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 датчиков движения
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
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:
1. ИК датчик движения стоит в помещении с электрообогревателем, который периодически включается и отключается по таймеру или термостату. При включении обогревателя возможны ложные срабатывания. Можно попробовать этого избежать долгой и скрупулезной настройкой чувствительности, а также попыткой направить его так, чтобы в прямой видимости не было обогревателя.
2. При установке на улице возможны срабатывания от порывов тёплого ветра.
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.
Это самый распространённый вид датчика его можно купить а можно и собрать самому на основе, поэтому рассмотрим его конструкцию подробно.
Как собрать ИК-датчик движения своими руками?
Самый распространенный вариант – это HC-SR501. Его можно купить в магазине радиодеталей, на али-экспресс, часто поставляется в наборах Arduino. Может использоваться как в паре с микроконтроллером, так и самостоятельно. Он представляет собой печатную плату с микросхемой, обвязкой и одним ПИР-сенсором. Последний накрыт линзой, на плате есть два потенциометра, один из них регулирует чувствительность, а второй время которое на выходе датчика присутствует сигнал. При детектировании движения на выходе появляется сигнал и держится установленное время.
Он питается напряжением от 5 до 20 вольт, срабатывает на расстоянии от 3 до 7 метров, а сигнал на выходе держит от 5 до 300 секунд, вы можете продлить этот период, если использовать одновибратор на NE555, микроконтроллер или реле задержки времени. Угол обзора порядка 120 градусов.
На фото изображен датчик в сборе (слева), линзу (справа внизу), обратную сторону платы (справа вверху).
Рассмотрим плату подробнее. На её передней стороне расположен чувствительный элемент. На задней – микросхема, её обвязка, справа два подстроечных резистора, где верхний – время задержки сигнала, а нижний – чувствительность. В нижней правой части джампер для переключения режимов H и L. В режиме L датчик выдает выходной сигнал только она период времени выставленного потенциометром. Режим H выдает сигнал, пока вы находитесь в зоне действия датчика, а когда вы её покидаете сигнал, исчезнет через время заданное верхним потенциометром.
Если вы хотите использовать датчик без микроконтроллеров, тогда соберите эту схему, все элементы подписаны. Схема питается через гасящий конденсатор, напряжение питания ограничено на уровне 12В с помощью стабилитрона. Когда на выходе датчика появляется положительный сигнал реле Р включается через NPN транзистор (например BC547, mje13001-9, КТ815, КТ817 и другие). Можно использовать автомобильное реле или любое другое с катушкой на 12В.
Если вам нужно реализовать какие-то другие функции – можно использовать его в паре с микроконтроллером, например платой Ардуино. Ниже представлена схема подключения и программный код.
Один из важных компонентов автоматики в наружном освещении, наравне с детекторами движения (ДД) и таймерами, это фотореле (или световое реле, сумеречный выключатель, фотодатчик). Предназначением этого устройства является включение наружного освещения и не только, при приходе темноты, без вмешательства человека.
За счет ускорения темпов технического прогресса и промышленных объемов производства сегодня цена светового реле не «кусается». В этой публикации мы рассмотрим устройство фотореле и особенности его подключения, кроме того, вы узнаете, как изготовить световое реле собственными руками.
Сфера использования
В большинстве своем световое реле предназначается для включения и отключения уличного освещения в автоматическом режиме. Имеются и иные возможности использования, в частности, посредством светового реле можно отрегулировать запуск водяного насоса фонтана с утра, а остановку под вечер. Сфера использования светоуправляемых приборов чрезвычайно обширна, они позволят решать самые разные вопросы, не только сопряженные с освещением.
Логично использование сумеречного выключателя для управления осветительным оборудованием в общественных местах, парках, торговых и промплощадках, на автопарковках, дорогах.
Устройство не позабудет включить освещение в вечернее время и выключить поутру без вмешательства человека. Система на 100% самостоятельна.
В частном домовладении также применяют автоматическое освещение, но здесь существенную роль играет цена на электрическую энергию. Отнюдь не всегда необходимо, чтобы осветительные приборы во дворе светили целую ночь, тратя недешевое электричество.
Как правило, требуется, чтобы освещение включалось с приходом темноты на протяжении определенного времени, а затем выключалось. Или же освещение включается исключительно в темное время суток на непродолжительный отрезок времени при присутствии людей в освещаемой области, например, около отхожего места, автогаража. В подобных ситуациях актуальны устройства, оборудованные вспомогательными приборами в виде ДД либо таймера.
