Датчик движения для включения света своими руками

Датчик движения для включения света своими руками

Собираем датчик движения для включения света

Датчики движения – невероятно удобная вещь, которая позволяет управлять светом в комнате или контролировать открытие и закрытие дверей, а также может оповестить вас о нежелательных гостях. В этой статье мы расскажем, как сделать датчик движения своими руками в домашних условиях и рассмотрим сферу возможного применения данных устройств.

Кратко о датчиках

Один из самых простых видов датчиков — концевой выключатель или самовозвратная кнопка (без фиксации).

Она устанавливается у двери и реагирует на ее открытие и закрытие. С помощью нехитрой схемы данный аппарат включает свет в холодильнике. Ей можно оснастить кладовку или тамбур прихожей, дверь в подъезде, дежурную светодиодную подсветку, использовать данный выключатель как сигнализацию, которая оповестит об открытии или закрытии двери. Недостатками конструкции могут являться сложности в установке, и порой непрезентабельный внешний вид.

Аппараты, на основе геркона и магнита, можно заметить на дверях и окнах охраняемых объектов. Их принцип работы очень похож на работу кнопки. Геркон может размыкать или соединять контакты при поднесении к нему обычного магнита. Таким образом, сам геркон устанавливается на дверной проем, а магнит вешается на дверь. Такая конструкция аккуратно выглядит и используется чаще, чем обычная кнопка. Недостаток устройств в узко специализированном применении. Для контроля открытых территорий, площадей, проходов они не годны.

Для открытых проходов существуют устройства, реагирующие на изменения в окружающей среде. К ним относятся фотореле, емкостные (датчики поля), тепловые (PIR), звуковые реле. Для фиксации пересечения определенного участка, контроля препятствия, наличия движения какого-либо объекта в зоне перекрытия, используют фото или звуковые эхо устройства.

Принцип работы таких датчиков основан на формировании импульса и его фиксации после отражения от объекта. При попадании в такую зону предмета, изменяется характеристика отраженного сигнала, и детектор формирует сигнал управления на выходе.

Для наглядности представлена принципиальная схема работы фотореле и звукового реле:

В качестве передающего устройства в оптических датчиках используются инфракрасные светодиоды, а в качестве приемника – фототранзисторы. Звуковые датчики работают в ультразвуковом диапазоне, поэтому их работа для нашего уха кажется бесшумной, однако каждый из них содержит маленький излучатель и улавливатель.

К примеру, замечательно снабдить детектором движения зеркало с подсветкой. Включение освещения будет происходить только в тот момент, когда человек будет находиться непосредственно возле него. Не желаете сделать такую подсветку зеркала самостоятельно?

Схемы сборки

Микроволновый

Для контроля открытых пространств и контроля наличия объектов в нужной зоне, существует емкостное реле. Принцип действия данного устройства заключается в измерении величины поглощения радиоволн. Каждый наблюдал или был участником этого эффекта, когда, приближаясь к работающему радиоприемнику, частота на которой он работает, сбивалась и появлялись помехи.

Поговорим о том, как сделать датчик движения микроволнового типа. Сердцем данного детектора является радио микроволновой генератор и специальная антенна.
На данной принципиальной схеме представлен простой способ сделать микроволновый датчик движения. Транзистор VT1 является высокочастотным генератором и по совместительству радио приемником. Детекторный диод выпрямляет напряжение, подавая смещение на базу транзистора VT2. Обмотки трансформатора Т1 настроены на разную частоту. В начальном состоянии, когда на антенну не воздействует внешняя емкость, амплитуды сигналов взаимно компенсируются и на детекторе VD1 нет напряжения.При изменении частоты, их амплитуды складываются и детектируются диодом. Транзистор VT2 начинает открываться. В качестве компаратора для четкой отработки состояний «включено» и «выключено», используется тиристор VS1, который управляет силовым реле на 12 Вольт.

Ниже предоставлена действенная схема реле присутствия на доступных компонентах, которая поможет собрать детектор движения своими руками или просто пригодится для ознакомления с устройством.

Тепловой

Тепловой ДД (PIR) самый распространенный сенсорный аппарат в хозяйственном секторе. Это объясняется дешевыми комплектующими, простой схемой сборки, отсутствием дополнительных сложных настроек, широким температурным диапазоном работы.

Готовый аппарат можно купить в любом магазине электротоваров. Часто этим сенсором снабжаются светильники, устройства сигнализации и прочие контроллеры. Однако сейчас мы расскажем, как сделать тепловой датчик движения в домашних условиях. Простая схема для повторения выглядит следующим образом:
Специальный тепловой датчик В1 и фото элемент VD1 составляют автоматизированный комплекс управления освещением. Устройство начинает работать только после наступления сумерек, порог срабатывания можно выставить резистором R2. Датчик подключает нагрузку при попадании перемещающегося человека в зону контроля. Время встроенного таймера для отключения можно выставить регулятором R5.

Самоделка из модуля для Arduino

Недорогой сенсор можно сделать из специальных готовых плат для радио конструктора. Так можно получить довольно миниатюрное устройство. Для сборки нам понадобятся модуль датчика движения для микроконтроллеров Arduino и модуль одноканального реле.

На каждой плате распаян разъем из трех штырьков, VCC +5 вольт, GND -5 вольт, OUT выход на детекторе и IN вход на плате реле. Для того, чтобы сделать устройство своими руками, необходимо с источника питания подать на платы 5 Вольт (плюс и минус), например, от зарядки для телефонов, а out и in соединить вместе. Соединения можно проводить с помощью разъемов, но надежнее будет все спаять. Можно руководствоваться схемой ниже. Миниатюрный транзистор, как правило, уже встроен в модуль реле, поэтому дополнительно его ставить не нужно.

При перемещении человека модуль подает сигнал на реле, и оно открывается. Обратите внимание, что есть реле высокого и низкого уровня. Его необходимо подбирать исходя из того, какой сигнал выдает датчик на выходе. Готовый детектор можно поместить в корпус и замаскировать в нужном месте. Дополнительно рекомендуем просмотреть видео, в которых наглядно демонстрируются инструкции по сборке самодельных датчиков движения в домашних условиях. Если у вас останутся какие-либо вопросы, вы всегда можете задать их в комментариях.

Теперь вы знаете, как сделать датчик движения своими руками. Надеемся, предоставленные схемы и видео помогли вам в сборке самодельного сенсора!

