Датчики присутствия, движения и звука для освещения

Датчик движения для включения света — устройство, способное обнаруживать перемещения человека или других живых объектов и, соответственно, управлять освещением.

С помощью специальных датчиков (тепловых, звуковых и т. д.) он фиксирует изменения в пространстве и включает, выключает или регулирует степень освещения. Датчик присутствия для включения света, реагирующий на тепло, может зимой даже не «заметить» человека, идущего мимо, если последний очень тепло одет. Тем не менее он с легкостью зафиксирует любое живое существо в теплое время года.

Как это работает?

Принцип работы, который имеет датчик движения для включения света, заключается в использовании сенсора (пироэлектрического устройства). Он функционирует очень точно за счет повышения напряжения на выходе, при условии увеличения уровня ИК-излучения по сравнению с общим фоном. Свет включается с помощью внутреннего реле датчика.

Вне зависимости от типа устройства, выходные сигналы, которые получает датчик присутствия для включения света, в зависимости от необходимости поступают прямо на контроллер, выдающий сигналы управления на контрольный пункт:

  • сигнализацию;
  • реле для включения света;
  • вентиляционную систему;
  • систему кондиционирования помещения.

Это помогает «умному дому» быть крайне полезным для хозяев.

Например, пока вы открываете дверь, дом уже начал проветривать комнату, заполняя ее свежим воздухом. Либо же, наоборот, начинает проветривание или охлаждение, когда в помещении нет никого.

Виды датчиков движения

На современном рынке можно встретить множество устройств, которые так или иначе определяют присутствие кого-то в доме или на улице. Общее понятие «датчик движения для включения света» можно разделить на 4 типа, в зависимости от основного сенсорного элемента:

  • ИК датчик для включения света (инфракрасный).
  • УЗ датчик (ультразвуковой).
  • СВЧ датчики (микроволновые).
  • Комбинированные.

Кроме того, существует датчик звука для включения света и хлопковый датчик.

Каждый из них устанавливается в определенном месте и наиболее хорошо выполняет свои функции при правильной, рациональной установке.

ИК датчик

Инфракрасный датчик освещенности для включения света обнаруживает изменения теплового излучения живых существ или других объектов (например, автомобиля) с помощью нескольких линз, которые являются индикаторами.

Преимущества:

  • Повышенная точность.
  • Широкий температурный диапазон использования.
  • Безвреден для домашних животных.

Недостатки:

  • Излишняя чувствительность к бытовым приборам (батареи, кондиционеры).
  • Реакция на солнечный свет.
  • Отсутствие фиксации объектов, покрытых непропускающими излучение материалами.

Назначение инфракрасного датчика движения

Основные задачи инфракрасных датчиков — это:

  • Экономия электроэнергии. Свет будет гореть только в том случае, если это на самом деле нужно.
  • Эффект присутствия. При установке датчика на улице перед воротами на участке, в подъезде, на окнах нижних этажей во время его срабатывания появляется чувство, будто кто-то есть дома. Это, с одной стороны, вызывает ощущение комфорта, а с другой, отпугивает грабителей и бандитов.

Несмотря на всю его полезность, случается так, что людям этот датчик освещенности для включения света действует на нервы. Его способность успокаивать и заботиться о невыключенном освещении нравится далеко не всем.

Часто можно услышать: «Что он там щелкает?», «Мне что теперь все время нужно двигаться, чтоб свет был включен?», «А если я не хочу, чтоб он был включен?»

Ответ на все эти вопросы один, и он достаточно прост: при установке датчика необходимо лишь применить несколько дополнительных выключателей, которые идеально подойдут под требования жильцов и создадут возможность комфортной эксплуатации системы.

Сама схема подключения датчика для включения света будет описана немного ниже в этой статье.

УЗ датчики

Измерение окружающего пространства с помощью звуковых волн — прерогатива ультразвуковых датчиков. Они генерируют звуковые волны, которые при любом движении отражаются от объектов. Частота этих отражений непрерывно измеряется, и получается своеобразный эхолот. Сигнал поступает на приемник датчика и отдает команду по включению или отключению освещения.

Такие датчики чаще всего используют в автопроме для создания систем парктроник.

