Обрывной датчик цели своими руками

Добавил пользователь Евгений Кузнецов
Обновлено: 18.09.2024

Датчик движения можно приобрести в магазине. Но если есть немного свободного времени, небольшие навыки и знания, такой сенсор можно изготовить самостоятельно. Это сбережет немного финансов и обеспечит приятное времяпровождение за техническим творчеством.

Какой датчик можно изготовить самостоятельно

Существует несколько видов датчиков движения, и каждый тип, в принципе, можно изготовить самостоятельно. Но ультразвуковые и радиочастотные сенсоры сложны в изготовлении, требуют специальных навыков и приборов для наладки. Поэтому проще изготовить сенсоры емкостного и инфракрасного типа.

Приборы и материалы

Для изготовления детектора движения потребуются:

паяльник и расходники;
соединительные провода;
мелкий слесарный инструмент;
мультиметр.

Также для изготовления сенсора понадобится макетная плата. И еще неплохо иметь осциллограф для контроля работоспособности устройства на базе ВЧ-генератора.

Датчик емкостного типа

Недостатком таких простейших датчиков является недостаточная чувствительность. Для его срабатывания требуется, чтобы человек находился на расстоянии нескольких десятков, а то и единиц сантиметров от антенны. Более чувствительны схемы с ВЧ-генератором, но они сложнее. Также проблемой могут стать намоточные детали. В большинстве случаев их придется изготовить самостоятельно.

Антенной служит кусок провода длиной около 0,5 метра. При приближении человека (на расстояние 1,5-2 метра) емкость, вносимая его телом в контур генератора, срывает колебания. Напряжение на обмотке III исчезает, транзистор закрывается, выключается тиристор, реле обесточивается.

Сборка детектора

Для сборки самодельного датчика можно сделать печатную плату. Например, методом ЛУТ. Технология несложна, освоить ее легко. Но если изготовление сенсора носит разовый характер, не имеет смысла тратить время на эксперименты. Лучшим выходом станет применение макетной монтажной платы.

Она представляет собой плату с металлизированными отверстиями со стандартным шагом, в которые можно впаивать электронные компоненты. Соединение в схему производится подпайкой проводников к соответствующим точкам.

Можно применить и беспаечную макетную плату (breadboard), но надежность соединений на ней гораздо ниже. Этот вариант лучше оставить для экспериментов и оттачивания искусства схемотехники.

Проверка исправности электронных компонентов

В первую очередь надо выполнить осмотр подобранных деталей. Если они не были в употреблении, следы пайки отсутствуют, и нет механических повреждений, то дальнейшая проверка особого смысла не имеет. Вероятность того, что компоненты исправны – 99 процентов. В противном случае детали неплохо проверить:

резисторы прозванивают мультиметром - он должен показать номинальное сопротивление (с учетом класс точности резистора);
намоточные детали прозванивают на отсутствие обрыва;
конденсаторы малой емкости тестером можно проверить только на отсутствие короткого замыкания;
конденсаторы большой емкости можно проверить стрелочным мультиметром в режиме проверки сопротивления – стрелка должна дернуться вправо, а потом медленно вернуться к нулю (влево);
диоды проверяют тестером в режиме проверки диодов – в одном положении сопротивление должно быть бесконечным, в другом мультиметр покажет какое-то значение (зависит от типа диода);
биполярные транзисторы проверяют в том же режиме как два диода – между базой и коллектором и между базой и эмиттером.

Важно! Полевые транзисторы с p-n переходом (КП305 и т.п.) проверяют таким же образом (затвор-исток, затвор-сток), но между стоком и истоком мультиметр покажет какое-то сопротивление (у биполярного – бесконечность).

Микросхемы с помощью мультиметра проверить не удастся.

Разметка и обрезка платы

Дальше все компоненты надо разместить на плате так, чтобы оптимизировать будущие соединения. Для этого их надо расположить в одном углу или около одной стороны. Потом нанести линии, удалить элементы и отрезать лишнее. Этого можно не делать, но тогда плата займет больше места и потребует большего по размерам корпуса (а он понадобится, если детектор будет установлен на улице).

Края платы надо обработать напильником. На работоспособность не влияет, но смотрится лучше.