Будет полезно прочитать:

Простой датчик движения своими руками

Возможность контролировать перемещение людей в определенной области позволяет наладить автоматическое включение и выключение света, отпирание и закрытие дверей или вовремя зафиксировать появление злоумышленников. Реализовать такую опцию на практике помогает датчик движения, срабатывающий в случае перемещения определенного объекта в его рабочей области. Однако далеко не всегда есть возможность приобрести такое оборудование по ряду причин. Поэтому в данной статье мы рассмотрим вопрос о том, как датчик движения своими руками.

Виды датчиков движения

Основной задачей датчика движения является фиксация перемещения в заданной области. Как только объект пересечет указанную черту, или займет локацию в охватываемой датчиком области, сенсор воспримет это явление и передаст соответствующий сигнал. В обиходе, на сегодняшний день, присутствует достаточно большое разнообразие подобных устройств, отличающихся как функционалом, так и принципом действия:

• инфракрасные – основаны на принципе изменения состояния электронного ключа под воздействием светового излучения;
• радиоволновые – посылают в заданную область определенную частоту радиоволн, в случае появления препятствия волны отражаются и антенна воспринимает это излучение, подавая соответствующий сигнал в ответ;
• тепловые – реагируют на появление предметов с определенной температурой в зоне охвата, пригодны для использования в помещениях или после захода солнца;
• магнитные – представляют собой аналог кнопки, устанавливаемой на двери или калитке, срабатывают при открытии, такой тип датчика имеет существенные ограничения в работе;

Тепловые датчики движения будут сбоить при установке их на кухне около обогревателей и других источников тепла. Аналогичным образом боится воздействия помех и радиоволновой датчик. Поэтому широкое распространение получили инфракрасные устройства, работающие за счет фотореле, изменяющего уровень сопротивления при попадании световых волн. Наиболее простым и понятным в изготовлении будет инфракрасный датчик движения.

Схемы датчиков движения

Принцип действия датчика движения основывается на показаниях измерительного элемента, фиксирующего изменения определенного параметра в окружающей среде. В качестве воспринимающего элемента мы рассмотрим пиромодуль (PIR элемент) или фоторезистор, которые будут реагировать на изменение инфракрасного излучения. Наипростейшей схемой такого датчика является:

Рис. 1. Схема датчика на пиромодуле

Как видите на рисунке 1, пиромодуль PIR D203S включает в себя несколько элементов:

• непосредственно сам пироэлектрик PIR;
• полевой транзистор T1;
• шунтирующий резистор R1.

Работа схемы происходит следующим образом: при попадании света на PIR датчик он изменяет параметр электрической величины и открывает цепь для протекания тока через нагрузку. Это наиболее простой вариант сенсора для датчика движения, вместо него можно использовать отечественный образец ПМ-4. Подключение последнего будет производиться немного сложнее и потребует отдельной установки некоторых радиодеталей. Схема подключения датчика ПМ-4 приведена на рисунке ниже:

Рис. 2. Подключение сенсора ПМ-4

Данная модель PIR элемента, в отличии от предыдущей, имеет восемь выводов, 5 из которых нам понадобятся для подключения. Как видите на схеме 2, подключение происходит следующим образом:

• выводы 1,6 и 8 необходимо объединить для подключения к минусовой шине;
• клемма 8 подключается к клемме 2 через резистор R1;
• вывод 2 подсоединяется к затвору транзистора VT1;
• клемма 4 датчика подсоединяется к истоку транзистора VT1.

Нагрузка или рабочий электроприбор подсоединяется к стоку полупроводникового элемента. ПМ-4 гораздо чаще встречается у радиолюбителей, поэтому его проще найти в качестве подручного помощника. Но при отсутствии таковых из ситуации поможет выйти и обычный биполярный транзистор, если с него удалить верхнюю крышку, чтобы открыть доступ света к кремниевому кристаллу. В этом случае, на его основе также можно собрать датчик движения своими руками, рабочая схема такого датчика приведена на рисунке 3 ниже:

Рис. 3. Схема датчика движения на основе транзистора

Так как регулировка открытого и закрытого положения в датчике движения будет осуществляться за счет попадающего на кристалл светового потока, база удаляется и в работе схемы не участвует. В остальном схема будет работать по такому принципу:

• при попадании света на открытый кристалл транзистора VT1 он откроется, и ток будет протекать через его цепь и усилитель DA1 к нагрузке;
• в случае прекращения подачи светового потока на VT1 переход закроется и напряжение в точке А устремиться к нулю, конденсатор C1 начнет разряжаться;
• питание нагрузки прекратится за счет закрытия фототранзистора, а возобновление наступит лишь после того, как барьер между источником света и приемником покинет заданную область;

Рис. 4. Препятствие между источником и приемником

• на выход датчика движения можно подключить реле или контактор, которое будет управлять включением или отключением прожектора освещения.

На схеме R1 совместно с конденсатором C1 представляют собой времязадающую цепочку, поэтому от их параметров будет зависеть результат включения нагрузки. В нашем примере, наиболее часто встречается подключение освещения от датчика движения. Регулируемый резистор R2 установлен в цепь обратной связи усилителя, и чем больше его номинал, тем эффективнее работа усиления, но снижается устойчивость всей схемы. Поэтому подбор этих трех элементов нужно производить опытным путем, на рисунке выше приведены лишь приблизительные параметры.

Что потребуется для изготовления?

Для того чтобы собрать датчик движения своими руками вам понадобиться перечень радиоэлементов, изложенный в списке, если вы используете какую-либо другую схему, то детали подбираются под нее:

• фоторезистор (при отсутствии можно заменить модернизированным транзистором, как рассматривалось на рисунке);
• емкостной элемент;
• усилитель с возможностью установки обратной связи;
• два резистора, один из которых имеет функцию регулировки;
• реле или контактор в качестве исполнительного блока;
• светодиод или лазерная указка для источника освещения;

Рис. 5. Светодиод в качестве источника освещения

• соединительные провода и плата.

Из инструментов вам пригодятся кусачки, паяльник и припой, если в ход пойдет монтажная плата, то возьмите любое приспособление для распила или отделения по точкам. Заметьте, что все соединения электрических деталей в соответствии с п.2.1.21 ПУЭ должны производиться пайкой, болтовым соединением, обжимом или опрессовкой, поэтому ни в коем разе не делайте скруток. Последний вариант актуален на этапе проектирования и подборки элементов, когда все узлы датчика движения находятся под вашим непосредственным контролем.

