Датчики движения | Основные виды и их особенности, области применения
В повседневной жизни датчики движения чаще всего используются в:
1. Охранных системах, сигнализациях, системах контроле доступа (в том числе автомобильных)
2. Управлении освещением
3. Системах умного дома, для управления различными устройствами вентиляции, кондиционирования, автоматического открывания дверей и т.п. Под понятием «датчик движения» или «датчик присутствия», часто скрываются устройства совершенно разного принципа действия, выполняющие единую задачу, только различными способами.
В настоящее время наибольшее распространение получили следующие виды датчиков движения:
Полезная информация о различных характеристиках датчиков движения, которые нужно учитывать при выборе и приобретении.
А теперь давайте рассмотрим подробнее каждый из типов датчиков движения, принцип их действия, особенности эксплуатации, варианты использования и области применения.
Инфракрасные (ИК) датчики движения
Принцип Действия Инфракрасного датчика движения
Принцип работы инфракрасных датчиков движения заключается в обнаружении изменений инфракрасного (теплового) излучения окружающих объектов.
Каждый объект имеющий температуру испускает инфракрасное излучение, которое через систему линз или специальных вогнутых сегментированных зеркал, попадает на расположенный внутри датчика движения чувствительный сенсор, регистрирующий это.
Как работает инфракрасный датчик движения?
Когда объект движется, его ИК излучение поочередно фокусируется различными линзами системы на сенсоре (количество линз обычно варьируется от двадцати до шестидесяти штук), это и является сигналом к выполнению заложенной в датчике функции. Чем больше линз в системе датчика движения – тем выше его чувствительность. Так же, чем больше площадь поверхности системы линз – тем шире зона охвата у датчика движения.
Основные недостатки инфракрасных датчиков движения:
— Возможность ложных срабатываний. Из-за того, что датчик реагирует на любые ИК (тепловые) излучения, могут случаться ложные срабатывания даже на теплый воздух, поступающий из кондиционера, радиаторов отопления и т.п.
— Снижена точность работы на улице. Из-за воздействия окружающих факторов, таких как прямой солнечный свет, осадки и т.п.
— Относительно небольшой диапазон рабочих температур
Плюсы инфракрасных датчиков движения:
— Возможность довольно точной регулировки дальности и угла обнаружения движущихся объектов
— Удобен в использовании вне помещений т.к. реагирует лишь на объекты имеющие собственную температуру.
— При работе абсолютно безопасны для здоровья человека или домашних питомцев, т.к. работает как «приемник», ничего не излучая
Подробное описание установки и подключения инфракрасного датчика движения описано в нашей статье :
Ультразвуковые (УЗ) датчики движения
Принцип действия ультразвукового датчика движения
Принцип работы ультразвукового датчика движения заключается в исследовании окружающего пространства с помощью звуковых волн, частотой находящейся за пределами слышимости человеческим ухом – ультразвуком. При обнаружении изменения частоты отраженного сигнала, в следствии движения объектов, датчик запускает заложенную в нее функцию.
Как работает ультразвуковой датчик движения?
Внутри ультразвукового датчика движения расположен генератор звуковых волн (в зависимости от производителя и модели обычно генерируется частота звуковой волны 20-60 кГц), которые излучаются в зоне действия датчика и отражаясь от окружающих объектов поступают обратно в приемник.
Когда в зоне обнаружения ультразвукового датчика движения появляется движущийся объект, частота отраженной от объекта волны изменяется (эффект Доплера), что регистрируется приемником датчика и от него поступает сигнал на выполнение заложенной в ультразвуковой датчик движения функции, это может быть включение освещения или разрыв сигнальной сети охранной системы.
Особо широкое применение ультразвуковые датчики движения получили в автомобильной промышленности: в системах автоматической парковки, в так называемых «парктрониках», а также системах контроля за «слепыми» зонами. В доме хорошо проявляют себя в обнаружении движений в достаточно длинных коридорах, на лестницах и т.п.