Потом детали вставляются обратно, впаиваются в отверстия и соединяются проводниками согласно схеме.

В видео показано, как сделать датчик движения для включения света из модуля для ардуино.

Инфракрасный сенсор и Ардуино

Модуль полностью совместим с основной платой и подключается к ней тремя проводниками.

Вывод ИК-модуля	GND	VCC	OUT
Вывод платы Arduino Uno	GND	+5 V	2

Чтобы система заработала, надо загрузить в Ардуино следующий скетч:

Сначала устанавливаются константы, определяющие назначение выводов основной платы:

const int IRPin=2

Константа IRPin означает номер пина для входа от датчика, ему назначается значение 2.

const int OUTpin=3

Константа OUTpin означает номер пина для выхода на исполнительное реле, ей присваивается значение 3.

В разделе void setup() устанавливаются:

Serial.begin(9600)- скорость обмена с компьютером;
pinMode(IRPin, INPUT)– вывод 2 назначается входом;
pinMode(OUTpin, OUTPUT) – вывод 3 назначается выходом.

В разделе void loop константе val присваивается значение входа от датчика (ноль или единица). Дальше, в зависимости от значения константы, на выходе 3 появляется высокий или низкий уровень.

Проверка работоспособности и настройка датчиков

Подключение нагрузки

Если сенсор работоспособен, к нему можно подключить нагрузку. Ей может служить вход другого электронного устройства (звуковой сигнализатор), Но часто от детектора требуется управлять освещением. Проблема в том, что нагрузочная способность выхода самодельного датчика не позволяет подключать даже маломощные светильники напрямую. Поэтому обязательно потребуется промежуточный ключ в виде реле.

Перед подключением пускателя надо убедиться, что контакты выходного реле сенсора позволяют коммутировать напряжение 220 вольт. В противном случае придется ставить дополнительное реле.

Выход Ардуино настолько маломощен, что не сможет управлять реле или пускателем напрямую. Потребуется дополнительное реле с транзисторным ключом.

Если все этапы сборки и настройки прошли удачно, можно устанавливать сенсор стационарно, выполнять окончательное подключение и наслаждаться четко работающей автоматикой.

Всевозможные сенсоры позволяют автоматизировать множество процессов в быту.

Некоторые из них можно изготовить самостоятельно.

Сегодня научимся делать датчик движения для включения света своими руками.

Принцип работы устройства

К сведению. Специализированные системы дополняют пожарной сигнализацией. В этом варианте дополнительное оповещение получает дежурный сотрудник МЧС.

Область применения

Самоделки в виде датчиков движения чаще всего конструируются:

В несложных системах сигнализации для гаражей, дач или домов.
Для облегчения и создания дополнительного комфорта – для включения наружного и внутреннего освещения.
Для контроля движения транспорта или людей через зоны невидимости.

Наверное, самостоятельно собранный датчик движения, включающий и выключающий освещение является наиболее распространенным вариантом использования этого устройства.

Такое применение этого электронного устройства позволит избежать дополнительных затрат на электроэнергию, существенно продлит срок службы ламп, создаст дополнительные комфортные условия жильцам.

Виды датчиков

Ремонт датчика движения своими руками

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

Микроволновый

Важно! При выборе такого устройства настройка мощности выполняется с учетом безопасного для человека уровня электромагнитного излучения.

Принцип действия микроволнового датчика движения

Ультразвуковой

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.

Самостоятельное изготовление

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

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

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

Порядок сборки

Сборка датчика движения

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

Все последующие операции выглядят так:

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

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

Монтаж и подключение

Различные схемы подключения

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

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

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

Реле герконовое рэс-55А (5 вольт)

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

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

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

Схемы для самодельных датчиков движения

Схема стабилизатора напряжения 220в своими руками

Представленные варианты нужно рассматривать с учетом личного опыта. Травление печатных плат и другие сложные технологии следует освоить заранее. Слишком высокая температура и другие ошибки при монтаже способны повредить микросхемы и радиодетали.

Емкостной

В этой схеме представлен генератор (100 Гц), собранный на полевом транзисторе VT1. Соответствующим образом (на резонансную частоту) настраивают контур из катушки индукции (L2) и конденсатора (C2). Детектор – диод VD1.