Преимущества:

  • Возможность установки на больших площадях.
  • Нечувствительность к погодным условиям.
  • Устойчивость к загрязнениям и пыли.
  • Сопоставимость с разными материалами корпуса.
  • Максимально широкий температурный диапазон для работы.

Недостатки:

  • Чувствительность домашних животных к ультразвуку.
  • При длительном использовании может вызывать головную боль.

Микроволновые датчики

СВЧ датчик темноты для включения света работает за счет излучения высокочастотных электромагнитных волн, которые при попадании на объект отражаются, и качество этих отражений фиксируется сенсором. Любые изменения в сигнале запускают программу, установленную владельцем.

Преимущества:

  • Возможность обнаружения объектов за преградами.
  • Устойчивость к агрессивной окружающей среде.

Недостатки:

  • Не безопасен для организма человека.

Можно устанавливать только там, где проходимость людей минимальная.

Комбинированные датчики

Комбинированные датчики освещенности для включения света подразумевают симбиоз сразу нескольких технологий обнаружения объектов.

Достоинства:

  • Возможность наиболее точной работы.
  • Полный контроль необходимой для наблюдения зоны.
  • Широкие возможности индивидуальных настроек.

Недостатки:

  • Установку может произвести только специалист.
  • При выходе из строя одной из систем потребуется полная переналадка.

Хлопковые датчики

Многие видели такое устройство в фильмах, но не всем посчастливилось испытать его лично. Как это здорово: вот легли вы спать, а свет выключить забыли. Теплая постель не хочет отпускать. Решение — хлопок, и свет погашен. Срочно нужно включить свет? Хлоп — и комната снова освещается.

Дистанционная регулировка света, бесспорно, очень удобна. Но не стоит путать хлопковый выключатель и акустический (о нем речь пойдет ниже).

Такое устройство работает иначе, нежели датчик освещенности для включения света.

С его помощью можно регулировать не только освещение, но и:

  • вентиляцию;
  • трансформаторы;
  • любое электрооборудование.

Важно! Обязательно соблюдайте требования к ограничениям по мощности нагрузки.

Алгоритм действий:

  • Первый хлопок — включение напряжения.
  • Второй хлопок — отключение.

Очень просто, согласитесь.

Рекомендации

Хлопковый сенсор — это своеобразный датчик шума для включения света. А значит, его установка целесообразна только в тех помещениях, где стационарный уровень шума не слишком высок. И уж тем более не там, где планируется праздник. Аплодисменты гостей могут устроить настоящую дискотечную светомузыку.

Идеальное помещение:

  • подсобка;
  • подвал;
  • кладовка;
  • спальня;
  • детская комната.

Где не стоит устанавливать хлопковый датчик:

  • многолюдные помещения;
  • офисы;
  • производственные комнаты;
  • мастерские и т. д.

Крайне рекомендуется устанавливать подобное оборудование в детской комнате. Это не только удобно, но и обеспечивает дополнительную безопасность вашему ребенку. Обычные выключатели находятся достаточно высоко, и детям приходится либо залезать наверх, либо просить помощи у родителей. Частота падений со стула в такой ситуации впечатляет, и травматизм очень высок. Хлопок — хорошая альтернатива.

Полезно это и для людей с ограниченными возможностями.

Акустические датчики

Отличие этого типа выключателя от предыдущего незначительно, но есть. Акустический датчик реагирует абсолютно на любой звук, превышающий заданный порог в децибелах. Его установка целесообразна в подъездах с целью экономия электроэнергии.

Как только хлопает дверь, раздаются шаги, свет включается, и его выключение происходит через несколько секунд после того, как все затихло. Важное отличие: хлопковый реагирует только на хлопки!

