Датчик препятствия лазерный

Содержание

Лазерный датчик движения своими руками в домашних условиях

Датчик препятствия лазерный

Для эффективной защиты имущества, находящегося в доме или квартире придумано и реализовано много разных систем безопасности.

В основном, наиболее часто устанавливаются различного рода сигнализации, поддерживающие широкий спектр различных датчиков – это позволяет максимально эффективно контролировать все происходящее на объекте.

Одним из устройств, которыми комплектуются современные системы охраны, является лазерный датчик движения, который способен уловить малейшее перемещение в охраняемой зоне.

Отличительной особенностью таких устройств является не только их высокая чувствительность к перемещениям, а также и то, что лазерный датчик своими руками сделать достаточно просто. И, что главное, для этого не потребуются какие-либо дорогостоящие детали.

Область применения

Учитывая высокую эффективность детектирования движения с помощью такого типа датчиков, они устанавливаются на следующих объектах:

  • в финансовых компаниях и банковских учреждениях;
  • в офисных помещениях;
  • в коттеджах;
  • в квартирах.

Учитывая большую стоимость сигнализации на основе лазерных датчиков их «заводские версии» применяют в первых двух случаях. Для частных коттеджей и квартир лазерный детектор движения можно сделать и собственноручно.

Принцип работы

Функционирование лазерного датчика основано на использовании излучателя и приемника лазерного луча. Первый из них генерирует световой поток, который попадает на установленный напротив излучателя фотоэлемент.

Важно!

Когда на фотоприемник луч лазера не попадает, его сопротивление очень большое, а при облучении световым лучом начинает формироваться поток фотоэлектронов, что приводит к увеличению проводимости и уменьшению электросопротивления фотоэлемента.

Пока чувствительный элемент облучается лучом, электрическая схема сигнализации является замкнутой и контакты релейной системы, управляющей внешними устройствами, остаются в исходном положении.

Как только луч прерывается, происходит резкое увеличение сопротивления фотоэлемента – это обеспечивает размыкание электрической цепи и переключение релейной системы, что приводит к срабатыванию внешних исполнительных механизмов.

Принцип функционирования одинаков, что в «заводских» лазерных датчиках, что в тех, которые были созданы своими руками.

Для того чтобы самостоятельно сделать датчик движения на основе применения лазерного излучения потребуются базовые знания электроники, умение паять и недорогой набор комплектующих. Чтобы создать лазерный датчик в домашних условиях потребуется следующий набор:

  • лазерный излучатель;
  • фотоприемник;
  • релейный узел;
  • блок питания излучателя;
  • монтажные детали;
  • проводники;
  • набор для пайки;
  • набор инструментария.

В качестве излучателя можно выбрать лазерную указку, брелок, лазер, входящий в состав детских игрушек. Роль детектора излучения может эффективно выполнять обычный фоторезистор, сопротивление которого меняется при его облучении световым лучом. Наличие релейного механизма позволит управлять работой внешних устройств в момент, когда срабатывает датчик.

Создание датчика на основе указки является наиболее простой схемой, которую каждый в силах реализовать своими руками.

Инструкция по сбору лазерного датчика

Схема лазерного датчика движения

Лазерный датчик движения состоит из двух основных элементов – излучателя и приемника генерируемого луча света. В роли излучателя, как уже говорилось выше, будет использована обычная лазерная указка.

Поскольку она питается от нескольких батареек с небольшой емкостью, то изначально следует переработать ее систему питания.

Чтобы получить требуемый номинал напряжения можно использовать низковольтный блок с включением его через реостат или после модернизации его функциональной части посредством установки дополнительного регулирующего резистора на выходе.

Применение такого типа системы питания позволит получать непрерывный луч, генерирование которого будет происходить до тех пор, пока будет напряжение в сети, к которой подключен блок питания.

Приемник излучения будет построен на основе фоторезистора, который меняет свое сопротивления при попадании на него светового излучения.

Чтобы он не реагировал на солнечный свет, который будет присутствовать в месте установки, его следует поместить в достаточно глубокий тубус темного цвета.

Это исключит попадание внешнего освещения и ложных срабатываний сигнализации, в составе которой будет работать созданный своими руками лазерный детектор.

Обратите внимание!

Чтобы датчик работал корректно, важно чтобы его излучатель и приемная часть располагались строго на одной оси. Это будет гарантировать, что лазерный луч будет попадать по центру фоторезистора, обеспечивая четкое срабатывание сигнализации в момент его перекрытия.

