Датчик руху: що це таке і як працює?

1. Типове виконання детекторів руху
2. Детектори активної дії
3. Детектори пасивного дії (PIR - passive infrared)
4. Сенсори гібридної (комбінованої) конструкції
5. Виконання датчиків руху
6. Пасивні інфрачервоні конструкції (PIR) - приклад
7. Активні інфрачервоні датчики - приклад
8. Ультразвуковий детектор - приклад
9. Застосування датчиків виявлення руху
10. Контролер рівня рідини на ультразвукових датчиках
11. Автоматичне відкривання дверей на PIR

Електронний датчик руху що таке? Відповідь очевидна - чутливий прилад, як правило, з класу пристроїв систем безпеки. Правда, є також конструкції, призначені, наприклад, для управління джерелами освітлення і іншими пристроями. Робота датчика руху будується за принципом генерації сигналу в разі виявлення будь-якого руху в межах контрольованої зони. Прилади виготовляються на основі різних технологій. Застосування таких чутливих сенсорів стає все більш затребуваним і не тільки в господарсько-промисловій сфері, але також в сфері побутової. Розглянемо, які випускаються пристрої, а також приклади використання.

вміст публікації

Типове виконання детекторів руху

розглянуті датчики класифікуються в залежності від способу виявлення руху об'єкта. Існують дві класифікації приладів:

1. Активні.
2. Пасивні.

Детектори активної дії

Детектори активної дії є пристроями, що функціонують за принципом радарної схеми. Цей тип приладів випромінює радіохвилі (мікрохвилі) в межах контрольованої зони. Мікрохвилі відбиваються від існуючих об'єктів і приймаються сенсором датчика руху.

Спрощена схематика конструкції сенсора активної дії: 1 - джерело (передавач) мікрохвильового випромінювання; 2 - приймач відбитого мікрохвильового сигналу; 3 - сканований об'єкт

Якщо в зоні контролю виявляється рух в момент трансляції датчиком мікро-випромінювання, створюється ефект - доплеровській (частотний) зрушення хвилі, який сприймається разом з відбитим сигналом.

Цей фактор зсуву вказує на те, що хвиля відбилася від рухомого об'єкту. Будучи електронним пристроєм, датчик сканування руху здатний обчислити такі зміни і відправити електричний сигнал:

• в систему сигналізації,
• на перемикач світла,
• на інші пристрої,

схематично підключення до датчика виявлення руху.

Активні мікрохвильові датчики сканування руху, в основному використовуються, наприклад, на автоматично працюючих дверях торгових центрів. Але разом з тим цей тип приладів вдало підходить для домашніх охоронних систем або комутації внутрішнього освітлення.

Цей вид електроніки не підходить для комутації зовнішнього освітлення або аналогічних застосувань. Обумовлено це масовістю активних об'єктів в умовах вулиці, які постійно рухаються.

Наприклад, рух гілок дерев від вітру, переміщення дрібних тварин, птахів і навіть великих комах, фіксуються активним сенсором, що призводить до помилки спрацьовування.

Детектори пасивного дії (PIR - passive infrared)

Пасивні датчики руху - повна протилежність активним сенсорам. Пасивні системи нічого не посилають. попросту виявляють інфрачервону енергію.

Конструктивне виконання сенсора пасивного типу: 1 - Мульти об'єктив; 2 - Оптичний фільтр; 3 - счетверённий інфрачервоний елемент; 4 - металевий корпус; 5 - інфрачервоне випромінювання; 6 - стабілізований джерело живлення; 7 - підсилювач; 8 - компаратор

Інфрачервоні (теплові) рівні енергії сприймаються пасивними детекторами, безперервно сканирующими область контролю або об'єкт.

З огляду на, що інфрачервоне тепло випромінюється не тільки від живих організмів, але також від будь-якого об'єкта з температурою вище абсолютного нуля, можна зробити висновки про придатність застосування.

Ці датчики виявлення руху не були б ефективними, якби їх можна було активувати маленьким тваринам або комахою, яка переміщається в діапазоні виявлення.

Однак більшість існуючих пасивних датчиків допустимо налаштувати на сприйняття рух так, щоб контролювати об'єкти з певним рівнем випускається тепла. Наприклад, прилад цілком можна налаштувати тільки на сприйняття людей.

Сенсори гібридної (комбінованої) конструкції

Комбінований (гібридний) технологічний датчик сканування руху являє собою систему комбінації активної і пасивної схеми. така електроніка активує дію тільки в разі виявлення руху і тієї й іншої схемою.

Комбіновані системи бачаться корисними під застосування в модулях сигналізації, так як зменшують ймовірність спрацьовування на помилкових тривогах.

Разом з тим, ця технологія має свої недоліки. Комбінований прилад не в змозі забезпечити такий же рівень безпеки, як окремо взяті PIR і СВЧ-датчики.

Це очевидно, оскільки сигнал тривоги спрацьовує тільки при виявленні руху активним і пасивним датчиками одночасно.