Процесс изготовления датчика движения пошагово

Качество и полученный результат при сборке датчика движения своими руками напрямую зависит от вашей осведомленности в радиомоделировании и наличия определенных навыков. Поэтому чтобы исключить элементарные неточности и ошибки мы приведем пошаговую инструкцию по изготовлению датчика движения:

Общее время: 1 час

Проверьте целостность деталей

Предварительно подготовьте радиодетали для датчика движения из предыдущего списка и проверьте их целостность визуальным осмотром.

Нанесите разметку на плату

Приложите детали к монтажной плате, рассчитайте их количество и способ расположения, исходя из принципа и схемы соединения датчика движения. Когда нужное число отверстий или размеры будут у вас, отметьте их на плате.

Отпилите по линии разметки часть платы

При помощи слесарного инструмента отпилите выделенный участок по нанесенной разметке. Во время распила платы весь массив желательно закрепить в тисках или прижмите к столу, так процесс будет легче, а линия отделения получится ровной.

Обработайте края напильником

Если у вас получились серьезные огрехи по краю платы или вам принципиально нужны ровные края для датчика движения, то их следует обработать наждачкой или напильником.

Вставьте детали в отверстия на плате

Установите все элементы в отверстия на плате. Монтаж производится таким образом, чтобы детали входили плотно, не болтались и не мешали поместить конструкцию в корпус.

Припаяйте элементы на плату

С помощью паяльника и олова припаяйте все элементы сенсора движения на плату.

Подключите к прибору освещения

Теперь вы получили готовое устройство для фиксации движения, который можно подключить через реле к прибору освещения. Рекомендую обязательно опробовать работу перед установкой.

Заметьте, что в случае наружной установки совместно с прибором освещения важно обеспечивать достаточный уровень защиты от проникновения пыли и влаги. Поэтому собранная плата помещается в герметичный корпус, а все отверстия прорабатываются герметиком.

Делаем датчики движения своими руками

• Польза от установки датчика движения
• Виды датчиков движения
• Самодельные датчики движения
• Пример изготовления датчика
• Что надо иметь для самостоятельного изготовления
• Основные рекомендации и порядок сборки
• Как работает самодельный датчик света
• Емкостной датчик движения
• Датчик на Arduino своими руками
• Советы разработчикам датчиков движения своими руками
• Видео по теме

В быту все чаще появляются различные электронные устройства создающие комфортные условия проживания, позволяющие экономить затраты на коммунальные услуги. Эти приборы легко приобрести в специализированных магазинах. Однако не такие уж маленькие затраты многим не позволяют это сделать. Вариант изготовить устройство самостоятельно для «мастеров-самоделок» вполне осуществим. Кроме всего прочего не надо будет приглашать специалистов в случае неполадок — собственное творение никто не знает лучше автора.

Польза от установки датчика движения

Основные преимущества установки датчика изготовленного самостоятельно:

• в некоторых местах включить свет бывает затруднительно, с помощью датчика движения это можно сделать автоматически;
• датчик движения работает, как элемент энергосберегающей экономики там, где забывают выключать за собой свет;
• незаменимый в схеме охранной сигнализации от проникновения посторонних лиц на территорию дома;
• самые разнообразные другие опции, например, автоматическое открывание дверей при выезде автомобиля со двора.

Виды датчиков движения

По принципу формирования контрольного сигнала все датчики классифицируются по следующим группам:

• ультразвуковые;
• радиочастотные;
• инфракрасные;
• лазерные.

В каждом устройстве применяется свой вид излучения, характеристики которого заложены в их названии.

Советуем прочитать: узнайте какие бывают датчики движения, а также об их преимуществах и недостатках .

Самодельные датчики движения

Вопрос о том, как сделать датчик движения своими руками связан с ограниченными возможностями домашнего мастера, то есть должен быть максимально простым. Наибольшее распространение получили следующие варианты исполнения:

• прибор со встроенным источником света и находящегося на определенном расстоянии фотоэлемента транзистора (световой);
• прибор, состоящий из изготовленных самостоятельно электрических емкостей, который изменяет свои емкостные показатели при появлении в контролируемой зоне человека (емкостной);
• используется совсем недорогой комплект «Arduino», который реагирует на изменение теплового излучения.

Пример изготовления датчика

Световой датчик состоит из источника света и приемника светового излучения. В домашних условиях в качестве источника можно применить лазерную указку. Выбор может упасть также на светодиоды, что уменьшит расстояния между источником и приемником света. В охранной сигнализации источником может быть инфракрасный диод, что сделает устройство менее заметным.

Принципиальная схема приемника светового прибора представлена на изображении:

Что надо иметь для самостоятельного изготовления

Для практической реализации представленной схемы понадобятся следующие основные инструменты и комплектующие.

• Паяльник. Мастер должен уметь работать с этим инструментом.
• Мультиметр — для измерения электрических параметров собираемой схемы.
• Бокорезы, пинцет. Эти инструменты необходимы для выполнения проводки и работы с мелкими электронными комплектующими.
• Транзистор с фотоэлементом. Из него следует изготовить фотоэлемент — собственно основной чувствительный элемент датчика. Для этого подойдет фототранзистор с корпусом как показано на изображении:С помощью бокорезов освободить транзистор от крышки. Получится открытая поверхность кристалла фотоэлемента (смотреть изображение), которая будет реагировать на попадание света.
• Операционный усилитель для увеличения параметров сигнала при использовании внешних приемников для подачи сигнала (радиоприемник или другой вид информирования о случившемся событии). Выглядит операционный усилитель как показано на изображении:
• Конденсатор, резисторы, реле. В качестве реле подойдет РЭС55, смотреть изображение:
• Драйвер или блок питания для подачи напряжения (можно бывший в употреблении, но рабочий от 4.5 В до 12 В)

Основные рекомендации и порядок сборки

• Из подготовленных деталей выполняется несложная схема, приведенная выше.
• Производится подключение с помощью паяльника к блоку питания. Собранная плата выглядит, как показано на изображении:
• Собранную схему лучше разместить в каком-нибудь корпусе, подходящем по размеру.

Важно: оставить свободный доступ к светочувствительному элементу.