При установке датчика в состав охранной сигнализации к нему подключается релейная система. Она обеспечивает управление работой внешних исполнительных устройств в момент перекрытия. Через реле также подключается и система питания датчика.

Это сделано для того, чтобы после включения сигнализации, когда сработал лазерный датчик, она не отключилась в тот момент, когда луч снова попадет на фотоэлемент.

Благодаря этой схеме при единократном прерывании лазерного луча сигнализация будет работать постоянно, пока ее не отключат со специальной кнопки.

Заключение

Собрать датчик движения на основе лазера является достаточно простой задачей. Для реализации такого проекта достаточно небольших финансовых вложений, которые позволят на выходе получить элемент сигнализации, которая в «заводском» исполнении стоит достаточно больших денег.

По функциональности самодельный лазерный датчик практически не уступает тому, который сделан в производственных условиях. Отличием самодельного датчика является возможность его простой модернизации.

Меняя мощность лазера, и используя отражатели в виде зеркал, можно формировать лазерные ловушки, которые будут покрывать всю площадь охраняемого объекта.

Источник: https://bezopasnostin.ru/ohrannaya-signalizatsiya/lazernyj-datchik-svoimi-rukami.html

Лазерный сканер безопасности

Лазерный Сканер Безопасности — оптоэлектронное устройство для защиты персонала от риска несчастных случаев, вызванных промышленными машинами и агрегатами с потенциально опасными движущимися частями и от возможных столкновений с Автоматически Управляемыми Транспортными Средствами (AGV).

Согласно EN 61496-3 лазерные сканеры должны соответствовать ТИПу 3. Что касается уровней промышленной безопасности по системе SIL, сканеры должны соответствовать SIL 2, согласно стандарту EN 61508.

С помощью лазерного сканера безопасности могут быть созданы точные программируемые горизонтальные защищенные области переменной формы (полукруглые, прямоугольные или сегментированные), удовлетворяющие всем требованиям, без необходимости в отдельном отражающем или принимающем элементе. Также возможно использовать лазерный сканер в вертикальном положении для защиты доступа к опасной области.

Любой человек или объект, входящий или находящийся в контролируемой зоне во время сканирования служит причиной экстренной остановки системы управления оборудованием (станками). Команда останова поступает через самотестируемые стационарные выходные сигналы безопасности лазерного сканера. Опасное действие оборудования будет таким образом прервано.

Сканер обеспечивает предупреждение без останова оборудования, обслуживая т.н. зону предупреждения.

Если зона предупреждения занята, то через специальный транзисторный выход устройство посылает команду для активизации световой или звуковой сигнализации, для того, чтобы предотвратить вторжение и персонал успел покинуть контролируемую зону до останова оборудования.

Параметры контролируемых областей, так же как и все другие конфигурируемые параметры программируются с помощью последовательного интерфейса и программного обеспечения.

Принцип действия

Лазерный сканер испускает ультракороткие инфракрасные лазерные световые импульсы. Если испускаемый луч ударяется о препятствие в контролируемой зоне, то часть света отражается назад, к точке эмиссии.

Благодаря современным технологиям, лазерный сканер в состоянии измерить время (биллионная часть секунды) необходимое свету, чтобы пройти расстояние между датчиком и препятствием и назад и преобразовать это в расстояние с точностью 3 см.

С помощью вращающейся оптической системы, измерения производятся в радиусе 190°, с шагом 0.25°, выполняя в общей сложности 760 измерений за один оборот луча. В секунду устройство выполняет 33 просмотра.

Читайте также  Датчик движения для сигнализации автомобиля

Лазерный сканер создает две контролируемые области: область безопасности с максимальным радиусом 4 метров и область предупреждения с максимальным радиусом 20 метров. Надежное обнаружение человека в зоне безопасности обеспечено, независимо от отражательной способности его одежды или кожи.

Форма двух контролируемых областей полностью программируема. Для каждого из 760 измерений в просмотр, лазерный сканер сравнит запрограммированное расстояние с измеренным.

Если измеренное расстояние в области безопасности меньше чем запрограммированное, это означает, что препятствие находится в опасной зоне. В этом случае посылается команда останова оборудования.

