Електрична схема ємнісного датчика включення світла. Збираємо датчик руху для включення світла

Сьогодні стали дуже модними датчики присутності для виявлення руху при переміщенні людини по приміщенню.

При підключенні такого пристрою до освітлювальних приладів ви отримаєте автоматичну системупо включенню світла. Датчик присутності для виявлення людини самостійно може зібрати практично будь-хто. І тут схема збирання буде основною. Все про процес складання ви дізнаєтесь із цієї статті.

Принцип роботи

Перше, що потрібно знати при самостійного збираннятакого приладу – це принцип роботи.
Зверніть увагу! Багато хто плутає такі пристрої з датчиками руху. Але це різні моделі.
Принцип роботи приладу заснований на реакції сенсора на місце розташування людини або великої тварини. В основі роботи пристрою лежить ефект Доплера – зміна довжини та частоти хвилі.Ці зміни реєструє сенсор і передає їх на прилад для подальшого увімкнення освітлення або звукового сигналу. Причому сигнал на сенсор надходить незалежно від того, рухається об'єкт чи залишається нерухомим. Прилад оснащений антеною та генератором. Без наявності антени, що відображає, пристрій перебуває в сплячому режимі. Схема пристрою роботи наведена нижче.

При підключенні приладу до джерела світла, у ситуації появи будь-якого об'єкта робочої зони відбувається активація включення світла. При цьому для включення освітлення як такого не потрібна наявність руху (навіть незначного).

Де використовується

Датчик присутності сьогодні активно застосовується у таких областях:

• система "розумний дім" для включення світла в автоматичному режимі (схема підключення наведена нижче). У цій ситуації він дозволяє у рази заощадити споживання електроенергії;

Схема підключення

• охоронні системи;
• робототехніка;
• різні виробничі лінії;
• системи відеонагляду;
• для керування споживання електроенергії і т.д.

Крім цього, все частіше з'являються інтерактивні іграшки, оснащені подібними пристроями. Але в більшості випадків при реагуванні приладу немає потреби увімкнення світла. Подібні вироби можуть реагувати на температуру, ультразвук, вагу об'єкта та багато інших параметрів. Увімкнення освітлення тут не відбувається. Прилад реагує, наприклад, включенням звуку або передачі сигналу на портативне мобільний пристрій(У сучасних моделей).
Особливо незамінними є такі розробки в охоронній системі. Але не кожна людина може дозволити собі придбати такий пристрій. Вони досить дорогі і можуть виявитися не по кишені. Тому деякі роблять такі пристрої своїми руками.

Приступаємо до збирання

Для того, щоб зібрати датчик, вам потрібна буде наведена нижче схема.

Крім цього вам знадобиться:

• генератор НВЧ;
• транзистор КТ371 (КТ368), який має бути попередньо посилений КТ3102;
• компаратор;
• мікросхема К554СА3.

Всі необхідні компоненти для збирання можна знайти на радіоринку або спеціалізованих магазинах електроніки.
За цією схемою необхідно зібрати і припаяти перелічені вище елементи.
За наведеною схемою сенсор працюватиме так:

• генератор виробляє НВЧ сигнал;
• далі він передається на штирову антену;
• потім сигнал відбивається від об'єкта, що переміщається в контрольованій зоні;
• в результаті виходить частотний зсув;
• потім відбувається його повернення на антену та НВЧ генератор.

На цьому етапі він працюватиме за принципом приймача прямого перетворення. Це з тим, що отриманий сигнал перетворюється на инфразвуковой (низькою частоти).
Після перетворення сигналу відбувається таке:

• тепер отримані низькочастотні коливання, потрапляючи на попередній підсилювач, посилюються;
• потім вони передаються на компаратор і перетворюються на імпульси (прямокутні).

Якщо відображення сигналу немає, то на виході з компаратора виходить напруга високого рівня.
Підстроювальний конденсатор необхідний встановлення частоти. Вона повинна дорівнювати резонансній частоті, що є у антени.

Зверніть увагу! Цей параметр слід підбирати за максимальною чутливістю сенсора.

З конструктивної точки зору прилад повинен виконуватися на друкованій схемі, виконаній зі склотекстоліту. Плата має розміщуватися на пластмасовому корпусі.

Друкована схема (приклад)

Як антена можна використовувати шматок жорсткого дроту. Для її виготовлення краще вибрати мідний провід. Його припаюємо до контактного майданчика отриманої плати. Виведення антени здійснюється через вихід на корпусі. Фахівці рекомендують розташовувати антену вертикально.
Пам'ятайте, що в безпосередній близькості від зібраного своїми руками датчика не повинні розміщуватися будь-які предмети, що екранують. Крім цього слід знати, що для нормального функціонування спаяного виробу його загальний провід повинен мати ємнісний зв'язок із землею.

