Светодиодный светильник с солнечной панелью и датчиком движения

Советы

Приступая к разработке проекта сигнализации с использованием датчиков движения с использованием старой советской элементной базы, рекомендуется найти старые советские журналы для радиолюбителей или конструкторов.

В стране множество оборонных конструкторских бюро и массы энтузиастов радиодела. В журналах для самодельщиков довольно часто описывались такие схемы с использованием простых радиодеталей, во многом, которые были разработаны настоящими профессионалами.

Неплохой идеей будет использование в качестве датчиков готовые сенсоры с возможностью подключения как осветительных приборов, так и звуковых.

Принцип работы устройства

Активные датчики посредством регистрации и сравнения данных, полученных во время излучения, оповещают о движении, если в данных произошел сдвиг.

Плюсы ультразвуковых датчиков:

1. Низкая стоимость.
2. Не поддаются влиянию погодным условиям.
3. Распознают движение независимо материалу.

Минусы ультразвуковых приборов:

• Ограничение в дальности действия
• Они рассчитаны на достаточно резкие движения.
• Животные чувствительны к ультрачастотам.

Чаще всего такие приборы применяют в охранных системах для автомобиля.

Плюсы радиочастотных датчиков движения:

• Их размеры невелики.
• Имеются модели с большим радиусом действия.
• Очень точны.

Минусы радиочастотных приборов:

• Их стоимость довольно высока.
• Из-за высокого порога чувствительности бывают ложные фиксирования движения.
• Высокая мощность прибора может плохо влиять на организм человека или животного при долгом нахождении в поле действия.

Самостоятельное изготовление

• 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.

Порядок сборки

Все последующие операции выглядят так:

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

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

Монтаж и подключение

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.

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

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

Их применяют в охранных системах

Пассивные приборы имеют инфракрасные датчики, которые следят за температурой в радиусе своего действия. При изменении температурных данных прибор срабатывает. Именно такой прибор используется чаще, для освещения в жилом помещении.

Устройство датчика ИК

Плюсы инфракрасного датчика

1. Они безопасны для людей и животных.
2. Их легко можно настроить.
3. Они отлично работают, и в помещении, и на улице.
4. Цена является удовлетворительной.

Минусы инфракрасного датчика

• Такой прибор работает лишь в определенных температурных рамках.
• Он не улавливает предметы, покрытые материалом с защитой от инфракрасного излучения.
• Прибор работает со сбоями при тепловых потоках обогревателей и теплого ветра.

Их применяют в охранных системах

Пассивные приборы имеют инфракрасные датчики, которые следят за температурой в радиусе своего действия. При изменении температурных данных прибор срабатывает. Именно такой прибор используется чаще, для освещения в жилом помещении.

Устройство датчика ИК

Плюсы инфракрасного датчика

1. Они безопасны для людей и животных.
2. Их легко можно настроить.
3. Они отлично работают, и в помещении, и на улице.
4. Цена является удовлетворительной.

Минусы инфракрасного датчика

• Такой прибор работает лишь в определенных температурных рамках.
• Он не улавливает предметы, покрытые материалом с защитой от инфракрасного излучения.
• Прибор работает со сбоями при тепловых потоках обогревателей и теплого ветра.

Полезные советы

Правильное подключение датчика движения для включения света – далеко не единственное условие надежности его работы. Необходимо также соблюсти ряд условий:

1. Из зоны действия устройства должны быть удалены все посторонние осветительные приборы, в том числе, не должен падать свет от уличного фонаря.
2. В объектив сенсора не должны попадать нагревательные радиаторы и другие источники возникновения воздушных потоков, из-за которых он может начать ложно срабатывать.
3. Между детектором и областью его сканирования не должно располагаться крупных предметов, элементов декора, мебели.

