Датчики руху

У сучасному світі нас все більше оточують найрізноманітніші "розумні" пристрою: комп'ютери, комунікатори, інтелектуальна побутова техніка. Всі вони використовуються з однією метою - полегшити нам життя і дати більше вільного часу. І все частіше ми чуємо словосполучення "розумний будинок" , В якому практично всі системи (освітлення, охорона, опалення, водопостачання, електропостачання та інше) управляються комп'ютером або спеціальним контролером. Сьогоднішня стаття буде присвячена пристроїв, застосовуючи які, можна зробити нехай невеликий, але крок у бік перетворення вашого житла в "розумний будинок". А поговоримо ми про датчиках руху.

Принцип роботи

Для початку спробуємо розібратися, що ж це за "звір" такий - датчик руху. Як зрозуміло з назви, основне його призначення полягає в виявленні будь-якого руху в зоні видимості датчика і реакції на це рух. Остання найчастіше полягає в комутації будь-якої електричного кола: освітлення, звукової сигналізації. Тобто пройшов хтось повз датчика - включилася лампочка або зазвучав попереджувальний сигнал.

Існують інфрачервоні (ІЧ), ультразвукові (УЗ), мікрохвильові (МВ) і комбіновані датчики руху. Всі вони відрізняються методом виявлення руху.

ІК-датчики. У побуті найчастіше застосовуються пасивні інфрачервоні датчики. У ролі чутливого елемента в них виступають піроелектрики, у яких при зміні температури виникає електричне поле ( піроелектричний ефект ). Тепловий фон в зоні чутливості датчика постійний, але змінюється при появі об'єкта з більш високою температурою (людина, тварина), на що і реагує піроелектрик зміною напруги на свій вихід.

Але мало визначити наявність об'єкта, потрібно ще й зрозуміти, чи рухається він. Для цього застосовується оптична система - лінза Френеля, яка фіксує ІК-випромінювання на різних точках піроелемента. Отримавши кілька сигналів (2-3 штуки) від різних точок, датчик видає сигнал спрацювання схеми.

Принцип роботи пасивного ІК-датчика руху

Активні інфрачервоні датчики руху трохи відрізняються принципом роботи. У них застосовується додатковий ІК-випромінювач, що формує імпульсне випромінювання, вловлює піроелементом. Коли об'єкт перетинає зону спостереження датчика, чутливий елемент перестає сприймати випромінювання - і формується сигнал тривоги. Такі датчики найчастіше застосовуються в охоронних цілях.

УЗ-датчики. До складу такого датчика входять УЗ-передавач і УЗ-приймач. Принцип дії аналогічний роботі активного інфрачервоного датчика, за винятком того, що в даному випадку застосовується високочастотний (30-40 кГц) звук. Як і активні ІК-датчики руху, ультразвукові застосовуються для охорони приміщень і автомобілів. Мають ряд недоліків: чутливі до перепадів температури і коливань вологості, мають високий рівень помилкових спрацьовувань.

МВ-датчики. Принцип дії - ефект Доплера. Генератор датчика випромінює хвилю (частота близько 2,5 ГГц), а приймач цю хвилю реєструє. Якщо в зоні поширення хвилі з'являється об'єкт, що рухається, то змінюються довжина і частота хвилі, що відразу визначається приймачем. У порівнянні з ІК-датчиками мають більшу кількість помилкових спрацьовувань, особливо при використанні на відкритих просторах. Саме тому мікрохвильові датчики найчастіше застосовуються в автомобільних охоронних сигнализациях для стеження за простором як всередині автомобіля, так і зовні.

Комбіновані датчики (зовнішній вигляд датчика зображений на малюнку праворуч) представляють собою об'єднані в одному пристрої ІЧ і МВ-датчики, завдяки чому виходить більш точний датчик, який практично не має помилкових спрацьовувань. Але і вартість такого датчика буде, природно, більш висока.

Всі датчики руху харчуються або від мережі 220 В, або від вбудованого автономного джерела живлення (акумуляторної батареї). Побутові датчики найчастіше живляться від квартирної (або офісної) електричної мережі, а ось охоронні датчики зазвичай мають свій власний джерело електроживлення (щоб їх банально не відключили).

Виходячи з усього перерахованого вище, можна зробити висновок, що для застосування в побуті найбільш підходящими є пасивні ІЧ-датчики. Вони недорогі, прості в застосуванні, легко підключаються і настроюються, володіють всіма необхідними функціями.