Завершальний етап

Після того, як ви змонтували компактний пристрій, його слід підвісити з внутрішньої сторони дверей максимально близько до дверної ручкита дверному замку. Також виріб можна розмістити в інших місцях. Головне, щоб контрольована зона була достатньою.
Під час монтажу необхідно стежити, щоб довжина провідників і висновків елементів була мінімальна. Це дозволить уникнути перешкод, внаслідок яких прилад може почати працювати не адекватно.
Дотримуючись наведеної інструкції та схеми, зібрати своїми руками датчик присутності можна відносно просто.Головне – це змонтувати усі складові у потрібному порядку.

Правильно вибираємо автономні датчики для руху із сиреною. Огляд та встановлення пульта для радіокерування світлом

Датчики наближення бувають ємнісними, ультразвуковими, оптичними. Автор Instrictables під ніком Electro maker вигадав простий оптичний датчик наближення. Незручний він лише тим, що струм через інфрачервоний світлодіод ніяк не промодульований, а фотодіод, відповідно, реагує і на безперервне випромінювання і вимагає екранування інших джерел світла (наприклад, трубкою). Схема приладу показана нижче:

Майстер вибирає компоненти для саморобки. Інфрачервоні світлодіод та фотодіод:

Постійні резистори:

Підстроювальний резистор:

Операційний підсилювач LM358:

Світлодіод видимого світіння:

Панель для мікросхеми (необов'язкова):

Замість світлодіода можна підключити пищалку із вбудованим генератором, тоді відповідний резистор стає непотрібним:

Підійде і пищалка без вбудованого генератора, якщо зібрати зовнішній генератор звукової частоти своїми руками. На такій макетній платі типу perfboard місця вистачить:

Якщо ви обійшли кілька Фікс Прайсів, і у всіх скінчилися вічні двигуни, доведеться скористатися джерелом живлення простіше:

Встановивши компоненти на плату, майстер з'єднує їх за схемою пайкою:

Фотодіод та обидва світлодіоди, як і батарейку (або блок живлення), необхідно підключити у зазначеній на схемі полярності мікросхему правильно орієнтувати. Розробнику потрапили прозорий інфрачервоний світлодіод і чорний фотодіод, але буває і навпаки. Визначити, що з них є, допоможуть батарейка, резистор і будь-який телефон з камерою.

Фотодіод і резистор на 10 ком утворюють дільник напруги. При освітленні фотодіода інфрачервоними променями, відбитими, наприклад, від руки, напруга в точці підключення операційного підсилювача до дільника зростає. ОУ включений таким чином, що працює як компаратор. Він порівнює напругу, що надходить з дільника, з напругою, що надходить з рухомого контакту підстроювального резистора. Таким чином, можна регулювати поріг спрацьовування датчика, з одного боку, виключивши помилкові спрацьовування, а з іншого - забезпечивши впевнене виявлення наближення.

Налаштувавши поріг спрацьовування, майстер перевіряє роботу датчика.

Датчик складається з тримача, ємнісної пластини, яка гальванічно з'єднана з сигнальним проводом, екранованого кабелю та відповідного роз'єму для підключення датчика до входу обладнання, що реєструє.

З чого випливає:

1. Сигнал на виході датчика буде тим більшим, ніж ближче ємнісна пластина до струмопровідної жили ВР проводу.

2. Вплив електромагнітних наведень із сусідніх ВР проводів буде тим меншим. менший розмірємнісної пластини і чим менше не екранована ділянка сигнального дроту.

4. Ємнісний зв'язок є диференціюючим ланцюжком (ФВЧ) пропускає високочастотні коливання (область пробою), і не пропускає низькочастотні коливання (область горіння), тобто. форма вторинної напруги на виході датчика буде спотворена.

Сд – ємність між струмопровідною житловою ВР проводу та ємнісною пластиною датчика
Rвх - вхідний опір реєструючого обладнання
Свх - вхідна ємність не враховується, тому що вона фактично в даному випадкуні на що не впливає

На графіці червоного кольору зображено вихідний сигнал (меандр 1 КГц, шпаруватість 10%, амплітуда 1)
На графіку синього кольорузображено сигнал, отриманий на виході диференціюючого ланцюжка

Сигнал із виходу датчика без використання компенсаційної ємності

Для усунення спотворення форми вторинної напруги на виході датчика необхідно використовувати додаткову компенсаційну ємність, яка з ємністю датчик-жила утворює ємнісний дільник:

Без урахування вхідного опору реєструючого обладнання коефіцієнт передачі ємнісного дільника визначається наступним співвідношенням: Kп = Сд / (Сд + Ск). Як видно із співвідношення, ніж більше значенняємності Ск тим менше буде значення напруги на виході ємнісного дільника. Для ідеального ємнісного дільника без урахування вхідного опору реєструючого обладнання Ск можна взяти як завгодно мале, при цьому форма сигналу на виході дільника точно відповідатиме формі сигналу на його вході.

