Простой датчик движения своими руками: пошаговая инструкция

Устройство датчика движения

Конструкция датчика содержит две части – неподвижную, которая крепится к поверхности, и подвижную. Подвижная часть имеет две степени свободы и может поворачиваться на 30-400° в горизонтальной и вертикальной плоскостях.

Датчик движения LX-02 в разобранном виде выглядит так:

Вид на доски со стороны детали Вид на доски со стороны детали

Вид сзади (со стороны припаянных деталей):

Вид на платы датчиков движения со стороны пайки Вид на платы датчиков движения со стороны пайки

Основные детали, используемые в устройстве:

• микросхема — LM324, это четыре операционных усилителя в одном корпусе. Паспорт можно скачать здесь: • LM324,224,2902 Operational Amplifiers.pdf / , pdf, 134,11 кБ, скачано: 3115 раз./
• датчик движения — PIR D203S или 1VY7015
• транзистор типа С9013 — биполярный средней мощности. Паспорт можно скачать здесь: • S9013/, pdf, 62,29 кБ, скачано: 1561 раз./
• реле СХД-24VDC-FA.

Со стороны микросхемы клавиша — регулировка света, рядом — регулировка времени включения.

Принцип работы устройства

Датчик движения чаще всего используется для включения света, когда вы проходите или находитесь рядом с ним. С его помощью можно хорошо сэкономить электроэнергию и избавить себя от необходимости крутить выключатель. Это устройство также используется в системах сигнализации для обнаружения нежелательных вторжений. Кроме того, их можно встретить и на производственных линиях, там они нужны для автоматизированного выполнения каких-либо технологических задач. Датчики движения иногда называют датчиками присутствия.

Как работает датчик движения.

Типы приборов

Датчики движения различают по принципу работы, от этого зависит их работа, точность и полезность функций. У каждого из них есть сильные и слабые стороны. Окончательная цена такого датчика также зависит от конструкции и типа используемого элемента. Датчик движения может быть выполнен как в одном корпусе, так и в разных корпусах (блок управления отдельно от датчика).

Контактные варианты

Самый простой вариант датчика движения — использовать концевой выключатель или геркон. Герконовый переключатель (герметичный контакт) — это переключатель, который срабатывает при приложении магнитного поля. Суть работы заключается в установке концевого выключателя с нормально разомкнутыми контактами или геркона на дверь, при открытии и входе в помещение контакты замыкаются, включается реле, а оно включит освещение. Такая схема показана ниже.

Контактный датчик движения.

Инфракрасные

Они запускаются тепловым излучением, реагируют на перепады температуры. Когда вы попадаете в поле зрения такого датчика, он срабатывает от теплового излучения вашего тела. Недостатком этого метода определения являются ложные срабатывания. Тепловое излучение присуще всему вокруг. Вот некоторые примеры:

1. ИК-датчик движения размещается в помещении с электронагревателем, который периодически включается и выключается по таймеру или термостату. При включении обогревателя возможны ложные срабатывания. Избежать этого можно долгой и кропотливой настройкой чувствительности, а также попыткой направить ее так, чтобы в зоне прямой видимости не было обогревателя.
2. При установке на открытом воздухе возможно освобождение от порывов горячего ветра.

В целом эти датчики работают хорошо, при этом это самый дешевый вариант. В качестве чувствительного элемента используется ИК-датчик; он создает электрическое поле, пропорциональное тепловому излучению. Но сам датчик не имеет широкого определения направления; поверх него установлена ​​линза Френеля.

Инфракрасный датчик движения

Правильнее будет сказать – многосегментный объектив, или мультилинза. Обратите внимание на окошко такого сенсора, оно разделено на секции, это сегменты линз, они фокусируют приходящее излучение в узкий пучок и направляют его на чувствительную область сенсора. В результате на малое приемное окно пироэлектрического датчика попадают пучки излучения с разных направлений.

Для повышения эффективности обнаружения движения можно установить двойные или четверть датчиков или несколько отдельных. Это расширяет поле зрения устройства

Исходя из вышеизложенного, следует отметить, что на датчик не должен попадать свет от лампы, а также в поле зрения не должно быть ламп накаливания, это также является сильным источником ИК-излучения, поэтому работа датчика система в целом будет нестабильной и непредсказуемой. ИК плохо проходит через стекло, поэтому он не будет работать, если вы находитесь за окном или стеклянной дверью.