Емкостной датчик

Резистором R3 в этой схеме устанавливают опорное напряжение. Если приблизиться к датчику (А), изменятся емкость и начальная настройка генератора. Уменьшение частоты нарушит работу резонансного контура, уменьшит амплитуду сигнала на входе транзистора. Для подключения периферийных устройств можно использовать переключатель нужной мощности (тиристор VS1).

Тепловой датчик на Arduino

Для сборки этой схемы нужно подготовить следующие функциональные компоненты:

датчик ИК диапазона;
серийный контроллер Arduino;
блок питания 5±1V.

Кольцевой выключатель

К самым простым датчикам движения можно отнести самовозвратные точки (кольцевые выключатели). Такое оборудование применяется при включении света в холодильнике. Для работы схемы используется:

геркон или герметизированный контакт, представляет собой колбу, внутри которой запаяны 2 ферромагнитных контакта;
магнит.

Во время приближения магнита к геркону контакты замыкаются, а при удалении – размыкаются. При разомкнутых контактах напряжение подается на лампу в холодильнике, и свет загорается. При замкнутых контактах лампочка обесточивается.

Такой самодельный датчик движения можно просто подключить к существующей охранной сигнализации или к звуковому извещателю. За счет этого при размыкании контактов, то есть открытии двери, система подаст звуковой сигнал. Схема применяется на дверях охраняемых объектов, но не подходит для открытых территорий.

Датчики движения с герконами

Для осуществления контроля на больших пространствах используются более сложные устройства, которые могут реагировать на различные изменения в окружающей среде. К подобным элементам относят:

фото,- и звуковые реле;
датчики поля;
пироприемники.

Как сделать лазерный датчик движения

Лазерная сигнализация с дистанционным оповещением

Условия для установки

Прежде чем создавать собственный датчик движения, необходимо определиться с рядом важных условий. Последние влияют на параметры будущего устройства. К числу таких условий относится:

Выбор места установки. От этого параметра зависит конструкция датчика. В частности, если он используется на улице, то необходимо сделать для него влагостойкий корпус. Место установки также определяет уровень мощности, которым должен обладать сенсор.
Наличие преград. Люстры, деревья и другие объекты мешают прохождению сигнала.

Подключение прибора и настройка чувствительности

Для примера можно использовать алгоритм действий при выборе типового пироэлектрического модуля HC-SR501. Первым переменным резистором настраивают чувствительность. Кроме дистанции (до 7 м), этим параметром можно ограничить размер детектируемых объектов. Вторым регулятором устанавливают необходимое время для задержки управляющего выходного импульса. Положением перемычки устанавливают режим:

H (по умолчанию) – отсчет времени начинается от момента обнаружения движения;
L – определение движения обнуляет таймер.

Элементы настройки

Платформы для конструирования

Датчик движения для включения света

Для создания более сложных и функциональных устройств можно использовать готовые платы для радиоконструирования, к примеру, Arduino. Так называется аппаратная вычислительная платформа с собственным процессором и памятью. Arduino выполняет сразу несколько важных задач:

считывает и обрабатывает сигнал с инфракрасного датчика;
реагирует на движение;
проводит оповещение.

Для создания датчика потребуются сама платформа, PIR-датчик, макетная плата и провода. Можно подключать датчик сразу напрямую к Arduino, но так сложнее обеспечить плотное прилегание. Поэтому удобнее воспользоваться бредбоардом.

Все инфракрасные датчики имеют одинаковое строение. Главным параметром, по которому можно отличить один сенсор от другого, является чувствительность, а, значит, и используемая оптика. Оптимальным PIR датчиком сегодня является устройство с линзами Френеля. Эти линзы могут концентрировать излучение, повышая порог чувствительности.

Датчик движения на Arduino

Главной задачей платформы является отправка данных по USB Serial при обнаружении движения через определенные промежутки времени. Отладка оборудования осуществляется за счет программного обеспечения Python и PySerial.

Такой датчик движения для включения света можно запрограммировать на создание определенного уровня освещенности. Это оборудование можно использовать для обустройства системы сигнализации в гараже, тогда детектор будет подключаться к звуковому модулю.