Рекомендации по выбору места установки в разных условиях

В быту датчик движения на включение света может устанавливаться в самых различных ситуациях, при этом существуют индивидуальные рекомендации по его монтажу и регулировке:

1. В гараже, на чердаке, кладовой, котельной и другом подсобном помещении прибор монтируется напротив двери, чтобы освещение срабатывало сразу.
2. В ванной комнате, туалете, санузле лучше использовать потолочный датчик, работающий на постоянной основе.
3. На лестнице необходимо монтировать несколько сенсоров и фонарей из расчета, чтобы вся ее поверхность была охвачена в действие приборов.
4. На улице, во дворе, над воротами, на тропинке в саду и автостоянке детекторы можно установить для каждого фонаря отдельно с учетом регулировки для охвата всей траектории перемещения.

При выборе датчика для включения света в прямоугольном помещении (стандартных комнатах) от движения объекта необходимо предпочтение отдавать тем моделям, которые имеют круговую или овальную диаграмму детекции.

Общие рекомендации перед подключением

Правильно монтировать и отрегулировать датчики движения для включения света недостаточно – важно соблюсти условия по безопасному обращению с ними:

1. Корпус датчика изготавливается из пластика, поэтому их установка и эксплуатация не должны быть сопряжены с его механическими повреждениями.
2. Приборы, монтированные на улице, а также в помещениях с повышенной атмосферной влажностью должны иметь надежную защиту. Вне дома их лучше устанавливать под козырек.
3. Далеко не все модели детекторов хорошо работают со светодиодными и люминесцентными лампами.
4. Для удобства эксплуатации датчик на движение можно монтировать с параллельным выключателем. Когда потребуется можно включить свет как обычно, а затем для кратковременного использования перевести люстру в режим инициации от перемещения объекта – в положении выключателя «отключено».

Основные рекомендации по монтажу

Уделяя много внимания регулировке датчика движения для включения света, нельзя забывать об особенностях его монтажа:

1. Чтобы детектор не срабатывал, когда пробегает кошка или собака, необходимо настроить угол поля зрения таким образом, чтобы зона детекции начиналась не ниже одного метра над уровнем пола.
2. При установке прибора с обзорностью в 180 градусов лучшим местом его расположения будет стена или потолок.
3. Модели, сектор обзора которых имеет функцию настройки, допустимо устанавливать в любом месте помещения (с учетом дальности действия). Однако при этом нужно помнить, что в объектив должны обязательно попадать двери или проходной проем.

Общее описание

Датчик присутствия в упрощенном виде представляет собой специальный волноискатель, который улавливает движения в помещении. Например, если человек попал в зону охвата, то есть в ту зону, на которую распространяется работа прибора, то он активирует систему. Она в свою очередь заставит заработать механизм — переключит его в иное состояние.

К примеру, если свет в помещении выключен, то движущийся объект заставит переключится механизм в активное состояние, то есть свет включится. Или же наоборот: если действий в определенно отведенное время движения в зоне охвата не присутствует, то сенсорная система перейдет в дезактивированный режим.

Сейчас датчики движения стали часто использовать в быту, а не только в офисах, производственных или правительственных зданиях для их охраны. Объясняется этот рядом плюсов:

• включение света автоматическим образом убережет от получения травмы, если в помещении наблюдается беспорядок;
• если в дом заберутся забраться грабители, то включение света, как, впрочем, и любая активность, отпугнет их.

В отличии от датчика движения датчик присутствия основывается на принципе работы эффекта Доплера. Если заглянуть в физический справочник, то можно понять, что суть заключается в том, чтоб улавливать частоту и динамику распространения волны. Сенсор улавливает малейшее изменение и направляет ее в устройства программного контроля. Оно в свою очередь выполняет переключение, которое проявляется в виде включения света или звука. В датчики присутствия есть генератор и антенна, если сигнала нет, то приборы переходят в спящий режим, но мгновенно включаются при изменении.

Устройство, виды и особенности датчиков движения

Существуют и широко применяются следующие типы датчиков движения:

1. Радиоволновые;
2. Ультразвуковые;
3. Инфракрасные;
4. Гибридные.

Радиоволновые или СВЧ датчики работают на доплеровском эффекте. Основными элементами такого датчика являются излучатель СВЧ сигнала и приёмник отражённого сигнала. Если в поле излучения перемещается какой-либо объект, то частота отражённого сигнала меняется. Электронная схема обрабатывает разницу между прямым и отражённым сигналом и переключает реле, которое может включить сирену или подать сигнал тревоги. Радиоволновые датчики движения отличаются высокой чувствительностью, но стоят достаточно дорого. В детских и лечебных учреждениях микроволновые датчики не применяются из-за СВЧ излучения, несмотря на то, что уровень его минимален и абсолютно безвреден. Из-за высокой чувствительности радиоволновые датчики подвержены ложным срабатываниям.

Ультразвуковые датчики так же используют эффект Доплера, только вместо колебаний высокой частоты в таких системах применяется ультразвук. Эти устройства нашли применение в системах парковки «Парктроник», а в быту применяются достаточно редко. Частоту 25-60 КГц хорошо слышат кошки и собаки, поэтому применение таких датчиков вызывает у них сильный стресс. Кроме того, ультразвуковые датчики имеют небольшой радиус действия и их можно обмануть если передвигаться медленно.

В охранной сигнализации и системах автоматического управления освещением чаще всего применяются инфракрасные объёмные датчики движения. Тепловое (инфракрасное) излучение объекта, который проходит в зоне захвата датчика, через линзу Френеля попадает на ИК-сенсор, после чего на выходе электронной схемы формируется сигнал тревоги (происходит разрыв цепи).

Устройство ИК датчика движения

Вследствие невысокой стоимости такие устройства широко применяются для автоматического управления освещением, например, в подъезде, когда при появлении человека освещение включается на 1-3 минуты, а затем выключается. Для управления светом на стоянке или придомовой территории используются уличные датчики движения.

Гибридные или комбинированные датчики движения представляют собой два датчика разной конструкции, размещённые в одном корпусе и подключаемые к различным входам прибора охранной сигнализации. Обычно в одном корпусе объединяют инфракрасный и радиоволновой датчики движения. Применение таких устройств повышает надёжность охранной системы. Они могут использоваться в банках, депозитариях и денежных хранилищах. Схема включения датчика движения для сигнализации позволяет подавать тревожный сигнал и управлять работой сирены или прожектора. Датчики движения могут иметь следующие основные характеристики:

• Чувствительность;
• Наличие антисаботажной зоны;
• Объём зоны захвата по горизонтали и вертикали;
• Напряжение питания.

Датчики движения с постоянной чувствительностью не рекомендуется применять в квартирах, где имеются домашние животные, иначе, при отсутствии хозяев, на каждый проход кошки будет включаться сигнал тревоги. Величину порога срабатывания можно регулировать, в зависимости от конструкции, плавно или специальными перемычками на плате. Так же существуют модели датчиков, которые не реагируют на животных.

Антисаботажная зона – это дополнительная зона захвата направленная от датчика вертикально вниз и блокирующая попытку вывести прибор из строя. В паспорте указывается угол обзора датчика в градусах и размеры зоны гарантированного срабатывания. Все датчики независимо от конструкции подключаются к типовым устройствам, поэтому схема подключения датчика движения всегда одинакова, а их напряжение питания обычно равно 12V. На корпусе, обычно, установлен светодиод, индицирующий режим ожидания или срабатывания.

Общее описание

Датчик присутствия – это общий собирательный термин для обозначения вариабельных устройств, объединенных по одному признаку – способности обнаружить живой объект по совершаемым движениям и отреагировать на них соответствующим образом. Приборы, подпадающие под это определение, трудно классифицировать, потому что они могут отличаться по нескольким признакам:

Принцип работы датчика присутствия

Основной способ дифференциации устройств другого типа, но в данном случае его основная функция – определить присутствие по частоте и динамике волны и перенаправить сигнал в отсек программного контроля. Он выполняет действие, для которого установлен – включение или выключение, переход в режим бездействия при отсутствии сигнала.

Принцип действия

На электричестве, ультразвуке, инфракрасных волнах, комбинированный, совмещающий несколько принципов, универсального типа, акустический, реагирующий на звук и термодатчик, улавливающий тепло, исходящее от объекта, причем, не обязательно от человека.

