Делаем датчики движения своими руками

Проверяем питание

В датчике движения входное питание 220В преобразуется в постоянное напряжение, необходимое для питания схемы. Как правило, это напряжения 8, 12, 15, 24 В в разных сочетаниях, в зависимости от схемы.

Все напряжения измеряем относительно нуля. Точка, где можно взять ноль – например, минус электролитического конденсатора на выходе диодного моста.

В данном случае нужно для начала проверить напряжение +24В (см. схему в начале статьи). Если его нет, надо проверять ограничительные (гасящие) элементы перед диодным мостом, и сами диоды.

Возможно, что последующая схема “гасит”, или подсаживает питание. Чтобы убедиться в этом, надо отключить последующую схему от схемы питания.

Так же проверяем и низкое напряжение +8В, которое используется для питания цепей операционных усилителей.

Если его нет, проверяем цепи до него (наличие +24В), цепи стабилизации (стабилитрон), пробно отключаем нагрузку.

Завершающий этап

После того, как вы смонтировали компактное устройство, его следует подвесить с внутренней стороны двери, максимально близко к дверной ручке и дверному замку. Также изделие можно разместить и в других местах. Главное, чтобы контролируемая зона была достаточной. В ходе монтажа необходимо следить за тем, чтобы длина проводников и выводов элементов была минимальна. Это позволит избежать помех, в результате наличия которых прибор может начать работать не адекватно. Следуя приведенной инструкции и схеме, собрать своими руками датчик присутствия можно относительно просто. Главное – это смонтировать все составляющие в нужном порядке.

Виды датчиков

кВа в кВт — как правильно перевести мощность

Рассматривать представленные ниже конструкции следует с учетом определенного технического задания. В закрытом отапливаемом помещении электронный модуль способен простоять длительное время без повреждений. На открытом воздухе понадобится защита от неблагоприятных природных воздействий. В некоторых ситуациях нужно предусмотреть эффективные антивандальные мероприятия. При значительных размерах охраняемого периметра существенное значение приобретает дальность.

К сведению. На земельном участке нужно исключить ложные срабатывания от перемещения домашних животных, птиц.

Контактный или магнитный

Без подробных пояснений понятен принцип действия простейшего устройства с механическими контактами. Кнопку (без фиксатора) устанавливают на раме дверного блока. При открывании замыкается подключенная цепь, сигнал поступает на контрольную лампу или специальный блок дистанционного оповещения. Кроме минимальных затрат, подобное устройство привлекает быстротой реализации планов. Для объективности нужно перечислить имеющиеся недостатки:

• при монтаже повреждается дверная коробка;
• функциональность охранной системы блокируется прижиманием кнопки (лезвием ножа, банковской карточкой);
• механический переключатель при частом использовании быстро выйдет из строя.

Контактный датчик и схема с герконом

Вместо простейшего варианта можно применить усовершенствованную схему с герконом. Эта деталь замыкает цепь при удалении магнита. Кроме лучших эстетических параметров, обеспечивается возможность скрытого монтажа

Следует обратить внимание на автономность устройства и отсутствие потребления электроэнергии в режиме ожидания

ИК-датчик

Рассмотренные варианты обеспечивают контроль дверного блока. Однако они бесполезны на открытом пространстве. Для фиксации перемещений в определенном объеме применяют другие решения.

Интуитивно понятный принцип – регистрация теплового излучения тела человека. Для усиления сигнала используют группу из нескольких линз. Этим же устройством обеспечивают широкую диаграмму направленности. Выбирают датчик, соответствующий определенному диапазону волн. Чувствительность и спектр корректируют фильтрами, дополнительными усилителями.

Такие устройства хорошо выполняют свои функции при отсутствии лишних помех. ИК датчики устанавливают в помещениях, не направляют при монтаже на осветительные и обогревательные приборы. Базовое условие – температура фона должна быть меньше, чем измеряемые параметры.

Лазерный или фотодатчик

Устройства этой категории создают лучи, формирующие защитный контур. Для создания достаточно плотной «сетки» применяют мощный источник света и комплект отражателей. Оптимальный вариант – лазерный датчик движения. Такой луч не рассеивается на большом расстоянии. Прерывание сигнала фиксируется чувствительным датчиком. Такими системами оснащают крупные объекты, открытые площадки.