Параметры датчиков движения

Разумеется, каждый датчик автоматического включения света имеет свои параметры, но в целом есть определенные стандарты характеристик:

  • Напряжение — 220-240 В и 50 Гц.
  • Таймер задержки (время включения) — 2-8 секунд.
  • Время подачи напряжения — устанавливается с помощью регулятора.
  • Чувствительность к свету — 2-1000 Люкс. Устанавливается на переключателе. Минимальное количество режимов — 2 на простейших моделях. Чтобы было понятнее: 100 Люкс означает, что датчик будет работать только в темное время суток. На максимальных настройках возможности работы датчика не ограничены по степени освещенности.
  • Дистанция обзора — до 15 метров. При комбинировании разных типов датчиков этот параметр может быть увеличен.
  • Скорость срабатывания — 0,5-1,5 миллисекунд. В случае если объект движется медленно, а его температура (одежда) сливается с общим тепловым фоном, сенсоры не срабатывают. Слишком быстрое движение также вызывает затруднения с обнаружением.
  • Максимальный ток — может быть разным, в зависимости от области, в которой будет применяться датчик, от необходимого минимума до 2019 Вт. Мощность нагрузки определяет электромагнитное реле.
  • Угол обзора — 360 градусов для потолочных датчиков. Для настенных — от 100 (для угловых) до 180 (для прямой стены). Высота становится решающим фактором в возможностях обзора: чем выше, тем больше.

Схемы ИК датчиков

Датчик объема для включения света устанавливается не так сложно, как может показаться на первый взгляд. Достаточно минимальных знаний в электромеханике.

Для примера используем китайский датчик LX-01 и подключим его к обычной лампе накаливания.

Схема подключения датчика включения света (алгоритм действий):

  • Выберите модель датчика, которая вам нравится.
  • Определите помещение для установки.
  • Учитывайте планировку помещения (окна, двери, схемы передвижения людей, высокая мебель).

Важно! Если в помещении нет окон, то это преимущество, ведь датчик не придется дополнительно настраивать на степени освещенности — в комнате всегда темно. Если в комнате есть двери на каждой стене — датчик выбранного типа придется закрепить в углу, так как он имеет угол обзора 120 градусов.

  • Изучите схему подключения к сети, которая всегда прилагается к инструкции.
  • Не подключайте датчик иначе, не путайте провода, иначе при включении вы услышите хлопок, и устройство навсегда будет испорчено.
  • По необходимости добавьте в схему контрольный выключатель, чтобы была возможность регулировать освещение вручную.
  • Прозвоните все провода, прежде чем подключить устройство к сети с помощью тестера.
  • Провод, выходящий от выключателя к лампе, соедините с красным контактом датчика.
  • Провод по другую сторону от выключателя — к коричневому контакту.
  • К голубому контакту — провод, подходящий к осветительному прибору не со стороны лампочки.

Готово!


Заключение и советы

Важно! Обязательно соблюдайте все меры безопасности при работе с электричеством:

  • Наденьте плотные резиновые перчатки.
  • Отключите электроэнергию в квартире.
  • По завершении работ заизолируйте оголенные провода.

Осталось только повесить датчик на стену и проверить его работоспособность! Для этого выходите из комнаты и закройте за собой двери.

Зайдите в помещение. В первый раз датчик движения для включения света иногда срабатывает с задержкой. Это не страшно, у вас будет возможность отрегулировать параметры позже с помощью контроллера.

Если вы устанавливали хлопковый или акустический датчик — произведите соответствующий звук. Приятного использования!

Датчик присутствия – электронный прибор, регистрирующий бесконтактными методами объекты определенного класса на территории своего контроля.

В зависимости от результатов регистрации он может коммутировать электрические импульсы, по сигналам которых другие устройства выполняют различного рода действия.

Автоматическое включение электросушилки при поднесении рук, срабатывание некоторых типов автомобильных сигнализаций, остановка конвейеров в случае заполнения бункеров на промышленных предприятиях – примеры функционирования датчиков присутствия.

Типы и виды, плюсы и минусы датчиков присутствия

По принципу действия:

  1. ультразвуковые: барьерные, диффузионные;
  2. фотоэлектрические: барьерные (тип Б), рефлекторные (тип Р), диффузионные (тип Д);
  3. емкостные;
  4. акустические;
  5. инфракрасные;
  6. датчики нагрузки;
  7. комбинированные.

По количеству блоков датчика:

  1. однопозиционные;
  2. двухпозиционные;
  3. многопозиционные.

По способу монтажа: накладные и встраиваемые.

По методу получения входящего сигнала: активные и пассивные.