Как работает самодельный датчик света

Источник света направляет излучение на кристалл фотоэлемента транзистора VT1 (смотреть схему), создавая условия аналогичные подаче напряжения на его базу. В таком случае полупроводник откроется, а конденсатор С1 зарядится. Резистор R1 регулирует величину точки срабатывания транзистора и подбирается опытным путем (за базу взято значение 10 кОм). Конденсатор подбирается емкостью 10 мкф.

В тот момент, когда свет перестает падать на фотоэлемент, а это происходит при возникновении преграды в виде человека, конденсатор начнет разряжаться. При этом напряжение в точке А будет постепенно снижаться. Операционный усилитель многократно усиливает сигнал и на выходе можно будет подключить извещатели различного типа.

Анализировать информацию с датчика поможет установка в схему реле. Его подключаем следующим образом: один контакт соединяем с цепью питания, другой заземляем, а третий подключаем к извещателю, например, радиоприемнику, как показано на изображении:

Пока свет попадает на фотоэлемент, питающая цепь реле соединена с корпусом и радио не работает. В отсутствии сигнала от фотоэлемента контакт реле переключается на цепь питания (на изображении 12 В) и радио подает звуковой сигнал.

Емкостной датчик движения

Такой датчик реагирует на присутствие в контролируемой зоне человека. Существуют несколько исполнений этих устройств, однако принцип работы у них общий — изменение частоты высокочастотного генератора происходит с изменением емкости создаваемого устройством электрического поля.

Схема одного из устройств представлена на изображении:

Чувствительность схемы определяется полевым транзистором VT1, которая корректируется переменным резистором R1. На полевом транзисторе собран высокочастотный генератор, частота которого изменяется при приближении крупного предмета, например, человека. В режиме ожидания полевой транзистор генерирует колебания на первичную обмотку трансформатора. Со вторичной обмотки трансформатора эти колебания выпрямляются диодом VD1. При этом напряжение на коллекторе транзистора VT2 равно нулю (показано на вышеприведенной схеме). Данное состояние обеспечивает закрытое состояние тиристора VS1.

При приближении человека к сенсору А прекращается подача положительно открывающего напряжения на транзистор VT2. Он закрывается, а тиристор VS1 открывается. При этом производится коммутация реле, которое приводит в действие извещатель любого типа.

Все компоненты этой схемы можно за весьма небольшую цену приобрести в специализированных магазинах или, например, в интернет-магазине «Aliexpress». Схема простая и собрать ее не заставит большого труда.

Датчик на Arduino своими руками

Автоматизировать процесс работы можно использованием в схеме контроллера Arduino. Это позволит разработать инфракрасный датчик движения для включения света, реагирующий на изменение температуры. Для изготовления понадобятся следующие комплектующие:

• контроллер Arduino;
• печатная плата;
• кабель USB;
• инфракрасный датчик (PIR — сенсор);
• набор из резисторов, предохранителей, конденсаторов;
• электрические провода для монтажа.

Контроллер Arduino, который можно приобрести за совсем небольшие деньги в интернет-магазине Aliexpress, в своем наборе имеет некоторое количество программного обеспечения, которое можно приспособить под конкретную комплектацию управляемых устройств. Если подобрать программу включающую управление светодиодом, а управляющую кнопку заменить инфракрасным датчиком, то получим автоматическое устройство управления освещением на платформе Arduinо.

Освещением возможно управлять, если вместо диода подключить обмотку реле. Отличие работы освещения с использованием Arduino от системы с обычными датчиками заключается в том, что длительность его работы можно задавать с помощью программы.

Советы разработчикам датчиков движения своими руками

Прежде чем браться за создание датчиков движения самостоятельно следует оценить свои знания в области электронных устройств и по крайней мере хорошо владеть паяльным мастерством. Не исключено, что некоторым особо талантливым людям навыки могут прийти во время выполнения поставленной задачи.

Большим подспорьем будет иметь в наличии старые советские журналы для радио-конструкторов на любительском уровне. Советская элементная база еще не ушла совсем в прошлое. В указанной научно-технической литературе хорошо описываются способы ее применения.

В этих же журналах, где авторами являлись квалифицированные, высокого профессионального уровня советские инженеры, можно найти интересные идеи как сделать датчик движения, опирающиеся на применение простейших радиодеталей.

В устройствах для упрощения работ можно использовать готовые сенсоры, которые подключаются к извещателям световых, звуковых и других сигналов.

Самостоятельная разработка и изготовление датчиков движения занятие весьма увлекательное, а главное реализуемое. Применение в работе различных контроллеров позволяет приобрести опыт программиста. В статье приведена лишь небольшая часть реализуемых самостоятельно принципов действия датчиков движения. Неутомимое стремление к совершенству «мастеров-самоделкиных» значительно расширит область датчиков движения изготовленных своими руками.

Видео по теме

Как сделать датчик движения в домашних условиях

Специальные электронные приборы, реагирующие на перемещение в зоне действия их чувствительного элемента, пользуются все большей популярностью у рядового потребителя. С их помощью удается не только защищать важные объекты от проникновения посторонних лиц, но и управлять работой подключенного к ним оборудования (осветителей, в частности). Прежде чем изготовить датчик движения своими руками, потребуется ознакомиться с существующими разновидностями этих приборов, а также со схемами их включения.

1. Виды датчиков
2. Самодельные датчики движения
3. Самостоятельное изготовление
4. Порядок сборки
5. Монтаж и подключение
6. Изготовление и настройка микроволнового датчика

Виды датчиков

Датчики движения различными способами определяют появление объекта на контролируемой территории

В соответствии с используемым принципом формирования контрольного сигнала все датчики движения делятся на следующие типы:

• Ультразвуковые чувствительные элементы (УЗ).
• Радиочастотные приборы (РЧ).
• Инфракрасные устройства (ИК).
• Лазерные датчики.

В каждом из этих приборов используется свой вид излучения, регистрируемый чувствительным элементом. Первая разновидность реагирует на УЗ сигнал, отраженный от движущегося объекта, а вторая работает по тому же принципу, но уже в радиочастотном спектре.

Инфракрасные датчики, в отличие от остальных, не используют отраженный сигнал, а обнаруживают передвигающегося человека или животное по тепловому излучению их тела.

Лазерные датчики реагируют на отраженный сигнал в диапазоне волн, соответствующих частоте накачки.