Зона безопасности

Это — эффективная зона защиты, в которой лазерный сканер обеспечивает обнаружение любого препятствия, имеющего минимальную отражаемость инфракрасного света — 1.8 %. Это означает практически любое человеческое тело в любой возможной одежде.

Нахождение препятствия в зоне безопасности вызывает переключение сдвоенных транзисторных выходов безопасности, которые управляют экстренной остановкой оборудования. Форма зоны может быть запрограммирована согласно прикладным требованиям.

Зона предупреждения

Это — зона, в которой лазерный сканер в состоянии обнаружить присутствие препятствия, приближающегося к зоне безопасности.

Занятие этой зоны вызывает переключение вспомогательного выхода, который может использоваться для активирования световой или звуковой сигнализации или чтобы замедлить опасное движение.

Данная область больше области безопасности. Форма зоны может быть запрограммирована согласно заявленным требованиям.

Преимущества лазерного сканера

  • Отсутствие получающих и отражающих элементов
  • Простое программирование контролируемых областей разных форм
  • Контроль и защита больших областей
  • Горизонтальное крепление для обнаружения тела в опасной области.
  • Вертикальное крепление для обнаружения рук, кистей рук и тела в контролируемой зоне
  • Использование на движущихся транспортных средствах (AGV)
  • Измерение размера объекта, формы и положения
  • Быстрая и надежная установка

ПРИМЕНЕНИЕ

Контроль зоны


Пример горизонтальной установки PHARO для сканирования заданного пространства над полом. Таким образом, большая область может проверяться через обнаружение нижних конечностей тела.

Управление доступом

Запрещенная область установлена в вертикальном положении: еще больше вторжений может быть предотвращено. Кисти рук, руки или целое тело могут быть обнаружены, в зависимости от выбранной разрешающей способности. Замечание: обнаружение контура обязательно для вертикального крепления.

Защита от столкновений с Автоматически Управляемыми Транспортными средствами (AGV)


Большая область контроля позволяет AGV проходить на более высоких скоростях относительно бордюров защиты. Область предупреждения позволяет снизить скорость при обнаружении препятствий. Данные, измеренные датчиком, можно использовать в системах навигации транспортного средства.

Измерение размеров

Датчик является средством измерения. Поэтому, измеренные данные окружающей среды всегда доступны в процессе работы и могут быть использованы для определения профиля объекта, положения и размеров в целях автоматизации.

Источник: http://mega-sensor.ru/articls/lazernyj-skaner-bezopasnosti.html

Ардуино: оптический датчик препятствия

Каждый робот, способный ездить, летать или плавать, должен видеть препятствия, находящиеся у него на пути. Чтобы робот смог это сделать, ему необходимы соответствующие датчики. В английской литературе такие устройства называют proximity sensor, мы же их будем называть датчиками препятствия.

На этом уроке мы рассмотрим один из самых распространенных датчиков препятствия, который работает по принципу отражения. Устроен он очень просто. Датчик содержит направленный источник света и детектор света. Источником часто служит инфракрасный светодиод с линзой, а детектором — фотодиод или фототранзистор.

Светодиод на датчике постоянно включен и излучает узкий пучок света в прямом направлении. Если перед датчиком есть препятствие (рисунок А), то на детектор попадает отраженный свет от источника, и на выходе датчика появляется положительный импульс.

В противном случае, если препятствия нет, то датчик молчит (рисунок Б). Есть и третий вариант, когда препятствие есть, но свет от него не отражается! На рисунке В изображен как раз такой случай. Получается, матовую черную поверхность робот не увидит.

1. Подключение

Будем подключать самый простой датчик с цифровым выходом. Принципиальная схема подключения к выводам Ардуино Уно:

Внешний вид макета

2. Настройка чувствительности

Как известно, вокруг нас имеется множество источников инфракрасного излучения, включая лампы освещения и солнце. Фоточувствительный элемент датчика регистрирует это фоновое излучение, и может дать ложный сигнал срабатывания. Другими словами, датчик препятствия может сработать, когда никакого препятствия и нет вовсе.

Чтобы решить эту проблему, на датчике имеется возможность настроить чувствительность таким образом, чтобы воспринимать только свет достаточной силы. Обычно это реализуется с помощью компаратора — электронного устройства, позволяющего сравнивать два уровня напряжения.

Одно напряжение подается на компаратор с фотодиода, а другое с делителя напряжения на основе потенциометра. Второе напряжение будем называть пороговым.