По способу передачи исходящего сигнала: проводные и беспроводные.

Рассмотрим подробно каждый из видов, определим области их применения, оценим достоинства и недостатки.

Ультразвуковые датчики присутствия

Испускают и принимают волны, не улавливаемые человеческим ухом (частотой порядка 200 кГц).

Возможны два режима работы:

Барьерный: между датчиками, расположенными друг напротив друга, проходит ультразвуковая волна. Она не попадет в приемник, если в зоне действия появится посторонний предмет (барьер).

Диффузионный: с использованием датчика, который испускает волну, а затем улавливает её, отраженную от объекта, оказавшегося на пути луча.

В обоих случаях при появлении постороннего предмета коммутируется сигнал, передающийся на исполняющие устройства.

Преимущества ультразвуковых датчиков в сравнении с оптическими, выполняющими сходные задачи:

  • обнаружение прозрачных объектов;
  • невосприимчивость к световым вспышкам и бликам;
  • работоспособность в сложных условиях (туман, пыль, пар).

Недостатки:

  • низкая дальность (верхний порог) фиксации;
  • ненадежность регистрации объектов из мягких материалов (ткань, пористая резина);
  • наличие “слепой зоны” (нижнего порога обнаружения).

Примеры использования ультразвуковых датчиков: парковочные системы современных автомобилей, подсчет количества единиц готовой продукции на конвейере.

Фотоэлектрические датчики присутствия

Фотоэлектрические датчики Б и Д типа работают по схожей с ультразвуковыми схеме. Отличие заключается в использовании оптического излучения вместо ультразвукового. Это дает следующие преимущества:

  • высокий порог фиксации (до 150 метров у барьерных датчиков);
  • быстродействие;
  • отсутствие слепой зоны.

Недостатки:

  • невозможность регистрации прозрачных объектов;
  • сбои в условиях тумана, пыли, при проявлении световых вспышек и бликов.

У датчиков типа Р приемник и излучатель смонтированы в одном корпусе. Выпущенный луч отражается от рефлектора (катафота, отражателя), находящегося на расстоянии до 8 метров, и возвращается назад. Прибор подает сигнал, если световой поток прерывается объектом контроля.

В сравнении с типом Б, тип Р теряет в дальности действия, но его достоинства – компактность и простота монтажа.

Фотоэлектрические датчики используются для контроля за упаковочными и производственными линиями, проверки уровня наполнения прозрачной тары, предотвращения несанкционированного доступа на закрытые территории, остановки промышленного оборудования при попадании человека в опасные зоны.

Емкостные

Конструктивно представляют собой цилиндрические или плоскопараллельные конденсаторы.

При появлении объекта в зоне действия изменяется их диэлектрическая проницаемость, а значит и емкость, что вызывает срабатывание (см. Датчики объема).

Приборы применяются для контроля за заполнением резервуаров жидкостями и сыпучими материалами, как счетчики единиц готовой продукции и элементы противоугонных систем автомобилей

Преимущества емкостных датчиков – низкая инерционность и высокий порог чувствительности. Недостаток – вероятность сбоев в работе под влиянием внешних электромагнитных полей.

Акустические датчики присутствия

В них посредством пьезоэлектрических материалов происходит преобразование звуковой волны в электрический сигнал.

Представляют собой микрофоны, работающие в диапазоне частот 20-20000 Гц:

  • низкоомные (катушки индуктивности с подвижными магнитами);
  • высокоомные (эквивалентные переменные конденсаторы).

Используются как звуковые датчики света, работающие совместно с с реле времени и экономящие электроэнергию. При превышении порога шума в комнате происходит автоматическое включение света. Если наступает тишина, через 20-25 секунд лампы выключаются.

Достоинства прибора:

  • простота конструкции;
  • надежность.

Недостатки:

  • необходимость использования усилителей;
  • вероятность ложных срабатываний в результате внешних и внутренних шумов (резкие звуки с улицы, включение радио, телефонные звонки).

Инфракрасные датчики присутствия

Принцип действия приборов основан на фиксации изменений потока инфракрасных (ИК) лучей в результате перемещений человека. Его пребывание распознается по большей интенсивности (в сравнении с предметами интерьера) излучения, которое напрямую зависит от температуры тела.

