируемым объектом и торцом датчика. Драйвер преобразует эти изменения в электрический сигнал, осуществляет его линеаризацию и масштабирование.

КОНСТРУКЦИЯ

Наибольшее количество вариантов исполнения имеет пробник (зонд), поскольку его конструкция существенно зависит от места монтажа.

Использование соединительного кабеля, состоящего из двух частей — кабеля пробника и удлинительного кабеля выгодно с технологической точки зрения. С помощью типового набора удлинительных кабелей разной длины, удобно задавать общую длину системы. Для защиты от механического повреждения весь кабель или его отдельные части армируются.

Драйвер представляет собой герметичную металлическую коробку, на которой имеется коаксиальный соединитель для подключения кабеля, а также клеммы питания, земли, общего провода и выходного сигнала.

ЧАСТОТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Вихретоковые датчики обладают хорошим частотным откликом (реакция на изменение расстояния между торцом пробника и объектом контроля). Обычно частотный диапазон составляет 0 — 10000 Гц. При этом неравномерность амплитудно-частотной характеристики не превышает 0,5 дБ.

ВХОД И ВЫХОД

Входным параметром вихретокового датчика является величина зазора между торцом пробника и электропроводящим объектом. Величина измеряемого зазора составляет несколько миллиметров и зависит от диаметра катушки, заключенной в торце диэлектрического наконечника. Выходной сигнал, пропорциональный измеряемому зазору, может быть представлен в виде напряжения, тока или в цифровом формате (определяется типом системы наблюдения).

Для драйверов с выходным сигналом в виде напряжения указывают чувствительность (коэффициент преобразования зазора в электрический сигнал), которая в большинстве случаев составляет 8мв/мкм. Часто для сопряжения вихретокового датчика с типовыми системами мониторинга необходимо дополнительное преобразование выходного напряжения в формат 4-20мА токовой петли или в цифровой вид.

Устройства, сочетающие функции драйвера и дополнительного формирователя называют трансмиттерами.

ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ

Приоритетной областью использования вихретоковых измерителей является контроль осевого смещения и поперечного биения валов больших турбин, компрессоров, электромоторов, в которых используются подшипники скольжения. Применение для этих целей датчиков скорости и ускорения, хотя и допустимо, но неоправданно, поскольку из-за слабого отклика на низких частотах (

Как работает датчик движения, подключение и настройка

Сегодня в Украине все больше набирает популярности установка датчиков движения. Эти устройства имеют широкое применение в системах охраны, с их помощью можно обнаружить перемещение посторонних лиц по территории охраняемого объекта. Довольно часто устанавливают датчики движения для освещения, что позволяет автоматизировать процесс и существенно сэкономить на электроэнергии.

В частных загородных домах, а также на предприятиях или складах проводной, или беспроводной датчик движения является незаменимой вещью, обеспечивающей комфорт и безопасность. Подключить и настроить извещатель достаточно просто, для установки вам не потребуется каких-либо специальных знаний или же особых затрат на монтаж.

Как работают датчики движения

Стабильное функционирование устройств основывается на анализе волн соответствующего вида, которые поступают из внешней среды. В зависимости от вида применяемых датчиком движения волн различают инфракрасные, ультразвуковые, радиоволновые либо комбинированные приборы.

Инфракрасный датчик движения для включения тревожного сигнала способен определить температурные показатели каждого объекта, появившегося на территории. Для этого применяется специально разработанная оптическая система, так называемая линза Френеля, которая направляет инфракрасное излучение на пироэлектрик. В силу чувствительности данного элемента происходит изменение его электрического потенциала и, как следствие, включается сигнал.

Чтобы реакция датчика была только на движение и он игнорировал неподвижные объекты, зона его чувствительности разбивается на определенное количество лучей. В связи с этой особенностью датчики движения для охраны территории будут срабатывать лишь, когда объект осуществит последовательное пересечение нескольких лучей.

Ультразвуковой датчик функционирует при помощи звукового генератора, который вырабатывает колебания определенной частоты, неслышные уху человека. Ультразвуковые волны отражаются от различных препятствий на своем пути и возвращаются в датчик движения. Сигнал воспринимается специальным микрофоном, если он будет изменен, извещатель сработает.

Принцип работы радиоволнового извещателя совпадает с ультразвуковым, только в отличие от предыдущего в нем происходит генерация СВЧ-излучения частотой 2,5 ГГц. Когда в охраняемой зоне будет замечено передвижение, сразу изменится частота и длина радиоволны. Такие волны легко проникают сквозь неметаллические помехи, такие как стены или деревянные предметы, поэтому радиоволновые приборы часто используются для охраны крупных коммерческих площадей и складов.

Чтобы обезопасить себя от ложного срабатывания, можно приобрести комбинированные датчики движения. Украина – страна, где можно часто увидеть подобные приборы в работе. Их популярность обусловлена высокой надежностью и устойчивостью к помехам. Как правило, устройство объединяет в себе схемы инфракрасных и радиоволновых датчиков, что гарантирует успешную бесперебойную работу.