Основные недостатки ультразвуковых датчиков движения:
— Многие домашние животные слышат ультразвуковые частоты, на которых работает датчик движения, что зачастую вызывает у них сильный дискомфорт
— Относительно невысокая дальность действия
— Срабатывает только на достаточно резкие перемещения, если двигаться совсем плавно – возможно обмануть ультразвуковой датчик движения
Преимущества ультразвуковых датчиков движения:
— Относительно невысокая стоимость
— Не подвергаются влиянию окружающей среды
— Определяют движение вне зависимости от материала объекта
— Имеют высокую работоспособность в условиях высокой влажности или запылённости
— Не зависят от влияния температуры окружающей среды или объектов
Микроволновые (СВЧ) датчики движения
Принцип действия микроволнового датчика движения
Микроволновый датчик движения излучает высокочастотные электромагнитные волны (частота волн может быть различной в зависимости от производителя, обычно она составляет 5,8ГГц), которые отражаясь от окружающих объектов регистрируются сенсором и в случае обнаружения малейших изменений отраженных электромагнитных волн, микропроцессор устройства приводит в действие заложенную в него функцию.
Как работает микроволновой датчик движения?
Когда в зоне обнаружение микроволнового датчика движения появляется перемещающийся токопроводящий объект, это регистрируется им и сразу поступает сигнал на выполнение встроенной в него функции.
Основные недостатки ультразвуковых датчиков движения:
— Имеет более высокую стоимость относительно датчиков других типов с аналогичными показателями
— Возможность ложных срабатываний, из-за движений вне необходимой зоны наблюдения, за окном и т.п.
— СВЧ излучение небезопасно для здоровья человека, необходимо выбирать микроволновые датчики движения с малой мощностью излучения. Согласно заключениям организаций, изучающих влияния СВЧ излучения на организм человека (Всемирная Организация Здравоохранения, Международная Комиссия по Защите от Неионизирующего Излучения и некоторых других), безопасным для человека является непрерывное излучение с плотностью мощности до 1 мВт/см2.
Преимущества микроволновых датчиков движения:
— Датчик способен обнаруживать объекты за разнообразными диэлектрическими или слабо проводящими ток препятствиями: тонкими стенами, дверьми, стеклами и т.п.
— Работоспособность датчика не зависит от температуры окружающей среды или объектов
— Микроволновый датчик движения способен реагировать на самые незначительные движения объекта
— Датчик обладает более компактными размерами
— Может иметь несколько независимых зон обнаружения
Комбинированные датчики движения
Принцип действия комбинированных датчиков движения
Комбинированные датчики движения совмещают в себе сразу несколько технологий обнаружения движений, например, инфракрасный датчик и микроволновой. Это наиболее удачное решение если требуется наиболее точное определение перемещений в зоне действия датчика. Несколько параллельно работающих каналов обнаружения движений, делают работу такого датчика максимально продуктивной, ведь они дополняют друг друга, замещая недостатки одних технологий – достоинствами других.
Характеристика, виды и принцип работы датчиков движения
С целью обеспечения безопасности используются различного рода охранные системы. Для экономного расхода электричества устанавливают освещение с регулируемым таймером. В обоих случаях предусмотрено применение датчиков движения.
Виды, конструкция, принципы работы, плюсы и минусы
Главная задача детектора движения состоит в фиксации проникновения на охраняемую территорию. Современные устройства срабатывают не только звуковым сигналом, но и включается освещение.
Существует 2 типа датчиков:
Монтаж может быть скрытым или наружным, с подключением к электросети или без него. Один или 2 прибора отличаются компактностью.
Инфракрасный
Принцип действия пассивного датчика основывается на фиксации перепадов теплового излучения объекта. Происходит это посредством встроенной системы линз (20-60 шт.) и зеркальных сегментов вогнутой формы. Сигнал подается на сенсор, который благодаря своей чувствительности регистрирует все изменения.
