Принцип работы инфракрасного датчика движения

Основные принципы работы датчиков движения

При упоминании прибора под названием «датчик движения», в первую очередь возникают ассоциации с охраной банков, музеев и секретных объектов. Воображение рисует картинку пересекающихся лазерных лучей, через которые виртуозно пробирается шпион или грабитель.

Отчасти, это верно, поскольку некоторые виды датчиков обнаружения движения используются в охранных комплексах. Однако по мере удешевления технологии, эти устройства стали доступными для широких масс. Тем более что принцип работы датчика движения никогда не являлся секретом, и от использования его в домашних условиях удерживала только высокая стоимость.

Принцип работы датчика движения для освещения

Согласно экспертным оценкам, установив датчик движения, можно сэкономить от 20 до 58% электроэнергии. Установка такого устройства весьма выгодна, если подобрать детектор с учетом его характеристик и особенностей использования.

Почему лучше использовать беспроводные датчики движения?

Наряду с магнито-контактным извещателем беспроводной датчик движения, реагирующий на изменение инфракрасного излучения, является одним из самых распространенных приборов, применяемых в системах охранной сигнализации.

Чувствительность датчиков такова, что они реагируют даже на мелких животных. В некоторых приборах специально увеличивают порог срабатывания, чтобы избежать этого. При этом устройства просты в изготовлении и недороги.

Подробно о PIR-датчиках движения

Как автоматически определить наличие человека в комнате? Для этого нужен PIR датчик движения. Он способен уловить тепловые волны, исходящие от человека. Эти пассивные инфракрасные детекторы могут зафиксировать малейшее движение в помещении. Где применяются и как устроены — об этом речь пойдет в этой статье.

Датчики движения для охранной сигнализации — объемные и инфракрасные

Датчики охраны, они же датчики движения для сигнализации, — современное оборудование, позволяющее с высокой точностью находить на частной территории злоумышленников в охватываемом радиусе действия. Принцип работы у таких устройств может быть разным, обусловлено это разными видами и техническими характеристиками.

Принцип работы и назначение инфракрасного датчика движения

Среди большого многообразия охранных извещателей, инфракрасный датчик движения является самым распространенным устройством. Доступная цена и эффективность, вот качества, обеспечившие им популярность. А все благодаря тому, что в начале девятнадцатого века обнаружили инфракрасное излучение.

Оно находится за границей видимого красного света в диапазоне 0,74-2000 мкм. Оптические свойства веществ сильно различаются и зависят от типа облучения. Небольшой слой воды является непрозрачным для ИК излучения. Инфракрасное излучение солнца составляет 50 процентов всей излучаемой энергии.

Для чего нужен датчик движения

В шпионских боевиках он показан, как грозный страж, включающий пулеметы при проникновении на важный объект. Может быть, такая система и существует, проверять не будем. На самом деле, датчики движения регистрируют любые виды перемещения объектов, и сообщают информацию в некую электронную систему.

Что происходит дальше

В зависимости от того, как устроен алгоритм работы, после срабатывания сенсора может произойти следующее:

• включение (отключение) освещения;
• запуск вентиляции;
• начало (прекращение) работы некоего механизма;
• включение отопительной системы;
• срабатывание охранной тревоги;
• старт видеозаписи;
• передача информации на центральный пульт управления объектом либо механизмом.

Список можно продолжить, но из него уже понятно назначение прибора: любые его разновидности предназначены для подключения некоего алгоритма при появлении в секторе обзора предмета или живого организма.

Что представляет собой ИК-датчик

Ик датчики — это устройства, способные реагировать на фоновое инфракрасное излучение. Прибор регистрирует любое тепловое излучение. Это значит, что сработать такое устройство может не только при нахождении в зоне действия датчика теплокровных животных или человека, но и даже на перемещающийся неодушевлённый предмет.

Инфракрасный тепловой датчик может использоваться в различных условиях. Если эксплуатация осуществляется в местах, где устройство может подвергнуться физическому воздействию, то его изготавливают в защищённом корпусе. В различных гаджетах, например в смартфонах, ИК-детектор размещается на передней панели, чтобы обеспечить возможность реагирования сенсора на движение рук владельца телефона.

Как выглядит и где используется

Рабочая пластина датчика состоит из кристаллических веществ, которые имеют свойство при попадании света на них поляризоваться. И от того насколько изменится интенсивность излучения зависит изменение и поляризации, а как следствие это вызывает изменение напряжения в электрическом поле кристаллического элемента. Следовательно, если измерить разность потенциалов на разных точках кристаллической пластины можно узнать и величину излучения.

Это основной физический принцип, по которому работают датчики присутствия, с центральным пироэлектрическим элементом. Он помещается в герметичный или пластиковый корпус.

Такие детекторы движения с успехом применяются:

• в промышленных системах охранной сигнализации;
• управление освещением в квартирах или офисных помещениях. Часто эти детекторы помогают автоматизировать процесс освещения;
• в системах «Умный дом».