По своему назначению все эти изделия делятся на следующие виды:

• охранные;
• включатели освещения;
• коммутаторы бытовых приборов.

Первый тип датчиков позволяет включать мощный прожектор, освещающий охраняемые территории перед домом или гаражом при проникновении на них постороннего лица. Модели второго типа управляют освещением рабочих участков, находящихся внутри помещений. Они включают свет при приближении человека к зоне сборника мусора, например, и отключают при его уходе. Датчики, управляющие работой бытовых приборов, срабатывают при приближении человека и подключают к сети электрочайник на кухне или телевизор в гостиной.

При выборе схемы самодельного чувствительного прибора обычно исходят из простоты ее реализации.

Самодельные датчики движения

Схема датчика движения для включения света

Схемы датчиков движения, собираемые своими руками, достаточно просты для того, чтобы каждый желающий мог сделать их в домашних условиях. Наиболее распространенными среди пользователей являются следующие варианты:

• световой датчик;
• емкостный датчик;
• тепловой прибор, собранный на основе комплекта «Arduino»

Первым в этом списке представлен прибор, состоящий из встроенного источника света и вынесенного на определенное расстояние транзисторного фотоэлемента. При пересечении перемещающимся человеком линии связи световой луч прерывается, после чего срабатывает исполнительный элемент. Сразу вслед за этим подключенный к нему светильник включается. В устройствах второго типа используется принцип изменения емкости помещения при появлении в нем человека. Поэтому его основной элемент – распределенный конденсатор, состоящий из самодельных емкостных конструкций.

Датчик, собранный на основе конструктора «Arduino», срабатывает при изменении картины теплового излучения.

Самостоятельное изготовление

Самостоятельное изготовление светового чувствительного прибора начинается с подготовки необходимого инструмента и материала. Для его сборки потребуются:

• электрический паяльник;
• измерительный прибор — мультиметр;
• бокорезы и пинцет;
• транзисторный фотоэлемент;
• операционный усилитель (ОУ);
• набор деталей: конденсатор, резисторы и реле РЭС55;
• готовый блок питания, обеспечивающий подачу напряжения в схему.

Также необходимо запастись старой лазерной указкой, служащей источником светового сигнала и набором проводов.

Фотоэлемент можно изготовить самостоятельно, взяв за основу любой старый транзистор (П416, например). Для этого нужно взять бокорезы, а затем с их помощью «выкусить» крышку транзистора, оставив площадку с тремя ножками. Под воздействием света кристаллическая основа вскрытого триода будет работать как фотоэлемент, имеющий чуть меньшую чувствительность.

Порядок сборки

Сборка датчика движения

Берется старый, но работающий блок питания от 4,5 до 12-ти Вольт, от него отрезается питающий разъем. Отвод оформляется в виде двух проводников (плюса и минуса), которые удобно впаивать в схему. Определиться с полярностью электропитания можно с помощью мультиметра.

Все последующие операции выглядят так:

1. Из подготовленных деталей собирается несложная схема приемника светового луча от лазерной подсветки.
2. Сама она подключается к блоку питания, для чего придется воспользоваться паяльником.
3. Собранная часть с приемным элементом помещается в подходящую по размерам коробку; при этом шляпка светочувствительного элемента выводится наружу.

По завершении сборочных операций следует перейти к монтажу самодельного датчика и последующему его подключению.

Монтаж и подключение

Различные схемы подключения

Сделанный своими руками световой датчик удобнее всего встраивается в дверном проеме. В этом случае входящий в помещение человек обязательно пересечет линию, образованную лучом указки и приемником светового излучения (фотоэлементом).

Если система располагается на улице, помещенный в пластиковую коробку приемник при установке слегка затеняется самодельным козырьком. Иногда для этих целей используется кусок пропускающего свет материала, закрывающего приемное отверстие в коробке. Использование таких приемов позволяет снизить влияние других источников света, отраженных от белых поверхностей, например.

Высота установки указки и приемника внутри помещений выбирается равной одному метру. Такое расположение оптимально для большинства членов семьи и вместе с тем прибор не будет срабатывать при перемещении животных. Эта высота к тому же исключает возможность попадания лазера в глаза взрослого человека.

Реле герконовое рэс-55А (5 вольт)

Для включения и срабатывания схемы используется реле типа РЭС 55A, на обмотку которого напряжение подается с исполнительной части. Порядок работы самодельного устройства:

1. Под действием светового луча в нормальном (не включенном) состоянии через фоторезистор протекает ток, приводящий к его отрыванию.
2. На подключенном к выходу конденсаторе накапливается заряд, создающий на его обкладках определенный потенциал (система находится в равновесии).
3. При появлении преграды в виде человека приемник-фоторезистор закрывается, а накопленный на обкладках заряд стекает через подсоединенное параллельно сопротивление.
4. Это приводит к снижению потенциала в контрольной точке ОУ практически до нуля, в результате чего низковольтное напряжение поступает на обмотку реле.

Контакты реле замыкают цепь питания светильника, на который мгновенно подается сетевое напряжение 220 Вольт. После прохода человека система останется в неизменном состоянии до тех пор, пока выключатель остается с включенной кнопкой.

Изготовление и настройка микроволнового датчика

Принципиальная схема микроволнового датчика движения

Для изготовления микроволнового датчика потребуется опыт работы с генераторными устройствами высоких частот. За основу взята любительская схема транзисторного генератора на полевой структуре. Приемник выполнен по трансформаторной избирательной схеме с ключевым каскадом на транзисторе КТ315, нагруженным на детекторный диод.

Система работает так:

1. B отсутствие движущегося объекта амплитуды сигналов генератора и приемника примерно равны и взаимно компенсируются.
2. По этой причине на входе ключа и детектора напряжение равно нулю и подключенное к выходу реле не срабатывает.
3. При появлении в зоне чувствительности человека баланс сигналов нарушается и как следствие на выходе схемы появляется напряжение.
4. Оно подается на обмотку реле, при срабатывании которого 220 Вольт через его контакты поступают на светильник.

Для настройки системы в схеме предусмотрен переменный резистор, величина которого определяет положение рабочей точки выходного транзистора. При ее изменении корректируется момент его срабатывания – чувствительность схемы.