Теперь датчик даст положительный сигнал только тогда, когда напряжение на фотодиоде станет больше, чем настроенное нами.

Для настройки порогового напряжения нам понадобится шлицевая отвертка (она же — плоская). В этой процедуре нам также поможет зеленый светодиод состояния, который загорается когда датчик регистрирует достаточный уровень инфракрасного света. Алгоритм настройки сводится к трем шагам:

  • помещаем датчик в условия освещенности, в которых он будет работать;
  • подключаем датчик к питанию, при этом на нем загорится красный светодиод;
  • убираем перед датчиком все препятствия, и крутим потенциометр до тех пор, пока зеленый светодиод состояния не погаснет.

Для проверки поднесем к датчику ладонь, и на определенном расстоянии загорится зеленый светодиод. Уберем руку — светодиод погаснет.

Расстояние на котором датчик регистрирует препятствие зависит от уровня фоновой засветки, от настройки чувствительности и от правильного расположения фотодиода и светодиода на датчике.

Они должны быть расположены строго параллельно  друг другу.

Теперь, когда датчик настроен должным образом, приступим к составлению программы.

3. Программа

Для примера, будем зажигать и гасить штатный светодиод №13 на Ардуино Уно, в зависимости от показаний датчика.

При использовании цифрового датчика, программа будет такой же, как и в случае работы с кнопками.

На каждой итерации цикла loop мы считываем значение на выводе №2, и затем сравниваем это значение с уровнем HIGH.

Если значение равно HIGH, значит датчик видит препятствие, и мы зажигаем светодиод на выводе №13. В противном случае — гасим светодиод.

const int prx_pin = 2; const int led_pin = 13; byte v; void setup() { pinMode(prx_pin, INPUT); pinMode(led_pin, OUTPUT); } void loop() { v = digitalRead( prx_pin ); if( v == HIGH ) digitalWrite( led_pin, HIGH ); else digitalWrite( led_pin, LOW ); }

4. Пример использования

Попробуем теперь применить цифровой датчик по прямому назначению. Заставим двухколесного робота реагировать на показания двух датчиков, размещенных слева и справа.

Сделаем так, чтобы при обнаружении препятствия робот отворачивал от него в противоположную сторону, а затем продолжал движение вперед. Оформим программу в виде блок-схемы процедуры loop.

Задания

Если все получилось, попробуйте выполнить еще несколько заданий с роботом.

  1. Направить датчики препятствия вниз, чтобы робот смог чувствовать край стола. Написать программу, которая предотвращает падение робота со стола.
  2. Снова направить датчики вниз, но на этот раз для другой цели. Как мы выяснили, датчик может отличить черную поверхность от белой. Воспользуйтесь этим свойством, чтобы сделать робота-следопыта (он же LineFollower).
  3. Направить датчики в стороны, и заставить робота двигаться вдоль стены.

Лазерный сенсор движения | Каталог самоделок

Лазерный сенсор используется для контролирования какого-либо области пространства. Он точно реагирует на пересечение лазерного луча и объекта, подсчитывает количество таких пересечений.

Лазерный сенсор можно сделать из микрокалькулятора посредством добавления радиоэлемента без печатной платы, при незначительных затратах средств и свободного времени.

Функциональность и характеристики лазерного сенсора движения

Конструкция сенсора включает в себя три основных модуля: микрокалькулятора, лазерной указки и фотоприемника.

Калькулятор устанавливается в режим подсчета, а работа датчика осуществляется совместно с лазерной указкой. Каждое прерывание луча лазера изменяет показание калькулятора на единицу.

Дистанция гарантированного срабатывания сенсора составляет от 10 до 100 м.

Мигающий светодиод используется в качестве фотодетектора. Такое решение объясняется принципом работы фотодиода, помимо этого, подключение иного радиокомпонента может заблокировать клавиатуру калькулятора и работоспособность всего устройства.

Конструкцией сенсора предусмотрено питание каждого элемента от собственного источника, что позволяет относить модули на любые доступные расстояния.

Читайте также  Лазерный датчик на просвет

Компоненты конструкции сенсора

Конструкция сенсора состоит из следующих компонентов:

  1. Светодиод, мигающий, красного цвета свечения в 3 мм корпусе;
  2. Канцелярская скрепка;
  3. Изолирующие трубки;
  4. Прямоугольная резиновая стерка;
  5. Двойной провод;
  6. Трубка черного цвета;
  7. Калькулятор Citizen;
  8. Подставка для лазерной указки;
  9. Выключатель в форме кольца;
  10. Лазерная указка.