Как правильно установить и подключить датчик движения

Если вы приобрели датчик движения, инструкция, прилагаемая к прибору, поможет вам разобраться с основными моментами его подключения и настройки. При этом важно знать, где лучше всего установить сенсор и что для этого необходимо. В первую очередь стоит определиться, для каких целей устанавливается прибор, существуют специальные охранные модели, используемые при монтаже сигнализации, или же бытовые, с помощью которых можно регулировать освещение.

Для правильной работы прибора необходимо тщательно подойти к выбору его месторасположения. Нужно исключить влияние внешних факторов, которые будут негативно отражаться на функциональности устройства. Избегайте мест рядом с техникой, излучающей тепло или электромагнитные волны. Нельзя устанавливать датчики около батарей либо отопительных труб, а также под прямыми солнечными лучами. Отличным решением для помещений станет датчик движения дверной. Оптимальным местом его установки считаются двери в коридоре.

Читать еще:  Какие окна для балкона и лоджии выбрать: распашные или раздвижные

Подключение датчика движения для осветительных приборов осуществляется довольно просто. На корпусе прибора присутствует схема датчика движения, которая описывает последовательность подключения. Обычно рисунок находится около клеммной колодки, на которую выводятся необходимые провода: коричневый или черный (L) – входная фаза, синий (N) – нулевой, красный (L’) – выходная фаза. Осветительный прибор подключают к выходной фазе и нулю. Питание электросети подается на провода L и N, при этом необходимо строго следовать фазности подключения.

Для настройки датчика на его корпусе предусмотрены специальные рычаги управления: «TIME» и «LUX». Первый нужен, чтобы установить задержку времени отключения светильника, второй обеспечивает корректную работу в дневное время. Также на правильную настройку влияет угол установки устройства, в идеале он должен позволить прибору охватить как можно больше полезной площади.

Выбрать качественные проводные и беспроводные модели датчиков движения вы всегда можете в каталоге нашего интернет-магазина.

Датчик перемещения как работает?

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).

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.

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 магнитный пускатель с катушкой на 220В. Для этого вместо лампочки в нижеуказанных схемах подключаются выводы катушки.

Схема №1. Лампа включается только от датчика движения.

Схема №2. Лампа включается от датчика движения или от выключателя (принудительное включение).

Схема №3. Датчик движения отключается. Так он не будет срабатывать, когда вам это не нужно, например, в светлое время суток.

Схема №4 – включение лампы от двух датчиков, расположенных в разных местах.

На фото ниже изображены клеммы к которым подсоединяются питающие провода.

Заключение

Использование датчиков движения, как бы это ни звучало, это шаг к умному дому. 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.

Ранее ЭлектроВести писали, что с тартап Ecoisme, который занимается разработкой сенсора для экономии электроэнергии в доме, объявил о закрытии.

Линейно-регулируемые дифференциальные трансформаторы (ЛРДТ)

Дифференциально-трансформаторные датчики (LVDT) Honeywell Sensotec применяются для бесконтактного измерения малых перемещений. Они работают по принципу дифференциального трансформатора с механически управляемым сердечником. Нелинейность датчиков составляет 0,25% от полной шкалы при рабочем диапазоне измерений от ±2,54 до ±470 мм. При измерении однонаправленных перемещений диапазон может составлять до ±940 мм.

Конструктивно дифференциально-трансформаторные датчики представляют собой схему из первичной и двух вторичных обмоток с подвижным магнитным сердечником. Первичная обмотка имеет постоянную амплитуду подаваемого на нее напряжения. В зависимости от положения сердечника меняется переменное напряжение на вторичных обмотках. Разность этих напряжений находится в линейной зависимости от перемещения магнитного сердечника. Выходной сигнал ЛРДТ датчиков не только показывает величину перемещения, но и его направление.

При выборе ЛРДТ датчиков перемещений необходимо учитывать следующие факторы: диапазон измерений, тип конструкции датчика, тип преобразования сигнала (AC-DC) и условия эксплуатации датчика. Датчики подобного типа используются для решения самых различных задач промышленной автоматизации: измерений перемещения, смещения, деформации плоскости, изгиба, неровности поверхности, контроль габаритов однотипных объектов, контроля качества продукции и др.

Линейные дифференциальные трансформаторы Honeywell Sensotec выпускаются в корпусах из нержавеющей стали и имеют полностью герметичные разъемы для подключения, поэтому могут эксплуатироваться при тяжелых условиях (морские буровые установки, горнодобывающая промышленность, гидравлика).

