Инфракрасные датчики движения

Инфракрасный датчик
-2
14/07/2018 10:39:01
Содержание:

Скорее всего, читатель уже знаком с таким понятием, как «умный дом». Это значит, что в нем установлено много устройств, которые функционируют в автоматическом режиме. А владелец может так или иначе управлять ими. Важную роль в управлении домашней автоматикой выполняют датчики движения (ДД). Об этих устройствах более подробно расскажем далее.

В каких случаях применяются

В общем ДД применимы не только в умном доме. Их можно задействовать для управления любой осветительной системой, установленной в любом помещении. Частный дом не будет исключением в таком случае. И не только его освещение даст пользу при внедрении ДД. Безопасность жилья, основанная на применении ДД, – это еще одна область использования датчиков. Это же относится:

  • к многоквартирным домам (применительно и к объектам общего пользования, и непосредственно для квартир);
  • школам, больницам, детским садам и прочим учреждениям социального назначения;
  • административным объектам.

По некоторым данным, при широком внедрении ДД в осветительных системах перечисленных выше объектов, можно получить экономию электроэнергии примерно в 75%.

Как устроены и работают

Для срабатывания любого датчика нужна определенная среда, которая определяет возникновение сигнала. Для большинства систем с ДД такой средой является свет. Невидимая инфракрасная (ИК) часть его спектра очень удобна для использования. Человеческий глаз не видит инфракрасные лучи. Но они взаимодействуют с линзами как видимый свет. По этой причине невидимый поток можно усилить линзой, направив на фотоэлемент.

Он сможет зафиксировать любое тепло, в том числе исходящее от человека и животных. Причем круглосуточно, вне зависимости от уровня естественного освещения. Для инфракрасного фотоэлемента оно не имеет значения. И днем, и ночью человек воспринимается им одинаково, о чем свидетельствует изображение далее:

Так выглядит человек в инфракрасных лучах при любом освещении
Так выглядит человек в инфракрасных лучах при любом освещении

На изображении более темные участки соответствуют пониженным температурным показателям. Следовательно, уровень сигнала, который выдает фотоэлемент, получается меньше. Поэтому его работа основана на изменении теплового фона пространства, охваченного телесным углом его линзы. Этот фон может изменяться по разным причинам. В результате получаются не только правильные, но и ложные срабатывания ДД и разновидности их, которые называются датчиками присутствия. Разница между ними состоит в чувствительности.

ДД реагирует на значительное пороговое изменение теплового фона. Например, появление в зоне его действия подвижного объекта. Но поведение этого объекта, например, человека, который двигает частями своего тела, отрабатываться не будет. Датчик присутствия сможет зафиксировать эти движения.

Для ознакомления с конструкцией ДД рассмотрим одну из его моделей. Датчик – это пластиковый корпус, внутри которого установлена печатная плата с электронными компонентами. В рассматриваемой модели фотоэлементы, воспринимающие состояние ИК-излучения, находятся в центре печатной платы. Над ними расположен оптический концентратор, состоящий из большого числа линз. Эти две детали показаны далее.

Печатная плата и оптический концентратор датчика движения
Печатная плата и оптический концентратор датчика движения
Оптический концентратор датчика движения
Оптический концентратор датчика движения

Каждая линза охватывает часть пространства, ограниченного конусом с вершиной на одном из фотоэлементов. Перемещение предмета и связанное с этим изменение инфракрасного излучения, воспринимаемого ДД, сопровождается электрическими сигналами, которые создает фотоэлемент под воздействием линз. Другие компоненты электронной схемы обрабатывают эти сигналы, обеспечивая необходимый результат. Для наглядности описание этого процесса дополнено изображением.

Так работает инфракрасный ДД
Так работает инфракрасный ДД

В соответствии с закономерностями оптики, увеличение количества линз приводит к усилению чувствительности ДД и обеспечивает регистрацию все более незначительных изменений инфракрасного света. Но упомянутая чувствительность связана с расстоянием. И если в определенной близости от ДД он может регистрировать их, выполняя роль датчика присутствия, то по мере удаления от фотоэлемента эта роль утрачивается.

По размерам и количеству линз, которые приходятся на общую поверхность концентратора, можно судить о том, какую задачу выполняет датчик. Если у двух моделей размеры и конструкция концентраторов одинаковы, но в одном из них линзы мелкие и в большем количестве, значит, это датчик присутствия, а его так называемый «коллега» – ДД.

Где устанавливается

  • В любом из мест, где в пределах телесного угла датчика нет источников света или предметов, бросающих тень на ДД со стороны наблюдаемой зоны.
Правильное расположение лампы относительно ДД
Правильное расположение лампы относительно ДД
Неправильно расположенные светильники ограничивают рабочую зону ДД
Неправильно расположенные светильники ограничивают рабочую зону ДД

Поскольку основной параметр ДД называется радиусом обнаружения, в его пределы для правильного отслеживания движения в пределах помещения должны попадать все углы этого помещения. Если это условие не выполняется, используются несколько ДД с перекрывающимися телесными углами. В основном все модели датчиков из присутствующих на рынке характерны круговыми или эллипсоидными диаграммами направленности. Из-за этого всегда их нужно несколько штук. Это усложняет проектирование систем автоматики.

Хотя и выпускаются датчики с квадратной диаграммой направленности, их на рынке представляет лишь одна германская фирма. Эти датчики упрощают проектирование, что наглядно демонстрирует следующее изображение.

Картинка
Картинка

Преимущества ДД с квадратной характеристикой диаграммы обнаружения (направленности)

  • ДД устанавливаются вдали от отопительного (охладительного) оборудования.
  • При выборе ДД рекомендуется обратить внимание на его способность отличать естественное освещение от искусственного.

Упомянутое обернется существенной экономией денег, потраченных на электроэнергию – освещение. Даже при более высокой стоимости эти датчики быстро окупятся. Но устанавливать эти датчики имеет смысл в помещениях с окнами. Если естественный свет в помещение не попадает (например, в коридор или подвал), можно установить недорогие ДД без мониторинга естественного освещения.

В заключение краткий итог изложенного:

  • Все модели ДД, в том числе и датчики присутствия, используют инфракрасное излучение, изменяемое тем или иным внешним воздействием.
  • Изменение ИК-излучения не обязательно связано с движением объектов и может быть результатом нагревания.
  • Датчики присутствия характерны большим количеством ложных срабатываний по причине повышенной чувствительности.
  • Целесообразно настраивать ДД соответственно сезонному светлому времени суток.
Изображение пользователя Сергей Степанов
Сергей Степанов Инженер-электрик
комментарии:
Чтобы оставить отзыв, пожалуйста, авторизируйтесь используя социальные сети.
добавить комментарий:
Нажимая кнопку Отправить вы соглашаетесь с Пользовательским соглашением и Правилами размещения информации.
Мнение редакции может не совпадать с мнением автора отзыва.
Сколько денег вы тратите на ремонтные работы в год?
от 10 000 до 100 000 рублей
60% (6 ответов)
от 1 000 до 10 000 рублей
40% (4 ответа)
до 1 000 рублей
0% (0 ответов)
Всего проголосовало: 10