ИК датчик своими руками.

Лазерный или фотодатчик

Лазерный датчик представляет собой пару элементов, передатчик и приемник, при этом передатчик может находиться в ИК-спектре, чтобы его не замечал человеческий глаз. Такие датчики используются в сигнализации, при пересечении лазерного луча он не попадает на фотоприемник (фоторезистор или фотодиод) и схема сигнализирует о присутствии в помещении.

Как сделать антенну Харченко для Т2 своими руками. Читать далее Устройство и схема трехфазного трансформатора. Подробнее Чем отличается пусковой конденсатор от рабочего читать далее

Как вы используете этот сигнал зависит от дополнительных подключений, вы можете включить свет через реле времени или сирену или сигнал на блок управления охранной системы. Другой тип фотодатчиков выглядит так: светодиодный передатчик и приемник устанавливаются не друг напротив друга, а рядом, в одной плоскости, излучение отражается и попадает на оптический приемник, когда вы входите в поле зрения датчика, движение датчик срабатывает. Другое название – датчик препятствий.

Преимущества и недостатки фотодатчика Простота устройства Дешевизна комплектующих Узкое поле зрения Специфика использования

Микроволновое устройство

Датчик движения микроволновый — работает по принципу радиопередатчика. В цепи генерируются и принимаются высокочастотные колебания, приемная часть устроена таким образом: когда рядом никого нет, реле отключается. При входе в рабочий диапазон приемника происходит изменение частоты колебаний, в результате чего с диода детектора поступает сигнал, необходимый для включения токового элемента и подачи напряжения на нагрузку. Недостатки: Высокочастотное излучение вредно для здоровья (даже если у вас в кармане смартфон, там излучения еще больше). Относительно высокая стоимость. Возможны ложные срабатывания при воздействии вне наблюдаемой зоны.

Чувствительность позволяет обнаружить объект, например, за дверью или стеклом; обнаруживает даже малейшие движения. Микроволновый датчик движения основан на эффекте Доплера. Датчик, излучающий и принимающий электромагнитные волны, фиксирует присутствие теплокровных существ в секторе управления. Датчик движения своими руками проще сделать с антенной, имеющей разветвленную диаграмму направленности, тогда он будет реагировать независимо от того, откуда исходит толчок. Надежно работает на расстоянии 5 м. Для срабатывания датчика достаточно движения руки.

Датчик движения микроволновки.

Первоначально при включении устройства на выходе устройства будет напряжение, близкое к нулю. При обнаружении датчиком обрыва охранного сектора значение выходного напряжения возрастет до 3-5 вольт. Согласно диаграмме, обратное сцепление должно происходить не менее чем через 30 секунд. Изменяя значения емкостей и резисторов можно его регулировать. Приобретя весь перечень элементов, указанных на представленной принципиальной схеме, все устройство можно разместить на двух печатных платах размером 5х4 см, причем на одной из них большую ее часть будет занимать приемопередатчик с антенной.

Функция микроволнового датчика, связанная со способом обнаружения человека, заключается в возможности определения движения через радиопроницаемые препятствия. В этом его преимущество и недостаток одновременно. Полученное устройство имеет следующие параметры:

1. напряжение питания 5-15 В;
2. потребляемый ток 3 мА;
3. мощность передатчика 2 мВ;
4. температурный диапазон -20 +50 градусов Цельсия;
5. сектор управления — 360⁰;
6. дальность обнаружения до 8 м;
7. задержка отключения — 30 с.

Принципиальная схема микроволнового датчика движения

Корпус датчика может иметь любую форму, но материал должен быть радиопрозрачным. Во время настройки нужно правильно его расположить. Необходимо учитывать, из каких материалов сделаны стены, пол и потолок помещения. Устройство не нужно наводить на окно; возможны ложные срабатывания от людей, проходящих за окном. При необходимости можно уменьшить чувствительность, это также снизит количество ложных срабатываний. Это делается резистором R4. Он изменяет коэффициент усиления транзистора VT1.

На компараторе, собранном на микросхеме К554 СА1, сравнивается сигнал с приемника и пороговый уровень. При его превышении срабатывает датчик. При сборке этого узла действуйте в следующем порядке:

• подготовьте блок питания. Для этого нужно срезать с него разъем, а затем определить вольтомметром, где находится «плюс»;
• припаять резистор к плюсовой клемме;
• также с помощью паяльника соедините катод фотодиода с плюсом резистора;
• затем к минусу подстроечного резистора нужно припаять анод фотодиода, а также эмиттер транзистора VT1;
• после этого эмиттер VT2 необходимо припаять к минусу резистора, а коллектор VT2 — к одному из контактов геркона. Второй контакт реле подключается к источнику питания;
• лазерная указка чаще всего используется в самодельных датчиках, поэтому она наиболее проста в использовании. Для экономии к блоку питания подключаются 2 дополнительных провода;
• винт должен быть вставлен в прокладку сантехники. Его шляпка должна быть помещена внутрь указателя так, чтобы он упирался в пружину;
• один шнур питания необходимо подсоединить к винту, а другой просунуть между корпусом лазерной указки и сантехнической прокладкой.

Перед включением ДД убедитесь в правильности сборки, сверившись со схемой. После этого устройство можно подключить и проверить его работу.

Читайте также: Электропроводка в бане — правила монтажа

Датчик движения для сигнализации

Такие устройства широко используются не только для автоматического включения и выключения света, но и в системах безопасности. Для этого используются инфракрасные ДД, реагирующие на температуру объекта. Поскольку тело человека является активным источником инфракрасных лучей, устройство моментально реагирует на него, в том числе подает сигнал тревоги. К преимуществам инфракрасного ДД относятся:

• безопасность людей и животных;
• надежный;
• простая установка.

Собрать простой датчик движения для сигнализации можно своими руками. Для этого вам нужно:

• корпус (подойдет от старого бытового прибора);
• шнуры питания;
• фотодиод;
• биполярный транзистор с p-n-p переходом;
• герконовое реле;
• настройка сопротивления.

Порядок сборки датчика

Функцию регулятора чувствительности выполняет резистор R11. Стабилитрон действует как компаратор (реле сравнения). Антенна размещена на верхней части платы. Чтобы он не окислялся, его полируют и сверху добавляют тонкий слой ацетона. Катушки намотаны на 12 витков тонкой проволоки. Втулка крепится к центральному отверстию винтом 3 мм. Готовый блок помещается в корпус, где предварительно просверливается отверстие для крепления. При необходимости внутренние углы корпусной детали можно расточить.

Чтобы лучше видеть светодиоды, под ними также можно просверлить специальные отверстия, но в большинстве случаев в этом нет необходимости — их свечение хорошо видно сквозь материал корпуса. После этого к прибору подключается люминесцентная лампа. Это конец работы. Мы собрали простой инфракрасный датчик движения своими руками. Эти устройства, как упоминалось выше, очень просты и удобны в использовании. С их помощью можно значительно сэкономить на счетах за электроэнергию, а также создать вполне надежную систему безопасности. Так как вы теперь знаете, как сделать датчик движения своими руками, то справитесь и сами.

Монтаж датчика движения.

Виды датчиков движения

Основная задача датчика движения — регистрировать движение в заданной области. Как только объект пересекает указанную линию или занимает положение в области, охватываемой датчиком, датчик фиксирует это явление и посылает соответствующий сигнал. В быту на сегодняшний день существует достаточно большой выбор таких устройств, которые отличаются как функциональностью, так и принципом действия:

• инфракрасный – основан на принципе изменения состояния электронного ключа под действием светового излучения;
• радиоволновые – посылают радиоволны определенной частоты в заданную местность, в случае препятствия волны отражаются и антенна воспринимает это излучение, и дает в ответ соответствующий сигнал;
• тепловые — реагируют на появление в зоне действия объектов с определенной температурой, подходят для использования в помещении или после захода солнца;
• магнитные – являются аналогом кнопки, устанавливаемой на дверь или ворота, срабатывают при открытии, этот тип датчиков имеет существенные ограничения в работе;

Датчики теплового движения выйдут из строя при установке на кухне рядом с обогревателями и другими источниками тепла. Точно так же радиоволновой датчик боится помех. Поэтому широкое распространение получили инфракрасные приборы, работающие за счет фотореле, изменяющего уровень сопротивления при попадании световых волн. Самым простым и понятным в изготовлении будет инфракрасный датчик движения.

Схемы датчиков движения

Принцип работы датчика движения основан на показаниях измерительного элемента, который фиксирует изменения определенного параметра в окружающей среде. В качестве чувствительного элемента будем рассматривать пиромодуль (PIR элемент) или фоторезистор, который будет реагировать на изменение инфракрасного излучения. Самая простая схема такого датчика:

Рис. 1. Настройка датчика на пиромодуле

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

• непосредственно пироэлектрический PIR;
• полевой транзистор Т1;
• шунтирующий резистор R1.

Схема работает следующим образом: когда свет попадает на датчик PIR, он изменяет параметр количества электричества и открывает цепь для протекания тока через нагрузку. Это самый простой вариант датчика движения; вместо этого вы можете использовать домашний тест PM-4. Подключение последнего будет немного сложнее и потребует отдельной установки некоторых радиодеталей. Схема подключения датчика ПМ-4 представлена ​​на рисунке ниже:

Рис. 2. Подключить датчик РМ-4

Эта модель элемента PIR, в отличие от предыдущей, имеет восемь контактов, из которых 5 должны быть подключены. Как видно на схеме 2, подключение выглядит следующим образом:

• выводы 1.6 и 8 необходимо объединить для подключения минусовой шины;
• вывод 8 соединен с выводом 2 через резистор R1;
• вывод 2 подключен к затвору транзистора VT1;
• вывод 4 датчика подключен к истоку транзистора VT1.

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

Рис. 3. Схема датчика движения на транзисторе

Так как регулировка открытого и закрытого положений датчика движения будет осуществляться за счет светового тока, падающего на кристалл, то база снимается 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 по цепи и усилителю DA1 потечет в нагрузку;
• в случае прекращения подачи светового потока на VT1 переход замкнется и напряжение в точке А будет стремиться к нулю, конденсатор С1 начнет разряжаться;
• питание нагрузки прекратится из-за закрытия фототранзистора, а возобновление наступит только после того, как барьер между источником света и приемником покинет заданную область;

Рис. 4. Препятствие между источником и приемником

• к выходу датчика движения можно подключить реле или контактор, который будет управлять включением или выключением светового пятна.

На схеме R1 вместе с конденсатором С1 — времязадающая цепочка, поэтому от их параметров будет зависеть результат включения нагрузки. В нашем примере наиболее распространенное подключение освещения — от датчика движения. В цепи обратной связи усилителя установлен регулируемый резистор R2, и чем больше его номинал, тем эффективнее работа усиления, но снижается устойчивость всей цепи. Поэтому подбор этих трех элементов необходимо производить опытным путем, на рисунке выше указаны лишь примерные параметры.

Что потребуется для изготовления?

Для сборки датчика движения своими руками необходим перечень радиоэлементов, указанных в списке, если используется другая схема, то детали для нее подбираются:

• фоторезистор (при его отсутствии его можно заменить модернизированным транзистором, как показано на рисунке);
• емкостный элемент;
• усилитель с возможностью установки обратной связи;
• два резистора, один из которых имеет функцию регулировки;
• реле или контактор в качестве исполнительного органа;
• светодиодная или лазерная указка в качестве источника света;

Рис. 5. Светодиод как источник света

• соединительные кабели и платы.

Из инструментов пригодятся кусачки, паяльник и паяльник, если используется монтажная плата, то возьмите любое приспособление для резки или разделения точками. Обратите внимание, что согласно п. 2.1.21 ПУЭ все соединения электрических деталей должны выполняться пайкой, болтовым соединением, опрессовкой или опрессовкой, поэтому ни в коем случае не скручивайте. Последний вариант актуален на этапе проектирования и подбора элементов, когда все узлы датчика движения находятся под вашим непосредственным контролем.

Процесс изготовления датчика движения пошагово

Качество и результат, достигаемый при сборке датчика движения своими руками, напрямую зависит от ваших знаний в области радиомоделирования и наличия определенных навыков. Поэтому, чтобы исключить элементарные неточности и ошибки, приведем пошаговую инструкцию изготовления датчика движения:

Общее время: 1 час

Проверьте целостность деталей

Подготовьте радиодетали датчика движения из предыдущего списка и проверьте их целостность визуальным осмотром.

Нанесите разметку на плату

Прикрепите детали к плате, рассчитайте количество и расположение, исходя из принципа и схемы подключения датчика движения. Когда у вас будет нужное количество отверстий или размеров, отметьте их на доске.

Отпилите по линии разметки часть платы

С помощью слесарного инструмента распилите выбранный участок по разметке. При резке доски всю матрицу желательно зафиксировать в тисках или прижать к столу, так процесс будет легче, а линия разделения получится ровной.

Обработайте края напильником

Если у вас есть серьезные изъяны по краю платы или вам изначально нужны ровные края для датчика движения, их следует обработать наждачной бумагой или напильником.

Вставьте детали в отверстия на плате

Установите все элементы в отверстия на плате. Монтаж осуществляется таким образом, чтобы детали плотно прилегали, не болтались и не мешали размещению конструкции в доме.

Припаяйте элементы на плату

С помощью паяльника и олова припаяйте к плате все элементы датчика движения.

Подключите к прибору освещения

Теперь у вас есть готовый блок фиксации движения, который можно подключить через реле к световому блоку. Рекомендую протестировать работу перед установкой.

Учтите, что при установке на открытом воздухе вместе со светильником важно обеспечить достаточную защиту от попадания пыли и влаги. Поэтому собранную плату помещают в герметичный короб, а все отверстия готовят с помощью герметика.

Подключение датчика движения

Подключение датчика движения требует немного больше навыков, чем подключение обычного выключателя. Перепутав провода датчика, можно спалить как сам датчик, так и провода. Особенно, если она не защищена должным образом.

У меня бывало, когда в инструкции были указаны одни цвета ниток, а на самом деле — другие.

Датчик движения и датчик освещенности (фотореле или сумеречное реле) подключаются точно так же, поэтому на схеме ниже в качестве источника воздействия указан свет.

Выводы для подключения датчика движения и датчика освещенности

Схема подключения датчика движения и освещенности.

Как видите, эта принципиальная схема ничем не отличается от схемы включения лампочки через обычный выключатель. Отличие только в том, что при подключении задействуется и нулевой провод, и что на выключатель воздействует человеческая рука, а на датчик действует движение или свет.

Как подключить датчик движения также показано на схеме в инструкции (ниже).

На схеме также указаны цвета проводов. Также обозначения контактов обычно выбиты на корпусе возле каждого контакта.

Цвет контакта для подключения датчика LX:

• коричневый (черный) — фазный вход (для включения освещения и питания внутренней цепи)
• синий (зеленый, синий) — ноль для питания электронной схемы датчика, для питания освещения не используется.
• красный — фазный выход (подключение нагрузки)

Нагрузка (лампочка) подключена к нулю и выходу.

Следует отметить, что такая цветовая маркировка не является обязательной для производителя. Даже от одного и того же производителя одни и те же штифты могут иметь разный цвет резьбы. Поэтому необходимо обратиться к инструкции, а в случае сомнений разобрать датчик и посмотреть соединение проводки на плате.

Инструкция к датчику движения

Поскольку в данной статье рассматривается модель LX-02 (SEN15), инструкция для этого датчика приведена ниже.

Инструкция к датчику движения LX-02

Вот, собственно, и все, что я хотел рассказать об устройстве и схеме датчика движения.

Кстати, у меня есть еще несколько статей на эту тему:

• Описание, применение и параметры
• Установка наружных датчиков на больших площадях
• Различные продвинутые схемы обмена
• Светодиодная лампа

Тема ремонта датчика освещена в статье Ремонт датчика движения своими руками. Обзор. Там же показана и рассмотрена схема датчика движения на специализированной микросхеме LP8072C.

Ещё одна схема датчика

Читатель Александр из Королева прислал в декабре 2014 года еще одну схему датчика движения, которую собственноручно скопировал с платы. Картинка тоже прилагается.

Цепь датчика движения 3

А вот и осциллограммы, поясняющие работу схемы:

Осциллограмма 1 работы цепи датчика

Осциллограмма 2 работы датчика движения

Карта датчика движения. Столовая модель — 94во-д

Александр, спасибо! Удачи в работе!

Внешний вид датчика движения

Еще пара фотографий того, как может выглядеть плата датчика движения в разобранном виде.

Карта датчика движения. Сторона пайки

Карта датчика движения. Деталь со стороны

Если что-то непонятно или есть что добавить — спрашивайте и пишите в поле для комментариев. Если вам интересно, что я буду дальше публиковать в своем блоге SamElectric.ru, подписывайтесь на получение новых статей.