ИК датчик работает эффективнее, если количество линз приближено к максимальному показателю. Также существует прямая зависимость от площади поверхности приемника. Чем она больше, тем шире диапазон участка, который охватывает прибор.
Достоинства
Недостатки
Кроме того, датчик не срабатывает, если имеется преграда из материала, не пропускающего ИК. Стоимость аппаратуры низкая.
Существуют лазерные датчики. Они относятся к активной группе устройств. Принцип действия заключается в подаче сигнала и его прерывании. Последнее приводит к срабатыванию.
Ультразвуковой
УЗ — это волны, которые не воспринимаются человеком. Активные датчики способны улавливать подобные изменения (20-60 кГц, чаще 30-40 кГц). Это происходит за счет встроенного генератора. В зоне охвата устройства происходит излучение волн. При движении объекта они отражаются, что фиксируется приемником. В результате включается оповещение.
Достоинства
Недостатки
Минусом является и тот факт, что УЗ датчик можно обмануть, если движение происходит плавно. Зато стоимость устройства относительно низкая.
Не рекомендуется применение в условиях резких перепадов температуры и влажности. Большинство моделей к ним чувствительны.
Радиоволновой
Отличительной чертой по отношению к ИК датчиком является излучение электромагнитных волн (5,8 ГГ). В остальном принцип действия аналогичен. В зависимости от передатчика диапазон охвата может быть разным.
Достоинства
Недостатки
К минусам относят и высокую стоимость. Из-за этого устройства не пользуются большой популярностью. Зато беспроводное устройство можно установить в удобном месте, так как оно не зависит от расположения источника электричества.
Комбинированный
Подобный тип датчиков включает в себя несколько технологий обработки информации. Наиболее эффективным считается сочетание ИК датчика и радиоволнового.
В такие устройства встраивается оптическая система, которая способна реагировать на движение в углах или за перегородками. Дополнением могут быть датчики шума и ИК излучения.
Достоинства
В продаже имеются варианты для скрытой установки.
Акустический
Применяются такие приборы для выявления шумов внутри помещения. Подразумевается установка конкретного предела, при нарушении которого происходит срабатывание. Дополнительно устанавливаются фильтры, которые позволяют исключить ложные реакции.
В отличие от иных датчиков, которые заполняют помещение излучением, на установку акустического прибора разрешение не требуется. Это объясняется тем, что устройство создает в пространстве безопасное электрическое поле, которое иначе называется механическим напряжением. Чаще устройство устанавливают для того, чтобы обнаруживать битье окон.
Приемником является микрофон. Он генерирует поступающую информацию а переменное напряжение. Далее электронная плата проводит анализ информации:
Достоинства
Недостатки
Различают беспроводные устройства и с питанием от электросети. Выглядит оно также, как и аналогичные приборы. Для наружной установки практически не используется.
Назначение и применение
Изначально датчиками движения пользовались с целью охраны территории внутри и снаружи здания. Позднее область применения распространилась на частный сектор. Современные технологии позволяют контролировать освещение с помощью различных подобных устройств.
Охранные системы
Используемые приборы для охраны территории при срабатывании могут включить освещение, видеокамеры и сигнализацию. В помещении устанавливают чаще ИК детекторы, которые настраивают на контроль открытого пространства. Однако для узких коридоров лучше выбирать УЗ или радиоволновое устройство.
Снаружи применяются датчики, срабатывающие на тепловое излучение и комбинированного типа. Для охраны периметра актуальнее выбирать активные.
Что касается автомобильных охранных систем, то здесь важна компактность. Этот параметр имеют ультразвуковое и радиоволновое оборудование.
Управление освещением
Для включения света применяются, как правило, пассивные датчики, реагирующие на тепловое излучение. Главным параметром для выбора считается дальность действия. Она составляет 12 м.
Угол обозрения может быть разным. Срабатывание происходит только, когда человек находится в контролируемой зоне. Если встроен датчик освещения, то в светлое время дня освещение не включается. Это позволяет сэкономить на затрачиваемом электричестве.