Прибор может зафиксировать движение — электрическая цепь замкнется и включится освещение. Также он сработает и в обратную сторону — если людей в помещении уже нет, то нет и движения, соответственно цепь размыкается и свет гаснет.

Зачем нужен и где используется охранный датчик движения

Основная задача такого устройства – вычисление движения на охраняемом объекте или территории, например, в машине или на приусадебном участке. Фиксируя посторонние движения, контроллер передает сигнал на управляющий пульт, предупреждая владельца о потенциальной опасности. Если датчик дополнительно оснащен видеокамерой, он также будет записывать все происходящее вокруг.

Назначения у таких видов оборудования могут быть разными, все зависит от их конструктивных особенностей и функциональности:

• Контроллеры могут устанавливать для активации систем освещения, когда в помещение заходят люди. Такие технологии позволяют экономить электроэнергию и продлевать срок службы электрических приборов.
• Датчики для дома. Монтируются для выявления посторонних лиц на охраняемой территории. Устройства передают сигналы о наличии посторонних движений на охранный пульт.
• Для передачи тревожных сигналов на мобильные устройства, планшеты и компьютеры пользователей. Эта опция доступна людям, у которых техника оснащена GSM-модулем, а также имеет возможность подключения SIM-карты.
• Могут использоваться в качестве дополнительного рабочего узла для подключения светозвуковых устройств.

Инфракрасные охранные GSM-датчики, оснащенные сиреной и камерой, используются для охраны любых объектов.

Принцип действия датчика движения

За исключением механических приспособлений, вроде натянутой проволоки или веревки (такие типы датчиков движения существовали до изобретения электричества), сенсоры представляют собой электронное устройство. Для того чтобы обнаружить перемещение объекта, необходимо работа по принципу радара. Собственно, радары и эхолокаторы — это разновидности вышеупомянутых датчиков, только покрупнее масштабом. Принцип работы бытового (гражданского) датчика движения также основан на пересечении любого вида излучения. По принципу работы с сигналом, сенсоры бывают трех видов:

• Прерывающие (линейные): в основе излучатель линейного сигнала (как правило, лазерный луч), и приемник. Пока фотодатчик фиксирует излучение — прибор в состоянии покоя. При пересечении луча движущимся объектом — устройство подает сигнал.Преимущество такой технологии в простоте реализации. Недостаток — одиночный луч легко обойти. Кроме того, такой сенсор состоит из двух частей, что не всегда удобно.
• Отражающие (объемные): в основе лежит принцип работы радара. Излучатель посылает рассеянный или концентрированный сигнал (по выбору заказчика). Если на его пути нет препятствия, датчик в состоянии покоя. Любой попавший в сектор действия предмет, отразит часть излучения.Отраженные волны улавливаются приемником, установленным в том же корпусе, и сенсор переводится в состояние тревоги. Преимущества: широкий сектор обзора, удобно монтировать (электроника в одном корпусе), возможность настройки. Недостаток: нужно отсекать ложные срабатывания, иначе прибор будет функционировать невпопад.
• Пассивные: сами ничего не излучают. Как же работают такие датчики движения? Их чувствительные сенсоры улавливают волны, испускаемые другими предметами. Преимущество — простота и дешевизна, отсутствие ненужного волнового фона. Недостаток: улавливают только одушевленные предметы (люди, животные). Большинство сенсоров этого типа настроены на тепловой фон живых существ.

Какой прибор выбрать? Зависит от задач. Для защиты или фиксации появления объекта в коридоре или некоем портале (дверь, проем, окно), подойдет прерывающий комплект сенсоров. Если необходимо зафиксировать перемещение в замкнутом пространстве или на территории — лучше выбрать отражающий или объемный датчик.

Именно по этому принципу работают популярные датчики движения для включения (выключения) света. Только при попадании объекта в сектор действия, не срабатывает сигнал тревоги, а включается освещение.

Информация: Экономистами подсчитано, сколько электроэнергии сохраняет использование датчиков движения для автоматического включения света. Деньги, затраченные на приобретение этого оборудования, окупаются в течение 1–2 лет.

Правда, есть несколько оговорок:

• использование сенсора для освещения разумно только на территориях (в помещениях), где редко находятся люди;
• при многократном подключении (отключении), люминесцентные и спиральные лампы быстро выходят из строя: лучше использовать LED или галогеновые светильники.

Устройство и конструкция инфракрасного датчика

Конструкция большинства устройств от разных производителей уникальна. Однако общая схема обязательно включает несколько элементов.

Оптическая система

Чаще всего это линза Френеля. Она представляет собой совокупность призматических фасеток – микролинз, закрепленных на выпуклую пластинку – цилиндр. Каждая линза фиксирует ИК-излучение на своем участке и передает данные на пирочувствительный элемент. Таким образом создается определенная конфигурация теплового объекта. Если последний не перемещается, она не изменяется. Но если объект движется, тот же ИК-поток при перемещении попадает уже на следующую микролинзу, и конфигурация изменяется. То есть, на пироприемник свет то падает, то нет. Это и есть условие срабатывания датчика: устройство реагирует на перемещение человека в поле действия.