При обліку вхідного опору співвідношення визначення коефіцієнта передачі стає набагато об'ємніше, але залежність Kп від Ск залишається тієї ж. Вхідний опір реєструючого обладнання на пряму не впливає на Kп, воно визначає "ступінь спотворення, що вноситься".

У разі збільшення вхідного опору спотворення форми вторинної напруги значно зменшуються. У більшості випадків вхідний опір практично всіх осцилографів використовуються для автодіагностики знаходиться в діапазоні 1 МОм, за винятком спеціалізованих входів призначених виключно для підключення ВР датчиків. Тому при безпосередньому підключенні датчика до входу осцилографа (без спеціалізованого адаптера) Rвх можна прийняти за константу, і обмежиться варіюванням тільки Ск.

Примітка!
Підключення датчика до входу осцилографа просто через резистор 10 МОм призведе до збільшення вхідного опору і відповідно до зменшення спотворення форми вторинної напруги, але при цьому приблизно в десять разів зменшиться коефіцієнт передачі вхідного тракту каналу. Для збільшення вхідного опору без зменшення коефіцієнта передачі необхідно використовувати проміжний буфер (повторювач – найпростіший адаптер) з високим вхідним опором та низьким вихідним опором.
Для поточних Сд (точно не відомо) та Rвх (зазвичай 1 МОм) значення Ск підбирається виходячи з компромісу:
1. Чим менше Ск тим більше амплітуда напруги на виході ємнісного дільника
2. Чим більший Ск тим менший ступінь спотворення форми вторинної напруги

Фактично значення Ск можна збільшувати до того часу, поки “амплітуда” напруги на виході ємнісного дільника буде досить виділятися і натомість шуму.

Розташування підключення Ск: на початку кабелю (ближче до ємнісної пластини) або наприкінці кабелю (ближче до входу реєструючого обладнання) – практично не впливає на форму та амплітуду сигналу з виходу датчика.

На графіці червоного кольору зображено сигнал, отриманий з ВР датчика і Ск = 3.3 нФ підключеної на вході осцилографа, на графіці синього кольору зображено сигнал, отриманий з ВР датчика та Ск = 3.3 нФ підключеної безпосередньо біля ємнісної пластини. Як бачимо форма сигналів майже однакова, а амплітуда різниться межах розкиду номіналу використовуваних ємностей +/- 20%.

Приклади осцилограм вторинної напруги знятої одним і тим самим датчиком з ємнісною пластиною у вигляді кола діаметром ~10 мм при різних значенняхСк, на стенді з DIS котушки 2112-3705010 (форма вторинної напруги дещо відрізняється від звичної через розряд на відкритому повітрі).

Ск = 470 пФ. Область горіння значно просідає, але амплітуда пробою сягає 5 Вольт.

Ск = 1.8 нФ. Область горіння також значно просідає, амплітуда пробою зменшилася до 2 Вольт.

Ск = 3.3 нФ. Область горіння небагато просідає, амплітуда пробою зменшилася до 1 Вольта.

Ск = 10 нФ. Область горіння мало просідає, а й амплітуда пробою зменшилася до 0.4 Вольт.

Як видно при Ск = 10 нФ, форма вторинної напруги практично не спотворена, а шум досить не значний.

Для порівняння наведені осцилограми вторинної напруги, зняті з одного і того ж ВР проводу без використання адаптера та з використанням спеціалізованого адаптера запалювання.

На графіці червоного кольору зображено сигнал, отриманий з ВР датчика (Ск = 10 нФ) безпосередньо підключеного до входу осцилографа. На графіці синього кольору зображено сигнал, отриманий з адаптера Постоловського, якого підключений “рідний” ВВ датчик Постоловського.

Як видно форма обох сигналів практично збігається, але з адаптера, що містить проміжні підсилювачі, сигнал має в 3 рази більшу амплітуду.

Примітка!
Всі адаптери, що використовують ємнісні датчики спотворюють форму вторинної напруги, але при високому вхідному опорі і достатньої Ск, внесення спотворення вкрай незначне.

У найпростішому випадку ємнісний знімач це будь-який металевий предмет розташований поруч із ВР проводом, тобто. у ролі ємнісної пластини можуть виступати затискач типу “крокодил”, фольга намотаня на ВР провід, монета тощо.

Практично як високовольтний ємнісний датчик рекомендується використовувати конструкцію, яка задовольняє наступною вимогою:
1. Високий ступінь захисту від пробою
2. Мала схильність до електромагнітних наведень від сусідніх ВР проводів
3. Зручне конструктивне виконання для швидкого підключення датчика до ВР проводу

Приклади конструкції ВР ємнісних датчиків:

Бляшана пластинка 20x70 мм, вигинається, так що б щільно притискатися до ВР дроту.

