Подключение датчика движения для освещения своими руками

Бытовые датчики движения используются для включения освещения места обнаружения движущегося объекта. Работа данного датчика происходит по такому алгоритму: если ночью в секторе обзора прибора появляется движение достаточно объёмного объекта, такого, как человеческое тело, то прибор реагирует на изменившиеся обстоятельства и включает освещение на некоторое время, чтобы человеку было удобно и безопасно двигаться по освещённому месту.

В случае применения для охранительных целей, сенсор движения посылает на центральный пульт извещение (логический ноль или электрическое разрывание цепи) о возникшем присутствии в контролируемом датчиком месте.

Экономическая выгода использования

Независимо от используемых способов обнаружения, которые будут описаны ниже, при резком изменении фоновых параметров в секторе обзора, датчик движения выдаёт сигнал, включающий реле коммутации электроосветительного прибора.

Встроенный регулируемый таймер снова выключает светильники по истечению некоторого времени, необходимого человеку для прохождения данного освещаемого пути. Поэтому данные приборы выгодно устанавливать там, где люди, как правило, не задерживаются – в коридорах многоквартирных домов, перед дверью дома или подъездными дорожками.

Экономия в этом случае огромная – не требуется впустую тратить электроэнергию на освещение безлюдных мест, а лишь тогда освещать, когда это необходимо. Сенсор дневного света (фотоэлемент), чувствительность которого также регулируется, не позволяет включать светильник, если степень освещённости достаточно комфортная для глаз.

Благодаря датчикам движения для освещения очень экономно соблюдается пункт 7.1.55. ПУЭ, требующий наличия осветительного прибора над каждой входной дверью зданий.

Структурная блок схема

Для понимания работы любого устройства обнаружения нужно рассмотреть его структурную схему.

Блок питания преобразует сетевое напряжение до значений, необходимых для питания микросхем. Встроенный стабилизатор предотвращает колебания, которые могут повлиять на работу всего прибора. При включении питающего напряжения чувствительный элемент воспринимает контролируемые параметры, промежуточный усилитель усиливает этот сигнал и передаёт в компаратор (от латинского слова compare – сравнивать).

В компараторе происходит запись этого значения во внутреннюю память и сравнение с последующими значениями, периодически поступающими от чувствительного элемента. Если разница превышает допустимый порог, то компаратор выдает логический сигнал, который усиливается выходным усилителем и управляет контактами реле, коммутирующим подключённую нагрузку.

Если порог сравнения не превышен, поступившее значение перезаписывается, и цикл повторяется снова. Фотоэлемент, воспринимающий видимый свет, блокирует срабатывание реле, если степень освещённости выше регулируемого порога. В момент срабатывания реле запускается таймер, который по истечении времени отключает реле.

Алгоритм действия датчика движения изображенный в блок схемах

Способ обнаружения – инфракрасные лучи

Наиболее распространённые датчики движения используют инфракрасные фотоэлементы PIR(Pyroelectric Infra Red – в переводе с английского: пироэлектрический инфракрасный). Данные сенсоры работают по принципу изменения поляризации в некоторых кристаллах при облучении их инфракрасным светом, благодаря чему на поверхности кристалла накапливается электрический заряд.

Принцип срабатывания датчика

Устройство, работающее на PIR сенсорах, реагирует на резкое изменение освещённости в инфракрасном спектре излучения, что позволяет ему реагировать при отсутствии света, видимого человеческому глазу. Данное свойство полезно в обоих случаях: как для включения освещения для проходящего в темноте человека, так и для обнаружения нежелательных гостей во тьме охраняемого помещения.

Поскольку человеческое тело само по себе является достаточно мощным источником теплового (инфракрасного) излучения, устройства обнаружения, работающие по данному принципу, являются весьма эффективными. Для увеличения чувствительности и дальности действия приборов применяется инфракрасная подсветка, такие PIR сенсоры называются активными.

В бытовых датчиках движения для включения освещения, как правило, применяются PIR фотоэлементы без подсвечивания, их называют пассивными. Для защиты инфракрасных сенсоров от внешних воздействий, и для усиления светового потока, в данных датчиках движения используется специальная линза Френеля.

Линза Френеля

Ультразвуковой эхолот

Ультразвуковые датчики часто комбинируют с инфракрасными сенсорами, поэтому в некоторых датчиках движения реализована также настройка чувствительности микрофона, который улавливает неслышимый для человеческого уха ультразвук, излучаемый встроенным в устройство источником.

Звуковая волна, отражаясь от различных поверхностей, создаёт эхо, которое улавливается микрофоном. Появившийся предмет изменяет характер звучания отражённого звука, на что реагирует компаратор, сравнивающий его с предыдущим уровнем.

ультразвуковой датчик

Подобный принцип обнаружения распространён в животном мире – летучие мыши способны в абсолютной темноте ориентироваться в лабиринте пещер и успешно охотиться на мелких насекомых, обнаруживая их благодаря ультразвуковому эхолоту.

Стоит заметить, что этот принцип обнаружения в таких датчиках движения также включает в себя доплеровский эффект, когда частота звуковых колебаний, отражённых от приближающегося тела повышается, а от отдаляющегося понижается. Этот сдвиг частоты звука регистрируется компаратором, который выдаёт управляющий сигнал на исполнительное реле. Недостатком ультразвуковых датчиков является способность некоторых насекомых издавать ультразвуки, которые будут заставлять срабатывать датчик движения.