Чем больше сегментов в линзе и чем выше их чувствительность, тем точнее работает ИК-датчик.

Если человек в зоне работы датчика перемещается медленно, устройство может не сработать, так как рассматривает колебания ИК-потока как случайные изменения фона.

Пирочувствительные элементы

Сигнал с линзы идет на пироэлемент – преобразователь на полупроводниках. Он включает 2 сенсора, каждый из них получает сигнал от своей линзы. Если поток на обоих элементах одинаков – сенсор бездействует, если сигнал разный – срабатывает.

В современных моделях используют счетверенные сенсоры, обслуживающие 4 линзы. Они точнее отфильтровывают случайные световые помехи и исключают ложные срабатывания.

Обрабатывающий модуль

Блок обработки воспринимает информацию со всех пироэлементов и анализирует. Его задача – отделить данные о перемещающемся тепловом объекте от помех: движения воздуха, солнечных лучей, конвекции, возникающей при работе кондиционера или обогревателя, вибрации. Датчик должен срабатывать только на появление человека, а не на животных, что требует дополнительной настройки.

Обрабатывающий модуль оценивает форму и длительность сигнала, его амплитуду. Обычные помехи вызывают несимметричные двухполярные импульсы, нарушитель – симметричные. Если характер сигнала совпадает с пороговым значением, датчик срабатывает и подает импульс на управляющую панель. Последний обрабатывается аналоговыми или цифровыми устройствами и активирует какую-либо программу: включить свет, увеличить интенсивность, включить сирену.

В современных моделях датчик дополнительно измеряет длительность сигнала, количество превышений порога. Это позволяет снизить число ложных срабатываний и зафиксировать объект при медленной скорости движения.

Как срабатывает устройство и принцип его действия

Конструктивно ИК-датчик состоит из пироприемников, которые фиксируют наличие инфракрасного излучения, и мильтилинзы.

Внутри корпуса прибора расположены пироприемники, а сверху они накрыты из пластиковым колпаком состоящего из множества мелких линз.

Принцип работы ДД

Чтобы разобраться, как этот элемент работает, нам поможет схема ИК детектора:

В работе устройства, которое фиксирует движение человека, принимают участие три элемента:

• оптическая мультилинза;
• пироприёмник;
• электронная схема для обработки поступающего сигнала.

Пироэлектрический детектор в инфракрасных датчиках

Основным компонентом конструкции любого автономного инфракрасного датчика движения, является так называемый пироэлектрический детектор. В зависимости от степени качества извещателя, он может иметь до нескольких детекторов. Стандартные извещатели сигнализации содержат два светочувствительных устройства. Более продвинутые модели датчиков движения с сиреной, оснащены четырьмя светочувствительными устройствами, которые изготавливаются из специального кристалла, демонстрирующего пироэлектрический эффект.

Пироэлектрический эффект — явление образования электрических зарядов на поверхности диэлектрических кристаллов под влиянием изменения их температуры. Пироэлектрический эффект происходит только в кристаллах, не имеющих центра симметрии и с не более чем одной обычной осью симметрии.

Пироэлектрический охранный датчик движения — это прибор, который реагирует только на изменения температуры. Спектральные характеристики пироэлектрического сенсора практически не зависят от длины волны (диапазон от ультрафиолетового до дальнего инфракрасного). Для систем сигнализации пространственная визуализация распределения температуры не является существенной. Существенным фактором является лишь выявление изменений, происходящих в этом распределении.

Появление злоумышленника в поле зрения беспроводного датчика движения, вызывает изменение первоначальной температуры. Это изменение может быть вызвано, например, тепловым обнаружением фрагмента тела злоумышленника на фоне стены, которая характерно имеет гораздо более низкую температуру. К сожалению, подобные нарушения в распределении температуры могут быть вызваны другими факторами, такими как сквозняки и солнечный свет.

Подробнее про датчик движения, настройка для более высокой точности срабатывания, особенности использования в других системах.

Оптическая мультилинза

Мультлинза выполнена из пластика в форме полусферы, на которой расположено множество мини-линз. Они фокусируют ИК излучение от объекта и направляют его на пироприёмник.

Чтобы зафиксировать движение также применяется линза Френеля.

Она разбита на несколько фокусирующих участков. Таким образом, сплошной тепловой фон от объекта раскалывается на активные и пассивные зоны в шахматном порядке. Датчик «видит» человека в целом, но разбитым на такие зоны.

При перемещении изображения из одной зоны в другую, детектор движения срабатывает.

Радиус действия, в котором эффективно работает PIR датчик небольшой, около 6–7 метров.

Особо точные ИК детекторы работают в паре с устройством компенсации слепых пятен. Так устроены ИК-датчики, что они не могут видеть происходящего прямо под ними (особенно это относится к настенным ПИР датчикам).

В таких случаях в конструкцию прибора включается специальное зеркало, направленное таким образом, что данные из слепой зоны перенаправляются на линзы детектора.