Месторасположение

Речь идет не только о дислокации в определенном помещении – в зависимости от предназначения датчики присутствия могут находиться в туалете, на кухне, в коридоре, в ванной, в производственном цеху, в общественном или торговом помещении. Их размещение тоже может варьироваться – в непосредственной близости от выключаемого источника или на некотором удалении, на потолке или полу, вблизи контролируемого входа.

Принципиальная электрическая схема датчика движения

В состав устройства модели LX01 входят инфракрасный сенсор определяющий движение и элементы, усиливающие и обрабатывающие сигнал.

	1. Светофильтующая пластина. 2. Транзистор. 3. Резистор. 4. Контакт питания на +5В. 5. Корпус. 6. Кристалл пироэлектрика. 7. Общий выход. 8. Сигнальный выход.

Пассивный, инфракрасный пироэлектрический сенсор это пластина прозрачного кварца, пропускающая лучи инфракрасного диапазона и керамический сенсор.

Так же в корпусе находится усилитель, который согласует высокое выходное напряжение, поступающее с сенсора.

Пироэлектрический сенсор RE-46, который используется в детекторе движения модели LX01, подсоединен к операционному усилителю LM324N. Он имеет сложную структуру, состоящую из четырех каскадов усилителей.

Функциями усилителей DA1.1 и DA1.2 является произведение коррекции поступающего сигнала с последующей передачей на третий каскад — DA1.3.

Компаратор, который к нему присоединен, производит распознание предварительно обработанного сигнала. На четвертом каскаде DA1.4 происходит регулирование времени освещения.

Следует отметить, что при  таком принципе обработки поступающих сигналов определение движущегося объекта сводится не к регистрации наличия теплового излучения, а на выявлении динамического изменения такого излучения.

Фоторезистор (R23), определяющий уровень внешнего освещения, управляется подстроечным резистором R24, а тот в свою очередь соединен с контактом базы танзистора VT1.

Если световая интенсивность увеличивается, то сопротивление  фоторезистора падает, соответственно ток у базы транзистора увеличивается. Он открывается и происходит эффект подтягивания потенциала контакта между резисторами R25 / 21 и потенциала земли.

Таким образом, запрещается поступление сигнала с каскада DD1.4 на базовую клемму транзистора VT2, который активизирует соединительное реле К1. При срабатывании реле ранее, работа фоторезистора будет заблокирована диодом VD4 на весь период активной фазы.

Устройство работает от обычной электросети 220В, 50Гц. Напряжение, поступает на устройство через плавкий предохранитель FU. Через вход  гасящего конденсатора ( на схеме — C11) и диодный мостик (VD7-10), на выходе напряжение будет составлять 18 — 22 вольта.

Далее напряжение, сглаживается и выпрямляется конденсатором С12, подается на стабилизатор DA2 78L08. Повышенное напряжение, которое возникает на выходе из стабилизатора, направляется на стабилитрон (на схеме VD6), который гасит его до 24В. При переключении контактов реле возникают  коммутационные помехи, которые гасятся последовательностью из резистора R26 и С10.

Трехпроводная схема подключения датчика движения

Датчики с тремя клеммами обычно используются при конструкции типа ИК-сенсор. Довольно распространенной компанией производителем недорогих инфракрасных датчиков движения является IEK. Без особых проблем можно найти хорошие изделия на Алиэкспресс.

Изделия подороже выполнены по аналогичному принципу, схема подключения светильника с датчиком аналогична для модели датчика от любого производителя. Устройства должны иметь степень защиты IP44 от проникновения твердых объектов более 1 мм и капель влаги. Если же датчик движение нужно вынести за пределы дома, то установка возможно только под козырек.

Если желаете защитить прибор от дождя и снега, ищите модель с пылевлагозащитой IP65 и с температурным режимом для вашего климата. Большинство ИК-сенсоров могут работать только до минус 20 градусов Цельсия.

Для подключения трехпроводного ИК-сенсора движения заводится полноценная фаза и ноль. Для правильной расстановки понадобятся все те же основные 4 элемента:

1. Автоматический выключатель (что в распредщитке).
2. Распредкоробка (в которой основной монтаж).
3. Датчик (к нему подведен провод из распредкоробки).
4. Светильник (второй провод из распредкоробки).