По суті, та сама пластина лише в ізоляції.

ВР датчик типу "прищіпка".

ВВ датчик аналогічний одній із конструкцій Бош (постачається за ціною $7/шт).

Як приклад розглянемо процес виготовлення ВР датчика виходячи з вище наведеної конструкції компанії Бош.

Для виготовлення датчика необхідно:

1. Вище розглянута ручка ВР датчика.

2. Екранований кабель 1-3 м. Бажано використовувати м'який мікрофонний кабель, так як при експлуатації він набагато зручніший за жорсткий коаксіальний кабель. Хвильове опір кабелю 50 або 75 Ом, значення не має, так як всі досліджувані сигнали знаходяться в області низьких частот.

3. Роз'єм для підключення датчика до осцилографа або адаптера запалювання BNC-FJ / BNCP / FC-022 Перехідник гніздо F / BNC під F-ку (роз'єм один і той же тільки у різних виробників / продавців він по-різному називається).

BNC-M / FC-001 / RG58 / F роз'єм

Примітка!
При покупці роз'єму F і кабелю звертайте увагу на відповідність діаметра кабелю до діаметра роз'єму для накрутки на кабель, інакше або доведеться зрізати частину ізоляції кабелю для зменшення його діаметра, або намотувати стрічку на кабель для збільшення його діаметра.
4. Сальник / гермоввод / кабельний введення PG-7 з дюймовим різьбленням

5. Ємнісна пластина "п'ятачок" діаметром 9-10 мм

"П'ятачок" можливо або вирізати з жерсті, або використовувати спеціальний пробійник (найкраще використовувати пробійник на 8 мм, після розвальцювання вийде "п'ятачок" діаметром трохи більше 9 мм):

Також як "п'ята" можливо, використовувати відповідні по діаметру канцелярські кнопки.

6. Компенсаційна ємність – не полярний (краще керамічний) конденсатор номіналом від 2.2 нФ до 10 нФ на напругу 50 Вольт (якщо використовувати конденсатор на 1 КВ то у разі пробою ВР дроту він все одно згорить). Можливо використовувати як вивідні конденсатори, так і планарні в корпусі 1206 або 0805.

Порядок виготовлення:

1. Видалити ізоляцію з екранованого кабелю до обплетення, на ділянці 12-13 мм. Частину обплетення під знятою ізоляцією вивернути назовні і рівномірно розташувати вздовж кабелю. З сигнального дроту зняти ізоляцію на ділянці 10-11 мм та залудити його.

2. Накрутити на кабель F роз'єм, так що він щільно тримався б на кабелі і добре контактував з частиною вивернутого обплетення. При цьому сигнальний провід повинен виступати на достатню довжину з роз'єму F для надійного контакту з центральним стрижнем роз'єму BNC-FJ.

3. Накрутити роз'єм BNC-FJ на F роз'єм. Після чого перевірити наявність контакту (продзвонити тестером) між сигнальним проводом і центральним стрижнем роз'єму BNC-FJ, між обплетенням кабелю та екраном роз'єму BNC-FJ та відсутність контакту між сигнальним проводом та обплетенням кабелю.

4. Якщо є сальник PG-7, то попередньо надягти його на кабель відкрутивши з нього гайку.

5. Видалити ізоляцію та обплетення з протилежного кінця кабелю, на ділянці 3-5 мм. З сигнального дроту зняти ізоляцію на ділянці 2-3 мм. Припаяти до залуженого сигнального дроту ємнісну пластину.

При необхідності припаяти компенсаційну ємність між сигнальним проводом та обплетенням.

6. Обмотати ділянку сигнального дроту і припаєну компенсаційну ємність ізолентою, так що ємнісна пластина не бовталася і була підтиснута краєм ізоленти. Після чого ємнісну пластину рясно змащувати солідолом.

Солідол "поліпшує" діелектричну проникність і усуває стрибки області горіння.

На графіці червоного кольору зображено сигнал, отриманий з ВР датчика (Ск = 3.3 нФ) без солідолу. На графіці синього кольору зображено сигнал, отриманий з ВР датчика (Ск = 3.3 нФ) з використанням солідолу. Без використання солідолу область горіння іноді "підскакує" на 20-30%.

7. Надягти ручку ВР датчика так, щоб ємнісна пластина упиралася в дно ковпачка датчика. Після цього затиснути кабель або за допомогою сальника PG-7 або закріпити ізолентою (при цьому з датчиком потрібно звертатися вкрай обережно, щоб випадково не вирвати кабель з ручки датчика).

В результаті повинен вийде високовольтний ємнісний датчик, який можна безпосередньо підключати до одного з аналогових (з наявністю Ск) або до логічного (без Ск) входів осцилографа.

Датчик руху найчастіше використовується для увімкнення освітлення, коли ви проходите або знаходитесь поряд з ним. З його допомогою можна добре економити електрику і позбавити себе необхідності клацати вимикачем. Цей пристрій також використовується і в системах сигналізації для визначення небажаних проникнень. Крім цього, їх можна зустріти і на виробничих лініях, вони там потрібні для автоматизованого виконання будь-яких технологічних завдань. Датчики руху іноді називають датчиками присутності.

Типи датчиків руху

Датчики руху розрізняють за принципом впливу від цього залежить їх робота, точність спрацьовування та особливості використання. У кожного з них є сильні та слабкі сторони. Від конструкції і роду елемента залежить і кінцева ціна такого датчика.

Датчик руху може бути виконаний в одному корпусі та в різних корпусах (блок управління окремо від датчика).

Контактні

Найпростіший варіант датчика руху – використовувати або . Геркон (герметичний контакт) це перемикач, який спрацьовує при появі магнітного поля. Суть роботи полягає в установці кінцевого вимикача з нормально-розімкненими контактами або геркона на двері, коли ви її відкриєте і зайдете в приміщення, контакти замкнуться, включать реле, а воно включить освітлення. Така схема зображена нижче.

Інфрачервоні

Спрацьовують від теплового випромінювання, реагують зміну температури. Коли ви входите у поле зору такого датчика, він спрацьовує на теплове випромінювання від вашого тіла. Недоліком такого способу визначення є хибні спрацьовування. Теплове випромінювання властиве всьому, що є навколо. Наведемо кілька прикладів:

1. стоїть у приміщенні з електрообігрівачем, який періодично включається та відключається за таймером або термостатом. При включенні обігрівача можливі помилкові спрацьовування. Можна спробувати цього уникнути довгим і скрупульозним настроюванням чутливості, а також спробою направити його так, щоб у прямій видимості не було обігрівача.

2. При установці надворі можливі спрацьовування від поривів теплого вітру.

Загалом ці датчики нормально працюють, при цьому це найдешевший варіант. Як чутливий елемент використовується PIR-сенсор, він створює електричне поле пропорційно тепловому випромінюванню.

Але сам собою сенсор немає широкої спрямованості, поверх нього встановлюється лінза Френеля.

Правильніше сказати - багатосегментна лінза, або мультилінза. Зверніть увагу на віконце такого датчика, воно розбите на секції це і є сегменти лінз, вони фокусують випромінювання, що потрапляють у вузький пучок і направляють його на чутливу область датчика. Внаслідок цього на маленьке приймальне віконце піроелектричного сенсора потрапляють пучки випромінювань з різних боків.

Для підвищення ефективності детектування руху можуть встановлювати здвоєні, або счетвертненные сенсори або кілька окремих. Таким чином, розширюється поле зору приладу.

Виходячи з вищесказаного треба відзначити і те, що на датчик не повинен потрапляти світло від лампи, а також у поле його зору не повинно бути ламп розжарювання, це також сильне джерело ІЧ-випромінювання, тоді робота системи в цілому буде нестабільною та непередбаченою. ІЧ-випромінювання погано проходять через скло, тому він не спрацює, якщо ви йтимете за вікном або скляними дверима.

Це найпоширеніший вид датчика його можна купити, а можна і зібрати самому на основі, тому розглянемо його конструкцію докладно.

Як зібрати інфрачервоний датчик руху своїми руками?

Найпоширеніший варіант – це HC-SR501. Його можна купити в магазині радіодеталей, на алі-експрес, що часто поставляється в наборах Arduino. Може використовуватись як у парі з мікроконтролером, так і самостійно. Він є друковану платуз мікросхемою, обв'язкою та одним ПІР-сенсором. Останній накритий лінзою, на платі є два потенціометри, один з них регулює чутливість, а другий час який на виході датчика є сигналом. При детектуванні руху на виході з'являється сигнал та тримається встановлений час.

Він живиться напругою від 5 до 20 вольт, спрацьовує на відстані від 3 до 7 метрів, а сигнал на виході тримає від 5 до 300 секунд, ви можете продовжити цей період, якщо використовувати мікроконтролер або реле затримки часу. Кут огляду близько 120 градусів.

На фото зображено датчик у зборі (ліворуч), лінзу (праворуч внизу), зворотний бікплати (праворуч вгорі).

Розглянемо плату докладніше. На її передній стороні розташований чутливий елемент. На задній - мікросхема, її обв'язка, праворуч два підстроювальні резистори, де верхній - час затримки сигналу, а нижній - чутливість. У нижній правій частині джампер для перемикання режимів H і L. У режимі L датчик видає вихідний сигнал, тільки вона період часу виставленого потенціометром. Режим H видає сигнал, поки ви знаходитесь в зоні дії датчика, а коли ви залишаєте сигнал, зникне через час заданий верхнім потенціометром.

Якщо ви хочете використовувати датчик без мікроконтролерів, то зберіть цю схему, всі елементи підписані. Схема живиться через конденсатор, що гасить, напруга живлення обмежена на рівні 12В за допомогою стабілітрону. Коли на виході датчика з'являється позитивний сигнал реле Р включається через транзистор NPN (наприклад BC547, mje13001-9, КТ815, КТ817 та інші). Можна використовувати автомобільне реле або інше з котушкою на 12В.

Якщо вам потрібно реалізувати якісь інші функції можна використовувати його в парі з мікроконтролером, наприклад . Нижче представлена ​​схема підключення та програмний код.

Ультразвукові

Випромінювач працює на високих частотах – від 20 кГц до 60 кГц. Звідси виходить одна неприємність - тварини, наприклад собаки, чутливі до цих частот, навіть вони використовуються для їх відлякування і дресирування. Такі датчики можуть дратувати їх, і з цим виникають проблеми.

Ультразвуковий датчик руху працює на ефект Допплера. Випромінювана хвиля, відбиваючись від рухомого об'єкта, повертається і приймається приймачем, у своїй довжина хвилі (частота) трохи змінюється. Це детектується і датчик видає сигнал, який використовують для керування реле або симмістором і комутації навантаження.

Датчик непогано відпрацьовує рухи, проте якщо рухи дуже повільні – він може не спрацьовувати. Перевагою є те, що вони не є чутливими до змін умов навколишнього середовища.

Лазерні або фотодатчики

Вони є випромінювач (наприклад ІЧ-світлодіод) і приймач (фотодіод аналогічного спектра). Це простий датчик, можлива реалізація у двох виконаннях:

1. Випромінювач та фотодіод монтуються в проході (контрольованій зоні) навпроти один одного. Коли ви проходите через нього ви затуляєте випромінювання і воно не досягає приймача, тоді спрацьовує датчик і вмикається реле. Це можна використовувати й у системах сигналізації.

2. Випромінювач і фотодіод стоять поряд один з одним, коли ви знаходитесь в зоні дії датчика випромінювання відбивається від вас і потрапляє на фотодіод. Це називається також датчиком перешкоди, що з успіхом застосовується в робототехніці.

Мікрохвильовий

Складається також із передавача та приймача. Перший генерує сигнал високої частоти, другий приймає. Коли ви проходите поряд змінюється частота. Приймач налаштований таким чином, що при зміні частоти сигнал посилюється та передається на виконавчий орган, наприклад, реле, і відбувається включення навантаження.

Мікрохвильові датчики руху дуже чутливі, дозволяють «побачити» об'єкт навіть за дверима або за склом, проте це викликає проблеми помилкового спрацьовування, коли об'єкт знаходиться поза полем передбачуваної видимості.

Це досить дорогі датчики, але вони реагують навіть на незначні рухи.

Так само працюють і ємнісні прилади. Така схема зображена нижче.

Як підключити датчик руху?

Можна придумати безліч варіантів і схем підключення датчика руху в залежності від ваших потреб, іноді потрібно щоб система спрацьовувала при русі в різних місцях, наприклад вуличне освітленняпо дорозі від дому до воріт і навпаки, в інших випадках необхідно примусове вмикання або відключення світла і т.д. Ми розглянемо кілька варіантів.

Зазвичай датчик руху має три дроти або три клеми для приєднання:

1. Приходить фаза.

2. Фаза, що відходить для живлення навантаження.

Якщо вам не вистачає потужності датчика – використовуйте проміжне реле та . Для цього замість лампочки в наведених нижче схемах підключаються висновки котушки.

На фото нижче зображені клеми до яких приєднуються проводи живлення.

Висновок

Використання датчиків руху, хоч би як це звучало, це крок . По-перше, це допоможе економити електроенергію та ресурс ламп. По-друге, це позбавить необхідності щоразу клацати вимикач. Для освітлення на вулиці при правильному налаштуванні можна зробити так, щоб світло вмикалося, коли ви підходите до воріт будинку.

Якщо відстань від воріт до будинку 7-10 можна обійтися і одним датчиком, тоді не доведеться прокладати кабель на другий датчик або збирати схему з прохідним вимикачем.

Як вже було сказано найчастіше зустрічаються інфрачервоні датчики, їх достатньо для простих завдань, якщо вам потрібна велика чутливість або точність - придивіться до датчиків інших типів.