Установка диафрагмы

Для обеспечения высокой эффективности обнаружения датчика движения Wi-Fi, необходимо эффективно устранить все изменения температурного распределения, вызванные природными факторами. Как правило, устранение этих факторов состоит в разделении сферы поля зрения детектора на несколько фрагментов. Это означает, что детектор будет реагировать на изменения распределения температуры только в очень маленьких срезах наблюдаемого пространства.

Разделение сфер поля зрения охранной сигнализации чаще всего осуществляется путем установки на оптической оси специальной диафрагмы с прорезями, выделяющими меньшее поля зрения. Благодаря такому решению, движущийся нарушитель будет появляться последовательно в наблюдаемых зонах, что приведет к обнаружению большего количества инфракрасного излучения и возврата датчика в исходное состояние в момент, когда злоумышленник окажется за диафрагмой. Детектор будет работать так же, как источник напряжения переменного сигнала, в котором соответствующая электронная схема будет последовательно подсчитывать сигнал. При превышении определенного порога подсчета, детектор включит сигнал тревоги.

Пироприёмник

Задача пироприемника уловить изменение фокусировки и передать сигнал в блок обработки.

Особенности монтажа и подключения

Прежде чем приступать к подключению и настройке оборудования, его важно правильно подключить. Устанавливают охранные датчики на специальных конструкциях, которые не подвержены вибрациям. Соблюдение этого правила обязательно, в противном случае значительно участится количество ложных срабатываний, что негативно отразится на качестве работы. Помимо этого, играет роль высота размещения устройства. Критичный показатель высоты указывается в техническом паспорте прибора и, как правило, колеблется в пределах 2-3 метров от уровня пола.

При монтаже всех рассмотренных разновидностей охранных датчиков следует брать во внимание их недостатки. Например, для производительной и корректной работы инфракрасных устройств требуется размещать их следующим образом:

• В непосредственной близости должны отсутствовать отопительные и любые нагревательные приборы, которые формируют восходящие тепловые потоки.
• Избегать попадания прямых солнечных лучей на чувствительный сегмент устройства – пиромодуль.

Зоны обнаружения извещателей обязательно контролируются возможными путями передвижения нарушителя.

Настройка датчиков

Для беспроводных моделей классическое понятие подключения отсутствует. Датчику присваивается уникальная комбинация цифр и букв для системы сигнализации, при первом включении он автоматически без дополнительных настроек переходит в рабочий режим. Более детально представлена схема подключения и настройки в прилагаемом техническом паспорте к устройству. Каждая модель имеет свои тонкости.

Проводные профессиональные устройства подключаются по-разному, в зависимости от того, является данная модель адресной или нет. Адресный извещатель должен подключаться с обязательным соблюдением полярностей. Большинство моделей охранных датчиков оснащены реле, контакты которого в режиме опасности размыкаются, а в состоянии наблюдения замкнуты.

Тампер применяется для предупреждения вскрытия прибора третьими лицами. Если делать все основательно, его лучше подсоединить в специально отведенный шлейф в сети.

Схема подключения

Датчики инфракрасного излучения подключается просто – нужно организовать лишь включение и выключение цепи. Подсоединение устройства к подсветке или контуру безопасности происходит по одинаковому принципу.

Схема подключения есть в инструкции к любому прибору:

• Ток приходит на ИК-датчик от сети по нулевому и фазному проводу. Чтобы подключить устройство к электролампочке, фазный провод подсоединяют к одному из выводов осветительного прибора. Второй вывод крепят к нулевому кабелю.
• Кабели от устройств подключают к распределительному щитку: 2 провода от светильника, 2 от сети питания и 3 от ИК-регистратора. Фазу питающего провода соединяют с фазным кабелем датчика, а нулевой провод от питания и нулевой кабель от датчика – к нулевому от светильника.
• Фазный кабель от ИК-датчика соединяют с проводом от светильника. Все кабели окрашены в соответствующие цвета, что облегчает соединение.

Если некоторое время освещение должно поддерживаться независимо от движения человека, в схему включают также выключатель параллельно ИК-устройству.

Подключение выпускаемых промышленностью датчиков движения в сборе

Выпускаемые промышленностью пир датчики движения подключаются к сигнальным устройствам посредством двух или трех контактов. Первые характерны наличием внутреннего питания от аккумулятора или батареи, вторые функционируют от подачи стороннего тока. У обоих типов есть регуляторы времени работы после определения движущегося теплового объекта и чувствительности измерений, от которых непосредственно зависит контролируемое расстояние.

Двухпроводные

Инфракрасный датчики движения такого типа подключается в разрыв линии тока включения сигнального устройства.

Трехпроводные

Для питания ик датчика движения применяется дополнительный провод с подачей напряжения. Соответственно изменится и его подключение к управляемому оборудованию. В основном используются три варианта схемы, которые можно еще и комбинировать между собой.

Необходимость последней может возникнуть, для случаев, когда требуется периодический контроль работы. Скажем, в светлое время суток, использование ламп бессмысленно.

Настройка

Как и в самодельных устройствах, промышленные варианты детекторов оснащены регуляторами чувствительности и времени подачи сигнала срабатывания. Они могут быть представлены потенциометрами с вырезами под плоскую отвертку, или маленькими поворотными рукоятками сбоку или сзади корпуса прибора.