Обнаружение с помощью радара

Значительно меньшее распространение из-за дороговизны, нежелательного воздействия и создаваемых помех получили микроволновые датчики движения, которые излучают в окружающее пространство радиоволны на сверхвысоких частотах (СВЧ).

Отражаясь от окружающих предметов, радиоволны улавливаются принимающей антенной, как в больших радарах, предназначенных для слежения за самолётами в небе. Движущиеся объекты создают всё тот же доплеровский эффект, только теперь сдвигается радиоволна.

Данные датчики имеют большой радиус действия, но они подвержены случайным срабатываниям, из-за разного рода радиоволн, которые насыщают эфир. СВЧ излучение, сходное по частоте с тем, которое используется в микроволновых печах, является вредным для здоровья, поэтому данный принцип обнаружения практически не используется в бытовых датчиках движения.

Датчик движения СВЧ

Нюансы установки

Благодаря пониманию принципа обнаружения движущихся объектов, становится проще настроить и правильно поместить датчик движения.

От правильной установки, наклона и поворота датчика движения зависит его зона обнаружения, и далеко не всегда требуется, чтобы она была максимальной – совершенно не нужно, чтобы установленный над входной дверью датчик движения реагировал каждый раз, когда по улице будет проезжать автомобиль.

Также нужно следить, чтобы прямые солнечные лучи не попадали на датчик. Ещё одним важным условием для исключения ложных срабатываний является такая установка датчика, чтобы в его сектор обзора не попадали ветки деревьев и другие растения, колебания которых будут инициировать включение освещения. По месту расположения датчики бывают настенные и потолочные.

Примерная установка датчика движения

Электрическое подключение

Выбрав место установки, можно осуществлять электрическое подключение датчика движения сняв крышку и добравшись до клемм. Наиболее просто подключаются светильники, уже имеющие встроенные сенсоры – нужно только подключить питание.

Но они имеют существенный недостаток – насекомые будут кружиться перед яркой лампой, провоцируя срабатывание сенсоров. Подключение отдельных устройств выполняется по данной схеме, указываемой на корпусе изделия:

подключение датчика к клемме

Фаза подключается на клемму L, и ноль на клемму N. Выходом датчика является вывод А, от которого входящее фазное напряжение через контакты реле подаётся на подключаемую нагрузку – лампу, которая другим выводом соединена с нулевым проводом.

Существуют устройства, имеющие четыре выхода, где нулевая клемма дублирована для облегчения подключения. Главное – не перепутать провода и не подключать нагрузку, превышающую указанные паспортные значения.

Если требуется подключить датчик к прожектору значительно большей мощности, то подключение выполняют через дополнительное реле – электромагнитный контактор.

Подключение датчика через контактор

Если для длительного пребывания в обслуживающем датчиком месте требуется больше времени, чем позволяет таймер, то работу устройства можно шунтировать включённым параллельно выключателем. Можно использовать сдвоенный выключатель, подключив один из них последовательно для полного выключения работы устройства.

Подключение датчика движения через выключатель света на втором рисунке и обычное подключение на первом

Для включения освещения в изогнутом коридоре при движении в обоих направлениях, следует включить два датчика параллельно, установив на входе и выходе.

Включение два датчика параллельно

Настраиваемые параметры

Как уже упоминалось выше, датчики движения имеют средства регулировки, которые имеют такие обозначения:

• SENS – чувствительность прибора. Применяется для того, чтобы мелкие животные, пролетающие насекомые и колеблющиеся растения не провоцировали срабатывание датчика;
• TIME – время выключения освещения после срабатывания датчика. У большинства устройств диапазон 5 – 480 секунд (8 минут);
• LUX (DAYLIGHT) – уровень освещённости, при уменьшении которого датчик должен включать освещение;
• MIC – чувствительность микрофона у комбинированных датчиков движения, имеющих ультразвуковой сенсор.

Настройка прибора

Настройка датчика движения осуществляется опытным путём и начинается с его включения и установки LUX в положение, чтобы сенсор движения срабатывал при дневном свете (для удобства настройки других параметров).

Поскольку настраивать датчик нужно уже на месте крепления, удобно, если в процессе будут участвовать два человека – один будет настраивать, стараясь не мелькать перед датчиком, другой будет двигаться в секторе обнаружения, тем самым определяя расстояние срабатывания, необходимую чувствительность и угол наклона датчика движения.

Имеет смысл позвать детей, чтобы проверить, как среагирует на них устройство. При наличии охраняющей дом свободно перемещающейся собаки, стоит заставить её пересечь сектор обзора датчика, и отрегулировать его, чтобы сенсоры не замечали животное.

Завершает настройку регулировка LUX — уровня освещённости, которая может производиться уже одним человеком во время наступающих сумерек.

• Подключать нужно лампы накаливания и галогенные лампы, не требующие долгого запуска и последующего охлаждения;
• выбирать изделия с соответствующей степенью защиты для работы снаружи зданий;
• избегать влияния на устройство других источников света, ультразвука, тепловых потоков или движущихся механизмов;
• протирать периодически линзу Френеля.