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.

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.

Виды датчиков
Самодельные датчики движения
Самостоятельное изготовление
Порядок сборки
Монтаж и подключение
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:

Из подготовленных деталей собирается несложная схема приемника светового луча от лазерной подсветки.
Сама она подключается к блоку питания, для чего придется воспользоваться паяльником.
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:

Под действием светового луча в нормальном (не включенном) состоянии через фоторезистор протекает ток, приводящий к его отрыванию.
На подключенном к выходу конденсаторе накапливается заряд, создающий на его обкладках определенный потенциал (система находится в равновесии).
При появлении преграды в виде человека приемник-фоторезистор закрывается, а накопленный на обкладках заряд стекает через подсоединенное параллельно сопротивление.
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:

B отсутствие движущегося объекта амплитуды сигналов генератора и приемника примерно равны и взаимно компенсируются.
По этой причине на входе ключа и детектора напряжение равно нулю и подключенное к выходу реле не срабатывает.
При появлении в зоне чувствительности человека баланс сигналов нарушается и как следствие на выходе схемы появляется напряжение.
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.

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 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:

На клеммные колодки (или провода) датчика подается приходящая фаза и ноль (220 В).
Оставшийся провод – фаза к люстре (или на другую нагрузку).
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.

Датчик движения своими руками

С помощью специальных устройств можно контролировать несанкционированное проникновение в охраняемую зону. Кроме систем безопасности, соответствующие средства применяют для автоматизации отдельных рабочих процессов. Создать датчик движения своими руками можно с помощью инструкций, приведенных в этой публикации.

Принцип работы устройства

Любая сигнализация действует на принципе контроля определенного периметра. Специальными датчиками регистрируют перемещения. Тревожный сигнал передается на пульт охраны. Дублирующее сообщение отправляется владельцу квартиры, иного объекта недвижимости. С помощью блока GSM обеспечивают защищенный канал связи. Подключением аккумуляторной батареи поддерживают работоспособность при авариях (намеренном отсоединении) штатного электропитания.

К сведению. Специализированные системы дополняют пожарной сигнализацией. В этом варианте дополнительное оповещение получает дежурный сотрудник МЧС.

Аналогичное конструкторское решение, но без сообщения пользователю и дежурным службам используют для автоматизации регулярных операций. Типичный пример – освещение темного тамбура. Установленная самоделка будет включать свет только при необходимости. Стоимость деталей намного меньше затрат на сэкономленное электричество. Не следует забывать о дополнительных удобствах. Подобный датчик можно применить для автоматического открывания ворот при выезде на автомобиле с территории личного земельного участка.

Виды датчиков

Рассматривать представленные ниже конструкции следует с учетом определенного технического задания. В закрытом отапливаемом помещении электронный модуль способен простоять длительное время без повреждений. На открытом воздухе понадобится защита от неблагоприятных природных воздействий. В некоторых ситуациях нужно предусмотреть эффективные антивандальные мероприятия. При значительных размерах охраняемого периметра существенное значение приобретает дальность.

К сведению. На земельном участке нужно исключить ложные срабатывания от перемещения домашних животных, птиц.

Контактный или магнитный

Без подробных пояснений понятен принцип действия простейшего устройства с механическими контактами. Кнопку (без фиксатора) устанавливают на раме дверного блока. При открывании замыкается подключенная цепь, сигнал поступает на контрольную лампу или специальный блок дистанционного оповещения. Кроме минимальных затрат, подобное устройство привлекает быстротой реализации планов. Для объективности нужно перечислить имеющиеся недостатки:

при монтаже повреждается дверная коробка;
функциональность охранной системы блокируется прижиманием кнопки (лезвием ножа, банковской карточкой);
механический переключатель при частом использовании быстро выйдет из строя.

Вместо простейшего варианта можно применить усовершенствованную схему с герконом. Эта деталь замыкает цепь при удалении магнита. Кроме лучших эстетических параметров, обеспечивается возможность скрытого монтажа. Следует обратить внимание на автономность устройства и отсутствие потребления электроэнергии в режиме ожидания.

ИК-датчик

Рассмотренные варианты обеспечивают контроль дверного блока. Однако они бесполезны на открытом пространстве. Для фиксации перемещений в определенном объеме применяют другие решения.