Подключение датчика

Если монтаж инфракрасного датчика осуществляется своими руками, то прежде чем организовать подключение, необходимо ознакомиться с основными правилами установки таких устройств. Наиболее часто такие устройства устанавливаются самостоятельно для автоматического включения света в комнате либо для автоматического запуска уличных светильников, работающих от солнечных батарей.

Работа по подключению ИК датчика выполняется в такой последовательности:

• Правильно подобрать место для установки. Чувствительный элемент лучше регистрирует движения, осуществляемые поперёк контролируемой области. Высота монтажа зависит от модели датчика (2.5–4.0 м).
• Отключить электричество в доме и подвести провода от щитка или распределительной коробки к месту подсоединения датчика.
• Снять защитную пластиковую оболочку детектора.
• Подключить проводники к устройству согласно схеме указанной в инструкции или на самом приборе.
• Установить датчик на заранее подготовленное место, используя встроенный пружинный фиксатор.
• Проверить и настроить инфракрасный выключатель.

Большая часть производимых датчиков имеет встроенные элементы регулировки времени свечения лампы и порога срабатывания. На плате переменные резисторы обозначаются соответственно TIME и LUXE.

Чувствительность устройства следует настроить в первую очередь. Для этой цели необходимо установить регулировку времени свечения лампы на минимальное значение. Затем, вращением регулятора чувствительности в различные положения, подобрать наиболее подходящий режим работы осветительного прибора.

Когда чувствительность датчика будет настроена, следует установить реле времени на наиболее подходящий промежуток работы осветительного прибора.

Установку сигнализаций и пожарного оборудования следует доверить квалифицированным специалистам. Ошибки в монтаже таких устройств могут обойтись значительно дороже стоимости услуг профессионального монтажника.

Сфера применения инфракрасного датчика

Регистраторы движения используют для организации систем освещения и охраны. Монтаж допускается как внутри постройки, так и снаружи:

• в офисных, публичных и частных зданиях;
• на лестничных клетках многоквартирных домов и в подъездах;
• в помещениях любого типа;
• на складах;
• на любой охраняемой территории с ограниченной площадью.

Приборы, предназначенные для работы в тяжелых погодных условиях, оснащаются дополнительными защитными устройствами.

Блок обработки сигналов

Сигнал с пироприемника поступает в блок обработки, где и происходит анализ поступивших данных с датчика. После обработки сигнала выдается импульс о наличии движения.

Также с его помощью выставляются более точные настройки прибора, для включения другого подключенного оборудования (сигнализация, управление светом и прочее).

Типы PIR датчиков

Детекторы движения бывают активного и пассивного типа.

Критерии выбора

Перед покупкой оборудования нужно внимательно продумать все детали, которые сделают использование датчика более комфортным, удобным и производительным. Если неправильно выбрать прибор, из-за технических ограничений он может создать много трудностей в использовании и обслуживании. Основные критерии выбора, на которые следует обратить внимание:

• Назначение устройства – ключевой фактор. Также следует определиться с местом работы устройства – внутри помещения, салона автомобиля и т.д., или на приусадебном участке. Наличие козырьков, навесов тоже играет роль, поскольку от этого зависит, каким классом защиты IP должны будет обладать выбранная модель устройства.
• Датчики делятся на несколько видов по способам крепления — бывают навесными и встроенными.
• Мощность устройства определяется радиусом действия охранного датчика и способностью фиксировать события, происходящие вокруг (чувствительность). Также от этого параметра зависят правила монтажа и габариты.
• При выборе разновидности устройства большое значение играет особенность проектирования дома, а также условия местности. Например, не каждая модификация модели способна просвечивать стеклянные поверхности или легкие строения типа навесов и беседок.
• Не лишним будет ознакомиться с показателями времени срабатывания. Это имеет большое значение, особенно если охранный датчик установлен внутри помещения.
• Место установки определяет угол обнаружения движущегося объекта.

Модели датчиков, оснащенные чувствительными элементами, снижают концентрацию ложных включений устройства, а также позволяют выбрать подходящий рабочий режим.

Оптические системы инфракрасных детекторов

Инфракрасные извещатели для дома и дачи оснащаются специальными оптическими системами, задачей которых является концентрация инфракрасного излучения на пироэлектрическом датчике. Выделяют две основные оптические системы: на основе зеркальной техники или на линзах Френеля.

Анализируя обе системы с точки зрения способности обнаруживать злоумышленника, можно сделать вывод, что они равноправны, и каждая из них имеет определенные преимущества и недостатки. Производители стремятся создать оптические системы, конструкция которых позволила бы получить изображение на пластине в виде точки. Конечно, на практике создать оптическую систему с таким свойством невозможно. На сегодняшний день достаточным решением является уменьшение объёмного луча излучения до размеров детекторной пластины.

