Детекторы движения
Сферы применения детекторов движения (ДД) очень разнообразны. Они необходимы для обнаружения нарушителей в охраняемых зонах и встречаются во всех системах сигнализации. Однако, помимо обнаружения несанкционированного проникновения, они также могут обнаруживать утечки газа, жидкостей, открытие и закрытие окон и дверей.
Детекторы движения также инициируют процесс записи в автомобильных видеорегистраторах и комплексных системах слежения. Энергосберегающие светильники также оснащены этими системами, которые определяют присутствие человека и зажигают свет. Умные системы кондиционирования воздуха выполняют аналогичную функцию.
Наиболее чувствительные устройства называются “датчиками присутствия”
ДД обнаруживают изменения тепловых и волновых характеристик зоны обслуживания, которые признаются нормальными, если этот фон стабилен. Поэтому, если человек находится в контролируемой зоне в течение некоторого времени без движения, свет будет выключен.
Высокочувствительные датчики присутствия обнаруживают незначительные изменения характеристик зоны обслуживания, и тот факт, что объект не движется, не является причиной для сброса системы. Таким образом, одна и та же задача выполняется более точно и более тщательно. Поэтому датчики присутствия стоят дороже, и стоимость оборудования, которое их несет, также выше.
Существует несколько типов ДД, в зависимости от того, как они обнаруживают изменения в контролируемой зоне. Все они либо встраиваются в оборудование, либо находятся в отдельном корпусе как самостоятельный блок.
Инфракрасные
Инфракрасные детекторы движения являются наиболее распространенными пассивными детекторами движения. Большинство из них состоит из двух блоков:
- Монтажный блок;
- Аппаратное обеспечение.
Эти элементы соединены между собой подвижными шарнирами, которые позволяют корпусу поворачиваться и регулировать угол обзора обслуживаемой зоны. Плата управления и датчики расположены в аппаратном блоке:
- Пироэлектрический инфракрасный – функция обнаружения движения;
- Фоточувствительный элемент, представляющий собой фоторезистор, который обнаруживает и оценивает интенсивность света;
- Полевые транзисторы, которые выполняют функцию усилителя;
- Далее детекторы устанавливаются в устройства, используемые в системах сигнализации.
Монтажные блоки используются для крепления устройств и подключения их к источнику питания и другому оборудованию. В качестве примера можно привести прожекторы и устройства сигнализации. В нем также имеется блок управления для координации работы детектора.
Принцип действия инфракрасных датчиков движения основан на обнаружении и регистрации теплового излучения, исходящего от объектов в зоне обслуживания. Пироэлектрические инфракрасные датчики состоят из прозрачной кварцевой пластины и керамического слоя. Современные бытовые модели имеют максимальную дистанцию обнаружения 12 м.
Микроволновые
Как и инфракрасные датчики, микроволновые детекторы движения (MMS) непрерывно сканируют контролируемую зону. Однако принцип работы отличается. Микроволновые реагируют на изменения радиочастотного (иначе называемого микроволновым или СВЧ) фона.
Он постоянно излучает электромагнитные волны, отраженные от объектов (нарушителей), и в случае вторжения в зону обслуживания изменяет характеристики волн и возвращает их датчику.
Датчик фиксирует это и посылает сигнал на управляющее оборудование, выполняющее такие функции, как освещение, кондиционирование и сигнализация.
Важное различие между микроволнами и инфракрасным излучением заключается в том, что микроволны обнаруживают все объекты, включая теплокровных животных (людей и зверей) и рукотворные предметы и механизмы.
Инфракрасное излучение обнаруживает только те объекты, которые способны излучать тепло. По принципу радара можно рассчитать и записать скорость обнаруженных объектов.
Ультразвуковые (УЗ)
Как следует из названия, эти устройства работают с помощью ультразвуковых волн. Такие датчики представляют собой устройства, состоящие из нескольких компонентов. Одним из них является ультразвуковой генератор. Он работает в непрерывном режиме и излучает звуковые волны с частотой от 20 до 60 кГц. Эти звуковые волны проходят через зону отслеживания и, если в этой зоне есть препятствие, отражаются обратно к датчику.