На сегодняшний день существует достаточное большое количество средств поиска взрывоопасных предметов (ВОП) на открытой местности и в помещениях. К числу таких средств, в первую очередь, относятся щупы, индукционные и радиоволновые миноискатели, нелинейные радиолокаторы, собаки минно-розыскной службы (МРС) и различного рода детекторы взрывчатых веществ.

Достаточно высокую эффективность показала кошка в виде полого цилиндра с тралящими элементами в виде множества сквозных поперечных калиброванных прорезей на боковой поверхности цилиндра под углом к его образующей (рис. 1) [2].

Рис. 1

Ширина прорези 7 составляет 1.1 … 2.0 толщины растяжки мины, что минимизирует возможность заанкеривания кошки за растительность и провода, обеспечивая при этом высокую вероятность зацепления всех видов растяжек, включая и нитевидные растяжки мин и гранат, расположенные на поверхности грунта без возвышения. Для существенного уменьшения вероятности забивания грунтом и травой прорезей их края снабжены местными уширениями 8. Кошка 1 имеет небольшую массу, в связи с чем может забрасываться на заграждение с помощью рыболовного спиннинга 4 с безинерционной катушкой 3, на котором к тому же дополнительно можно разместить саперный щуп 5 и резак из немагнитных материалов для перерезания нитевидных растяжек. Вероятность траления мин возросла в 5 .. 8 раз, достигнув уровня 0.8 … 0.95 в одном цикле траления и обеспечив существенное повышение вероятности и безопасности выполнения задач по поиску ВОП.

Для повышения технологичности конструкции кошки без снижения надежности и безопасности траления мин разработан вариант, в котором тралящие элементы выполнены в виде множества выступов в форме потайных головок винтов высотой не более 2.0 толщины проволочной растяжки мин [5]. Устройство для траления мин (рис. 2) содержит цилиндр 1, например, круглого сечения, выступы 2 в форме потайных головок винтов М3 … М6 и шнур 3. Характерной особенностью представленной конструкции является простота, технологичность в производстве и возможность быстрого массового изготовления, в том числе и в полевых условиях.

Рис. 2

Еще более простая конструкция кошки, обеспечивающая возможность массового изготовления в полевых условиях в случае возникновения острой необходимости, представляет собой отрезок стального троса 2 диаметром 6 … 30 мм и длиной 30 … 90 мм (рис. 3) [7]. Тралящие элементы 3 образованы множеством расходящихся в разные стороны торцевых частей отдельных проволок, из которых и состоит сам стальной трос 2. Шнур 1 прикреплен к кошке с помощью O-образной продольной проволочной скрутки 4.

Рис. 3

В процессе траления мин тралящие элементы 3 захватывают и удерживают проволочные и нитевидные растяжки мин и ручных гранат до момента приведения их к срабатыванию. При контакте на открытой местности с препятствиями в виде кустарниковой и древовидной растительности, элементов строительных конструкций и т.п. тралящие элементы 3, являясь по своей природе полужесткими, в головной части кошки выгибаются в обратную сторону, предотвращая тем самым заанкеривание устройства за эти препятствия. Естественно, что такая кошка имеет несколько меньшую надежность траления мин по сравнению с рассмотренными выше, но в случае возникновения острой необходимости массового изготовления в полевых условиях ей нет альтернативы.

По результатам полевых испытаний на сегодняшний день лучшие результаты показало еще одно устройство для траления ВУНДЦ (рис. 4) [6].

Рис. 4

В рассмотренных выше устройствах траления в процессе траления участвует относительно небольшое количество тралящих элементов, непосредственно контактирующих с подстилающей поверхностью в данный текущий момент времени, от их общего числа на цилиндрической поверхности кошки.