Чаще всего можно столкнуться с инфракрасными детекторами, построенными на основе широкоугольных линз, которые позволяют получить угол поля зрения от 90 до 130 градусов. Диапазон таких извещателей колеблется от 12 до 15 метров.

Вывод

Инфракрасные датчики являются недорогими, надёжными устройствами, с помощью которых можно сделать свою жизнь более безопасной и комфортной. Покупка таких изделий в проверенных местах и правильный монтаж оборудования позволят прослужить системам этого типа в течение многих лет без необходимости проведения ремонта и замены основных компонентов.

Активные датчики

Работают в паре — передатчик и приемник сигнала.

Ультразвуковой извещатель посылает направленные сигналы (ультразвуковые волны), которые после сканирования объекта в зоне покрытия прибора, возвращаются обратно.

Обычно такой тип детекторов находит применение для охранных целей. Сильная сторона приборов такого типа — они улавливают перемещение объектов из любого материала и температуры.

Но есть и свои минусы:

• низкий порог чувствительности;
• ультразвуковые волны слышат животные.

Правила ремонта

Разборка датчика выполняется в определенном алгоритме. На примере датчика движения типа ДД 009 порядок будет выглядеть таким образом:

1. Ставят регуляторы в крайнее положение, чтобы потом не возникло проблем с выставлением настроек.
2. Затем их аккуратно снимают плоскогубцами.
3. Отверткой, как рычагом, поддевают крепление держателя и вытаскивают сферу.
4. Там, где половинки сферы соединяются, нужно вставить плоскую отвертку, провернуть ее, и защелки откроются.
5. Внутри установлена плата, она закреплена также на защелках. Они отгибаются отверткой. Под платой расположена пластиковая пластина, которая в центре закреплена саморезом. Под пластиной – силовая плата.

Нередко из строя выходит реле. Оно расположено как раз на силовой плате.

Сборка осуществляется в обратной последовательности.

Датчик движения выходит из строя редко, но если возникла какая-либо неисправность, ее можно устранить своими руками. Типичных неполадок всего 5:

• датчик не включается – может возникать из-за перепада напряжения, механического или атмосферного воздействия;
• детектор не выключается – могут быть замкнуты контакты реле или выставлены неправильные настройки;
• работает сам по себе: то включается, то отключается – такое возникает из-за перегрева на солнце, воздействия электромагнитных полей, попадания в зону обнаружения каких-либо предметов;
• ложно срабатывает – неправильные настройки или плохие контакты;
• не выключает лампу, когда движение прекратилось или не включает ее – может объясняться уменьшением зоны обнаружения со временем.

Отремонтировать прибор можно двумя способами в зависимости от неисправности: разобрав устройство и проверив внутренние детали или заново выполнив регулировку.

Очевидными признаками неисправности при разборке являются:

• запах гари;
• потемневшие, вздувшиеся или ненадежно закрепленные элементы;
• выгоревшие дорожки платы.

Сгоревшие и вздувшиеся детали нужно заменить на аналогичные, дорожки восстановить перемычкой, а плохо закрепленные элементы перепаять.

Инфракрасные извещатели типа QUAD

Также стоит упомянуть про инфракрасные детекторы типа QUAD. Задача любого беспроводного датчика движения, заключается в обнаружении только движения злоумышленника, без реакции на побочные явления. На практике оказывается, что это совсем не так просто, потому что и человек, и животное, и сквозняк в помещении, и заходящее солнце — вызывают очень похожие пироэлектрические явления. Поэтому важной задачей стало сделать устройство, которое способно отличить события тревожного характера от ложных срабатываний, вызванных одним из вышеупомянутых факторов.

Одним из способов снижения чувствительности детекторов к ложным срабатываниям оказалось создание сенсора, в котором использовались два пироэлектрических детектора, расположенных горизонтально бок о бок. Сконструированный таким образом датчик имеет в два раза больше зон обнаружения, чем датчик с одним пироэлектрическим устройством. Устранение ложных срабатываний заключается в логическом суммировании сигнала от обоих детекторов. Они подключаются таким образом, что изменение их поляризации в результате обнаружения излучения всегда противоположно по отношению к другому.

Конечно, это решение не идеально. Благодаря развитию технологий, все чаще используется другое решение. Если в одном Wi-Fi датчике движения можно было использовать два пироэлектрических устройства, то почему бы не использовать больше. В результате этого мышления, была разработана инновационная технология QUAD, которая позволила использовать до четырех пироэлектрических детекторов.

Методы повышения эффективности работы

Чтобы улучшить средние показатели датчика движения на инфракрасной основе — необходимо освободить ему от лишних препятствий сенсорное поле. Среди которых могут быть различные колонны, перегородки, шкафы, стулья, тумбочки, висящие с потолка конструкции или занавеси. Установку детектора нужно производить согласно его возможностей по охвату территории, совмещая работу нескольких из них, для увеличения контролируемой площади. Важна и температура воздуха. Чтобы пиросенсор «увидел» тепло необходима определенная разница нагрева между объектом, за которым ведется наблюдение и окружающим пространством. То есть, в сильно натопленных помещения и детектор будет работать хуже.