Интуитивно понятный принцип – регистрация теплового излучения тела человека. Для усиления сигнала используют группу из нескольких линз. Этим же устройством обеспечивают широкую диаграмму направленности. Выбирают датчик, соответствующий определенному диапазону волн. Чувствительность и спектр корректируют фильтрами, дополнительными усилителями.

Такие устройства хорошо выполняют свои функции при отсутствии лишних помех. ИК датчики устанавливают в помещениях, не направляют при монтаже на осветительные и обогревательные приборы. Базовое условие – температура фона должна быть меньше, чем измеряемые параметры.

Лазерный или фотодатчик

Устройства этой категории создают лучи, формирующие защитный контур. Для создания достаточно плотной «сетки» применяют мощный источник света и комплект отражателей. Оптимальный вариант – лазерный датчик движения. Такой луч не рассеивается на большом расстоянии. Прерывание сигнала фиксируется чувствительным датчиком. Такими системами оснащают крупные объекты, открытые площадки.

Микроволновый

Главное преимущество этой конструкции – качественный контроль перемещений в определенном объеме. Дополнительный плюс – отсутствие ложных срабатываний на включение светильников или обогревателей. Для реализации плана нужно создать излучатель и совместимый детектор, фиксирующий изменение отраженного сигнала. При работе с высокой частотой обнаруживаются движения за стеклом или другой преградой, «прозрачной» для волн в соответствующем диапазоне.

Важно! При выборе такого устройства настройка мощности выполняется с учетом безопасного для человека уровня электромагнитного излучения.

Ультразвуковой

Как и в примере со светом, данная схема функционирует на принципе регистрации отраженного излучения. Звуковой диапазон обеспечивает «невидимость». Ультразвуковой генератор потребляет немного электроэнергии. Датчик не реагирует на свет и тепло.

К сведению. Некоторые домашние животные реагируют на высокочастотные звуковые колебания. Этот диапазон применяют в специализированных устройствах для отпугивания собак.

Самоделка на Arduino

Для создания работоспособных конструкций удобно применять универсальный контроллер Arduino. Подключение периферийных устройств к этому функциональному блоку не вызывает затруднений.

Схемы для самодельных датчиков движения

Представленные варианты нужно рассматривать с учетом личного опыта. Травление печатных плат и другие сложные технологии следует освоить заранее. Слишком высокая температура и другие ошибки при монтаже способны повредить микросхемы и радиодетали.

Емкостной

В этой схеме представлен генератор (100 Гц), собранный на полевом транзисторе VT1. Соответствующим образом (на резонансную частоту) настраивают контур из катушки индукции (L2) и конденсатора (C2). Детектор – диод VD1.

Резистором R3 в этой схеме устанавливают опорное напряжение. Если приблизиться к датчику (А), изменятся емкость и начальная настройка генератора. Уменьшение частоты нарушит работу резонансного контура, уменьшит амплитуду сигнала на входе транзистора. Для подключения периферийных устройств можно использовать переключатель нужной мощности (тиристор VS1).

Тепловой датчик на Arduino

Для сборки этой схемы нужно подготовить следующие функциональные компоненты:

датчик ИК диапазона;
серийный контроллер Arduino;
блок питания 5±1V.

Пошаговое руководство выполнения

На стадии подготовки нужно уточнить целевое назначение проекта. Следует выбрать датчик, подходящий для помещений или размещения на открытом воздухе. Кроме дальности действия, проверяют возможное негативное воздействие на домашних животных, другие значимые факторы.

Самодельный датчик с применением серийных изделий собрать несложно. Подробная инструкция поможет выполнить регулировку и другие рабочие операции без ошибок.

Необходимые инструменты и материалы

Для сборки схемы можно применить HC-SR501 или аналог. Этот датчик в типовом исполнении поставляется вместе с фокусирующей линзой. Если использовать универсальную монтажную плату, пайка не понадобится. Достаточно подготовить:

отвертку;
нож или специализированное съемное устройство для удаления изоляции;
соединительные провода.

Этапы сборки прибора

Для проверки работоспособности датчик можно подключить непосредственно к плате с микроконтроллером. Изменение уровней выходного сигнала определяется с помощью мультиметра.