В системах умного дома
Управление различных технических устройств, которыми оснащен дом, осуществляется посредством пульта или мобильного телефона. Для этого устанавливаются различного рода датчики.
Приборы, реагирующие на движение, функционально предназначены для включения света и охраны территории. Любые изменения в системе безопасности фиксируются видеокамерами, которые автоматически направляются в зону движения. Владелец и охранник параллельно получает сигнал об этом.
Освещение может быть настроено в двух вариантах:
Важные характеристики
Выбор устройства основывается не только на принципе действия, условиях эксплуатации и способах установки. Важным параметром является и диапазон действия устройства.
Угол обзора
Измеряется показатель в градусах. Варьируется в пределах 60-360 единиц в горизонтальной плоскости и 15-20 единиц в вертикальной. Максимальное значение имеют потолочные датчики, минимальное — настенные.
Уличные датчики рассчитаны на максимальный охват охраняемой территории. Поэтому угол обзора имеет показатели свыше 180 градусов.
Дальность действия
Единицами измерения являются метры. Рассматривается дальность в трех плоскостях:
Способ и место установки
Монтажные работы зависят от конструктивных особенностей датчиков. Существуют устройства для внутреннего использования и наружного. Последние имеют корпус, защищенный от воздействия природных явлений. Предусмотрен и более широкий диапазон допустимых для эксплуатации температур.
Для установки датчиков исключаются следующие участки:
Чтобы избежать ложных срабатываний, рекомендуется монтаж устройств на несущих конструкциях, где присутствие прямых лучей солнца минимально. Последнее может засветить чувствительные детекторы.По способу установки различают следующие модели:
Встраиваемые модели частично утапливаются в основание. То есть видимыми остаются только принимающая поверхность и декоративная рамка. Весь механизм находится в нише стены.
Дополнительные возможности
Современные устройства разрабатывают так, чтобы они имели расширенные функции. То есть, не только срабатывали на движение и сигнализировали об этом, но и дополнительно выполняли другие задачи.
Датчик освещенности
Радиус действие чаще составляет 180 градусов, но есть модели с полным охватом окружности.Во время движения происходит замыкание цепи, и свет включается.
Защита от животных
Ультразвуковые и радиоволновые датчики автоматически отпугивают животных, так как они их воспринимают и вызывают дискомфорт. На человека волны действуют также негативно, но незаметно.
ИК приборы можно настроить так, чтобы срабатывание на передвижение животных не происходило. Такая возможность имеется и в некоторых моделях комбинированных датчиков.
Есть приборы, в которых настройка ведется в соответствии с весом объектов. Так, если допустимое значение отрегулировать с превышением данных о животных, то реакции не будет.
Задержка отключения света
Существуют детекторы, в которых встроен регулятор времени отключения света (таймер). Тогда срабатывание будет происходить в необходимый для потребителя срок.
Автономность
Автономный датчик движения имеет питание от батареек или аккумуляторов. Может быть оснащен модулем GSM для работы с мобильным телефоном. Допускается совместимость с камерами видеонаблюдения.
Основные причины поломки или нарушения работы
Распространенной причиной выхода устройства из строя является неправильное подключение. Если датчик постоянно горит, срабатывает без учета настроек, то произошел сбой в работе прибора.
Для ремонта и выявления причин рекомендуется обратиться к специалистам. При чем, лучше, если они же будут представителями изготовителя. Самостоятельно можно только проверить настройки и откорректировать их.
Ошибочным может быть и расположение датчика. Если рядом имеются факторы, влияющие на результаты, то ложные срабатывания или отсутствие реакции будут обеспечены. Например, объемный ИК датчик эффективнее работает в перпендикулярной плоскости, нежели в горизонтальной, соответственно второй вариант снизит возможность срабатывания.
Обозначение на схеме
На схеме графически датчик движения обозначается в виде квадрата с треугольным вырезом. Направлен последний плоскостью в сторону охватываемой территории.