Достоинства и недостатки инфракрасного датчика движения

Популярность ИК-моделей обусловлена их преимуществами:

• устройство работает как внутри здания, так и снаружи;
• угол наблюдения и дальность можно довольно точно регулировать;
• ИК-датчик, особенно пассивного типа, безопасен для здоровья, работа системы охраны не пугает домашних животных;
• низкая стоимость;
• обширный ассортимент: выпускаются приборы в напольном и настенном исполнении, аналоговые, цифровые, и прочее.

• при попадании прямых солнечных лучей чувствительность падает – при выборе места установки это надо учитывать;
• при близком размещении кондиционера или обогревателя возникают существенные помехи;
• стекло блокирует прохождение сигнала, так появляются слепые зоны, которыми может воспользоваться злоумышленник;
• синдром паутинки – опутанный паутиной датчик срабатывает постоянно.

Единственный датчик движения не гарантирует безопасность помещения. Однако в качестве элемента системы защиты ИК-устройства незаменимы. Для загородного дома или квартиры такие устройства предпочтительнее.

Лучшие модели

Лучшими производителями датчиков движения для включения света считаются: Rev Ritter, Orbis, Camelion. В ТОП-3 лучших датчиков движения для освещения вошли:

• Orbis 360 градусов CIRCUMAT PRO CR белый ДУ OB134912. Датчик испанского производства с углом обнаружения 360°, работающий от сети 220 В. Может функционировать в широком температурном диапазоне: от –10 до +40°C. Подходит для больших помещений, потому что радиус обнаружения составляет до 30 м.
• Camelion LX-28A 6438. Предназначен для внутреннего использования. Устанавливается на потолок. Диапазон выключения от 5 секунд до 9 минут. Что важно, устройство совсем не дорогое.
• Rev Ritter «Action»110. Экономичный компактный светодиодный ИК датчик. Устанавливается на стену или потолок. Отлично срабатывает и отличается привлекательной ценой. Однако радиус действия небольшой.

Правильно подобранный и настроенный датчик движения гарантирует экономию электроэнергии и удобство эксплуатации. Датчики можно использовать в системе «умный дом» для включения/выключения света и в качестве элементов охранной системы.

Комплексное применение

Наилучшим методом повышения чувствительности тепловых детекторов движения будет использование их в комплексе с аналогичными, но работающими на других физических принципах:

• Улавливающие оптические волны (изменение освещения).
• Звуковые — во время перемещения все объекты производят слышимые ухом колебания воздуха.
• Эхолоцирующие — это когда оборудование создает направленный волновой импульс (невидимый глазами людей) и принимает отраженный от объектов сигнал на сенсоры. По его изменению и делается вывод о перемещениях чего-либо в контролируемом поле.

У каждого из перечисленных детекторов есть плюсы и минусы, зависящие от их методов обнаружения. Но, работая в комплексе, они создают для общей системы практически полную гамму чувств по определению перемещений в сенсорном поле. Грубо говоря, она могут видеть, слышать и ощущать движения человека.

Разновидности

Приборов автоматического определения присутствия существует достаточно много, и разделяются они по таким признакам как:

1. Где он устанавливается:
   • на улице;
   • в комнате;
   • настенные;
   • на потолках.
2. Способ монтажа:
   • накладного типа;
   • встроенные.
3. Тип подключения:
   • проводной;
   • беспроводной;
   • автономный.
4. Тип чувствительного элемента:
   • инфракрасный;
   • ультразвуковой;
   • микроволновый;
   • мультисенсорный.
5. 5. По сложности исполнения:
   • однокомпонентный;
   • 2-х компонентный;
   • 3-х компонентный;
   • дизайнерского исполнения.

Если возникла необходимость установки ДД, главное условие — зоны действия датчиков должны быть расположены таким образом, чтобы перекрывать всю охраняемую площадь, избегая «мертвых» зон.

Напомним, временные задержки детектора можно настроить таким образом, чтобы не было как пропусков, так и ложных срабатываний.

Использование

Основные направления, где используются ДД:

1. Для защиты от проникновения.
2. Автоматизации освещения.
3. Автоматизации установок климат контроля.

Защита от проникновения

В любое время суток детекторы эффективно фиксируют незаконное проникновение на частную территорию. В темных местах и с наступлением сумерек датчики автоматически включат свет, если увидят передвижение людей. Могут работать в паре с видеорегистратором.

Автоматизация света

Зачем гореть лампочке, если людей в помещении нет? Детектор движения поможет автоматически включать/выключать свет именно тогда когда в комнате находятся люди. Так можно достигнуть существенной экономии электричества.

Автоматизация климата

Очень удобно управлять температурным режимом в домах и квартирах с помощью извещателей движения. Они могут подавать команды на блок управления кондиционера, если зафиксировано присутствие/отсутствие людей в подконтрольной зоне.

Как успешно разместить PIR датчики

Пироэлектрический датчик поможет не только автоматизировать освещение, но и обеспечивать разнообразную освещенность в разных рабочих зонах с учетом яркости естественного освещения. Зачем нужен свет в пустующем месте? Его можно автоматически отключить с помощью таких датчиков.