Датчики имеют несколько типов конструкции: плунжер с магнитным сердечником на конце может быть надежно зафиксирован в корпусе датчика и перемещаться на определенное расстояние или может представлять собой отдельный элемент датчика, который монтируется на объект, перемещения которого необходимо измерить. В тестовом оборудовании используется датчик с измерительной головкой, которая подвешена на пружине, возвращающей головку в исходное положение.

Преимуществами линейно-регулируемых дифференциальных трансформаторов являются:

  • бесконтактный метод измерения, благодаря которому датчики не имеют износа
  • малый гистерезис
  • высокая устойчивость к помехам
  • низкий выходной импеданс
  • очень высокая разрешающая способность
ЛРДТ малых расстояний
Датчики большого диапазона измерений
Портативные ЛРДТ датчики
Водостойкие ЛРДТ датчики

ЛРДТ малых расстояний

Дифференциально-трансформаторные датчики PLVX и S5 имеют подпружиненный плунжер и предназначены для измерения минимальных расстояний в диапазоне до 13 мм. Корпус и измерительный наконечник выполнены из нержавеющей стали, а сам датчик имеет экранированную обмотку. Нелинейность составляет 0.25% от полной шкалы. Модель PLVX с диапазоном измерений до 5 мм имеет механическую регулировку нуля для точного измерения перемещений.

Внешний видМодель (код заказа)Диапазон измерений, ммКонструкцияНапряжение питания, ВДок-ция
PLVX (AY111)0.51…5.08встроен. подпруж. плунжер5 AC-AC
S5 (AY112)0.25…12.75 AC-AC

Датчики большого диапазона измерений

Внешний видМодель (код заказа)Диапазон измерений, ммКонструкцияНапряжение питания, ВДок-ция
MVL7 (BY125)±12.5…±203раздельный плунжер и датчик5 AC-AC
VL7A (BY122)±12.5…±76встроен. подпруж. плунжер5 AC-AC
MVL7C (BY126)±12.5…±470встроен. плунжер5 AC-AC
JEC (AY321)±12.5…±203раздельный плунжер и датчик24…40 VDC±12…±20 VDC
JEC-AG (AY322)±12.5…±76встроен. подпруж. плунжер24…40 VDC±12…±20 VDC
JEC-C (AY323)±12.5…±470встроен. плунжер24…40 VDC±12…±20 VDC
DLB (BY127)±12.5…±203раздельный плунжер и датчик6…18 VDC/5 VDC
DLE (BY128)±12.5…±470встроен. плунжер6…18 VDC/5 VDC
DLF (BY129)±12.5…±76встроен. подпруж. плунжер6…18 VDC/5 VDC

Портативные ЛРДТ датчики

Внешний видМодель (код заказа)Диапазон измерений, ммКонструкцияНапряжение питания, ВДок-ция
MS3 (BY327)±2,5…±10раздельный плунжер и датчик24…40 VDC
±12…±20 VDC
S3C (BY324)±2,5…±10встроен. подпруж. плунжер24…40 VDC
±12…±20 VDC
M-5C (AY318)±2.5…±13кабель5 AC-AC

Водостойкие ЛРДТ датчики

Внешний видМодель (код заказа)Диапазон измерений, ммКонструкцияНапряжение питания, ВДок-ция
LW7S (AY202)±12,5…±75встроен. подпруж. плунжер5 AC-AC
LW7C (AY201)±12,5…±100встроен. плунжер5 AC-AC
LW7U (AY200)±12,5…±100раздельный плунжер и датчик5 AC-AC
DW7S (AY252)±12,5…±75встроен. подпруж. плунжер20…40 VDC
±10…±20 VDC
DW7C (AY251)±12,5…±100встроен. плунжер20…40 VDC
±10…±20 VDC
DW7U (AY250)±12,5…±100раздельный плунжер и датчик20…40 VDC
±10…±20 VDC
MS7A (BY921)±1…±12.7раздельный плунжер и датчик5 AC-AC
S7C (BY912)±1…±12.7встроен. подпруж. плунжер5 AC-AC
SSA (AY910)±12.7…±102раздельный плунжер и датчик0,5…7 AC-AC
SSD (AY911)±12.7…±102раздельный плунжер и датчик20…40 VDC
±10…±20 VDC

Новинки

Расширена линейка термостатов серии 2455R

Доступен для заказа термостат на 12,8гр С включение/4,4 °С отключение.
Точность поддержания температуры 2,8/4,4 °С соответственно.

Датчики температуры LN222

Фирма Heraeus выпустила на рынок новые датчики серии LN222, оптимизированные для бюджетных применений. Датчики доступны в сопротивлениях 100 и 1000 Ом и классах точности A и B, а диапазон измерений составляет -50…+400°С.

Датчики расстояния Dx35

Датчики расстояния Dx35 – это лучшее сочетание производительности, надежности, точности и цены. Благодаря своей способности точно измерять расстояние до объектов любого цвета и текстуры, их интегрирование в промышленное оборудование позволяет повысить его эффективность и надежность.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector