Датчик движения для включения света

Применение различных устройств для автоматического управления освещением наряду с использованием осветительных приборов с пониженным энергопотреблением преследует цель экономного расходования электроэнергии. Другая сторона использования датчиков движения для включения освещения состоит в повышении комфорта и безопасности человека. Применение автоматики для управления освещением входит в концепцию построения систем «умного дома». Наибольшее распространение получили детекторы освещенности, которые управляют включением осветительных приборов в зависимости от уровня светового потока, и датчики движения для включения света, реагирующие на нахождение человека в зоне контролируемого пространства, вне зависимости от уровня освещенности, или комбинация устройств обоих типов.

Различные датчики движения

Применение

Изначально бесконтактные сенсоры движения разрабатывались для применения в охранных системах. Сложность конструкции, установки, регулировки и, как следствие, высокая стоимость делали их использование в системах управления освещенности не рациональным. Развитие микроэлектроники, снижение стоимости комплектующих послужили поводом для широкого распространения датчиков не только на промышленных предприятиях, но и в быту.

Использовать детектор движения возможно не только самостоятельно, но и в комплексе с обычной коммутационной аппаратурой, расширяя, таким образом, возможности и удобство управления освещением.

Наиболее распространенные области применения датчиков движения для освещения:

• Подъезды и входы в помещение;
• Лестничные площадки;
• Территория возле домов и промышленных объектов;
• Длинные проходные помещения;
• Места, где пользование обычными устройствами выключения затруднено по каким-либо причинам, к примеру, из-за высокой влажности.

Самый доступный и понятный пример – освещение лестничных площадок. Не секрет, что в многоэтажных домах старой постройки уровень освещения лестничных площадок даже в дневное время оставляет желать лучшего, не говоря о темном времени суток. С другой стороны, непрерывное горение ламп, даже с низким энергопотреблением, совершенно не рационально, а ручное включение освещения затруднено по понятным причинам.

Освещение лестничных площадок

Использование автоматического бесконтактного контроля движения для дома позволяет включать освещение только при передвижении человека в зоне контроля. При покидании контролируемого участка лампы выключаются автоматически сразу же или по истечении заданного промежутка времени.

Типы и особенности

Для автоматического управления освещением используется три типа датчиков движения, основанных на различных принципах реагирования:

• Инфракрасный;
• Ультразвуковой;
• Микроволновый (радиодатчик).

Какой датчик движения выбрать? Все зависит от текущих требований, поскольку все три типа хоть и выполняют одинаковую функцию контроля освещённости, но имеют различные характеристики и особенности.

Инфракрасные датчики

Инфракрасные датчики движения для включения света имеют наиболее простую конструкцию и представляют собой направленный дистанционный термометр. Как известно, нагретые тела являются источником излучения в инфракрасном диапазоне. В зависимости от температуры, изменяется длина волны излучения и его интенсивность. Система с сенсорами, настроенными на температуру человеческого тела, включается в присутствии человека вблизи датчика. По сути, это тот же датчик света, только реагирующий на инфракрасный свет (тепловое излучение).

Инфракрасный сенсор

Устройства подобного типа имеют следующие недостатки:

• Большая вероятность ложного срабатывания при наличии в зоне контроля нагретых устройств и предметов, к примеру, отопительных устройств;
• Отсутствие срабатываний при экранировке теплового излучения. Войдя в помещение после морозной улицы в теплой одежде, человек с большой вероятностью обнаружен не будет;
• Зависимость от уровня излучения. Взрослый человек и ребенок имеют различную излучающую поверхность.

У инфракрасных систем контроля есть и достоинства:

• Абсолютная безопасность для окружающих;
• Минимальная стоимость оборудования;
• Возможность использования в устройствах пожарной сигнализации.

Ультразвуковые устройства

На ином принципе работает ультразвуковой датчик включения. Схема датчика движения имеет в своем составе две составляющих: излучатель ультразвуковых колебаний и приемник. Колебания ультразвуковой частоты распространяются в пространстве и, отражаясь от предметов, возвращаются в приемник. Оба сигнала одновременно поступают на сравнивающее устройство, которое использует эффект Доплера. Согласно ему, звуковые волны, отражаясь от движущихся предметов, изменяют свою длину. Если предмет приближается, то длина волны уменьшается, то есть увеличивается частота колебаний. При удалении предмета все происходит наоборот. Сравнивающее устройство вырабатывает сигнал рассогласования, пропорциональный разности частот излучателя и приемника. Таким образом, если в зоне контроля ультразвукового детектора все предметы неподвижны, сигнал рассогласования равен нулю, и датчик находится в неактивном состоянии. При появлении движущегося объекта (в нашем случае человека) сигнал рассогласования получает некоторое значение, которое вызывает срабатывание устройства.

Ультразвуковой детектор

Достоинства ультразвуковых датчиков:

• Возможность точной настройки на минимальную скорость перемещения для срабатывания. При этом также возможна регулировка уровня чувствительности в зависимости от площади отражающей поверхности;
• Широкое использование в системах охранной и пожарной сигнализации в качестве извещателя, поскольку наличие очага горения вызывает перемещение воздуха, достаточное для срабатывания. Ультразвуковой датчик движения для освещения совершенно нечувствителен к температуре.