Микроволновый

Главное преимущество этой конструкции – качественный контроль перемещений в определенном объеме. Дополнительный плюс – отсутствие ложных срабатываний на включение светильников или обогревателей. Для реализации плана нужно создать излучатель и совместимый детектор, фиксирующий изменение отраженного сигнала. При работе с высокой частотой обнаруживаются движения за стеклом или другой преградой, «прозрачной» для волн в соответствующем диапазоне.

Важно! При выборе такого устройства настройка мощности выполняется с учетом безопасного для человека уровня электромагнитного излучения. Принцип действия микроволнового датчика движения

Принцип действия микроволнового датчика движения

Ультразвуковой

Как и в примере со светом, данная схема функционирует на принципе регистрации отраженного излучения. Звуковой диапазон обеспечивает «невидимость». Ультразвуковой генератор потребляет немного электроэнергии. Датчик не реагирует на свет и тепло.

К сведению. Некоторые домашние животные реагируют на высокочастотные звуковые колебания. Этот диапазон применяют в специализированных устройствах для отпугивания собак.

Самоделка на Arduino

Для создания работоспособных конструкций удобно применять универсальный контроллер Arduino. Подключение периферийных устройств к этому функциональному блоку не вызывает затруднений.

Схемы сборки

Микроволновый

Для контроля открытых пространств и контроля наличия объектов в нужной зоне, существует емкостное реле. Принцип действия данного устройства заключается в измерении величины поглощения радиоволн. Каждый наблюдал или был участником этого эффекта, когда, приближаясь к работающему радиоприемнику, частота на которой он работает, сбивалась и появлялись помехи.

Поговорим о том, как сделать датчик движения микроволнового типа. Сердцем данного детектора является радио микроволновой генератор и специальная антенна. На данной принципиальной схеме представлен простой способ сделать микроволновый датчик движения. Транзистор VT1 является высокочастотным генератором и по совместительству радио приемником. Детекторный диод выпрямляет напряжение, подавая смещение на базу транзистора VT2. Обмотки трансформатора Т1 настроены на разную частоту. В начальном состоянии, когда на антенну не воздействует внешняя емкость, амплитуды сигналов взаимно компенсируются и на детекторе VD1 нет напряжения.При изменении частоты, их амплитуды складываются и детектируются диодом. Транзистор VT2 начинает открываться. В качестве компаратора для четкой отработки состояний «включено» и «выключено», используется тиристор VS1, который управляет силовым реле на 12 Вольт.

Ниже предоставлена действенная схема реле присутствия на доступных компонентах, которая поможет собрать детектор движения своими руками или просто пригодится для ознакомления с устройством.

Тепловой

Тепловой ДД (PIR) самый распространенный сенсорный аппарат в хозяйственном секторе. Это объясняется дешевыми комплектующими, простой схемой сборки, отсутствием дополнительных сложных настроек, широким температурным диапазоном работы.

Готовый аппарат можно купить в любом магазине электротоваров. Часто этим сенсором снабжаются светильники, устройства сигнализации и прочие контроллеры. Однако сейчас мы расскажем, как сделать тепловой датчик движения в домашних условиях. Простая схема для повторения выглядит следующим образом: Специальный тепловой датчик В1 и фото элемент VD1 составляют автоматизированный комплекс управления освещением. Устройство начинает работать только после наступления сумерек, порог срабатывания можно выставить резистором R2. Датчик подключает нагрузку при попадании перемещающегося человека в зону контроля. Время встроенного таймера для отключения можно выставить регулятором R5.

Самоделка из модуля для Arduino

Недорогой сенсор можно сделать из специальных готовых плат для радио конструктора. Так можно получить довольно миниатюрное устройство. Для сборки нам понадобятся модуль датчика движения для микроконтроллеров Arduino и модуль одноканального реле.

На каждой плате распаян разъем из трех штырьков, VCC +5 вольт, GND -5 вольт, OUT выход на детекторе и IN вход на плате реле. Для того, чтобы сделать устройство своими руками, необходимо с источника питания подать на платы 5 Вольт (плюс и минус), например, от зарядки для телефонов, а out и in соединить вместе. Соединения можно проводить с помощью разъемов, но надежнее будет все спаять. Можно руководствоваться схемой ниже. Миниатюрный транзистор, как правило, уже встроен в модуль реле, поэтому дополнительно его ставить не нужно.

Теперь вы знаете, как сделать датчик движения своими руками. Надеемся, предоставленные схемы и видео помогли вам в сборке самодельного сенсора!