В предлагаемой конструкции кошка выполнена в виде удлиненной стальной пластины 2 толщиной 4 … 10 мм, шириной 25 … 50 мм и длиной 50 … 120 мм. Тралящие элементы 3, например, в форме потайных головок винтов М3 … М6 размещены с обеих сторон широкой части пластины. Такая кошка, похожая без выступов на плоскую ученическую линейку, в любой момент времени стремится занять в пространстве устойчивое положение с минимальным возвышением своего центра тяжести над опорной поверхностью. Такое устойчивое положение возникает при контакте с грунтом наиболее широкой части пластины, которая снабжена тралящими элементами. Соответственно в процесс траления в каждый текущий момент времени вовлечены не единичные тралящие элементы, как это имеет место в аналогах, а ровно половина от всего их количества, что и позволяет значительно повысить надежность траления мин до уровня 0.9 … 0.98. Характерной особенностью представленной конструкции является простота, технологичность и дешевизна в производстве.

Для исключения полностью возможности даже непродолжительного движения кошки по подстилающей поверхности на боковой грани 4 (рис. 5), где тралящие элементы 3 отсутствуют, представляется целесообразным боковые грани 4 пластины 3 выполнить заостренными с углом при вершине не более 90 º [8]. При этом вершина угла боковых граней 4 может быть выполнена со скруглением.

Рис. 5

Для повышения дальности забрасывания саперных кошек различных модификаций предложено шнур размещать непосредственно на наружной поверхности кошки 1 (рис. 6) или в ее внутренней полости (при наличии) с возможностью последовательного схода участков шнура 2 при забрасывании кошки [3]. На кошке 1 размещена безинерционная катушка 3 с предохранительным колпачком 4.

Рис. 6

За счет такого размещения шнура в процессе движения исключается тормозящее инерционное воздействие на кошку со стороны последовательно вовлекаемых в движение первоначально покоящихся на земле участков шнура и аэродинамическое сопротивление, оцениваемые следующей величиной:

где λ — погонная масса шнура;

v(t) — текущее значение скорости шнура;

ł(t) — текущее значение длины вовлеченного в движение участка шнура;>

dv(t)/dt — ускорение вовлеченного в движение участка шнура;

c_xb — аэродинамический коэффициент сопротивления боковой поверхности шнура при движении в воздухе;

ρ_b — плотность воздуха;

F_б(t) — текущее значение площади боковой поверхности вовлеченного в движение участка шнура.

При погонной массе капронового шнура всего лишь λ = 20 г/п.м и скорости движения v=25 м/с величина тормозящего усилия при использовании классической схемы метания кошки составляет Т=12.5 Н. В предложенном устройстве это тормозящее усилие отсутствует, за счет чего дальность забрасывания кошки рукой увеличилась в 2 … 2.5 раза, достигая значения 30 … 40 м и обеспечивая тем самым значительное повышение темпа и безопасности поиска ВОП.

Для значительного повышения дальности забрасывания кошки может быть рекомендовано устройство для метания саперных приспособлений, основанное на использовании энергии пороховых газов штатных холостых и боевых патронов (рис. 7) [4]. С помощью этой установки может быть решена задача уменьшения количества и номенклатуры боеприпасов, находящихся на вооружении поисковых групп, и значительного снижения массы и габаритов средства доставки. При использовании 4-х боевых патронов калибра 5.45 мм дальность забрасывания саперной кошки составила порядка 200 м, что является очень хорошим результатом.

Рис. 7

Таким образом, представленные устройства для траления взрывных устройств с натяжными, разбрасываемыми и обрывными датчиками цели, а также средства их доставки обеспечивают значительное повышение безопасности операторов приборов поиска ВОП и вожатых собак МРС и темпа выполнения ими операций поиска.

В данной статье речь пойдет о том, как сделать датчик движения своими руками. Такие устройства используются в квартирах или домах, на дачных участках. Они являются основной частью безопасного и комфортного проживания. К тому же, собирая такой датчик радиолюбитель получит удовольствие о того, что прибор, который он сам собрал, работает исправно.

Самостоятельная сборка сэкономит деньги, так как купить отдельные радиодетали по отдельности намного дешевле, чем готовый датчик движения. Здесь конечно имеются в виду качественные европейские бренды, а не дешевые их китайские аналоги. В статье подробно рассказано об устройстве и его сферах применения, добавлена пара полезных видеороликов по теме, а также вниманию читателю предложен интересный материал для скачивания.

Принцип работы устройства

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 приборов

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 варианты

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:

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.