Основные детали датчика – фотоэлементы и мультилинза, состоящая из большого числа сегментов – маленьких линз. Каждая из них направляет попадающие в неё лучи на фотоэлемент.

Двигаясь, человек оказывается в зонах контроля разных сегментов. Свет на фотоэлементе то исчезает, то появляется, генерируя электрический сигнал.

В строгом понимании по принципу действия такое устройство – датчик движения, а не присутствия. К последней категории относят особо точные приборы с большим числом участков контроля. Они способны улавливать наличие человека, находящегося в состоянии почти полного покоя. Фиксируются мельчайшие жесты: покачивания головой, нажатие пальцами клавиатуры и т.п.

Радиус обнаружения (R) – основная характеристика устройства. Его монтаж должен производиться так, чтобы расстояние до самых дальних углов комнаты не превышало R. В помещениях большой площади требуется установка нескольких датчиков.

Необходимо, чтобы на пути ИК луча не было перегородок, даже стеклянных, которые для него непрозрачны.

Недопустимо попадание на прибор прямого света ламп, он должен находиться на максимальном расстоянии от вентиляторов, кондиционеров и обогревателей.

Инфракрасные датчики используют как средства охранной сигнализации, в качестве дополнительного оборудования для видеонаблюдения и для автоматизации электроснабжения, приводящей к экономии средств.

Их достоинства:

  • точность регулировки;
  • полная безопасность для здоровья ввиду отсутствия любых видов излучения;
  • реакция только на объекты, температура которых превышает пороговую.

Недостатки:

  • неточность функционирования на открытых пространствах (влияние осадков, солнечного света);
  • вероятность ложных включений под воздействием теплых потоков воздуха;
  • помехи от объектов, не пропускающих ИК излучение;
  • низкий диапазон рабочих температур.

Датчики нагрузки

Это конвертеры, преобразовывающие механическое усилие в электрический ток.

Конструктивно датчик представляет собой тензорезистор в виде тонкой проволоки, зигзагообразно, как обогреватель автомобильного стекла, закрепленный на эластичной подложке. Как упругий элемент используется ткань, резина, полимерная пленка.

Под действием силы проводник деформируется, сопротивление его меняется, что генерирует электрический сигнал, подающийся после усиления на исполнительные устройства.

Использование приборов:

Как датчиков присутствия пассажира. Штатных – в целях безопасности (индикация пристегнутого ремня и данные для срабатывания подушек безопасности). Устанавливаемых индивидуально – для контроля за работой такси (фиксирование состояния машины – “свободен/занят”).

В качестве элементов стационарных и беспроводных систем видеонаблюдения и безопасности, сигнализирующих о несанкционированном доступе в помещение.

Преимущество тензорезисторных датчиков нагрузки – малая толщина, обеспечивающая скрытую установку (маскировка под коврик у дверей), и легкость монтажа на пассажирские сидения.

Недостатки:

  • необходимость использования усилителя сигнала;
  • подверженность многократно повторяющимся механическим нагрузкам, что приводит к выходу из строя;
  • снижение чувствительности при перепадах температур.

Комбинированные датчики присутствия

Иногда для достижения поставленных целей устройства одного типа недостаточно. В таких случаях их можно задействовать несколько с разными принципами работы.

На примере рассмотрим эксплуатацию инфракрасного датчика присутствия в комбинации с датчиком освещенности.

Первый подает сигнал на включение ламп при обнаружении им человека в комнате.

Второй – в случае показателей освещенности ниже установленного порогового значения.

Работая совместно, они в автоматическом режиме зажгут светильники только в случае присутствия людей в помещении в темное время суток.

Такой подход создает комфортные условия жизнедеятельности и приводит к 30-40 % экономии электроэнергии.

При охране объектов датчики с различным принципом действия объединяют в системы. Это повышает надежность и уменьшает количество ложных срабатываний.

Устройство датчиков присутствия

Датчики представляют собой приборы, состоящие из одного (однопозиционные), двух (двухпозиционные) или нескольких (многопозиционные) блоков. Каждый – устройство в пластиковом корпусе с микросхемой для отправки, приема и обработки сигналов.