Подключение производится по схеме замыкания и размыкания цепи. Если подразумевается временное и постоянное освещение, то параллельно устанавливается выключатель. Если он отключен, то освещение работает от датчика.
Различают двухпроводные и трехпроводные устройства. Первые, как правило, устанавливают в стандартный подрозетник. Подключение происходит по тому же принципу, что и у выключателя с одной клавишей. Вторые подключаются немного сложнее, но технология та же. Только дополнительно предусмотрено подключение нулевой фазы.
Рекомендации по размещению
Пластиковый корпус устройства легко повреждается от удара. Поэтому стоит избегать мест, в которых возможно повреждение. На улице стоит устроить козырек, для защиты прибора от солнца и осадков.
Угол наклона
Большинство датчиков, особенно реагирующих на тепловое излучение, следует устанавливать под углов в 90 градусов относительно возможно движения объекта. Любые преграды при этом будут негативно отражаться на полноценном обзоре допустимой территории.
Чувствительность
При неправильной настройке чувствительности устройство будет реагировать на все объекты. Для того, чтобы ограничить реакцию только на людей, нужно установить режим на “средний”. В инструкциях производитель предусматривает об этом информацию.
Время задержки
Этот показатель регулируется исходя из индивидуальных предпочтений. Чаще используется диапазон от 1 до 600 секунд. Специалисты рекомендуют останавливаться на выборе показателя в 1 минуту.
Датчик движения — это электронное устройство, распознающее перемещение объектов. Датчики осуществляют контроль за окружающей обстановкой и автоматически передают команду в ответ на движение объекта в зоне действия прибора.
Датчики движения (датчики присутствия) используются в:
Типы датчиков движения
Датчики движения подразделяются по принципу работы на:
Типы питания датчиков:
Инфракрасные датчики движения
Принцип действия
Инфракрасный датчик фиксирует тепловое (инфракрасное) излучение объектов, которые попадают в его зону действия. Датчик представляет собой систему линз или специальных сегментированных зеркал, расположенных вокруг чувствительного сенсора (фотоэлемента). Инфракрасное излучение попадает на этот сенсор, и датчик срабатывает.
В датчике этого типа обычно располагается от 20 до 60 линз. Чем больше линз, тем выше чувствительность устройства. Чем больше поверхность системы линз, тем шире диапазон действия.
Плюсы и минусы инфракрасных датчиков
Преимущества ИК датчиков:
У ИК-датчиков есть и недостатки, обусловленные в первую очередь реакцией на перепады температуры:
Ультразвуковые датчики движения
Принцип действия
Ультразвуковой датчик реагирует на звуковые волны, частота которых превышает диапазон восприятия человеческого уха. Датчик активирует заданную функцию, когда обнаружит изменение частоты сигнала.
Внутри этого датчика находится распознаватель (генератор) звуковых волн (обычно от 20–60 кГц). За счет движения объекта происходит изменение частоты звуковых волн (эффект Доплера). Приемник улавливает колебание звуковой волны, заданный параметр «тишины» нарушается. За счет созданного отклонения от встроенного параметра происходит замыкание электрической цепи, в результате чего активируется заданная функция.
Датчики движения такого типа применяются в автомобильной промышленности, а именно в системах автоматической парковки и обнаружения «слепых зон».
Плюсы и минусы ультразвуковых датчиков
Преимущества ультразвуковых датчиков:
Недостатки датчиков ультразвукового типа:
СВЧ-датчики
Принцип действия
Микроволновые датчики движения излучают высокочастотные электромагнитные волны. Эти волны отражаются от объекта, попадающего в зону действия сенсора. Сенсор регистрирует движение электромагнитных волн объекта и активирует микропроцессор датчика, в результате чего срабатывает заложенная в устройство команда.
Принцип действия, как и в предыдущем случае,основан на эффекте Доплера. Сенсор принимает сигнал — изменение частоты отраженной волны от токопроводящих движущихся объектов.