Материалы и детали

Для монтажа лазерного сенсора не требуется изготовление печатной платы. Перечень радиокомпонентов приведен в таблице. На фото указаны элементы, использующиеся при сборке сенсора.

Инструкция по сборке

Сначала следует подготовить калькулятор, сняв заднюю крышку. Далее необходимо определить контакты, соответствующие кнопке “равно” со стороны токоведущих дорожек.

Отыскать требующиеся контакты будет проще при сопоставлении кнопки «равно» с размещенными контактами.

Для полной уверенности можно проверить эти контакты посредством тестера, поставленным в режим измерения сопротивления при замыкании.

В задней крышке высверливаются два отверстия диаметром 2-3 мм.

Сквозь получившиеся отверстия продевается двойной провод. К каждому из контактов припаивается монтажный провод. Для исключения обрыва провода при случайном резком рывке оголенный участок провода следует изолировать.

Крышку калькулятора можно закрыть. На выводы светодиода надеваются изолирующие трубки. К свободным концам провода припаивается мигающий светодиод с красным цветом свечения.

Светодиод сможет работать в качестве фотоэлемента только при правильном его подключении, поэтому крайне важно соблюдать полярность.

Для обеспечения точности попадания луча лазера в светодиод, его необходимо закрепить неподвижно.

Для этого предназначена специальная опора, не позволяющая светодиоду болтаться и облегчающая его монтаж в любой позиции. Для изготовления поры потребуется стерка и скрепка.

По центру стерки проделываются два сквозных отверстия на расстоянии друг от друга в 6 мм. Скрепку нужно распрямить и придать ей П-образную форму.

В стерке проделывается небольшая канавка от левого отверстия в сторону левого края. Аналогичным образом проделывается канавка и от правого отверстия.

П-образная скоба продевается в отверстия и опускается до самой поверхности стерки.

Выводы скобы загибаются в разные стороны. После сгиба эти выводы следует разместить в канавке. Сгиб лучше всего делать посредством плоскогубцев.

На светодиод нужно надеть черную трубку с целью исключения влияния сторонних боковых излучений, к примеру, солнца, осветительных ламп.

Таким образом, модуль приема готов.

Переходим к сборке передающего модуля лазерного сенсора. Для этого подготавливаем обыкновенную лазерную указку, продающуюся в любом газетном киоске.

Лазерная указка закреплена на опоре, а ее включение/выключение осуществляется посредством кольцевого выключателя.

Сначала делаем выключатель. Для его изготовления потребуется тонкий картон, из которого вырезается прямоугольник. Этим прямоугольником оборачивается корпус указки и изолируется изолентой. Кольцо должно иметь возможность беспрепятственно перемещаться по корпусу указки.

Включение и выключение указки осуществляется передвижением кольца по ее корпусу. Если кольцо сдвинуть на кнопку, то она будет зажата корпусом кольца и зафиксируется в нажатом положении.

Для выключения указки нужно переместить кольцо в другую сторону.

Далее из тонкого картона изготавливаем опору.

Затем необходимо раскрутить заднюю крышку лазерной указки в районе отсека для размещения батарейки и колпачок, находящийся в передней ее части. Указку размещаем в отверстии опоры и закручиваем обе крышки. После того, как будут закручены обе крышки, указка надежно зафиксируется в опоре.

Управление и настройка

Калькулятор необходимо расположить таким образом, чтобы цифры, отображаемые на индикаторе, были хорошо различимы. Лазерная указка и светодиодный датчик устанавливаются друг напротив друга. Также потребуется небольшая непрозрачная линейка, которая будет использоваться для проверки пересечения луча.

Для начала следует добиться точного физического попадания луча лазера на корпус мигающего светодиода, при этом включать калькулятор пока не требуется. После того, как луч указки начнет попадать на светодиод, можно включить калькулятор и все устройство будет функционировать в режиме подсчета.