Как сделать датчик движения своими руками

Для управления освещением удобно использовать датчики движения. Применение домашних автоматизированных систем позволяет значительно сэкономить электроэнергию. Например, установив датчик на уличном освещении на подходе к дому, в подъезде, коридоре, кладовой вы избавите себя от необходимости в темноте нащупывать выключатель и никогда не забудете его выключить. В этой статье мы расскажем об особенностях датчиков и о том, как сделать датчик движения своими руками.

Кратко о датчиках

Датчик движения коммутирует нагрузку при наличии внешнего воздействия, которое зависит от типа датчика и его принципа работы. Когда детектируется присутствие или движения тела питание через симистор или электромагнитное реле поступает на нагрузку. В качестве нагрузки может выступать что угодно: лампочка, обогреватель, громкоговоритель, лишь бы мощность нагрузки не превышала максимальную коммутируемую мощность датчика. Обычно максимальная мощность нагрузки около 1 кВт.

Если вам нужно включить большую мощность – необходимо добавить еще одно реле в цепь, так чтобы силовые клеммы датчика движения включали напряжение на катушку реле.

Принцип работы устройства

Принцип работы датчика зависит от типа схемы подключения и применяемого элемента. Хоть их задача одна, но способы реализации различные Датчики движения можно разделить на группы по принципу их действия. Рассмотрим достоинства и недостатки каждой из них.

Контактный или магнитный

Простейший вариант – использовать механический концевой выключатель, с его помощью вы можете включать свет, когда открыта или закрыта дверь, например. Это не совсем датчик, но все же, самый простой способ реализации автоматического включения приборов.

Следующий вариант – геркон (герметичный контакт) суть его такова: в стеклянной колбочке расположена пара контактов, которая может замыкаться или размыкаться под действием магнитного поля. При этом на двери устанавливается постоянный магнит, а на дверном проеме (наличнике) расположен геркон. Его контакты зачастую не способны пропускать больших токов, поэтому с их помощью может включаться обмотка реле, чтобы увеличить коммутационную способность.

Схема датчика движения

ИК-датчик

Инфракрасные датчики движения реагируют на инфракрасные излучения, это излучения длиной волны 1± мм или частотой 300-400 ГГц. В качестве основного чувствительного элемента используется ПИР(PIR)-датчик. Он фиксирует изменения количества излучения на него.

ИК-излучение – это тепловое излучение.

Значит, что в ИК-диапазоне человек выглядит, как большой источник излучения. При этом температура самого датчика не вносит значительных изменений в его работу. Информация из внешнего мира должна попадать на датчик, для этого излучения собираются группой линз, типа линзы Френеля. Внешне это выглядит как окошко в корпусе с ребристым стеклом.

В зависимости от конструкции угол обзора ИК-датчиков движения может доходить до 360 градусов, в таком случае, внутри обычно установлено несколько пироэлектрических элементов (ПИР), а линзы фокусируют на них из соответствующих зон видимости. Такие широкоугольные датчики нужны для фиксирования движения со всех сторон, чтобы не ставить несколько узконаправленных устанавливается один на 360 градусов на потолке.

ИК датчики реагируют на тепло

• цена;
• простота;
• распространенность;
• хорошо работает в помещении;
• хорошие регулировки;
• Не раздражает животных.

• недостоверность;
• проблемы при работе на улице.

Так как реагирует на тепло – имеет много «вредных» для точной работы факторов. Ложные срабатывания происходят на любой порыв теплого ветра или включившийся обогреватель, при этом температура фона должна отличаться (в меньшую сторону) чем температура человека. Поэтому он вряд ли сработает на кухни, когда вы окажетесь напротив раскаленной плиты, но нужен ли он там?

Лазерный или фотодатчик

Лазерный датчик представляет собой пару элементов, излучатель и приемник, при этом излучатель может быть в ИК спектре, чтобы быть незамеченным человеческим глазом. Такие сенсоры используются в сигнализации, когда вы пересекаете луч лазера, на фотоприемник (фоторезистор или фотодиод) он не попадает и схема выдает сигнал о присутствии в помещении. Как использовать этот сигнал зависит от дальнейших подключений, можно зажигать свет через реле времени или сирену или сигнал на блок управления системой охраны и безопасности.

Другой вид фотодатчиков выглядит следующим образом: светодиодный излучатель и приемник установлены не напротив друг друга, а рядом, в одной плоскости, излучение отражается и попадает на оптический приемник, когда вы заходите в поле зрения сенсора – датчик движения срабатывает. Другое название – датчик препятствия.

• Узкое поле зрения.
• Специфичность применения.

Специфика действия фотодатчика движения

Микроволновый

Микроволновый датчик движения – работает по принципу радиоприемника-передатчика. В схеме генерируются высокочастотные колебания и здесь же принимаются, приемная часть настроена таким образом: когда рядом никого нет реле выключено. Когда вы попадаете в рабочую зону приемника – частота колебаний изменяется, в результате чего с детекторного диода подается сигнал о том, что нужно включить силовой элемент и подать напряжение в нагрузку.

• Высокочастотное излучение вредит здоровью (хотя вы носите в кармане смартфон, там еще больше излучений).
• Относительно высокая стоимость.
• Возможны ложные срабатывания при воздействиях за пределами наблюдаемой зоны.

• чувствительность позволяет обнаружить объект за дверью или стеклом, например;
• детектирует даже малейшие движения.

Так работает микроволновый датчик движения

Ультразвуковой

По принципу «излучатель-приемник» построен еще один тип – ультразвуковой датчик движения. Частота ультразвуковой волны лежит в диапазоне выше 20 кГц, но ниже 60 кГц. Принцип обнаружения базируется на допплеровском эффекте. Длина отраженной волны изменяется, приемник фиксирует это изменение и дает сигнал о присутствии и движении нового объекта.

• На него могут реагировать животные. На ультразвуковых излучателях работают отпугиватели собак.
• Если медленно передвигаться – ультразвуковой ДД может не сработать.

• приемлемая стоимость;
• нечувствительны к изменениям условий окружающей среды.

к содержанию ↑

Схемы для самодельных датчиков движения

Предлагаем рассмотреть несколько схем, пригодных для повторения и изучения принципов работы датчиков. Кроме того, микроволновый поможет освоить еще и основы радиопередающей техники и детектирования сигналов, а схемы с применением микроконтроллеров позволят сделать модульный вариант с готовых решений для Ардуино.