Их конструктивная особенность – отсутствие перемещающихся, испытывающих механические нагрузки деталей. Исключение – эластичные подложки с тензорезисторами в датчиках нагрузки.

Как следствие, возможные неисправности ограничиваются выходом из строя деталей микросхем и самостоятельному устранению не подлежат.

Варианты монтажа датчиков. В зависимости от конструктивных особенностей датчики устанавливаются в монтажные коробки либо непосредственно на стены или потолок (накладные модели).

Преимуществ в эксплуатации ни один из способов не дает, на выбор могут повлиять только дизайнерские решения.

Способы получения сигнала. По способу получения сигнала датчики присутствия бывают двух видов:

  • активные – излучают энергию в окружающую среду и получают данные на основе отклика (ультразвуковые, фотоэлектрические);
  • пассивные – фиксируют объекты по их свойствам, предварительно не посылая сигналы (инфракрасные, акустические, емкостные, датчики нагрузки).

Передача сигнала датчиками присутствия. Получив и обработав информацию, датчик присутствия отправляет сигнал на исполнительные устройства:

  • посредством электрических проводов;
  • по защищенному радиоканалу.

Во втором варианте расстояние между датчиком и принимающим блоком достигает 200 м. Использование усилителей увеличивает этот показатель, а препятствия на пути – снижают.

При беспроводной передаче сигнала для связи с конкретным исполнительным устройством датчику задается его код. Это осуществляется путем установки джамперов (перемычек).

Если использовать приборы с кодом обучения, то нужды в установке перемычек нет: для коммутации достаточного одновременного нажатия специальных кнопок на датчике и принимающем блоке.

Преимущества беспроводной передачи сигнала – простота монтажа оборудования и снижение затрат на электрические провода.

Производители и модели датчиков присутствия

Рассмотрим, какие модели датчиков присутствия предлагают мировые компании.

Theben AG (Германия)

В 2019 году в Штутгарте Пауль Швенк основал компанию, изготавливавшую таймеры и аксессуары для часов.

Рачительный хозяин, стремясь к экономии, изобрел и в 2019 году запустил в производство первый датчик обратного отсчета для управления освещением, который стал хитом продаж.

Успех стимулировал дальнейшее стремление к инновациям, что превратило Theben AG в европейского лидера в производстве приборов для эффективного энергосбережения, различных датчиков, “умных” розеток Wi-Fi и т.д.

Датчики присутствия Theben, управляющие системой освещения:

Все приборы оборудованы встроенным регулируемым люксметром и пультом дистанционного управления (см. Розетки с дистанционным управлением).

У SPHINX 104-360/2 есть второй канал выхода, с задержкой отключения 10 сек – 60 мин, сигнал с которого может подаваться на кондиционер, радиатор электроотопления, вентилятор.

OMRON (Япония)

Компания OMRON (г. Киото), основана Кадзума Татеиси в 2019 году. В послевоенные годы она стала одной из фирм-творцов “японского экономического чуда”.

Основное направление деятельности – производство средств автоматизации и сенсорных устройств. В этой области ей принадлежит более 40% японского рынка. Годовой оборот компании – более 5 миллиардов долларов.

Фотоэлектрические датчики обнаружения OMRON:

Прибор Е3Н2 оборудован ярким светодиодным индикатором, упрощающим выравнивание, а габариты Е3Т-С облегчают его монтаж в условиях стесненного пространства.

ESYLUX (Германия)

Компания ESYLUX (г. Аренсбург) разрабатывает и выпускает светильники для аварийного и наружного освещения, датчики присутствия и движения, звуковые оповещатели, детекторы дыма, извещатели пламени. Подтверждением высокого уровня продукции является полученный ею знак качества “German Engineering”. Филиалы и торговые представительства фирмы открыты в 13 странах

В таблице представлены образцы датчиков присутствия производства ESYLUX.

Рассмотрим датчик PD 180i/R с пультом дистанционного управления и дальностью действия 16м. Повышенный класс защиты позволяет монтировать его во влажных помещениях, а второй канал с задержкой 5 – 120 минут – подключать дополнительное оборудование.

Фото