Запуск лазерного сенсора

Запуск сенсора осуществляется в следующей последовательности:

  • Перед тем, как включить лазерную указку, необходимо осуществить подготовку калькулятора. Для этого нужно включить калькулятор и поочередно нажать клавиши «1», «+» и «=». Каждую из этих кнопок необходимо нажать только один раз! Набрав такую последовательность символов калькулятор переводится в режим подсчета, при этом показания будут увеличиваться каждый раз на единицу.
  • Теперь лазерную указку можно включить. При точнейшей настройке лазерный луч должен оказать свое влияние на светодиод и поменять показание на индикаторе калькулятора на единицу. После того, как это произошло, на индикаторе должна загореться цифра “2”.
  • Далее делаем так чтобы подсчет начался с нуля. С этой целью, не отключая указку, временно накрываем рукой ее луч и нажимаем на калькуляторе кнопку “ноль”.
  • Затем убираем руку и используем предмет, предназначенный для тестирования готового лазерного сенсора. При каждом из пересечений показания индикатора калькулятора будут изменяться на единицу. Вот так и будет осуществляться подсчет количества пересечений.

Во время того, как лазерный луч приходит на мигающий светодиод, клавиатура находится в заблокированном режиме и последовательное нажатие клавиш «1», «+» и «=» не приводит ни к чему. Для разблокировки кнопок необходимо на некоторое время прикрыть лазерный луч рукой.

Если подсчет пересечений работает некорректно либо вообще не работает, то следует проверить устройство на предмет наличия возможных неисправностей

  • Если свет от лазерной указки слишком слаб, то необходима замена батарейки, либо просто неисправна сама указка (китайская, что ж с нее взять);
  • Отсутствует физическое попадание луча лазера на корпус светодиода – в этом случае необходимо произвести подстройку устройства;
  • Неправильно выполнена поочередность нажатия клавиш для запуска – это ошибка;
  • Вместо мигающего светодиода в 3-х миллиметровом корпусе был установлен светодиод в корпусе 5 мм – это ошибка.

Возможно неправильное подключение мигающего светодиода. В таком случае необходимо перепаять светодиод наоборот и вновь провести проверку работоспособности устройства.

Как показывают эксперименты, качество функционирования сенсоров находится в прямой зависимости от качества работы самой лазерной указки, а также точности попадания луча лазера на корпус светодиода.

Сборка лазерного сенсора завершена.

 Сидоров Алексей. Калининградская область

Источник: https://volt-index.ru/electronika-dlya-nachinayushih/lazernyiy-sensor-dvizheniya.html

Датчик движения своими руками (схемы и фото)

Для управления освещением удобно использовать датчики движения. Применение домашних автоматизированных систем позволяет значительно сэкономить электроэнергию.

Например, установив датчик на уличном освещении на подходе к дому, в подъезде, коридоре, кладовой вы избавите себя от необходимости в темноте нащупывать выключатель и никогда не забудете его выключить.

В этой статье мы расскажем об особенностях датчиков и о том, как сделать датчик движения своими руками.

Кратко о датчиках

Датчик движения коммутирует нагрузку при наличии внешнего воздействия, которое зависит от типа датчика и его принципа работы.

Когда детектируется присутствие или движения тела питание через симистор или электромагнитное реле поступает на нагрузку.

В качестве нагрузки может выступать что угодно: лампочка, обогреватель, громкоговоритель, лишь бы мощность нагрузки не превышала максимальную коммутируемую мощность датчика. Обычно максимальная мощность нагрузки около 1 кВт.

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

Принцип работы устройства

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

Контактный или магнитный

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

Следующий вариант – геркон (герметичный контакт) суть его такова: в стеклянной колбочке расположена пара контактов, которая может замыкаться или размыкаться под действием магнитного поля.

При этом на двери устанавливается постоянный магнит, а на дверном проеме (наличнике) расположен геркон.

Его контакты зачастую не способны пропускать больших токов, поэтому с их помощью может включаться обмотка реле, чтобы увеличить коммутационную способность.

Читайте также  Уличный видеорегистратор с датчиком движения

Схема датчика движения

ИК-датчик

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

ИК-излучение – это тепловое излучение.

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

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

ИК датчики реагируют на тепло

Достоинства:

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

Недостатки:

  • недостоверность;
  • проблемы при работе на улице.

Так как реагирует на тепло – имеет много «вредных» для точной работы факторов.

Ложные срабатывания происходят на любой порыв теплого ветра или включившийся обогреватель, при этом температура фона должна отличаться (в меньшую сторону) чем температура человека.

Поэтому он вряд ли сработает на кухни, когда вы окажетесь напротив раскаленной плиты, но нужен ли он там?

