Датчик движения для светодиодного прожектора — принцип действия и место установки

Принцип работы датчика движения

Уличный прожектор на базе светодиодов, оснащенный автоматическим блоком управления (датчиком движения), позволяет значительно экономить электроэнергию, так как освещение включается лишь при появлении в зоне радиуса действия прибора любого движущегося объекта. Устройство этого типа отслеживает изменение уровня инфракрасного излучения.

Механизм устроен таким образом, что ИК-излучение посредством встроенных линз и отражателей перенаправляется на специальный сенсор, который, в свою очередь, выдает реакцию на изменение уровня ИК-излучения. Затем с помощью реле происходит подключение нагрузки к питающей сети.

Уличный прожектор, оснащенный датчиком движения, имеет немало достоинств:

1. Длительность функционирования, так как диодные лампы могут служить на протяжении десятков лет без необходимости замены.
2. Простота подключения.
3. Не требует регулярного обслуживания, в том числе и частой замены лампочек.
4. Экономичность, что достигается не только за счет использования энергоэффективных светодиодов, но еще и благодаря автоматическому блоку управления, который включает и отключает прожектор по мере необходимости в освещенности участка, в частности, при появлении в радиусе действия прибора движущегося объекта.
5. Полная безопасность при эксплуатации, так как механизмом не предусмотрено использование вредных для организма человека веществ.
6. Повышенная стойкость к вибрациям, звуковым волнам и механическим повреждениям.
7. Быстрая реакция при включении и отключении прибора.
8. Установка на любой поверхности: горизонтальной, вертикальной. Это может быть столб, стены, перекрытие.
9. Устойчивость к перепадам температур, в том числе и к воздействию пограничных значений данного параметра.

Разновидности датчиков движения

ДД разделяются по принципу действия, точности функционирования и особенностями применения:

1. Контактные;
2. Инфракрасные.

Контактные

Самые простые включатели света – это контактные ДД. Они представляют собой концевые выключатели (герконы). Устройства могут иметь отдельное питание от аккумуляторной батареи. Обычно их устанавливают на входных дверях. На дверном полотне и косяке закрепляют магнитные контакторы. Когда пластины при открытии двери размыкаются, контакты геркона соединяются, включается реле, которое приводит в действие включатель прибора освещения.

Схема контактного ДД

Важно! Контактные датчики имеют ограниченную сферу применения. Универсальными приборами считаются инфракрасные ДД, поэтому в основном используется этот вид датчиков

Инфракрасные

Приборы срабатывают на тепловое излучение объекта в его поле обзора. Когда человек попадает в эту зону, ИК-сенсор «видит» инфракрасное излучение, исходящее от тела. В этот момент сенсор передаёт сигнал на реле включения лампы. Внутреннее устройство можно рассмотреть на примере модели Патрол – 201 ПЕТ.

Устройство датчика

Принцип работы

Принцип работы прожектора

При обнаружении в охраняемой зоне постоянно движущегося объекта осветитель включается на фиксированное время. По истечении определенного временного промежутка, устанавливаемого выбранной задержкой, свет выключается до очередного срабатывания сенсора. Далее весь процесс повторяется в том же порядке.

Функцию сенсоров, управляющих работой осветителя, обычно выполняют ИК датчики «пассивного» типа. Действие этих приборов основано на изменении температурного фона в случае появления человека или животного в зоне чувствительности элемента. После его регистрации датчик формирует управляющий импульс, обеспечивающий включение лампы прожектора на заданное время.

Виды датчиков

Различают следующие разновидности датчиков движения:

• УЗ (ультразвуковые);
• ИК (инфракрасные);
• СВЧ (микроволновые);
• комбинированные.

Ультразвуковой тип отслеживает движение объекта посредством звуковых волн. Он не подвержен воздействию факторов окружающей среды (не боится влаги, пыли, перепада температур). Его часто применяют при оборудовании лестничных пролетов, слепых зон, автомашин. Привлекательна и его цена.

Однако не обошлось и без недостатков. Радиус действия прибора невелик. Он реагирует только на резкие движения и не подходит для применения в зонах и жилищах с домашними животными.

Инфракрасный датчик обнаруживает и реагирует на изменение теплового поля подконтрольной территории. Зона охвата напрямую связана с площадью поверхности установленной в нем системе линз.

Инфракрасные ДД  нередко дают ложную реакцию на теплые порывы ветра. Наблюдаются погрешности и в работе при осадках или при попадании на корпус прямых УФ-лучей.

Однако данные устройства довольно точно оценивают расстояние до объектов в ходе их движения, часто применяются на внешнем периметре и являются устройствами абсолютно безвредными для здоровья животных и людей.

Принцип действия микроволнового детектора основан на генерировании волн высокой частотности, которые по достижении объекта отражаются от него и улавливаются сенсором.

Главным недостатком является высокая стоимость устройства. Кроме того, при выставлении максимальной мощности излучения прибор опасен для здоровья людей.

К преимуществам микроволнового ДД можно отнести:

• компактность;
• реакцию даже на малозаметное движение;
• отсутствие влияния на него температурного режима и других факторов окружающей среды.

Комбинированный тип устройства может сочетать в себе функции разных видов. Наиболее часто используются приборы, осуществляющие  фиксацию движения с помощью ультразвука и волн высокой частоты. Такие аппараты показывают высокую эффективность, а их минусы перекрываются многочисленными плюсами.

Устройства фиксации движения условно можно разделить на внутренние и внешние. Первые устанавливаются внутри дома, квартиры или производственного помещения, а вторые снаружи.

Контактные

Самые простые включатели света – это контактные ДД. Они представляют собой концевые выключатели (герконы). Устройства могут иметь отдельное питание от аккумуляторной батареи. Обычно их устанавливают на входных дверях. На дверном полотне и косяке закрепляют магнитные контакторы. Когда пластины при открытии двери размыкаются, контакты геркона соединяются, включается реле, которое приводит в действие включатель прибора освещения.

Схема контактного ДД

Инфракрасные

Приборы срабатывают на тепловое излучение объекта в его поле обзора. Когда человек попадает в эту зону, ИК-сенсор «видит» инфракрасное излучение, исходящее от тела. В этот момент сенсор передаёт сигнал на реле включения лампы. Внутреннее устройство можно рассмотреть на примере модели Патрол – 201 ПЕТ.

Устройство датчика

Рекомендации по установке

При монтаже датчиков движения необходимо учитывать различные нюансы. Рассмотрим основные из них.

Защита от солнечных лучей

Когда прямой солнечный свет попадает через открытое окно или отражатель автомобиля, могут быть лжесработки. Производители защищаются от этого несколькими способами. Линза Френеля усиливается специальным материалом, который обеспечивает защиту от света. Пиросенсор может быть расположен на печатной плате так, что верхняя часть инфракрасного датчика защищает от чрезмерного притока солнечного света, сквозняков и грязи.

Защита от радиочастотных помех

Высокопроизводительные радиопередатчики и радиоволны могут вызвать путаницу и ложные срабатывания при работе датчика движения. Эффективным решением является установка пиросенсора с металлической крышкой. К сожалению, некоторые производители не уделяют этому достаточного внимания. Поэтому в некоторых случаях мешающие радиоволны могут доставить пользователям несколько неприятных минут.

Защитная крышка и маскировка

Люди нечасто проверяют датчики своей системы сигнализации и электропроводку. Злоумышленник, воспользовавшись этим обстоятельством, может оторвать или замазать линзу датчика, делая его неработоспособным. Чтобы защитить прибор, инфракрасные устройства с более высоким уровнем защиты и более высоким ценовым диапазоном покрыты защитной крышкой. В датчике устанавливают светодиод инфракрасного передатчика и фотодиодный приемник. Излучаемые лучи светодиода передатчика достигают диода приемника только в том случае, если линза датчика закрыта, и сигналы отражаются от этой поверхности. Тогда работа фотодиода приводит к появлению сигнала.

Защита от ложных срабатываний

Ниже приводится краткое описание условий установки и использования приборов. Они могут значительно уменьшить возможные ложные срабатывания детекторов движения.

• Избегайте мест, где есть сквозняки – естественные, кондиционированные или от вентилятора. Двери и окна также должны быть закрыты во время режима охраны.
• Не направляйте детектор на инфракрасные объекты, такие как радиаторы, кондиционеры, факсы, лазерные принтеры и другие приборы, которые выделяют тепло.
• Сильные световые эффекты могут быть источником помех, поэтому инфракрасные лучи не должны подвергаться воздействию прямых солнечных лучей, отраженного солнечного света или света автомобильных фар. Избегайте установки вблизи радиопередающего оборудования.
• Следует позаботиться о том, чтобы поверхность, на которой установлен инфракрасный порт, не имела вибраций и была устойчивой, особенно для системы с двумя диодами.
• Не направляйте датчики на области, которые могут вызвать нестабильность работы, такие как отражающие, глянцевые, поверхности или вода в бассейне.
• Если у вас есть домашние животные, необходимо рассмотреть выбор специальных датчиков движения и определенный способ установки. Выбирайте только инфракрасный детектор с защитой от домашних животных.

Материал дома, толщина стен и сквозняки

Чем жестче и прочнее дом, тем более стабильна работа датчика движения, поскольку он не сможет отсоединиться от неровных поверхностей стен. Это уменьшает возможность возникновения ложной тревоги. Воздушные потоки также будут меньше влиять на линзы, которые размещены в довольно прочном корпусе. Воздушный поток вызывает ложную тревогу прежде всего через линзу. Быстрые изменения температуры, вызванные сквозняками, оказывают влияние на линзы с высоким коэффициентом теплового расширения. Из-за быстрого изменения размера участков линзы лучи также изменяются. Это приводит к тому, что датчик принимает изменение лучевых потоков за движение и срабатывает ложный сигнал.

О том, как правильно настроить датчик движения, смотрите в следующем видео.

Наглядный поэтапный процесс подключения фонаря к фотореле на обычном стенде

Схема подключения датчика освещения для уличного освещения небольшой территории будет описана ниже. Для этого нам понадобится лампа, предварительно вкрученная в патрон, и само фотореле.

Для большей наглядности мы произведём установку на стенде. Для этого крепим рядом друг с другом датчик освещённости и лампу в патроне, которая будет символизировать светильник.

Далее следует подсоединить нулевую и входную фазы к самому датчику света (как правило, на корпусе отмечены места присоединения).

Вставив специальные прорезиненные пробки в эти отверстия, можно подсоединять провода. Данные резиновые заглушки хорошо защищают от пыли и других вредных воздействий извне.

Кончики проводов перед присоединением хорошо зачищаем (примерно на величину в 1 см).

Далее подключаем провода к датчику в такой последовательности:

1. входную фазу;
2. нулевую фазу;
3. защитную фазу (заземление).

Аналогичным способом подключаются провода и к самому осветительному прибору. Входную и нулевую фазы подводим к патрону, а фаза заземления подключается к корпусу прибора для освещения.

Последним этапом будет настройка чувствительности регулятора нашего фотодатчика. На этом процесс монтажа заканчивается, осталось только установить на место защитную крышку и закрутить болты.

Вот так выглядит вся процедура подключения датчика освещения и осветительного прибора к электрической цепи. Она не представляет собой ничего сложного, необходимо только соблюдать правильный порядок подключения проводов. В противном случае можно получить негативные последствия, вплоть до короткого замыкания или даже пожара.

Процедура подключение фотореле для уличного освещения к диодным источникам света или прожекторам является аналогичной вышеописанной и не представляет особой сложности.

Схемы установки датчиков движения

Самый легкий вариант — установка датчика на проводе, идущем к лампе. Такая схема подключения датчиков прекрасно подходит для темных комнат без окон.

Для уличного освещения или комнаты с окнами лучше дополнительно включить в схему датчик освещенности. При его отсутствии можно использовать в схеме выключатель. В любом случае вы сможете предотвратить включение освещения в дневное время.

Разница лишь в том, что датчик освещенности будет регулировать все самостоятельно, а для применения выключателя необходимо участие человека.

Для того, чтобы была возможность длительного включения света при необходимости, в цепь рекомендуется добавить выключатель.

Он позволит свету гореть длительное время, а регулирование с помощью датчика включится только после отключения выключателя.

Принципы замеров уровня освещенности сумеречным датчиком

Выше была описана схема установки датчика фотореле для уличного освещения. Но с помощью чего фотореле определяет тот момент, когда необходимо замкнуть или разомкнуть электрическую цепь? В данных устройствах применяются чувствительные элементы из разных полупроводниковых металлов, которые монтируются на том месте датчика, куда падает естественный свет. В месте соприкосновения этих металлов возникает небольшой электрический импульс, который и даёт дальнейшую команду для замыкания всей цепи. Рассмотрим основные разновидности этих элементов (принцип их работы):

• фоторезистор (сопротивление изменяется в зависимости от окружающего естественного светового потока благодаря содержанию сульфида или селенида кадмия внутри элемента);
• фотодиод (способен генерировать электрический заряд с помощью фотовольтатического эффекта);
• фототранзистор (является оптоэлектронным проводником, реагирующим на естественную освещённость с помощью облучения части своей базы);
• фототиристор (применяют в цепях с постоянным током, регулирует напряжение исходя из естественного луча света, падающего на его матрицу);
• фотосимистор (работает от переменного тока, синхронизирует подаваемый ток из нескольких каналов, например, из 2-ух фототиристоров, и передаёт его на главный электрод, который управляет всей схемой).

Регулировка устройства

Точная настройка датчика осуществляется с помощью имеющихся регуляторов, каждый из которых отвечает за соответствующую опцию:

• SENS — определяет чувствительность устройства. С его помощью можно задать размер объекта, на который будет срабатывать датчик, и расстояние до обнаруженного источника движения. Таким образом, можно уменьшить число ложных срабатываний, когда в поле зрения попадает небольшое животное, или объект перемещается за пределами контролируемого участка.
• TIME — регулирует продолжительность работы осветительного устройства после срабатывания. Рекомендуется выставлять параметр не менее 2-х минут, чтобы исключить частое срабатывание.
• DAY LIGHT — позволяет выбрать время включения осветительных устройств. В числе предлагаемых опций – ночной режим или круглосуточное слежение.

Тип крепления и конструкция датчиков отличаются подвижностью, за счет чего можно регулировать положение устройства в пространстве по четырем направлениям – вверх или вниз, вправо или влево. Таким образом будет несложно настроить прибор на контроль выделенного участка территории, опытным путем добиваясь его максимального покрытия.

Датчик движения: что это и каков принцип его работы

Датчик движения (ДД) представляет собой специальный вид сигнализатора, фиксирующий движение объектов. Его основное назначение – это контроль окружающей среды и автоматический запуск заложенного алгоритма действий при фиксации перемещения в радиусе его охвата.

Существует несколько видов классификаций данного типа приборов. По месту нахождения:

• внутри объекта;
• по периферии;
• по периметру улицы.

По алгоритму действий:

• реакция на движение объектов, на контролируемой территории;
• сообщение о нарушении целостности стекол, балконных конструкций;
• сигнализирование о вторжении через крышу.

По типу сенсора;

• ультразвук;
• микроволны;
• инфракрасные импульсы.

Также возможно комбинирование нескольких типов в одном приборе.

В основе принципа работы датчика лежит реакция на движение или изменение теплового поля, с последующим замыканием силовой цепочки. После этого реализуется один из заложенных алгоритмов. То есть при срабатывании прибора будет подаваться свет, включаться сигнализация или происходить открытие автоматических ворот.  Проводные датчики работают от электрической сети, беспроводные – от аккумуляторных батареек.

Данный тип приборов часто применяется для регулировки работы осветительных приборов, подсветки бассейнов, охраны периметра и отдельно стоящих объектов, запуска фонтанов.

Настройка параметров

Для оптимизации процесса включения света очень важно правильно выполнить регулировку датчика в зависимости от характера движения и параметров самого объекта. Как правило, учитываются четыре основных характеристики – угол установки, чувствительность, освещенность и время задержки после срабатывания

Рассмотрим их подробно

Рассмотрим их подробно.

Угол установки

Согласно правилам, угол установки датчика для включения света должен быть таким, чтобы центр поля действия приходился на точку максимально интенсивного или наиболее вероятного движения объекта. Добиться этого можно, соблюдая:

1. Правила монтажа, указанные в инструкции. Особенно актуально их выполнение для приборов, не имеющих никаких механических настроек. В них обзорный угол полностью задается техническими особенностями самого устройства, а также высотой и местом его расположения. Например, датчик с углом в 180 градусов, устанавливаются на стену, в 360 градусов – на потолке, а 90 градусов – в углу.
2. Практическая регулировка. Детектор с наклонно-поворотным кронштейном позволяет опытным путем выполнить более тонкую настройку. Такие устройства дают возможность менять поле и дальность действия сенсора. Это, например, необходимо на охраняемой или придомовой обширной территории или рядом с оживленным пешеходом или автострадой, чтобы исключить попадание движения объектов на них в поле объектива.

Чувствительность

Регулировка датчика по уровню чувствительности позволяет исключить включение света в ответ на движение мелких объектов и посторонних предметов в дальней области зоны слежения. Настройка этого параметра выполняется опытным путем:

1. Для начала нужно установить максимальную чувствительность.
2. Далее необходимо проверить, как он будет работать на оптимальном расстоянии.
3. Нужно постепенно уменьшать уровень – до тех пор, пока он перестанет реагировать на человека средних параметров.
4. Затем проверить, как он отреагирует на мелких животных или посторонние предметы.
5. Установить найденный порог чувствительности.

В идеале степень чувствительности датчика на движение должна быть такой, чтобы включение света происходило на границе достаточной освещенности от фонаря или люстры при прохождении человека со средними антропометрическими данными.

Каждый, кто устанавливает датчик на движение, должен знать, как самостоятельно уменьшить чувствительность сенсора. Во время эксплуатации могут возникнуть непредвиденные обстоятельства и включение света будет происходить незапланированно. Перед или сразу после установки устройства необходимо удостовериться, как это сделать своими руками наиболее быстрым и правильным путем без вызова мастера-установщика.

Освещенность

Чтобы датчик перестал посылать сигнал на включение света днем, поздним утром и ранним вечером, необходимо выполнить его регулировку по параметру освещенности — LUX. Настройка состоит из следующих действий:

1. Повернуть стрелку регулятора до максимального уровня (куда она увеличивается).
2. С наступлением достаточного уровня темноты медленно поворачивать его в обратном положении пока сенсор не сработает и не начнет включать свет.

Настроенные таким способом датчик чувствительности далее всегда (до изменения его положения) будет включать свет при наступлении такого же уровня темноты.

Время задержки

Как правильно настроить датчик для включения света по движению на время задержки после срабатывания волнует тех, кто выполняет такую регулировку впервые. Также, как и в том случае, когда требовалось задать параметры освещенности и чувствительности, необходимо найти шлиц или винт на панели прибора с надписью Time.

Чтобы правильно выполнить регулировку по времени задержки необходимо:

1. Перевести регулятор в минимальное значение.
2. Инициировать датчик посредством движения.
3. Засечь время.
4. Опытным путем определить необходимое время, сохранив параметры.

Современные датчики на движение позволяют настраивать время задержки после включения света от 5 секунд до 10 минут.

Например, если сенсор установлен на входе в подъезд, а человеку нужно подняться по лестнице на 5-ый этаж, после чего отдышаться, найти ключи и открыть квартиру, то параметр должен быть установлен на максимальное значение. Другое дело – коридор в квартире, когда прохождение через него не занимает дольше 2-3 секунд. Здесь значение этой характеристики можно свести к минимуму.

Обозначение выводов датчика движения

Датчик движения внутри имеет электронную схему и для того, чтобы она заработала необходимо его подключить к питающему напряжению. Обычно датчики движения рассчитаны для подключения непосредственно к бытовой электросети напряжением 220 В, кроме радио датчиков, которые питаются от установленной внутри батарейки. Схема подключения в обязательном порядке имеется на корпусе, обычно рядом с клеммной колодкой для подключения. В данной модели датчика движения маркировка выполнена непосредственно на его корпусе тиснением пластмассы.

Буквой L, со стрелкой рядом в сторону клеммной колодки, обозначается место подключения фазного провода, N – нулевого. К выводу клеммной колодки, обозначенной L со штрихом и стрелкой, направленной от колодки, подключается провод, идущий к лампочке. О цветовой маркировке проводов электропроводки и способах определения фазы можно узнать на сайте из статьи «Как найти фазу».

Чтобы датчик движения начал работать, достаточно подать питающее напряжение на выводы его клеммной колодки L и N. Для подключения его к электросети нужно взять отрезок двойного провода, с одной стороны установить на него вилку, а второй конец, не забыв снять изоляцию, подключить к клеммам L и N клеммной колодки. Фазировка подключения проводов, в данном случае, значения не имеет. Более того, если Вы допустите ошибку и подключите провода неправильно, то ничего плохого не произойдет, датчик движения просто не будет работать. При этом мигающий индикатор включения датчика движения светить не будет.

На фотографии, для наглядности, подключен короткий кусок провода. Длина провода должна обеспечить подключение датчика движения при выборе места установки к ближайшей розетке. Если куска провода достаточной длины нет, то можно воспользоваться удлинителем.

Обычно на датчиках движения установлен светодиод, индицирующий, в каком состоянии он находится. Если датчик подключен к питающей сети и находится в дежурном режиме, светодиод мигает с частотой приблизительно один раз в секунду. При срабатывании, частота мигания светодиода увеличивается, что позволяет без подключения нагрузки, при выборе места установки знать, сработал датчик или нет. Надо учесть, что некоторые типы датчиков движения после подключения к питающей сети становится готовыми к работе после некоторого времени, 15-30 секунд.