Широкому распространению ультразвуковых устройств препятствуют несколько существенных недостатков:

• Диапазон колебаний находится в зоне слышимости для большинства животных, особенно кошек и собак. Это может вызывать их беспокойство и даже провоцировать агрессию. Это отмечают все установившие себе такие устройства;
• Невозможность использования вне помещений, поскольку возможны ложные срабатывания от порывов ветра, пролетающих птиц и крупных насекомых, абсолютная неработоспособность во время сильного дождя. Ультразвуковые датчики движения для включения света на улице не применяются;
• Низкий радиус действия и реакция только на движущихся людей. Неподвижно стоящие люди не вызовут срабатываний.

Микроволновые датчики

Такие устройства несколько подобны ультразвуковым с тем отличием, что передача и прием ведутся в радиодиапазоне по тому же принципу, что и радиолокаторы. При этом реакция осуществляется не на изменение частоты отраженного сигнала, а на его уровень. Регулировка микроволнового датчика заключается в установке уровня чувствительности в пустом помещении. При нахождении человека в зоне контроля увеличивается уровень отраженного сигнала, что вызывает срабатывание устройства. Можно сказать, что микроволновый датчик запоминает окружающую обстановку и реагирует на ее изменение. Наиболее часто такую конструкцию имеют уличные датчики движения.

Микроволновый датчик

Достоинства микроволновых датчиков:

• Высокая чувствительность;
• Большая площадь зоны обслуживания;
• Возможность срабатывания при перемещении даже за тонкими перегородками из материалов, пропускающих радиоволны;
• Нечувствительность к погодным условиям.

Есть и недостатки, которые сужают спектр применения датчиков такого типа:

• Наличие электромагнитного излучения, способного вредно действовать на организм человека;
• Высокая чувствительность может вызвать ложные срабатывания;
• Самая высокая стоимость среди аналогичных устройств.

Отдельный класс устройств представляют собой комбинированные системы, которые совмещают в себе несколько типов устройств. Такие конструкции призваны сохранить достоинства перечисленных устройств и нивелировать недостатки. Разумеется, такие конструкции имеют высокую сложность и достаточно дороги.

Большинство датчиков движения для включения света совмещены с таймером, который позволяет производить задержку выключения после покидания человеком зоны контроля. Это очень удобно, поскольку после выхода из зоны освещения человека свет остается некоторое время включенным. Данная функция широко используется при освещении лестничных пролетов и позволяет сократить количество приборов.

Монтаж и подключение

Сама по себе установка датчиков движения для освещения не вызывает никаких сложностей. Наиболее часто на устройстве имеется две пары клемм, одна из которых служит для подключения к питающей сети, а другая – для коммутируемого источника освещения.

Самую большую трудность представляет выбор места установки. Здесь нужно учитывать назначение датчика, его тип, конфигурацию помещения и его особенности. Порой приходится учитывать противоречивые факторы.

Для начала нужно определиться с типом датчика. Перед тем, как выбрать датчик движения, обращается внимание на условия в контролируемом пространстве, где будет производиться монтаж: внутри помещения или для улицы, наличие нагревательных приборов, предметов, попадающих в зону контроля и способных повлиять на чувствительность.

Теперь выбираем количество устройств, которое определяется размером обслуживаемого пространства. В документации на каждое устройство приведена диаграмма направленности чувствительного элемента, максимальная дальность обнаружения объекта. Для больших помещений может потребоваться установка нескольких сенсоров.

Как установить датчик

Место установки зависит и от конструкции выбранного датчика. Так, устройства, которые ставят на стену, имеют узконаправленную диаграмму, поэтому обычно их устанавливают на противоположной стене ближе к потолку. Таким образом, под контролем оказывается максимально доступная площадь. Потолочный датчик движения для включения света имеет круговую диаграмму и, будучи поставленным на потолке посередине помещения, способен отслеживать движения в любом участке. Датчики потолочной конструкции с круговой диаграммой наименее подвержены затенению посторонними предметами.

Потолочная конструкция

Широко используются комбинированные системы освещения, когда монтаж датчиков осуществляется совместно с обыкновенными выключателями. Используя различные схемы при подключении, можно получить некоторые преимущества:

• Датчик движения, подключенный последовательно с выключателем. При помощи выключателя обесточивается полностью вся линия освещения, таким образом, датчик полностью выключается из работы. Пример – освещение на даче. Если строение закрыто, и приезд хозяев не предвидится, то наличие датчика становится излишним;
• Параллельное включение датчика и выключателя. Позволяет коммутировать освещение вручную, вне зависимости от состояния датчика. Если выключатель находится во включенном положении, то работа датчика не сказывается на освещении, которое включено постоянно. В ином случае датчик работает как обычно.

Настройка

Первоначальную проверку работоспособности датчика движения для освещения можно произвести, не устанавливая их на запланированное место. Временную схему можно собрать прямо на столе. Для проверки нужно установить датчик движения на максимальную чувствительность. Они должны срабатывать от движения руки. Время работы таймера проверяется по выключению контрольной лампы после срабатывания датчика.

Проверка

Окончательная регулировка производится уже после того, как выполнен монтаж на месте установки. Чувствительность нужно поставить таким образом, чтобы датчик уверенно срабатывал при нахождении людей в зоне контроля. Важно при этом не делать чувствительность излишне высокой, чтобы освещение не включалось от пробегающей кошки или собаки. После регулировки чувствительности устанавливаем при помощи таймера желаемое время задержки на отключение. Обычно пределы регулировки составляют от нескольких секунд до десятка минут.

Видео