Припустимо, якщо зловмисникові вдасться якимось способом запобігти виявлення одним з датчиків комбінованого приладу, рух залишиться непоміченим.

Відповідно, сигнал тривоги не буде відправлений на мікропроцесор центральної системи сигналізації. На сьогодні найпопулярнішим типом комбінованих датчиків вважається конструкція, де об'єднуються схеми PIR і мікрохвильового датчика.

Виконання датчиків руху

Датчики сканування на рух, розроблені і випускаються на поточний момент часу, мають різні форми і габаритними розмірами. Нижче наводяться кілька прикладів виконання пристроїв.

Пасивні інфрачервоні конструкції (PIR) - приклад

Одна з широко використовуваних конструкцій, які застосовуються в складі схем домашніх системах безпеки.

Пасивні інфрачервоні детектори націлені на відстеження зміни рівня інфрачервоної енергії, викликаного рухом об'єктів (людини, домашніх тварин і т. П.).

Поширена конструкція пасивного сенсора, яка відрізняється найпростішої електронної схемою і не створює труднощів при підключенні. Використовуються всього три електричних контакту

Сканери пасивного дії мінливістю джерел тепла і сонячного світла, тому детектор руху PIR більш підходить для виявлення руху всередині приміщень або в інший закритому середовищі.

Активні інфрачервоні датчики - приклад

Активні інфрачервоні детектори використовують структуру двобічної передачі. Одна сторона - передавач, використовується для випускання інфрачервоного променя.

Інша сторона - приймач, використовується для прийому інфрачервоного сигналу. Дія тривоги відбувається при виявленні переривання променя, що зв'язує дві точки.

Приклад однопроменевого активного детектора виявлення зрушень. Тим часом існують конструкції більш складної конфігурації, завдяки яким є можливість вирішувати різні завдання

Активні датчики сканування руху типу «Infra Red Beam» в основному встановлюються зовні (в умовах вулиці).

Виявлення відбувається завдяки використанню теорії передавача і приймача. Важливо, щоб інфрачервоний промінь проходив через зону сканування і доходив до приймача.

Ультразвуковий детектор - приклад

Датчики сканування руху за допомогою ультразвуку випускаються конструкціями, здатними працювати як в активному, так і в пасивному режимі. Теоретично ультразвукової детектор діє за принципом передачі-прийому.

Один із прикладів конструкції на основі ультразвуку. Універсальні системи, якими підтримується функціональність як в активному, так і в пасивному режимах

Надсилаються високочастотні звукові хвилі, які відбиваються від предметів і сприймаються сканирующим прийомним пристроєм приладу. Якщо послідовність звукових хвиль переривається, активний ультразвуковий датчик подає сигнал тривоги.

Застосування датчиків виявлення руху

Деякі з ключових застосувань детекторів, коли необхідно відстежувати рух:

• аварійні сигнали вторгнення
• управління автоматичними воротами,
• перемикання освітлення на вході,
• аварійне освітлення безпеки,
• туалетні сушарки рук,
• автоматичне відкривання дверей та ін.

Ультразвукові датчики використовуються для управління камерою спостереження житлової нерухомості або, наприклад, для зйомки живої природи.

Інфрачервоні сенсори застосовуються для підтвердження наявності продуктів на конвеєрних стрічках

Нижче наведено практичний приклад використання датчиків активного і пасивного виявлення руху.

Контролер рівня рідини на ультразвукових датчиках

На наведеній нижче схемі показано, як контролер ( з набору Arduino ) Управляє рівнем рідини, використовуючи ультразвуковий датчик.

Система працює, забезпечуючи точні рівні рідини в баку, керуючи двигуном, визначаючи задані межі рідини.

Практичний приклад реалізації завдання на базі ультразвукового приладу і популярного набору Arduino, наочно демонструє ультразвуковий датчик руху що таке і як працює

Коли рідина в резервуарі досягає нижнього і верхнього меж, ультразвуковий датчик виявляє ці межі і посилає сигнали на мікроконтролер.

Мікроконтролер запрограмований таким чином, щоб управляти реле, яким в свою чергу управляється двигун насоса. За основу беруться сигнали граничних умов, заданих на ультразвуковому датчику руху.

Автоматичне відкривання дверей на PIR

Як і в наведеній вище системі, автоматична система відкривання дверей з використанням датчика руху PIR. В цьому випадку виявляється присутність людей і виконується операція з дверима (відкриття або закриття).

Інша схема, де задіяний вже прилад пасивного дії. Тут також використовується популярний конструктор Arduino - інструмент зручний для експериментів і побудови реальних електронних систем

Детектором PIR виявляється присутність людей, після чого відправляється сигнал виявлення руху микроконтроллеру.

Залежно від сигналів від датчика PIR, мікроконтролер управляє двигуном дверей в режимах прямого і зворотного ходу за допомогою IC-драйвера.