Лазерный или фотодатчик

Лазерный датчик представляет собой пару элементов, излучатель и приемник, при этом излучатель может быть в ИК спектре, чтобы быть незамеченным человеческим глазом. Такие сенсоры используются в сигнализации, когда вы пересекаете луч лазера, на фотоприемник (фоторезистор или фотодиод) он не попадает и схема выдает сигнал о присутствии в помещении.

Как использовать этот сигнал зависит от дальнейших подключений, можно зажигать свет через реле времени или сирену или сигнал на блок управления системой охраны и безопасности. Другой вид фотодатчиков выглядит следующим образом: светодиодный излучатель и приемник установлены не напротив друг друга, а рядом, в одной плоскости, излучение отражается и попадает на оптический приемник, когда вы заходите в поле зрения сенсора – датчик движения срабатывает. Другое название – датчик препятствия.

Микроволновое устройство

Микроволновый датчик движения – работает по принципу радиоприемника-передатчика. В схеме генерируются высокочастотные колебания и здесь же принимаются, приемная часть настроена таким образом: когда рядом никого нет реле выключено. Когда вы попадаете в рабочую зону приемника – частота колебаний изменяется, в результате чего с детекторного диода подается сигнал о том, что нужно включить силовой элемент и подать напряжение в нагрузку. Недостатки: Высокочастотное излучение вредит здоровью (хотя вы носите в кармане смартфон, там еще больше излучений). Относительно высокая стоимость. Возможны ложные срабатывания при воздействиях за пределами наблюдаемой зоны.

Чувствительность позволяет обнаружить объект за дверью или стеклом, например; детектирует даже малейшие движения. Сверхвысокочастотный датчик движения опирается на эффект Доплера. Сенсор, излучая и принимая электромагнитные волны, фиксирует нахождение теплокровных существ в секторе контроля. Датчик движения своими руками проще делать с антенной имеющей всестороннюю диаграмму направленности, тогда он будет реагировать независимо от того, откуда пришло воздействие. На расстоянии 5 м срабатывает надежно. Взмаха руки достаточно, чтобы сенсор сработал.

Изначально, в момент включения прибора, на выходе устройства будет напряжение близкое к нулю. При фиксировании датчиком нарушения сектора охраны, значение напряжения на выходе поднимется до 3-5 вольт. Согласно схемы, обратное переключение должно произойти не менее, чем через 30 секунд. Меняя номиналы емкостей и резисторов можно ее скорректировать. Приобретя весь перечень элементов, указанных на представленной принципиальной схеме весь прибор можно разместить на двух печатных платах размером 5х4 см, причем на одной из них большую часть будет занимать приемо-передатчик с антенной.

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

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

Принципиальная схема микроволнового датчика движения

Корпус датчика может быть любой формы, но материал обязательно радио проницаемым. Во время настройки необходимо правильно расположить его. Нужно учитывать, из каких материалов выполнены стены, пол и потолок помещения. Устройство не нужно направлять в сторону окна, возможны ложные срабатывания от проходящих за окном людей. При необходимости можно уменьшить чувствительность, это тоже снизит количество ложных срабатываний. Это производится резистором R4. Он изменяет коэффициент усиления транзистора VT1.

На компараторе, собранном на микросхеме К554 СА1, происходит сравнение сигнала с приемника и пороговым уровнем. В случае превышения происходит срабатывание датчика. Собирая это устройство, нужно действовать в таком порядке:

Прежде чем включить ДД, необходимо убедиться в правильности сборки, сверившись со схемой. После этого прибор можно подключать и проверять его работу.

Датчик движения для сигнализации

Такие устройства широко применяются не только для автоматического включения и выключения света, но и в охранных системах. С этой целью используются инфракрасные ДД, реагирующие на температуру объекта. Поскольку человеческое тело является активным источником ИК-лучей, прибор мгновенно реагирует на него, включая сигнализацию. К достоинствам инфракрасного ДД следует отнести:

безопасность для человека и животных;
надежность;
простоту настройки.

Собрать простой датчик движения для сигнализации можно своими руками. Для этого понадобятся:

корпус (подойдет от старого бытового прибора);
питающие провода;
фотодиод;
биполярный транзистор с переходом p-n-p;
герконовое реле;
подстроечный резистор.