Будет полезно прочитать:

Это интересно: Почему может не гореть светодиодная лента — разъясняем досконально

Принцип работы устройства

Работа устройства основана на приеме и передаче импульсов, исходящих при колебании воздуха (или воды, к примеру, в бассейнах), во время движения (причем не важно, что это: автомобиль, человек или животное). Функционал устройства может варьироваться, в зависимости от требований к нему

Существует несколько типов датчиков движения:

• тепловые (реагируют на температурные изменения в досягаемом поле). Самый яркий пример – инфракрасный или лазерный датчик, в основном используется в охранных системах;
• звуковые (передают и получают импульс при колебании воздуха от звуков). Очень простой прибор, применяется для фиксации движения на открытом пространстве;
• колебательные (отзываются на колебания окружающей среды и изменение магнитного поля при движении в зоне досягаемости). Они чаще всего используются в квартире или доме, для включения или выключения света, звука и прочего.

Конструкция датчика движения

Датчик на Arduino своими руками

Автоматизировать процесс работы можно использованием в схеме контроллера Arduino. Это позволит разработать инфракрасный датчик движения для включения света, реагирующий на изменение температуры. Для изготовления понадобятся следующие комплектующие:

• контроллер Arduino;
• печатная плата;
• кабель USB;
• инфракрасный датчик (PIR — сенсор);
• набор из резисторов, предохранителей, конденсаторов;
• электрические провода для монтажа.

Освещением возможно управлять, если вместо диода подключить обмотку реле. Отличие работы освещения с использованием Arduino от системы с обычными датчиками заключается в том, что длительность его работы можно задавать с помощью программы.

Схемы подключения

У датчиков движения с одним встроенным контактом обычно имеется три клеммы. Две из них служат для питания ДД. На одну из клемм подается фаза. Фазная клемма помечается символом L. На другую клемму подается ноль (N). Третий вывод – выход фазы с контакта. В некоторых случаях замыкающий контакт имеет два вывода. Тогда, для подключения фазы с контакту, между одной из клемм контакта и клеммой L устанавливают перемычку.

Схема будет работать следующим образом. При появлении человека в зоне обнаружения, датчик движения сработает, замкнется встроенный контакт и подаст фазу на лампу. Лампа будет гореть, пока будет продолжаться движение или не закончится выдержка времени. После окончания временной выдержки контакт разомкнется. Для того чтобы не совершать ненужных движений чтобы зажечь лампу вновь, можно установить выключатель, с помощью которого можно зашунтировать (замкнуть) встроенный контакт датчика движения. С помощью выключателя можно будет включить свет, чтобы он горел постоянно.

Часто с помощью датчиков движения управляют светильниками в местах, где имеется естественное освещение в светлое время суток. В таких случаях целесообразно применять ДД со встроенным датчиком освещенности, который днем блокирует работу аппарата.

Параллельная работа двух датчиков

Случается, что зона обнаружения одного датчика движения не покрывает всего помещения, где может появиться человек. Такая ситуация характерна, например для длинного коридора, когда свет должен загореться независимо от того, в каком конце коридора появится человек. В этом случае можно использовать два датчика движения работающие параллельно. Нетрудно заметить, что данная схема, с электрической точки зрения, мало отличается от схемы с выключателем.

Параллельная работа двух датчиков движения.

Как и в схеме с выключателем оба контакта датчиков движения включены параллельно и взаимно шунтируют друг друга. То есть, лампа включится при срабатывании любого из двух датчиков. Данная схема масштабируема. Это означает, что можно бесконечно наращивать количество датчиков движения работающих параллельно. Увеличение количества датчиков может потребоваться, например, для освещения лестниц имеющих несколько пролетов.

Важно! Используя подобные схемы нужно обязательно помнить, что все датчики движения должны питаться от одной и той же фазы. В случае несоблюдения этого правила, при одновременном срабатывании двух датчиков, может произойти короткое замыкание

Иногда с помощью датчиков движения приходится управлять более мощными нагрузками, чем одна или несколько лампочек. Тогда в силу вступает ограничение по максимально допустимому току встроенного контакта. Предельно допустимый коммутируемый ток можно узнать из паспорта изделия. Часто производители указывают этот ток на корпусе прибора. Если ток потребления нагрузки превышает «возможности» датчика движения, тогда нагрузку включают с помощью магнитного пускателя, а управление пускателем осуществляют с помощью датчика движения.

Как подключить датчик движения.