Управление портом выхода выполняется следующей программой, которую загружают в Arduino:

const int movPin = 2

int val = digitalRead(movPin);

На следующем этапе в схему добавляют реле и нагрузку. Корректируют программное обеспечение. После завершения монтажа проверяют работоспособность, выполняют точную настройку

Как сделать лазерный датчик движения

Эту схему можно создать на основе недорогой лазерной «указки». Фоточувствительный датчик подключают к управляющему выводу тиристора. Через реле в цепи можно подключить мощную нагрузку. В данном примере показана возможность передачи тревожного сигнала пользователю с применением линий мобильной связи GSM.

Изготовление микроволнового датчика

В этой схеме движение определяется по изменению длины волны, отраженной от объекта. Дальность устройства составляет 4-5 м.

Подключение прибора и настройка чувствительности

Для примера можно использовать алгоритм действий при выборе типового пироэлектрического модуля HC-SR501. Первым переменным резистором настраивают чувствительность. Кроме дистанции (до 7 м), этим параметром можно ограничить размер детектируемых объектов. Вторым регулятором устанавливают необходимое время для задержки управляющего выходного импульса. Положением перемычки устанавливают режим:

H (по умолчанию) – отсчет времени начинается от момента обнаружения движения;
L – определение движения обнуляет таймер.

Разные советы

Для повышения надежности применяют совместно ИК и микроволновые датчики, детекторы звуков и другие дополнительные устройства. Обеспечивают надежную защиту от естественных (природных) и намеренных внешних воздействий. Если включить в состав оборудования автономный источник питания, техника будет выполнять свои функции бесперебойно.

Видео

Как сделать датчик движения своими руками?

Какие бывают датчики движения?
В чем различия между приборами движения?
Как сделать своими руками?
Как настроить чувствительность правильно?

Все большую популярность в повседневной жизни стала приобретать так называемая система «Умный дом», когда в квартирах, домах и подъездах для экономии электричества и повышения комфорта проживания устанавливается особый прибор, контролирующий включение света при живой активности (присутствии и движении человека) – датчик движения. Это полезное устройство уже стало необходимым компонентом современных охранных систем, но его дороговизна заставляет «умельцев» генерировать собственные идеи, мастерить аналоги, внимательно изучив перед этим принцип работы датчика и его виды.

Какие бывают датчики движения?

Существуют наружные датчики, которые обычно устанавливают на улицах, и внутренние, используемые в помещениях. Дистанция уличного устройства до объекта позволяет понять, как происходит его работа и подобрать оптимальный девайс для точного срабатывания на движение.

Соответственно, комнатные датчики устанавливают внутри помещения там, где это необходимо. Не рекомендуется подключать их на улице, так как температурные перепады просто сломают сигнализатор. Тут экономить бессмысленно и нерационально.

Если расстояние большое, например, огромный коттедж или территория перед многоквартирным домом, то необходимо поставить периметральную сигнализацию, которая реагирует на активность до 500 метров дальности.

В чем различия между приборами движения?

Одним из наиболее популярных на рынке остается ультразвуковой датчик движения, потому что он недорогой, очень долговечный и износостойкий. В основе его работы лежит ультразвук, который излучается при фиксации движения.

Также весьма известен радиочастотный датчик, и по стоимости он гораздо дороже ультразвукового в основном потому, что он умеет распознавать движения в разных диапазонах. В основе его работы лежит радиолокатор.

Самый дорогой, но очень практичный прибор — инфракрасный датчик. Он настроен на определённую температуру и включается, когда в поле доступности появляется именно обладатель нужных температурных показателей, что исключает ненужное включение, когда мимо пробегает крыса или иное животное.

Как сделать своими руками?

Собрать такой датчик довольно просто, но надо всё же понимать, что у проекта есть как положительные моменты при реализации, так и отрицательные.

Из положительных:

невероятная экономия ресурсов и финансов;
не нужно дополнительное обслуживание и помощь мастера для настройки;
все рассчитывается конкретно для вас и под ваши условия проживания или местности;
если все собрано верно и датчик работает, вы сэкономите на электроэнергии.

Отрицательные моменты:

с первого раза может не получиться, будет много проб и ошибок;
если что-то припаять неправильно, то поправить уже не получится, останется только искать новый корпус и детали;
поиск этих деталей иногда гораздо муторнее, чем просто сходить в магазин и купить готовое изделие.