Соединение датчика тремя проводами будет проводится с заводом в распределительный короб трех кабелей:

1. От автомата три жилы: L (фаза), N (рабочий нуль), нулевой защитный или земля (PE).
2. На светильник три жилы, если корпус осветительного прибора из метала.
3. Три жилы на датчик.

Как подключить датчик движения к лампочке с использованием трех жил, детально рассмотрено на схеме.

Нули (N) собираются в одну точку (как в случае с предыдущей схемой). Земля с автоматического выключателя тоже подключается к земле светильника (нулевой привод или PE). На датчик движения с тремя клеммами подается теперь фаза-ноль:

• Две вводных – для питания 220В, обычно подписаны как L (фаза) и N (ноль).
• Один вывод – обозначается литерой А.

Монтаж

Для установки трехжильного датчика движения:

1. Открутите два самореза в корпусе. Клеммы находятся под задней крышкой.

2. Некоторые модели уже выводятся из корпуса тремя проводами разного цвета. По цвету можно определить, что он значит: земля (А) красный, ноль (N) синий, фаза (L) коричневый. Но если крышка открывается без особых потуг, рекомендуется убедится в правильности определенной маркировки лично, глядя на надписи рядом с клеммами.
3. Упрощенная схема подключения датчика движения к лампочке выглядит таким вот образом:
4. Немного наглядности вот на этом рисунке.
5. Можно обойтись без распредкоробки для соединения проводов и все жилы завести прямо в короб датчика, если внутри достаточно просторно и есть собственный клеммник. Фазу-ноль с одного кабеля подали, а с другого фазу-ноль вывели.
6. Выходит упрощенная, но такая же трехпроводная схема, только без распределительного короба.

Настройка и регулировка чувствительности

После успешного подключения светильника с датчиком движения нужно правильно выставить его параметры:

1. На обратной стороне корпуса найдите основные регуляторы. LUX с позициями месяца и солнца отвечает за срабатывание в зависимости от освещенности. Нужно чтобы датчик включался в комнате с окном только когда будет пасмурно или зайдет солнце? Выкрутите регулятор в сторону луны.
2. Вторым регулятором выставляйте время выключения. Задержку можно выставить с нескольких секунд до 5-10 минут.
3. Угол поворота всей сферы позволяет регулировать детектирование животных.

Преимущества и нюансы использования

Чтобы на животных не реагировал датчик, не поворачивайте головку сенсора вниз к полу. Выставите его так, чтобы он захватывал движения на уровне головы (плеч) всех жителей дома. Обычно на этом уровне захват животных не происходит.

Если же нужно, чтобы датчик временно не срабатывал, то головку его направьте в потолок. Таким образом захват перемещения невозможен. Захват движения датчиком зависит от угла наклона. В реалиях максимальное расстояние достигает 9 метров. Но по паспорту может быть выше.

Датчик для детектирования применяет ИК-лучи. Если двигаться от луча к лучу, то устройство замечает активность и реагирует. Когда проходишь прямо на луч, чувствительность сенсора минимальна и прибор может не сразу на вас среагировать.

По этой причине установка датчиков движения проводится не прямо над дверным проемом, а немного сбоку. Например, в углу комнаты.

Недостатки

Минусом трехпроводной схемы подключения датчика движения к лампе является отсутствие включения света принудительно. Если датчик по каким-либо причинам придет в неисправность, начнутся проблемы с корректной его работой. Чтобы этого избежать, рекомендуется в схему добавить выключатель.

Завершающий этап

После того, как вы смонтировали компактное устройство, его следует подвесить с внутренней стороны двери, максимально близко к дверной ручке и дверному замку. Также изделие можно разместить и в других местах. Главное, чтобы контролируемая зона была достаточной. В ходе монтажа необходимо следить за тем, чтобы длина проводников и выводов элементов была минимальна. Это позволит избежать помех, в результате наличия которых прибор может начать работать не адекватно. Следуя приведенной инструкции и схеме, собрать своими руками датчик присутствия можно относительно просто. Главное – это смонтировать все составляющие в нужном порядке.