Плюсы и минусы
Преимущества датчиков движения СВЧ-типа:
Недостатки датчиков СВЧ-типа:
Комбинированные датчики движения
Такие приборы совмещают в себе датчики разных типов. Например, инфракрасный и микроволновый датчик движения. По мнению производителей комбинированных датчиков, за счет сочетания нескольких типов достигается максимальная производительность устройства. Недостатки одного типа компенсируются преимуществами другого. Из минусов — высокая стоимость устройства.
На что обратить внимание при выборе датчика
При выборе датчика движения стоит руководствоваться основными техническими характеристиками устройств.
Угол обзора
У потолочного датчика движения угол обзора до 360 градусов. Если установить его на стену, то половина его возможностей не будет задействована при эксплуатации, также могут появиться ложные срабатывания.
Настенный датчик имеет угол обзора от 120 до 180 градусов. Чаще всего используется для контроля небольшой площади, например придверной территории.
Рабочее расстояние
Зона контроля у рядовых датчиков движения от 6 до 50 метров. Чем меньше пространство, в котором будет установлено устройство, тем меньше должна быть дальность действия.
Мощность нагрузки
Питание датчиков движения происходит от сети 220 В. Некоторые беспроводные датчики потребляют до 12 В благодаря встроенным аккумуляторам или использованию щелочных батареек.
Дополнительные функции
Место использования
Датчики движения используются не только для домашней безопасности или управления освещением и работой техники. Например, в промышленных областях они используются на сборочных линиях для отслеживания количества продуктов и отключения опасного оборудования, если человек подходит слишком близко.
Установка
Особенности установки датчика движения:
Обзор популярных моделей
Инфракрасный датчик движения Navigator 71 963 NS-IRM02-WH
Этот датчик движения потолочного типа анализирует уровень освещения в комнате, подвале, на лестничной площадке. Чувствительный сенсор срабатывает, если уровень освещения в помещении ниже установленного порога.
Подключается к общей сети 220 В.
Средняя стоимость — от 400 рублей.
Sapsan PIR-80
Беспроводной настенный датчик движения, который рассчитан на использование в квартирах, где проживают домашние животные (весом не более 10 кг). Подходит для охранных систем Sapsan. Датчик фиксирует движение объекта и передает сигнал на центральную охранную консоль, после чего сработает тревога и отпугнет взломщиков.
Средняя стоимость — от 1 200 рублей.
Redmond RG-G31S
Это «умный» герконовый датчик движения. Предназначен для дистанционного контроля имущества, закрытия/открытия дверей, окон, сейфов и т. д. Всю информацию датчик отправляет на мобильное приложение. Эту модель можно разместить в удобном месте с помощью двусторонней липкой ленты.
Средняя стоимость — от 600 рублей.
Датчик движения Rubetek RS-3201
Данная модель датчика работает при подключении к центру управления Rubetek. Оповещения о состоянии контролируемого помещения пользователь может просматривать в мобильном приложении Rubetek.
Прибор уникален тем, что его можно использовать в связке с другими приборами и умными устройствами в доме, например включить свет в нужной комнате, активировать работу кондиционера или бризера.
Tion Бризер 3S Rubetek можно подключить к уже имеющемуся центру управления Rubetek либо сделать бризер самостоятельным центром управления умным домом, передавая команды умным датчикам и объединяя их в единую сеть.
Средняя стоимость — 1 490 рублей.
Заключение
Установка датчика движения — это простой и вполне эффективный способ защитить Вашу собственность. Вы можете разместить датчик в квартире, частном доме, на даче, в гараже и т. д. Дополнительный уровень безопасности могут обеспечить камеры наблюдения, подключенные к датчику и системе мониторинга.
Управление освещением, бытовой и климатической техникой поспособствует экономии энергии, например путем выключения света в незанятых помещениях, автоматической активации обогрева, охлаждения и других бытовых задач.