Разновидности устройств
С учетом предназначения и исполняемых обязанностей прибор регулировки света подразделяется на несколько ключевых типов.
С интегрированным фотоэлементом (датчиком освещенности)
Нередко подобные устройства консолидированы в общий узел с управляемым осветительным прибором и предназначаются для монтажа на улице. Наделены высокой степенью влаго-, пылезащиты, не меньше IP44.
Функционируют исключительно с тем прибором, в который интегрированы.
С выносным детектором освещенности
Электронный узел монтируется в шкаф, щиток либо устанавливается в ином огражденном от влияния неблагоприятных условий погоды месте, в связи с этим требования к уровню защиты оболочки IP понижены, хватает IP20. Датчик освещенности монтируется снаружи и соединяется посредством электропроводов с электронным узлом. Требования к IP датчику освещенности аналогичны уличному исполнению, не меньше IP44.
Разнесенная структура дает возможность формировать щиты автоматизации и управления уличным освещением, где сумеречный выключатель – это один из элементов комбинированной, многоуровневой схемы.
При подсоединении электроконтактов светового реле к электромагнитному аппарату либо мощному внешнему реле открывается возможность осуществлять управление нагрузкой большой мощности, в частности, в случае управления приборами освещения автопарковки, супермаркета или автомобильной дороги.
На разные уровни напряжения
Электропитание сумеречного выключателя может быть рассчитано на разные напряжения тока, 12, 24, 220, 380 Вольт. Имеются модификации с довольно обширным спектром питающих напряжений от 12 до 264 В. Образцы на невысокое напряжение 12 и 24 В могут функционировать в схемах с использованием других источников электрической энергии, солнечных батарей, ветроэлектрических установок с аккумуляторным сопровождением.
Видов устройств управления светом достаточно много. В числе их имеются как обыкновенные, с опцией включения/отключения, так и профессиональные. Профессиональные отличаются расширенным набором функций (встраиваемые таймеры, календарь событий, возможность управлять дежурным и основным освещением).
С целью упрощения настройки и контроля за функционированием системы приборы оборудованы экраном. Наличие энергетически независимой памяти позволяет запоминать установленные настройки.
Структура сумеречного выключателя
Ключевым компонентом светового реле является фотодетектор, в электросхемах могут использоваться транзисторы, диоды, фотосопротивление (фоторезистор), фотоэлементы. При перемене величины светового потока, падающего на фотоэлектрический элемент, меняются его характеристики, такие как электросопротивление резистора, перемена состояния электронно-дырочного перехода в полупроводниковых триодах и диодах, а также перемена напряжения на контактах фотоэлемента.
Затем сигнал обнаруживается усилителем и устройством сравнения (компаратором – в его роли можно задействовать операционный усилитель типа К140УД6, К140УД7 либо аналогичные) и осуществляется переключение двухтактного эмиттерного повторителя, переключая или отключая нагрузку.
В роли выходных элементов управления применяют реле или симметричный триодный тиристор. При подсоединении светового реле нужно ознакомиться с практическим руководством, особенно предельной мощностью выходного узла, уделить внимание виду лампочек освещения (диодные лампы, газоразрядные, накаливания).
Необходимо знать, что фотореле с тиристорным выходом не может функционировать с энергосберегающими лампочками, не предназначенными для этого, и монтируются в регулятор мощности лучистой энергии лампы. Этот аспект нужно принимать во внимание, чтобы не остаться со ставшими неработоспособными световым реле и лампочкой. Теперь разберем пару схем для сборки светового реле в домашних условиях своими силами.
Самостоятельная сборка
Исходя из того, какой вид светового реле вы избрали, будет определяться и схема его изготовления. Сейчас мы рассмотрим простую схему, по которой можно будет без каких-либо затруднений смонтировать прибор своими руками. В собственной основе фотореле имеет микросхему КР1182ПМ1. Если на улице светло, фоторезистор (фотодиод) VT1 засвечен. Протекающий через его p-n переход электроток закрывает внутри фазового регулятора симисторы. Вследствие этого симистор VS1 окажется закрыт, а лампочка EL1 не станет светиться.
Как только подходит вечер, происходит понижение освещенности фотодиода VT1. Вследствие этого уменьшается и электроток, проходящий через p-n переход. Это влечет за собой то, что в микросхеме открываются транзисторы. Они, как правило, содействуют открыванию симистора VS1 и включению лампочки.