Лазерный или фотодатчик

Лазерный датчик представляет собой пару элементов, излучатель и приемник, при этом излучатель может быть в ИК спектре, чтобы быть незамеченным человеческим глазом.

Такие сенсоры используются в сигнализации, когда вы пересекаете луч лазера, на фотоприемник (фоторезистор или фотодиод) он не попадает и схема выдает сигнал о присутствии в помещении.

Как использовать этот сигнал зависит от дальнейших подключений, можно зажигать свет через реле времени или сирену или сигнал на блок управления системой охраны и безопасности.

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

Достоинства:

Недостатки:

  • Узкое поле зрения.
  • Специфичность применения.

Специфика действия фотодатчика движения

Микроволновый

Микроволновый датчик движения – работает по принципу радиоприемника-передатчика.

В схеме генерируются высокочастотные колебания и здесь же принимаются, приемная часть настроена таким образом: когда рядом никого нет реле выключено.

Когда вы попадаете в рабочую зону приемника – частота колебаний изменяется, в результате чего с детекторного диода подается сигнал о том, что нужно включить силовой элемент и подать напряжение в нагрузку.

Недостатки:

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

Достоинства:

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

Так работает микроволновый датчик движения

Ультразвуковой

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

Недостатки:

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

Достоинства:

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

Схемы для самодельных датчиков движения

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

Схема детектора присуствия

Емкостной

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

Транзистор VT1 – это узел генератора на полевом ключе, настроенном на 100 кГц. В резонанс с ним настроен колебательный контур L2C2. Электрически связан с генератором через R2. VD1 (детекторный диод). Частоты указаны при отсутствии внешних воздействий, т. е.

вы не касаетесь схемы, и удалены от нее. Деталь DA1 – компаратор, нужен для сравнения сигнала с диода и опорного напряжения заданного через R3. В нормальном состоянии выход должен стремиться к нулю.

При этом сигнал на неинвертирующем входе компаратора «–» равен 5 В, а на выходе – 0 В.

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

Резонанс между генератором и этим контуром исчезает, и напряжение на неинвертирующем входе падает.

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

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

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

Настройка: вольтметром меряем напряжение C5, вращая подстроечный C4, добиваемся максимального напряжения (2.5–5 В), если напряжение ниже, добавляем параллельно С3 постоянный конденсатор 15 пФ, если все равно не хватает напряжения – уменьшаем R1, но не менее 500 кОм.

Следующий шаг – по схеме R3 выкрутить в нижнее положение, а R2 в среднее. Светодиод, подключенный к выходу ОУ через резистор, светится. Вращая R3 сделать так, чтобы он погас. Проводите настройку непосредственно там, где он и будет установлен.

Если провести настройку на рабочем столе, а потом разместить датчик, где вы планировали – скорее всего, придется настраивать заново.

Тепловой датчик на Arduino

Для сборки проекта ПИР датчика движения на Ардуино нужно:

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

Подключение элементов датчика

HC-SR501 – содержит в себе 1 пироэлектрический элемент, он накрыт линзой, и необходимую обвязку на печатной плате.

С одной из сторон платы выведены подстроечные резисторы для регулировки чувствительности и времени задержки. Выходной сигнал имеет амплитуду в 3.3 вольта, а напряжение питания 5–12 вольт.

Максимальная дистанция, на которой датчик сработает – 7 м, и задержка времени после срабатывания – до 5 минут.

Схема подключения датчика

Схема соединения для управления светом через реле.

Управление светом

Наглядная схема соединений на беспаечной макетной плате (breadboard)

Вариант подсоединения

Программный код элементарен:

Программный код

В зависимости от ваших потребностей вы можете модифицировать код.

Как подключить прибор и настроить чувствительность?

И фотореле и датчик движения подключаются одинаково, обычно есть три провода или клеммы:

  1. На клеммные колодки (или провода) датчика подается приходящая фаза и ноль (220 В).
  2. Оставшийся провод – фаза к люстре (или на другую нагрузку).
  3. К лампе подается прямой ноль с распредкоробки.

Если нужно чтобы было принудительное включение света, между приходящей фазой и уходящей на лампу ставится выключатель, он будет шунтировать датчик, если нужно принудительное отключение лампы выключатель ставят в разрыв до датчика на приходящую к нему фазу.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Пожарная безопасность