варіанти використання

Освітлення. Багато з нас хоча б раз, але все-таки забували вимкнути будинку світло. А якщо в сім'ї є дитина, який вже прагне бути самостійним, то виникає питання, що зручніше: ставити додатковий вимикач на рівні, куди він зможе дотягнутися рукою, або ж поставити датчик руху, який буде автоматично включати світло. Для себе я вибрав другий варіант і ні разу не пошкодував. Тепер, коли моя дитина йде в туалет, я не чую "тато, включи світло", адже йому досить відкрити двері - і лампочка вмикається автоматично. А всього-то знадобилося купити спрямований пасивний ІЧ-датчик і підключити його в розрив ланцюга - з цим впорається практично кожен чоловік.

Варіанти схем підключення датчика руху: 1 - лампою управляє тільки датчик; 2 - лампою управляють датчики і вимикач

Кут зони виявлення більшості спрямованих датчиків становить 110 °, а значить, датчик можна встановити так, щоб він спостерігав тільки за певною зоною. Існують і кругові датчики руху, у яких кут зони виявлення становить 360 °. Такі зручно встановлювати в центрі стелі приміщення - пройти повз непоміченим буде практично неможливо. Дальність дії пасивних ІЧ-датчиків руху складає близько 12 метрів.

Багато пасивні датчики руху обладнуються реле часу і датчиком освітленості. Завдяки першому можна задати тривалість комутації навантаження (від 5 секунд до 12 хвилин), а другий відповідає за те, за яких умов освітлення датчик спрацьовувати не буде. Наприклад, якщо в приміщенні достатньо природного освітлення в денний час доби, то датчик руху в цей час буде вимкнений.

Більшість побутових датчиків руху можуть комутувати навантаження потужністю до 1200 Вт. Наприклад, у мене датчик одночасно включає 2 лампи потужністю по 60 Вт кожна і витяжний вентилятор потужністю 20 Вт.

Пасивні ІЧ-датчики руху: круговий (зліва) і спрямований (праворуч)

Перший досвід застосування датчика освітлення мені настільки сподобався, що тепер я вже подумую поставити кругової пасивний ІЧ-датчик в коридорі, позбувшись від заяв "тато, я боюся туди йти, там темно". Та й самим зручно пересуватися по квартирі в темний час доби, не клацаючи вимикачами.

Ще один варіант використання датчиків руху - освітлення прибудинкової території приватного будинку. Коли хтось наблизиться до вашого входу у двір, датчик вловить цей рух і включить лампу освітлення. І вам буде простіше розглянути, хто ж завітав у гості, і гостю зручно - не потрібно в темряві шукати кнопку дзвінка. До того ж в цьому випадку датчик руху грає ще й охоронну роль: не кожен зловмисник буде порушувати приватні володіння при яскравому світлі вуличного ліхтаря.

Існують і готові рішення, що представляють собою галогенну лампу, поєднану з датчиком руху. Такі прожектора можуть не тільки висвітлювати під'їзд до гаражу, вхідні двері або простір двору, а й виконувати декоративну роль в освітленні садово-паркового ділянки.

Готові рішення: декоративний ліхтар (ліворуч) і "робоча конячка" (праворуч)

Охорона. Для забезпечення охорони можна застосовувати як датчики руху, суміщені з прожекторами, так і датчики руху зі звуковою сигналізацією. Такі датчики при виявленні об'єктів, які рухаються можуть включати один з готових звуків (музика, голос), імітуючи присутність людей в приміщенні.

Існують і більш дорогі, професійні рішення, серед яких бездротові автономні датчики руху, здатні передавати сигнал тривоги по GSM-каналу, але це вже тема для окремої статті.

Розваги. Навіть в сфері розваг використовуються датчики руху. В основному це відноситься до іграшок і забавним аксесуарам. Наприклад, датчик руху з набору Wild-Planet допоможе вашій дитині "убезпечити" свій особистий простір. Цей датчик реагує на будь-який рух в зоні своєї чутливості (радіус дії 1,5 метра) різким звуком.

Мрія будь-якого юного шпигуна - мініатюрний датчик руху зі звуковою сигналізацією

Датчики руху можуть не тільки використовуватися як окремі ігрові елементи, але і входити в комплект складніших іграшок. Так, в інтерактивному будиночку Little Tikes 440C датчик руху застосовується для активації програвання одного з 10 звуків.

Інші сфери застосування. Все частіше датчики руху вбудовуються в різну побутову техніку і електронне устаткування. Це можуть бути відеореєстратори , кондиціонери , IP-камери , телевізори . У цих пристроях датчики руху застосовуються як для забезпечення функцій енергозбереження, так і для додання їм охоронних функцій (включення IP-камери і початок запису відеосигналу).

короткий підсумок

Як бачите, датчики руху знаходять застосування в різних сферах нашого життя. Вони допомагають забезпечувати певний рівень безпеки, роблять наше життя не тільки комфортніше, але і веселіше. До того ж, використовуючи датчики руху, можна економити електроенергію. І все це можна отримати за досить невеликі гроші.

22.09.2011 Антон Денисов