Лишь потому, что схема изготовления подобного датчика не имеет пороговых компонентов, включение лампочки и ее отключение осуществляется размеренно. Помимо этого, большая чувствительность сумеречного выключателя дает возможность включаться осветительному прибору на всю силу исключительно при приходе глубоких сумерек.
Дабы уменьшить помехи в деятельности самодельного устройства, в схему необходимо добавить катушку индуктивности L1 и конденсатор C4.
В роли конденсатора нужно брать К73-16 либо К73-17 с напряжением не меньше 400 В. Равным образом можно применять конденсаторы К50-35. На теплоотвод с поверхностной платформой в 300 см2 нужно инсталлировать симистор VS1. Катушку индуктивности делаем из 2 склеенных ферритовых фильтров К38×24×7 (можете взять модель М2000НМ). Обмотку накручиваем в один слой, который должен состоять из 70 витков проволоки ПЭВ-2 с сечением в 0,82 миллиметра.
Грамотно собранное световое реле не имеет нужды в отладке. При возникновении потребности увеличить чувствительность в схему следует добавить еще один фотодиод. При его отсутствии можно сделать из старого транзистора МП 39 либо МП 42 – срезать у него оболочку напротив коллектора. При отладке непременно соблюдайте меры предосторожности, поскольку все элементы прибора будут пребывать под напряжением.
Второй метод сборки
Имеется и несколько иной метод. Тут сборка осуществляется на основе полупроводникового встроенного устройства Q6004LT (квадрак). В такой версии вам потребуются:
- устройство Q6004LT;
- фотодиод;
- обыкновенный резистор.
Собранный прибор будет питаться от электросети в 220 В. Принцип действия этой схемы такой.
- Свет создает на фотодатчике небольшое сопротивление. Одновременно на управляющем электроде устройства Q6004LT будет пребывать маленькое напряжение.
- Квадрак останется закрытым. Вследствие чего сквозь него электроток проходить не будет.
- Когда светосила уменьшится, на фотодиоде увеличится сопротивление, что будет способствовать резкой смене напряжения, подающегося на тринистор.
- Повышение амплитудного значения напряжения до метки в 40 В влечет за собой открытие симистора. По цепи побежит ток, в итоге включится освещение.
Чтобы произвести настройки этой схемы, нужно использовать резистор. Его изначальное сопротивление должно быть 47 кОм, но сила сопротивления должна выбираться с учетом типа задействованного в электросхеме фотодиода. В роли фотодатчика можно применять следующие компоненты: СФ3-1, ФСК-7 либо ФСК-Г1.
Использование мощного устройства Q6004LT позволяет подсоединить к самодельному прибору нагрузку мощностью до 500 Вт. А применение в схеме вспомогательного теплоотвода даст возможность повысить мощность до 750 Вт. В будущем возможно использование квадрака, обладающего рабочими токами 6, 8, 10 либо 15 А.
Основные достоинства такой схемы сборки – это минимальное количество элементов, нет блока питания и возможность увеличения мощности. Вследствие этого сборка данного прибора в домашних условиях пройдет довольно скоро и без затруднений, даже когда этим займется новичок.
О том, как собрать фотореле своими руками, смотрите далее.
При вождении автомобиля в темное время суток возникает необходимость хорошего освещения дороги на достаточно длинную дистанцию. Но если по встречной полосе едет автомобиль с включенными фарами, то он ослепляет водителя встречного направления.
Этот эффект ослепления является одной из главных проблем езды в темное время. Для того чтобы избежать ослепления лампочки фар имеют две нити накала, причем вторая расположена так, чтобы свет распространялся вниз и в сторону от уровня глаз водителя встречного автомобиля. На практике, обычно водитель вручную переключает дальний и ближний свет механическим переключателем. Однако это очень неудобно для водителя, особенно в часы пик.
Наш проект “Адаптивная система освещения для автомобилей”(АСО) это умное решение для безопасного и удобного ночного вождения без интенсивного ослепляющего эффекта.
Адаптивная система не требует ручного переключения “ближний/дальний” при приближении встречного автомобиля. Система сама определяет есть ли свет от встречного автомобиля и переключает на ближний свет, а затем, после прохождения мимо, снова на дальний. Пользователь может настроить чувствительность системы.
Отличительные особенности системы
- Питание от 12 В аккумуляторной батареи автомобиля, с пренебрежительно малым потреблением в ждущем режиме.