Схема детектора присуствия

Емкостной

Примем за нормальное состояние – когда рядом с сенсором никого нет, а за срабатывание – когда вы рядом.

Транзистор VT1 – это узел генератора на полевом ключе, настроенном на 100 кГц. В резонанс с ним настроен колебательный контур L2C2. Электрически связан с генератором через R2. VD1 (детекторный диод). Частоты указаны при отсутствии внешних воздействий, т. е. вы не касаетесь схемы, и удалены от нее. Деталь DA1 – компаратор, нужен для сравнения сигнала с диода и опорного напряжения заданного через R3. В нормальном состоянии выход должен стремиться к нулю. При этом сигнал на неинвертирующем входе компаратора «–» равен 5 В, а на выходе – 0 В.

Когда вы подходите к сенсору, емкость увеличится, частота генератора уменьшится, вы влияете именно на частоту генератора, а L2C2 частота задана колебательным контуром параллельно соединенной емкости и индуктивности.

Резонанс между генератором и этим контуром исчезает, и напряжение на неинвертирующем входе падает. Так как напряжение на инвертирующем растет, то выход начинает подтягиваться к напряжению питания и остановится на уровне 8 вольт (примерно), их можно использовать для управления реле, через транзистор для усиления выходного тока, тиристорами и прочими приборами, от которых вы уже запитаете нагрузку.

Обе катушки намотаны на ферритовых кольцах 2000 НМ, 20 мм внешним диаметром по 100 витков провода ПЭВ-2 0.2 мм, виток к витку. В свою очередь, L1 имеет отвод от 20 витка, а L2 от 50 витка (от середины). Мотайте так, чтобы расстояние между началом и концом было не меньше чем 0.3 мм.

Датчик – 2 куска провода 1 мм диаметром и длиной 1–1.5 м располагаются на расстоянии 20 см друг от друга.

Настройка: вольтметром меряем напряжение C5, вращая подстроечный C4, добиваемся максимального напряжения (2.5–5 В), если напряжение ниже, добавляем параллельно С3 постоянный конденсатор 15 пФ, если все равно не хватает напряжения – уменьшаем R1, но не менее 500 кОм. Следующий шаг – по схеме R3 выкрутить в нижнее положение, а R2 в среднее. Светодиод, подключенный к выходу ОУ через резистор, светится. Вращая R3 сделать так, чтобы он погас. Проводите настройку непосредственно там, где он и будет установлен. Если провести настройку на рабочем столе, а потом разместить датчик, где вы планировали – скорее всего, придется настраивать заново.

Тепловой датчик на Arduino

Для сборки проекта ПИР датчика движения на Ардуино нужно:

• PIR-датчик HC-SR501.
• Arduino UNO (или любая другая подобная).
• Блок питания 4–6 V.

Подключение элементов датчика

HC-SR501 – содержит в себе 1 пироэлектрический элемент, он накрыт линзой, и необходимую обвязку на печатной плате. С одной из сторон платы выведены подстроечные резисторы для регулировки чувствительности и времени задержки. Выходной сигнал имеет амплитуду в 3.3 вольта, а напряжение питания 5–12 вольт. Максимальная дистанция, на которой датчик сработает – 7 м, и задержка времени после срабатывания – до 5 минут.

Схема подключения датчика

Схема соединения для управления светом через реле.

Управление светом

Наглядная схема соединений на беспаечной макетной плате (breadboard)

Вариант подсоединения

Программный код элементарен:

Программный код

В зависимости от ваших потребностей вы можете модифицировать код.

Как подключить прибор и настроить чувствительность?

И фотореле и датчик движения подключаются одинаково, обычно есть три провода или клеммы:

1. На клеммные колодки (или провода) датчика подается приходящая фаза и ноль (220 В).
2. Оставшийся провод – фаза к люстре (или на другую нагрузку).
3. К лампе подается прямой ноль с распредкоробки.

Если нужно чтобы было принудительное включение света, между приходящей фазой и уходящей на лампу ставится выключатель, он будет шунтировать датчик, если нужно принудительное отключение лампы выключатель ставят в разрыв до датчика на приходящую к нему фазу.

Цены на популярные модели

Заключение

Вы можете сделать датчик движения своими руками или купить готовый, его цена колеблется в пределах 300–600 рублей на момент написания статьи.

Самодельные датчики движения для включения освещения

Датчик движения можно приобрести в магазине. Но если есть немного свободного времени, небольшие навыки и знания, такой сенсор можно изготовить самостоятельно. Это сбережет немного финансов и обеспечит приятное времяпровождение за техническим творчеством.

Какой датчик можно изготовить самостоятельно

Существует несколько видов датчиков движения, и каждый тип, в принципе, можно изготовить самостоятельно. Но ультразвуковые и радиочастотные сенсоры сложны в изготовлении, требуют специальных навыков и приборов для наладки. Поэтому проще изготовить сенсоры емкостного и инфракрасного типа.

Приборы и материалы

Для изготовления детектора движения потребуются:

• паяльник и расходники;
• соединительные провода;
• мелкий слесарный инструмент;
• мультиметр.

Также для изготовления сенсора понадобится макетная плата. И еще неплохо иметь осциллограф для контроля работоспособности устройства на базе ВЧ-генератора.

Датчик емкостного типа

Эти сенсоры реагируют на изменение электрической емкости. В интернете, в быту и даже в технической документации часто применяется ошибочный термин «объемный датчик». Это понятие возникло из-за неверной ассоциации между геометрической емкостью и объемом. На самом деле сенсор реагирует на электрическую емкость пространства. Объем, как геометрический параметр, здесь не играет никакой роли.

Датчик движения реально сделать своими руками. Простое емкостное реле можно собрать всего на одной микросхеме. Для построения датчика применен триггер Шмитта К561ТЛ1. Антенной служит провод или штырь длиной несколько десятков сантиметров, или другая проводящая конструкция схожих размеров (металлическая сетка и т.п.). При приближении человека увеличивается емкость между штырем и полом, напряжение на выводах 1,2 микросхемы увеличивается. При достижении порога триггер «опрокидывается», транзистор через буферный элемент D1/2 открывается и запитывает нагрузку. Ей может быть низковольтное реле.

Недостатком таких простейших датчиков является недостаточная чувствительность. Для его срабатывания требуется, чтобы человек находился на расстоянии нескольких десятков, а то и единиц сантиметров от антенны. Более чувствительны схемы с ВЧ-генератором, но они сложнее. Также проблемой могут стать намоточные детали. В большинстве случаев их придется изготовить самостоятельно.