Часто датчики движения могут находиться на значительном расстоянии от управляемой нагрузки. При этом приходится прокладывать довольно длинные кабельные трассы. Это может быть сопряжено со значительными материальными затратами, а, иногда, и просто невозможно. Для этих случаев производители предлагают датчики движения со встроенным радиоканалом (беспроводные ДД). В последнее время подобные аппараты находят широкое применение в системах «умного дома».

Будет интересно Соединение оптоволоконного кабеля в домашних условиях

Процесс изготовления датчика движения пошагово

Качество и полученный результат при сборке датчика движения своими руками напрямую зависит от вашей осведомленности в радиомоделировании и наличия определенных навыков. Поэтому чтобы исключить элементарные неточности и ошибки мы приведем пошаговую инструкцию по изготовлению датчика движения:

Total Time: 1 hour

Проверьте целостность деталей

Предварительно подготовьте радиодетали для датчика движения из предыдущего списка и проверьте их целостность визуальным осмотром.

Нанесите разметку на плату

Приложите детали к монтажной плате, рассчитайте их количество и способ расположения, исходя из принципа и схемы соединения датчика движения. Когда нужное число отверстий или размеры будут у вас, отметьте их на плате.

Отпилите по линии разметки часть платы

При помощи слесарного инструмента отпилите выделенный участок по нанесенной разметке. Во время распила платы весь массив желательно закрепить в тисках или прижмите к столу, так процесс будет легче, а линия отделения получится ровной.

Обработайте края напильником

Если у вас получились серьезные огрехи по краю платы или вам принципиально нужны ровные края для датчика движения, то их следует обработать наждачкой или напильником.

Вставьте детали в отверстия на плате

Установите все элементы в отверстия на плате. Монтаж производится таким образом, чтобы детали входили плотно, не болтались и не мешали поместить конструкцию в корпус.

Подключите к прибору освещения

Теперь вы получили готовое устройство для фиксации движения, который можно подключить через реле к прибору освещения. Рекомендую обязательно опробовать работу перед установкой

Заметьте, что в случае наружной установки совместно с прибором освещения важно обеспечивать достаточный уровень защиты от проникновения пыли и влаги. Поэтому собранная плата помещается в герметичный корпус, а все отверстия прорабатываются герметиком

Виды датчиков

Датчики движения различными способами определяют появление объекта на контролируемой территории

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

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

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

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

По своему назначению все эти изделия делятся на следующие виды:

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

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

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

Еще раз о схемах

Итак, наиболее популярную схему датчика движения приведу ещё раз:

Схема датчика движения 3

Эту схему прислал мой постоянный читатель Александр из г. Королев в декабре 2019 г., за что ему ещё раз большое спасибо. На эту схему я буду опираться по тексту статьи, поскольку она наиболее типичная. Не должно сбивать с толку, что схема в нашем примере будет разбросана по двум платам – слаботочной и силовой.

Теперь публикую фото плат датчика движения, которые прислал другой мой читатель – Ренат.

Плата слаботочная датчика движения

Плата питания (силовая) датчика движения

Вот наша с Ренатом переписка:

Ренат: Здравствуйте! По схеме и описанию у меня такой же датчик, модели точно не знаю, попросили посмотреть «перестал работать». Остановился на плате питания. Проверил все элементы, после диодного моста +24В выходит, стабилитрон +8В выдает, отпаял вторую часть схемы (плату, где ИК приемник, микросхема и т.п.). И вот, не могу понять почему реле срабатывает, когда подаю напряжение?

Я: Стоит интегральный стабилизатор (КРЕН) типа 7808, на выходе 8В? Надо всё подключить, и тогда проверять. Когда на вход ключевого транзистора ничего не подано, он может вести себя непредсказуемо. Проверьте силовой транзистор, реле, регулировочные элементы, пайку. Лезть глубже — надо разбираться со схемой — операционники, датчики, и т.д.

Ренат: Здравствуйте Александр! Интегральный стабилизатор не стоит. Подключил, всё по прежнему (реле сработано, на датчик не реагирует, от регулировки сенсора, времени и режима «день»/»ночь», тоже ничего не меняется.

Ренат проделал своими руками большую работу, и я попробую помочь ему в этой статье.

Как сделать (лазерный/с фотоэлементом)?

Сборка датчика

Несмотря на громкое название, лазерный датчик движения – самое техническое решение данного устройства и вполне доступно для сборки в домашних условиях.