- Надежный и защищенный от атмосферных явлений модуль оптического датчика (фотоэлемент CDS).
- Независимый регулируемый контроль, для установки параметра“чувствительность определения света”, чтобы избежать ложных срабатываний, вызванных влиянием других источников света, таких как уличные фонари.
- Дополнительный селекторный выключатель для “ режима автоматической сигнализации”(ASM). В этом режиме фары переходят в пульсирующий режим, т.е. ритмично переключают ближний свет на дальний и наоборот (аналогично тому как водители сигналят светом друг другу).
- “Режим энергосбережения”- Если схема находится в активном режиме, по умолчанию, фары автоматически выключаются при въезде на хорошо освещенную территорию.
Эффект Трокслера
Исследования д-ра Алана Льюиса, который работает в колледже оптометрии при государственном университете в Биг Рапидс, штат Мичиган, обнаружил, что во время ночного вождения, свет от фар транспортных средств, может стать причиной ослепления.
Даже после окончания воздействия яркого света на сетчатке глаза остается его изображение, что создает слепое пятно. Это явление, известное как эффекта Трокслера, увеличивает время реакции водителя до 1,4 секунды.
Это означает, что, при скорости 60 миль в час (примерно 96.5км/час ), водитель проедет 123 фута (37.5 м), прежде чем среагирует на опасность. В обычной ситуации время реакции на изменения в условиях вождения равно 0,5 сек, а расстояние, пройденное до торможения, составляет 41 фут (12.5 м), при той же скорости движения!
Схема электрических соединений до переделки 
Схема электрических соединений при подключении АСО
Принципиальная электрическая схема 
Перечень компонентов
- Микросхема: NE555 – 1
- 8-ми контактная панелька для МС – 1
- Транзистор: BC547 – 1
- Диод: 1N4007 – 2
- Резисторы: 100кОм подстроечный – 1; 47кОм 0.25 Вт – 1; 22кОм 0.25 Вт – 1; 10кОм 0.25Вт– 1; 1кОм 0.25 Вт – 2
- Конденсаторы: 10мкФ/25В – 1; 100мкФ/25В – 1
- Светодиоды: 5мм красный и зеленый – 2
- LDR: фотоэлемент 20мм капсульного типа – 1
- Реле: 12В постоянного тока – 1
- Выключатель: переключатель со средней точкой (SPST)– 2
Работа схемы
Схема построена на популярной микросхеме NE555 (IC1). Здесь IC1 включена по схеме автоколебательного мультивибратора запускаемого по триггерному входу (вывод2). Мультивибратор работает на частоте примерно 1.5 Гц (рабочий цикл 75%), которая определяется величиной компонентов R1,R 3и C1. Схема питается от 12В аккумулятора автомобиля.
- В положении ВКЛ. переключателя S1 напряжение 12В поступает на схему через диод защиты от переполюсовки 1N4007 (D1). Конденсатор C3 (100мкФ/25В) буферный, для повышения стабильности схемы. При отсутствии света, датчик освещенности, состоящий из фотоэлемента (LDR), подстроечного резистора (Р1) и транзистора (Т1) запрещает работу мультивибратора (вывод 4 “сброс” ). При этом на выходе IC1 (вывод3) “низкий” уровень сигнала и 12В реле (RL1) не срабатывает. Это состояние идицируется первым светодиодом (LED1). Поскольку нить накала дальнего света фар подключена к “+” через нормально замкнутые контакты реле, то в этом режиме они включены на дальний свет.
- Когда на датчик освещенности попадает яркий свет, мультивибратор запускается и “высокий” уровень сигнала втягивает реле. Контакты реле переключают фары на ближний свет, до тех пор пока не изменится состояние датчика освещенности. Это состояние идицируется вторым светодиодом (LED2). Переключателем S2 задается режим автоматической сигнализации (ASM). В положении ВКЛ выводы 2 и 6 IC1 соединяются с “землей” и, следовательно, автоколебательный режим мультивибратора отключен. При S2 в положении ВЫКЛ функция ASM включается и начинается быстрое переключение ближний/дальний, пока на датчик освещенности попадает яркий свет от встречного автомобиля.
- Контакты реле RL1 можно соединить параллельно штатным контактам селекторного переключателя ближний/дальний. Также возможна подача +12В на нити накала ближнего и дальнего света через контакты реле.
- Рекомендуется использовать один 20мм датчик, закрепленный в соответствующей позиции в передней части автомобиля.