В этот момент регистрируются изменения характеристик ультразвуковых волн.
Затем запускается автоматика для выполнения заданной функции. Это может быть сделано путем подачи питания на систему освещения.
Многие домашние животные воспринимают ультразвук и реагируют на него, зачастую негативно. По этой причине ультразвуковые детекторы не рекомендуется устанавливать в местах, где присутствуют животные.
Комбинированные
Комбинированные датчики предназначены для использования преимуществ существующих датчиков: инфракрасных, микроволновых и ультразвуковых. Они также разработаны таким образом, чтобы минимизировать недостатки, присущие каждому из датчиков. Например, микроволны от микроволнового оборудования могут проникать через строительные конструкции (стены) и регистрировать помехи в соседних помещениях.
Чтобы избежать такой ситуации, в одном устройстве устанавливаются два детектора – микроволновый и инфракрасный; если второй детектор не фиксирует изменения фоновой температуры контролируемой зоны, то помехи, регистрируемые первым детектором, не учитываются.
Комбинированные детекторы движения являются наиболее мощными и точными устройствами. Они обычно монтируются на потолке и могут обнаружить присутствие объекта на расстоянии 10-12 м.
Схема детектора движения на примере стандартного HC-SR501
HC-SR501 – один из самых распространенных детекторов движения, использующих инфракрасный свет для обнаружения движения. Он прост по конструкции, но для понимания принципов его работы требуются специальные знания в области радиоэлектроники. Пользователям достаточно ознакомиться с упрощенной принципиальной схемой.
Его конструкция включает в себя несколько компонентов:
- Пироэлектрический датчик 500VP состоит из двух модулей;
- Линза Френеля;
- микросхема BISS0001, управляющая работой устройства;
- комплекс резисторов и транзисторов.
Принцип действия
- Инфракрасное излучение, исходящее от объектов в контролируемой зоне, последовательно попадает на первый и второй элементы пироэлектрического датчика;
- Электронный блок управления регистрирует переменный сигнал;
- генерируется логический сигнал;
- выполняется требуемая функция, например, подается питание на осветительный прибор, включается вентиляция, срабатывает сигнализация и т.д.
Помимо датчика движения, система включает в себя исполнительный механизм и бестрансформаторный источник питания. В схему включены датчик температуры и фотоэлектрический датчик, что расширяет функциональный диапазон стандартного устройства.
Варианты монтажа.
HC-SR501 представляет собой компактное устройство с тремя выходами:
- GND земля;;
- VCC источник питания;
- OUT цифровой, для передачи логических сигналов.
Режим работы выбирается с помощью 3-контактного модуля и перемычки (джампера).
- H высокий логический уровень сохраняется при многократном срабатывании извещателя;
- L при каждом срабатывании детектора формируется импульс.
В корпусе устройства имеются отверстия для крепежа: винтов, саморезов. Датчик может быть правильно установлен на любой горизонтальной или вертикальной поверхности, например, на дереве, пластике или гипсокартоне. Как правило, для крепления таких легких предметов не требуется сверлить отверстия.
DD не все производители предлагают в виде корпуса. Некоторые предлагают его в виде открытой платы с линзой Френеля. Для использования на улице вам придется самостоятельно вырезать отверстие для линзы и установить ДД внутри подходящего пластикового корпуса.
Подключение и установка
Датчик движения HC-SR501 чаще всего требуется подключить к осветительному прибору для экономии электроэнергии. Для этого необходимо следующее:
- Выпрямитель на 420 В;
- Реле (оптимально SRD05VDCSLC);
- Светильники с лампочками (работающие от сети 220 В).
Схема подключения
Детектор движения одинаково хорошо работает как в помещении, так и на улице. Однако, если устройство должно быть установлено на улице, необходимо выбрать устройство с герметичным, водонепроницаемым корпусом. Необходимо также учитывать диапазон рабочих температур устройства.