Условно, перед началом работ, необходимо четко понимать логическую схему:

1. Сама система состоит из двух взаимосвязанных устройств – датчика, излучающего определенный световой луч, и сенсора на который этот луч направлен.
2. Принцип такой пары сенсоров прост – электроника работает при постоянном воздействии света на фотоэлемент, при прерывании светового воздействия фотоэлемент срабатывает, замыкая или размыкая схему, вследствие чего и происходит включение или выключение источника освещения.

Такая схема функциональна в местах, где необходимым условием является пересечение условной линии между двумя сенсорами.

Скорее всего, при изготовлении самодельного сенсора движения понадобятся следующие инструменты и расходные материалы:

1. Корпус для размещения электронной схемы.
2. Набор элементов или же готовая элементная схема советского периода блока управления.
3. Паяльник с припоем или что еще лучше паяльная станция.
4. Провода различного сечения, резисторы разного номинала.
5. Крепеж.
6. Отвертка, плоскогубцы, изолента, кембрик.

Описание схемы

Схема фотоприемника

Датчик с фотоэлементом в предлагаемой схеме будет использоваться для включения освещения. Фотореле, на основе которого конструируется сенсор, будет играть роль включателя, при прохождении между источником света и фотоэлементом.

Здесь нужно уточнить некоторые элементы схемы:

1. VT1 – фототранзистор.
2. R1 – резистор, играющий одновременно две роли в схеме: устанавливает рабочую точку и нагружает коллектор. В каждом отдельном случае, номинал резистора придется подбирать путем проб и ошибок.
3. C1 – конденсатор.
4. DA1 – операционный усилитель с обратной связью.
5. R2 – резистор, на котором реализована обратная связь ОУ.

Схема будет работать таким образом:

1. При попадании светового луча на фототранзистор, VT1 элемент работает как при подаче малого напряжения на базу транзистора.
2. После этого, фототранзистор открывается и происходит зарядка конденсатора C1.
3. В момент, когда свет перестает поступать на фоторезистор VT1, конденсатор начинает разряжаться, при этом, напряжение падает, и операционный усилитель DA1 срабатывает и включает другие устройства, будь то освещение или звуковой извещатель.

В качестве источника света для фотоэлемента, можно использовать как обычный лазер на расстоянии несколько десятков метров, так и инфракрасный светодиод для уменьшения заметности линии сигнализации.

Пошаговое руководство

Самостоятельная сборка подобного прибора проводится согласно принципиальному алгоритму:

1. Собирается источник питания, производится регулировка, контролируется выдающий ток.
2. На минус блока питания устанавливается резистор.
3. Далее, диод при помощи катода.
4. На анод выводится резистор подстройки.
5. Транзисторный эмиттер соединяется с отрицательным проводом блока питания.
6. С базовой схемой соединяется резистор.

В результате такой манипуляции должна получиться вот такая конструкция: резистор к минусу, контактор, соединенный с реле, а реле с сигнализатором (лампа или ревун)

Виды и классификация

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

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

Ультразвуковые (УЗ)

Рабочая область сенсора состоит из двух частей:

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

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

Достоинства УЗ-сенсора:

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

Недостатки:

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

Радиочастотные (РЧ)

Принцип тот же, только вместо УЗ излучаются радиоволны.

Достоинства:

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

Недостатки:

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

Инфракрасные (ИК)

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

Достоинства:

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

Недостатки:

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

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

Классификация по назначению

По назначению сенсоры движения делятся на:

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

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

Разновидности самодельных датчиков

Самодельные датчики движения работают на иных принципах:

• герконовый. Геркон — сокращенное словосочетание «герметичный контакт». Это капсула с двумя контактами из ферромагнитной стали, чувствительные к магнитному полю. При поднесении к геркону магнита контакты в нем замыкаются, при удалении — размыкаются. Такие датчики движения устанавливают на дверях и окнах: геркон крепится к косяку, магнит — к створке. При открывании створки магнит отводится от геркона, контакты в нем размыкаются и подается питание на светильник или какое-то сигнальное устройство. Конечно, данный прибор не является датчиком движения в полном смысле этого слова. Это, скорее, датчик открывания двери;

• световой. Датчик состоит из двух частей: источника света и фотоэлемента-транзистора. При пересечении движущимся объектом линии, между ними свет перестает поступать на фотоэлемент-транзистор, что приводит к замыканию цепи лампы;
• микроволновый. Когда человек приближается к работающему радиоприемнику, тот реагирует – в воспроизведении появляются помехи. На этом явлении основано действие данного сенсора. Он состоит из двух основных частей антенны и генератора микроволн.

Далее будет рассмотрен процесс изготовления светового датчика движения.