Сьогодні нікого не здивуєш різними за призначенням та ефективністю електронними пристроямипревентивного попередження, які сповіщають людей або включають охоронну сигналізацію задовго до безпосереднього контакту небажаного гостя з кордоном, що охороняється (територією). Багато з таких вузлів, описаних у літературі, наприклад, на думку автора, цікаві, але ускладнені.

На противагу їм розроблена проста електронна схема безконтактного ємнісного датчика (рис. 2.2), зібрати яку під силу навіть радіоаматору-початківцю. Пристрій має високу чутливість входу, що дозволяє використовувати його для попередження про наближення людини до сенсора Е1.

Принцип дії пристрою заснований на зміні ємності між сенсором-антеною Е1 і «землею» (загальним дротом: усім тим, що співвідноситься до заземлюючого контуру, - в даному випадку це підлога і стінія приміщення). При наближенні людини ця ємність суттєво змінюється, що виявляється достатнім для спрацьовування мікросхеми K561TЛ1.

Мал. 2.2. Електрична схемабезконтактного ємнісного датчика

В основі конструкції – два елементи мікросхеми K561TЛ1 (DD1), включені як інвертори. Ця мікросхема має у своєму складі чотири однотипні елементи з функцією 2І-НЕ з тригерами Шміта з гістерезисом (затримкою) на вході та інверсією по виходу.

Застосування мікросхеми K561TЛ1 обумовлено малим споживанням струму, високою помехозащищенностью (до 45 % від рівня напруги живлення), роботою в широкому діапазоні напруги живлення (в діапазоні 3-15 В), захищеністю по входу від статичної електрики і короткочасного перевищення вхідних рівнів, перевагами, які дозволяють широко використовувати мікросхему в радіоаматорських конструкціях, не вимагаючи будь-яких особливих запобіжних заходів і захисту.

Крім того, мікросхема K561TЛ1 дозволяє включати свої незалежні логічні елементипаралельно, як буферні елементи, внаслідок чого потужність вихідного сигналу пропорційно збільшується. Тригери Шміта-бістабільні схеми, здатні працювати з повільно зростаючими вхідними сигналами, у тому числі з домішкою перешкод. При цьому круті фронти імпульсів, що забезпечують по виходу, можна передавати в наступні вузли схеми для стикування з іншими ключовими елементами і мікросхемами. Мікросхема K561TЛ (як, втім, і K561TЛ2) можуть виділяти керуючий сигнал (у тому числі цифровий) для інших пристроїв аналогового або нечіткого вхідного імпульсу.

Закордонний аналог К561ТЛ1 - CD4093B.

Схема включення інверторів – класична, вона описана у довідкових виданнях. Особливість представленої розробки – у конструктивних нюансах. Після включення живлення на вході елемента DD1.1 є невизначений стан, близький до низького логічного рівня. На виході DD1.1 - високий рівень, на виході DD1.2 знову низький. Транзистор VT1 закритий. П'єзоелектричний капсуль НАІ (з внутрішнім генератором 34) не активний.

До сенсора Е1 підключена антена – підійде автомобільна телескопічна. При знаходженні людини поряд з антеною змінюється ємність між штиром антени та підлогою. Від цього перемикаються елементи DD1.1, DD1.2 у протилежний стан. Для перемикання вузла людина середнього зросту повинна знаходитися (проходити) поряд з антеною довжиною 35 см на відстані до 1,5 м. На виведенні 4 мікросхеми з'являється високий рівень напруги, внаслідок цього транзистор VT1 відкривається і звучить капсуль НА1.

Підбором ємності конденсатора С1 можна змінити режим роботи елементів мікросхеми. Так, при зменшенні ємності С1 до 82-120 пФ вузол працює інакше. Тепер звуковий сигнал звучить тільки, доки на вхід DD1.1 впливає наведення змінної напруги - дотик людини.

Електричну схему (рис. 2.2) можна використовувати як основу для тригерного сенсорного датчика. Для цього виключають постійний резистор R1, екранований провід, сенсором є контакти мікросхеми 1 і 2.

Послідовно з R1 підключають екранований провід (кабель РК-50, РК-75, екранований провід для сигналів ЗЧ - підходять всі типи) довжиною 1-1,5 м, екран з'єднується із загальним проводом, центральна жила на кінці з'єднується зі штиром антени.

При дотриманні зазначених рекомендацій та застосуванні зазначених у схемі типів та номіналів елементів, вузол генерує звуковий сигнал частотою близько 1 кГц (залежить від типу капсуля НА1) при наближенні людини до штиря антени на відстань 1,5-1 м. Тригерний ефект відсутній. Як тільки об'єкт віддаляється від антени, датчик переходить у режим охорони (очікування).

Експеримент проводився також з тваринами - кішкою та собакою: на їх наближення до сенсора-антени вузол не реагує.