Поэтому для всякого рабочего пространства нужна индивидуальная схема подчинения света:

1. Если установить над входом в административное здание настенный ДД, то он будет первым приветствовать посетителя, включая светильник над парадной. Это не только удобно, но также и престижно.
2. В длинных коридорах учебных заведений с помощью таких детекторов можно добиться того, чтобы даже на короткое время не было темных зон. На этот случай есть потолочные ДД узконаправленные и с большим радиусом действия.
3. Лестничные марши всегда остаются зоной повышенной опасности. Недопустимо падение людей с лестницы по причине плохой освещенности. Детекторы движения в этом случае ставят на стене, наподобие настенных выключателей.
4. Для школьных классов, аудиторий в университетах и ВУЗах, конференц-помещений и совещательных комнат также важна равномерная освещенность с учетом дневного светового потока. При помощи регулируемого искусственного света мощно добиться равномерной освещенности.
5. В образовательных учреждениях также важна зона у доски. Потолочные индикаторы присутствия помогут обеспечить надежное и регулируемое освещение этой зоны.
6. Для таких предприятий как магазины, аптеки и тому подобное, можно тоже установить ДД со звуковым сигналом. Так персонал заведения обратит внимание на нового посетителя.
7. Для большого спортзала также можно организовать отдельные зоны с независимым управлением потолочных детекторов. А если еще и учесть ручное управление, то тем самым можно гарантировать освещение именно в той зоне, где проводятся занятия.
8. Потолочные детекторы в подземных гаражах могут контролировать зоны входа и основные проходы.

Технические характеристики классического PIR Sensor HC-SR501

В приборе PIR Sensor HC-SR501 размещен как сам датчик, так и логика его работы.

Его технические характеристики:

Настройка работы

Перед использованием PIR датчика, его, как всякий прибор, необходимо настроить. Для этого он обладает тремя опциями настроек:

• освещённость;
• чувствительность;
• время задержки.

Освещённость

Для того чтобы прибор не включал свет днём, поздним утром и с началом сумерек, можно выполнить более тонкую регулировку по параметру «LUX».

1. Вывернуть регулятор на максимум.
2. Как только наступил желаемый уровень темноты, медленно поворачивать регулятор в обратную сторону, до тех пор, пока датчик не сработает и включится свет в помещении.

Теперь прибор будет включаться именно в тот момент, когда свет в помещении будет более востребован.

Чувствительность

Регулировка чувствительности исключает реакцию датчика на появление в поле его «зрения» мелких домашних животных.

Настройка прибора выполняется винтом «Sens» опытным путем:

1. На первом этапе выставляем максимальную чувствительность.
2. Теперь проверяем, будет ли прибор работать на требуемом расстоянии, уменьшая уровень пока он перестанет реагировать на человека.
3. Проверяем, какая реакция на мелких животных.
4. Осталось зафиксировать тот порог чувствительности, который вас устроит.

Правильная регулировка состоит в том, чтобы датчик зафиксировал движение человека на границе приемлемой освещенности.

Время задержки

Время задержки — параметр, по которому видно, какое время после срабатывания датчик «увидит», что движения больше нет. Временной интервал регулируется в границах от 5 секунд до 10 минут.

Регулировка выполняется регулятором с надписью «Time»:

1. Выкручиваем регулятор до минимального значения.
2. Начать движение в поле работы датчика.
3. Засекаем время срабатывания
4. Эмпирическим путем выставляется нужное время срабатывания.
5. Нужные параметры сохраняются.

Что дает временная задержка?

Представьте, что человек поднялся на пятый этаж: ему нужно отдышаться, найти ключи, открыть дверь. И свет должен гореть. То есть параметр задержки должен быть максимальным.

Другое дело если датчик установлен в квартирном коридоре. Тут можно выставить минимальную задержку порядка 3–5 секунд.

Вообще индикаторы движения могут быть установлены в различных местах. Наиболее актуальны эти приборы в местах где часто собираются люди. Например, в офисах и конторах такая задержка по времени включения/выключения должна быть максимально допустимой. И наоборот в малопосещаемых местах задержку включения можно установить на самый минимум.

Стоимость

Понятно, что на стоимость ПИР датчика влияют его технические характеристики, возможность подстроек, наличие дополнительных функций. Особенность использованного материала и изготовитель тоже сказывается на цене устройства.

Наиболее доступные по цене модели в ценовом диапазоне от 100 до 200 рублей.

В частности, такие как:

1. PIR сенсор HC-SR501 — 140 рублей.
2. PIR Motion сенсор GH-718 — 160 рублей. Если у моделей больше дополнительных возможностей при использовании и улучшенные характеристики, то их стоимость начинается от 1000 рублей и выше:
3. PIR сенсор MP Alert A19 — 1600 рублей.

Заключение

Кроме бытовых целей ПИР датчики движения используются в АСУ. Более привычные нам цели — это охрана различных объектов, автоматизация конструкций освещения и PIR датчики в системах сигнализации.