Датчик движения своими руками

Различные виды детекторов, позволяющих осуществлять функции контроля над коммуникациями и системами безопасности в зданиях и частных домах, позволяют значительно облегчить управление всем комплексом в целом. За счет встроенных алгоритмов устройства работают автономно, и вмешательство человека становится минимальным. Одними из важных элементов таких схем являются датчики движения. С помощью этих устройств можно защитить территорию от нежелательного проникновения и сэкономить на электроэнергии. Датчики будут автоматически включать и выключать освещение в доме и на улице, коммутировать питание других электроприборов.

Самодельные датчики движения

Большинство из подобных детекторов можно изготовить самостоятельно, главное – понять принцип работы этих детекторов. Датчик движения своими руками может представлять сложное устройство или, наоборот, быть собранным из нескольких деталей.

Кольцевой выключатель

К самым простым датчикам движения можно отнести самовозвратные точки (кольцевые выключатели). Такое оборудование применяется при включении света в холодильнике. Для работы схемы используется:

• геркон или герметизированный контакт, представляет собой колбу, внутри которой запаяны 2 ферромагнитных контакта;
• магнит.

Во время приближения магнита к геркону контакты замыкаются, а при удалении – размыкаются. При разомкнутых контактах напряжение подается на лампу в холодильнике, и свет загорается. При замкнутых контактах лампочка обесточивается.

Такой самодельный датчик движения можно просто подключить к существующей охранной сигнализации или к звуковому извещателю. За счет этого при размыкании контактов, то есть открытии двери, система подаст звуковой сигнал. Схема применяется на дверях охраняемых объектов, но не подходит для открытых территорий.

Датчики движения с герконами

Для осуществления контроля на больших пространствах используются более сложные устройства, которые могут реагировать на различные изменения в окружающей среде. К подобным элементам относят:

• фото,- и звуковые реле;
• датчики поля;
• пироприемники.

Световой датчик движения

Довольно часто датчик движения необходим, чтобы засекать какой-либо объект при перемещении через определенную линию, например, на входе в комнату. Для создания такого датчика необходимы 2 устройства: источник света и фотоприемник. При прохождении человека в области лучей связь между источником и приемником будет пропадать, датчик сработает и выдаст звуковой сигнал.

Вся схема данного устройства основана на фотоэлементе – транзисторе. Причем такой фототранзистор также можно сделать своими руками. Для этого нужно взять транзистор, по виду напоминающий шляпку с полями на трех ножках, например, П417А. Нужно отпилить верхнюю часть элемента таким образом, чтобы образовалось отверстие, или просто откройте весь кристалл. Теперь при попадании света элемент станет работать как фототранзистор, правда чувствительность его будет немного меньше обычного. Можно не тратить время на эту операцию, а сразу взять готовый фотоэлемент.

Сначала собираем фотоприемник. В работе устройства используются следующие элементы:

• VT1 – фототранзистор;
• R1 – резистор;
• C1 – конденсатор;
• DA1 – операционный усилитель с обратной связью;
• R2 – резистор с обратной связью на операционный усилитель;
• R1 – выполняет функции нагрузки и коллектора. С помощью этого элемента устанавливают рабочую точку. Подбор необходимого значения идет опытным путем.

Схема датчика с фотоприемником

При выборе характеристик R2 следует помнить, что чем больше коэффициент усиления, тем меньше устойчивость усилителя. С другой стороны, чем выше номинал резистора, тем больше коэффициент усиления. Оптимально использовать номинал в 100 кОм.

Самоделки работают следующим образом:

• при попадании света на транзисторе возникает небольшое рабочее напряжение, и элемент открывается;
• конденсатор заряжается;
• если свет уходит, конденсатор начинает разряжаться;
• в точке А напряжение снижается, что уменьшает напряжение и на выходе;
• операционный усилитель необходим, чтобы усилить сигнал от точки А для дальнейшей его передачи к другим устройствам.

В качестве источника света на небольших расстояниях можно использовать фотодиод. Красный лазер позволит значительно выиграть в расстоянии. Лазерный датчик движения можно использовать на больших территориях. Но если нужно сделать так, чтобы датчик был незаметен, используйте инфракрасный диод.

Сам фотодатчик необходимо затемнить и закрыть темным пропускающим материалом. Это позволит снизить влияние обычного освещения. Источник света ставим напротив датчика. За счет этого образуется оптическая связь, то есть пока объект не закроет источник света (пересечет черту), напряжение в фототранзисторе будет постоянным. При разрыве оптической связи напряжение на выходе снижается до нуля за счет операционного усилителя.

Для анализа данных, приходящих с датчика, к схеме следует подключить реле. Обмотку соединяем с входом, на 1 контакт подаем напряжение 12 В, другой конец заземляем, а третий – подключаем к радиоприемнику. Если на фотоэлемент падает свет, цепь питания соединена с фотоприемником, радио не работает. Если оптическая связь разорвана, напряжение падает, и источник питания замыкается на радиоприемнике. Это приводит к включению радио. Вместо радиоприемника можно использовать другие извещатели.

Датчики движения с емкостным реле

Емкостное реле реагирует на возникновение объектов в заданном радиусе. Основными элементами такого оборудования являются антенна и микроволновый генератор.

Принципиальная схема микроволнового датчика движения

Многие из нас замечали, что звук у радио при сильном приближении к нему человека меняется, в работе появляются непонятные шумы, или волна станции сбивается. Точно по такому же принципу функционируют микроволновые датчики движения.

Роль высокочастотного генератора радиоприемника в схеме одновременно выполняет транзистор VT1. Детекторный диод необходим для выпрямления напряжения, которое задает смещение на базе транзистора VT2. У трансформатора Т1 обмотки настроены на разные частоты. Если на антенну не воздействует внешние объекты, на детекторе VD1 нет напряжения, так как амплитуды сигналов компенсируют друг друга. Если частоты меняются, амплитуды начинают складываться и детектироваться на диоде. За счет этого VT2 открывается. Для того чтобы точно задать значение для отключения и включения, используется компаратор – тиристор VS1. Этот тиристор управляется силовым реле напряжением в 12 Вольт.

Платформы для конструирования

Для создания более сложных и функциональных устройств можно использовать готовые платы для радиоконструирования, к примеру, Arduino. Так называется аппаратная вычислительная платформа с собственным процессором и памятью. Arduino выполняет сразу несколько важных задач:

• считывает и обрабатывает сигнал с инфракрасного датчика;
• реагирует на движение;
• проводит оповещение.

Для создания датчика потребуются сама платформа, PIR-датчик, макетная плата и провода. Можно подключать датчик сразу напрямую к Arduino, но так сложнее обеспечить плотное прилегание. Поэтому удобнее воспользоваться бредбоардом.

Все инфракрасные датчики имеют одинаковое строение. Главным параметром, по которому можно отличить один сенсор от другого, является чувствительность, а, значит, и используемая оптика. Оптимальным PIR датчиком сегодня является устройство с линзами Френеля. Эти линзы могут концентрировать излучение, повышая порог чувствительности.

Датчик движения на Arduino

Главной задачей платформы является отправка данных по USB Serial при обнаружении движения через определенные промежутки времени. Отладка оборудования осуществляется за счет программного обеспечения Python и PySerial.

Такой датчик движения для включения света можно запрограммировать на создание определенного уровня освещенности. Это оборудование можно использовать для обустройства системы сигнализации в гараже, тогда детектор будет подключаться к звуковому модулю.

Видео