Если вам все же захотелось собрать датчик движения самому, то начинайте процесс с поиска схемы. Для примера можете использовать очень легкую схему, представленную ниже:

Доплеровский датчик — самый простой в изготовлении, и мастерить его можно из подручных средств.

Можно изготовить прибор для включения света и по другой схеме. Великих познаний физики и электроники не понадобится, и при соблюдении указаний данной статьи, не возникнет никаких трудностей.

Понадобятся:

блок питания с проводами разной длины;
паяльник;
лазер (продается в любом магазине для дома или FIX PRICE);
шурупы и фотодиоды;
резистор (подстроечный);
вольтметр;
реле.

После того как добыли все нужные детали, можно приступать к сборке. Необходимо чётко следовать плану.

Срезать разъемы с блока питания, а потом при помощи вольтметра найти плюс.
Взять резистор на 10 кОм и припаять его к плюсу.
Припаять катод фотодиода к плюсу самого резистора, затем припаять анод фотодиода.
Присоединить к минусу эмиттер транзистора VT1.
Эмиттер VT2 припаять к минусу резистора.
Припаять коллектор VT2 к контакту устройства для коммутации электрических цепей.
Второй контакт герконового реле присоединить к блоку питания. Используйте лазерную указку и присоедините еще пару проводов к блоку питания, чтобы сэкономить.
Теперь понадобится уплотнительная сантехническая прокладка. В неё необходимо вставить шуруп, чтобы его шапочка была внутри лазерной указки.
К шурупу приделать один провод, а второй просунуть между корпусом указки и прокладкой.
Убедиться, что все пункты выполнены и всё собрано правильно.
Включить прибор для тестирования и работы над ошибками, если таковые обнаружатся.

Теперь у вас свой прибор, реагирующий на свет, сделанный самостоятельно. Можно попробовать сделать и датчик движения для сигнализации. У вас будет собственная охранная система, на сборку которой не уйдет много времени.

Инфракрасный датчик для этого подойдет идеально, и смастерить его не составит большого труда. Он абсолютно безопасен как для человека, так и для зверей, и надежен в эксплуатации.

Нужно раздобыть:

герконовое поле;
провода (питающие);
фотодиод;
корпус;
транзистор типа n-p-n;
резистор (подстроечный).

Когда все детали найдены, делаем монтаж. Наш резистор будет регулировать чувствительность, а функции сравнивающих реле выполнит стабилитрон. Подготовим антенну. От окисления нужно отполировать ее и натереть ацетоном. Обмотать катушки проводами, зафиксировать втулку в центральном проёме.

В подготовленный корпус (можно взять старый какой-нибудь от бытового прибора) поместить сделанное устройство, только до этого проделать дырочки для того, чтобы закрепить конструкцию и для лучшей видимости светодиодов. Затем присоединить лампу дневного освещения.

Нужно быть предельно аккуратным в проделывании отверстий, чтобы они не были слишком большими.

Как настроить чувствительность правильно?

Датчик и фотореле имеют одинаковый принцип подключения. Если вы присмотритесь внимательно, то увидите 3 клеммы и 3 провода. На провода самого датчика подаётся 220 вольт, что приравнено к нулю, и приходящая фаза. Третий провод идёт на фазу к лампе, именно к ней будет подано 220 вольт с распределительной коробки.

Если вы желаете сами включить свет, то можно установить выключатель между приходящей и уходящей фазами. Этот выключатель при необходимости зашунтирует датчик. Если же нужно принудительно выключить свет, то выключатель помещают в разрыв до датчика на приходящую фазу.

В случае если прибор работает исправно, можно монтировать его на планируемое место и пожинать плоды своего труда с гордостью. Теперь вы сможете отлично экономить на оплате электричества и быть обладателем самодельной охранной системы. Конечно, всегда можно приобрести готовый прибор в магазине электротоваров, и стоимость не пробьёт брешь в кошельке, так как колеблется она в пределах 600 рублей, но куда приятнее сделать вещь в домашних условиях и быть уверенным в каждой детали на 100%.

О том, как создать датчик движения своими руками, смотрите далее.

Источник: gk-rosenergo.ru