Можливості пристрою важко переоцінити. В авторському варіанті воно змонтоване поруч із дверною коробкою; вхідні двері- Металева.

Гучність сигналу ЗЧ, що випромінюється капсулем НА1, достатня для того, щоб почути його на закритій лоджії (вона можна порівняти з гучністю квартирного дзвінка).

Джерело живлення - стабілізований, з напругою 9-15 В, з гарною фільтрацією напруги пульсацій по виходу. Струм споживання мізерно малий в режимі очікування (кілька мікроампер) і збільшується до 22-28 мА при активній роботі випромінювача НА1. Безтрансформаторне джерело застосовувати не можна через ймовірність ураження електричним струмом. Оксидний конденсатор С2 діє як додатковий фільтр живлення, його тип - К50-35 або аналогічний, на робочу напругу не нижче напруги джерела живлення.

Під час експлуатації вузла виявлено цікаві особливості. Напруга живлення вузла впливає на його роботу: при збільшенні напруги живлення до 15 В як сенсор-антена використовується тільки звичайний багатожильний неекранований електричний мідний провід перетином 1-2 мм довжиною 1 м; ніякого екрану і резистора R1 у разі не треба, електричний мідний провід приєднується безпосередньо до висновків 1 і 2 елемента DD1.1. Ефект аналогічний. При зміні фазування вилки джерела живлення вузол катастрофічно втрачає чутливість і здатний працювати тільки як сенсор (реагує на дотик до Е1). Це актуально за будь-якого значення напруги джерела живлення у діапазоні 9—15 У. Вочевидь, друге призначення цієї схеми — звичайний сенсор (чи сенсор-тригер).

Ці нюанси слід враховувати під час повторення пристрою. Однак у разі правильного підключення, описаного тут, виходить важлива складова охоронної сигналізації, що забезпечує безпеку житла, що запобігає господарям ще до виникнення нештатної ситуації.

Монтаж елементів здійснюється компактно на платі зі склотекстоліту. Корпус для пристрою – будь-який із діелектричного (непровідного) матеріалу. Для контролю увімкнення живлення пристрій може бути забезпечений індикаторним світлодіодом, підключеним паралельно до джерела живлення.

Налагодження при точному дотриманні рекомендацій не потрібне. Якщо експериментувати з довжиною екрануючого кабелю, довжиною і площею сенсора-антени Е1 і зміною напруги живлення, можливо, потрібно скоригувати опір резистора R1 в широких межах - від 0,1 до 100 МОм. Для зменшення чутливості збільшують ємність конденсатора С1. Якщо це приносить результатів, паралельно С1 включають постійний резистор опором 5—10 МОм.

Мал. 2.3. Ємнісний датчик

Неполярний конденсатор С1 типу КМ6. Постійний резистор R2-МЛТ-0,25. Резистор R1 – типу ВС-0,5, ВС-1. Транзистор VT1 необхідний посилення сигналу з виходу елемента DD1.2. Без цього транзистора капсуль НА1 звучить тихо. Транзистор VT1 можна замінити на КТ503, КТ940, КТ603, КТ801 із будь-яким буквеним індексом.

Капсуль-випромінювач НА1 може бути замінений на аналогічний з вбудованим генератором 34 і робочим струмом не більше 50 мА, наприклад FMQ-2015B, КРХ-1212В та аналогічними.

Завдяки застосуванню капсуля з вбудованим генератором вузол виявляє цікавий ефект: при близькому наближенні людини до сенсора-антени Е1 звук капсуля монотонний, а при видаленні (або наближенні людини, починаючи з відстані 1,5 м до Е1) - капсуль видає стабільний за характером переривчастий звук відповідно до зміни рівня потенціалу на виході елемента DD1.2. (Подібний ефект ліг в основу першого електронного музичного інструменту- "Терменвокса".)

Для повного уявлення про властивості ємнісного датчика автор рекомендує ознайомитися з матеріалом.

Якщо як НА1 застосувати капсуль із вбудованим гене-ратбром ЗЧ, наприклад КРІ-4332-12, то при порівняно великій відстані людини від сенсора-антени звук нагадуватиме сирену, а при максимальному наближенні — переривчастий сигнал.

Деяким мінусом пристрою можна вважати відсутність вибірковості (системи розпізнавання «свій/чужий»), так вузол сигналізуватиме про наближення до Е1 будь-якої особи, у тому числі господаря квартири, що вийшов «за хлібом». Основа роботи пристрою - електричні наведення та зміна ємності максимально корисні при експлуатації у великих житлових масивах із розвиненою мережею електричних комунікацій; Вочевидь, прилад буде марний у лісі, у полі та скрізь, де немає електричних комунікацій.

Кашкаров А. П. 500 схем для радіоаматорів. Електронні датчики.