Достоинство этой схемы – возможность применения готового трансформатора от транзисторного приемника СТ1-А. Он входит в схему генератора (индуктивной «трехточки») на транзисторе VT1. Резистором R1 регулируют глубину обратной связи, добиваясь появления колебаний. Колебания в генераторе трансформируются в обмотку III, выпрямляются диодом VD1. Выпрямленное напряжение открывает транзистор VT2, он подает положительный потенциал на управляющий электрод тиристора. Тиристор, открываясь, запитывает реле K1, контакты которого можно использовать для подключения сигнализации.

Антенной служит кусок провода длиной около 0,5 метра. При приближении человека (на расстояние 1,5-2 метра) емкость, вносимая его телом в контур генератора, срывает колебания. Напряжение на обмотке III исчезает, транзистор закрывается, выключается тиристор, реле обесточивается.

Сборка детектора

Для сборки самодельного датчика можно сделать печатную плату. Например, методом ЛУТ. Технология несложна, освоить ее легко. Но если изготовление сенсора носит разовый характер, не имеет смысла тратить время на эксперименты. Лучшим выходом станет применение макетной монтажной платы.

Она представляет собой плату с металлизированными отверстиями со стандартным шагом, в которые можно впаивать электронные компоненты. Соединение в схему производится подпайкой проводников к соответствующим точкам.

Можно применить и беспаечную макетную плату (breadboard), но надежность соединений на ней гораздо ниже. Этот вариант лучше оставить для экспериментов и оттачивания искусства схемотехники.

Проверка исправности электронных компонентов

В первую очередь надо выполнить осмотр подобранных деталей. Если они не были в употреблении, следы пайки отсутствуют, и нет механических повреждений, то дальнейшая проверка особого смысла не имеет. Вероятность того, что компоненты исправны – 99 процентов. В противном случае детали неплохо проверить:

• резисторы прозванивают мультиметром — он должен показать номинальное сопротивление (с учетом класс точности резистора);
• намоточные детали прозванивают на отсутствие обрыва;
• конденсаторы малой емкости тестером можно проверить только на отсутствие короткого замыкания;
• конденсаторы большой емкости можно проверить стрелочным мультиметром в режиме проверки сопротивления – стрелка должна дернуться вправо, а потом медленно вернуться к нулю (влево);
• диоды проверяют тестером в режиме проверки диодов – в одном положении сопротивление должно быть бесконечным, в другом мультиметр покажет какое-то значение (зависит от типа диода);
• биполярные транзисторы проверяют в том же режиме как два диода – между базой и коллектором и между базой и эмиттером.

Важно! Полевые транзисторы с p-n переходом (КП305 и т.п.) проверяют таким же образом (затвор-исток, затвор-сток), но между стоком и истоком мультиметр покажет какое-то сопротивление (у биполярного – бесконечность).

Микросхемы с помощью мультиметра проверить не удастся.

Разметка и обрезка платы

Дальше все компоненты надо разместить на плате так, чтобы оптимизировать будущие соединения. Для этого их надо расположить в одном углу или около одной стороны. Потом нанести линии, удалить элементы и отрезать лишнее. Этого можно не делать, но тогда плата займет больше места и потребует большего по размерам корпуса (а он понадобится, если детектор будет установлен на улице).

Края платы надо обработать напильником. На работоспособность не влияет, но смотрится лучше.

Потом детали вставляются обратно, впаиваются в отверстия и соединяются проводниками согласно схеме.

Инфракрасный сенсор и Ардуино

Сделать неплохой датчик движения можно на платформе Arduino. В состав электронного «конструктора» входит модуль PIR-датчика HC-SR501. В него входит инфракрасный детектор, дистанционно реагирующий на изменение температуры, с контроллером.

Модуль полностью совместим с основной платой и подключается к ней тремя проводниками.

Вывод ИК-модуля	GND	VCC	OUT
Вывод платы Arduino Uno	GND	+5 V	2

Чтобы система заработала, надо загрузить в Ардуино следующий скетч:

Сначала устанавливаются константы, определяющие назначение выводов основной платы:

Константа IRPin означает номер пина для входа от датчика, ему назначается значение 2.

Константа OUTpin означает номер пина для выхода на исполнительное реле, ей присваивается значение 3.

В разделе void setup() устанавливаются:

• — скорость обмена с компьютером;
• – вывод 2 назначается входом;
• – вывод 3 назначается выходом.

В разделе void loop константе присваивается значение входа от датчика (ноль или единица). Дальше, в зависимости от значения константы, на выходе 3 появляется высокий или низкий уровень.

Проверка работоспособности и настройка датчиков

Перед первым включением собранного сенсора надо тщательно проверить монтаж. Если ошибок не найдено, можно подавать напряжение. В течение нескольких секунд после включения питания надо проконтролировать отсутствие локальных перегревов и дыма. Если «смок-тест» пройден, можно проверить работоспособность датчиков. Сенсоры на триггере Шмитта и на Ардуино наладки не требуют. Надо лишь имитировать нахождение объекта рядом с датчиком (поднесение руки) и проконтролировать изменение сигнала на выходе. Детектор на основе ВЧ-генератора требует установки момента начала генерации с помощью потенциометра Р1. Проконтролировать начало возникновения колебаний можно осциллографом или по щелчку реле.

Подключение нагрузки

Если сенсор работоспособен, к нему можно подключить нагрузку. Ей может служить вход другого электронного устройства (звуковой сигнализатор), Но часто от детектора требуется управлять освещением. Проблема в том, что нагрузочная способность выхода самодельного датчика не позволяет подключать даже маломощные светильники напрямую. Поэтому обязательно потребуется промежуточный ключ в виде реле.

Перед подключением пускателя надо убедиться, что контакты выходного реле сенсора позволяют коммутировать напряжение 220 вольт. В противном случае придется ставить дополнительное реле.

Выход Ардуино настолько маломощен, что не сможет управлять реле или пускателем напрямую. Потребуется дополнительное реле с транзисторным ключом.

Если все этапы сборки и настройки прошли удачно, можно устанавливать сенсор стационарно, выполнять окончательное подключение и наслаждаться четко работающей автоматикой.

Источник: gk-rosenergo.ru