Порядок сборки датчика

Функцию регулятора чувствительности выполняет резистор R11. В роли компараторов (сравнивающих реле) выступает стабилитрон. Сверху платы располагается антенна. Чтобы она не окислялась, ее полируют и наносят сверху тонкий слой ацетона. Катушки обматываются в 12 витков тонким проводом. К центральному отверстию с помощью винта на 3 мм фиксируется втулка. Готовое устройство помещается в корпус, в котором заранее проделывается отверстие для крепления. При необходимости внутренние углы корпусной части можно расточить.

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.

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.

Как сделать самодельный датчик движения

Пусть вас не пугают названия. Автодин, сделанный на основе транзистора VT1 по сути и гетеродин и смеситель для сигнала. Во время движения объекта, частота этого сигнала меняется на пару герц и сравнимо с доплеровским смещением. Благодаря конденсатору С2 и ФНЧ сигнал принимается каскадом, который по сути и фильтр и усилитель одновременно. Потом он при помощи последнего стабилизируется. За регулировки чувствительности отвечает резистор R11.

В качестве компараторов для самодельного детектора движения своими руками подойдут реле К1 и стабилитрон VD3. Так как напряжение не должно упасть ниже отметки в 11 вольт, включить в схему повышающий стабилизатор не будет лишним. Во время изготовления платы не забудьте отшлифовать антенну (она расположена на верхней части схемы) и, чтобы она не окислилась при использовании, нанести на неё слой ацетонового или спиртового раствора канифоли.

Намотка катушек L1 и L2 состоит из 12 витков провода под названием ПЭЛ 0,23. В качестве корпуса для датчика движения может выступить что угодно, лишь бы пропускало вспышки светодиода VD5. Подойдет и обыкновенная мыльница из пластмассы. При подключении самодельного датчика движения для сигнализации для охраны вашей коллекции самодельных поделок места лучше потолка не найти. Потолочный датчик обладает самым большим углом обзора. Инструкция в виде схемы подключения детектора движения к электросети детектор движения:

Самодельный датчик на Ардуино

Инфракрасный датчик движения на Ардуино представляет собой ИК сенсор, подключенный к контроллеру. Вместе их можно использовать как автоматический включатель освещения. Распайка контактов зависит от разработчика и изготовителя продукции, но по принципиальной схеме можно определить, что, чем является. Для работы потребуется контроллер Arduino Uno, макетная плата, USB-кабель, ИК сенсор, светодиод, резистор 220 Ом и монтажные провода. В программном обеспечении Arduino имеется набор шаблонов. Используя их и заменяя управляемые устройства на датчик можно получить требуемое изделие.

Взяв программу, включающую светодиод, установленный на плате Arduino UNO и заменив управляющую кнопку на выходные контакты датчика получим устройство управления освещением. Светодиод будет управляться по команде с теплового датчика. Подключив вместо светодиода обмотку реле можно включать освещение. В отличие от обычных датчиков включения освещения здесь длительность работы лампы задается программно. Написание программ наглядно показывается на сайтах, посвященных Arduino.

Он активирует видеозапись только в то время, когда в поле зрения прибора происходит движение, за счет чего экономит свободное пространство носителей информации.

Для исключения ложных срабатываний извещателей применяются следующие методы:
*понижение чувствительности сенсора датчика путем изменения его регулирующих настроек;
*вставка в сенсор специальных линз, меняющих параметры зоны его контроля;
*применение дополнительного микропроцессора.

Стоит проверить настройку временной задержки. Причиной неразмыкания схемы питания может быть то, что у регулятора TIME выставлено слишком высокое значение.
Отключение света может блокироваться слишком большой уставкой порога яркости (LUX).

Заключение

Инженер по специальности "Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем", МИФИ, 2005–2010 гг.

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

Дополнительную информацию по данной теме можно узнать из файла Инфракрасный датчик движения. А также в нашей группе ВК публикуются интересные материалы, с которыми вы можете познакомиться первыми. Для этого приглашаем читателей подписаться и вступить в группу.

В завершение хочу выразить благодарность источникам, откуда почерпнут материал для подготовки статьи:

Читайте также: