Схемы датчиков движения и принцип их работы, схемы подключения

Схемы датчиков движения и принцип их работы, схемы подключения

Датчик движения чаще всего используется для включения освещения, когда вы проходите или находитесь рядом с ним. С его помощью можно хорошо экономить электричество и избавить себя от необходимости щелкать выключателем. Это устройство также используется и в системах сигнализации, для определения нежелательных проникновений. Кроме этого их можно встретить и на производственных линиях, они там нужны для автоматизированного выполнения каких-либо технологических задач. Датчики движения иногда называют датчикам присутствия.

Типы датчиков движения

Датчики движения различают по принципу действия от этого зависит их работа, точность срабатывания и особенности использования. У каждого из них есть сильные и слабые стороны. От конструкции и рода используемого элемента зависит и конечная цена такого датчика.

Датчик движения может быть выполнен в одном корпусе и в разных корпусах (блок управления отдельно от датчика).

Контактные

Самый простой вариант датчика движения – использовать концевой выключатель или геркон. Геркон (герметичный контакт) это переключатель который срабатывает при появлении магнитного поля. Суть работы заключается в установки концевого выключателя с нормально-разомкнутыми контактами или геркона на дверь, когда вы её откроете и зайдете в помещение контакты замкнутся, включат реле, а оно включит освещение. Такая схема изображена ниже.

Инфракрасные

Срабатывают от теплового излучения, реагируют на изменение температуры. Когда вы входите в поле зрения такого датчика он срабатывает на тепловое излучение от вашего тела. Недостатком такого способа определения являются ложные срабатывания. Тепловое излучение присуще всему что есть вокруг. Приведем несколько примеров:

1. ИК датчик движения стоит в помещении с электрообогревателем, который периодически включается и отключается по таймеру или термостату. При включении обогревателя возможны ложные срабатывания. Можно попробовать этого избежать долгой и скрупулезной настройкой чувствительности, а также попыткой направить его так, чтобы в прямой видимости не было обогревателя.

2. При установке на улице возможны срабатывания от порывов тёплого ветра.

В целом эти датчики нормально работают, при этом это самый дешевый вариант. В качестве чувствительного элемента используется PIR-сенсор, он создает электрическое поле пропорционально тепловому излучению.

Но сам по себе сенсор не имеет широкой направленности, поверх него устанавливается линза Френеля.

Правильнее будет сказать – многосегментная линза, или мультилинза. Обратите внимание на окошко такого датчика, оно разбито на секции это и есть сегменты линз, они фокусируют попадающие излучения в узкий пучок и направляют его на чувствительную область датчика. В результате этого на маленькое приемное окошко пироэлектрического сенсора попадают пучки излучений с разных сторон.

Для увеличения эффективности детектирования движения могут устанавливать сдвоенные, или счетвертненные сенсоры или несколько отдельных. Таким образом, расширяется поле зрение прибора.

Исходя из вышесказанного нужно отметить и то, что на датчик не должен попадать свет от лампы, а также в поле его зрения не должно быть ламп накаливания, это также сильный источник ИК-излучения, тогда работа системы в целом будет нестабильной и непредвиденной. ИК-излучения плохо проходят через стекло, поэтому он не сработает, если вы будете идти за окном или стеклянной дверью.

Это самый распространённый вид датчика его можно купить а можно и собрать самому на основе, поэтому рассмотрим его конструкцию подробно.

Как собрать ИК-датчик движения своими руками?

Самый распространенный вариант – это HC-SR501. Его можно купить в магазине радиодеталей, на али-экспресс, часто поставляется в наборах Arduino. Может использоваться как в паре с микроконтроллером, так и самостоятельно. Он представляет собой печатную плату с микросхемой, обвязкой и одним ПИР-сенсором. Последний накрыт линзой, на плате есть два потенциометра, один из них регулирует чувствительность, а второй время которое на выходе датчика присутствует сигнал. При детектировании движения на выходе появляется сигнал и держится установленное время.

Он питается напряжением от 5 до 20 вольт, срабатывает на расстоянии от 3 до 7 метров, а сигнал на выходе держит от 5 до 300 секунд, вы можете продлить этот период, если использовать одновибратор на NE555, микроконтроллер или реле задержки времени. Угол обзора порядка 120 градусов.

На фото изображен датчик в сборе (слева), линзу (справа внизу), обратную сторону платы (справа вверху).

Рассмотрим плату подробнее. На её передней стороне расположен чувствительный элемент. На задней – микросхема, её обвязка, справа два подстроечных резистора, где верхний – время задержки сигнала, а нижний – чувствительность. В нижней правой части джампер для переключения режимов H и L. В режиме L датчик выдает выходной сигнал только она период времени выставленного потенциометром. Режим H выдает сигнал, пока вы находитесь в зоне действия датчика, а когда вы её покидаете сигнал, исчезнет через время заданное верхним потенциометром.

Если вы хотите использовать датчик без микроконтроллеров, тогда соберите эту схему, все элементы подписаны. Схема питается через гасящий конденсатор, напряжение питания ограничено на уровне 12В с помощью стабилитрона. Когда на выходе датчика появляется положительный сигнал реле Р включается через NPN транзистор (например BC547, mje13001-9, КТ815, КТ817 и другие). Можно использовать автомобильное реле или любое другое с катушкой на 12В.

Если вам нужно реализовать какие-то другие функции – можно использовать его в паре с микроконтроллером, например платой Ардуино. Ниже представлена схема подключения и программный код.

Практические схемы включения датчиков

Данная статья – вторая часть статьи про разновидности и принципы работы датчиков. Кто не читал – рекомендую, там очень много тонкостей разложено по полочкам.

Здесь же я отдельно вынес такой важный практический вопрос, как подключение индуктивных датчиков с транзисторным выходом, которые в современном промышленном оборудовании – повсеместно. Кроме того, приведены реальные инструкции к датчикам и ссылки на примеры.

Принцип активации (работы) датчиков при этом может быть любым – индуктивные (приближения), оптические (фотоэлектрические), и т.д.

В первой части были описаны возможные варианты выходов датчиков. По подключению датчиков с контактами (релейный выход) проблем возникнуть не должно. А по транзисторным и с подключением к контроллеру не всё так просто.

Рекомендую тем, кто интересуется, также мою статью про параллельное подключение транзисторных выходов.

Схемы подключения датчиков PNP и NPN

Отличие PNP и NPN датчиков в том, что они коммутируют разные полюсы источника питания. PNP (от слова “Positive”) коммутирует положительный выход источника питания, NPN – отрицательный.

Читайте также:  Схема управления трехфазным асинхронным двигателем

Ниже для примера даны схемы подключения датчиков с транзисторным выходом. Нагрузка – как правило, это вход контроллера.

PNP выход датчика. Нагрузка (Load) постоянно подключена к “минусу” (0V), подача дискретной “1” (+V) коммутируется транзистором. НО или НЗ датчик – зависит от схемы управления (Main circuit)

NPN выход датчика. Нагрузка (Load) постоянно подключена к “плюсу” (+V). Здесь активный уровень (дискретный “1”) на выходе датчика – низкий (0V), при этом на нагрузку подается питание через открывшийся транзистор.

Призываю всех не путаться, работа этих схем будет подробно расписана далее.

На схемах ниже показано в принципе то же самое. Акцент уделён на отличия в схемах PNP и NPN выходов.

Схемы подключения NPN и PNP выходов датчиков

На левом рисунке – датчик с выходным транзистором NPN. Коммутируется общий провод, который в данном случае – отрицательный провод источника питания.

Справа – случай с транзистором PNP на выходе. Этот случай – наиболее частый, так как в современной электронике принято отрицательный провод источника питания делать общим, а входы контроллеров и других регистрирующих устройств активировать положительным потенциалом.

Как проверить индуктивный датчик?

Для этого нужно подать на него питание, то есть подключить его в схему. Затем – активировать (инициировать) его. При активации будет загораться индикатор. Но индикация не гарантирует правильной работы индуктивного датчика. Нужно подключить нагрузку, и измерить напряжение на ней, чтобы быть уверенным на 100%.

Замена датчиков

  • PNP NO
  • PNP NC
  • NPN NO
  • NPN NC

Все эти типы датчиков можно заменить друг на друга, т.е. они взаимозаменяемы.

Это реализуется такими способами:

  • Переделка устройства инициации – механически меняется конструкция.
  • Изменение имеющейся схемы включения датчика.
  • Переключение типа выхода датчика (если имеются такие переключатели на корпусе датчика).
  • Перепрограммирование программы – изменение активного уровня данного входа, изменение алгоритма программы.

Ниже приведён пример, как можно заменить датчик PNP на NPN, изменив схему подключения:

PNP-NPN схемы взаимозаменяемости. Слева – исходная схема, справа – переделанная.

Понять работу этих схем поможет осознание того факта, что транзистор – это ключевой элемент, который можно представить обычными контактами реле (примеры – ниже, в обозначениях).

Итак, схема слева. Предположим, что тип датчика – НО. Тогда (независимо от типа транзистора на выходе), когда датчик не активен, его выходные “контакты” разомкнуты, и ток через них не протекает. Когда датчик активен, контакты замкнуты, со всеми вытекающими последствиями. Точнее, с протекающим током через эти контакты)). Протекающий ток создает падение напряжения на нагрузке.

Внутренняя нагрузка показана пунктиром неспроста. Этот резистор существует, но его наличие не гарантирует стабильную работу датчика, датчик должен быть подключен к входу контроллера или другой нагрузке. Сопротивление этого входа и является основной нагрузкой.

Если внутренней нагрузки в датчике нет, и коллектор “висит в воздухе”, то это называют “схема с открытым коллектором”. Эта схема работает ТОЛЬКО с подключенной нагрузкой.

Так вот, в схеме с PNP выходом при активации напряжение (+V) через открытый транзистор поступает на вход контроллера, и он активизируется. Как того же добиться с выходом NPN?

Бывают ситуации, когда нужного датчика нет под рукой, а станок должен работать “прям щас”.

Смотрим на изменения в схеме справа. Прежде всего, обеспечен режим работы выходного транзистора датчика. Для этого в схему добавлен дополнительный резистор, его сопротивление обычно порядка 5,1 – 10 кОм. Теперь, когда датчик не активен, через дополнительный резистор напряжение (+V) поступает на вход контроллера, и вход контроллера активизируется. Когда датчик активен – на входе контроллера дискретный “0”, поскольку вход контроллера шунтируется открытым NPN транзистором, и почти весь ток дополнительного резистора проходит через этот транзистор.

В данном случае происходит перефазировка работы датчика. Зато датчик работает в режиме, и контроллер получает информацию. В большинстве случаев этого достаточно. Например, в режиме подсчета импульсов – тахометр, или количество заготовок.

Да, не совсем то, что мы хотели, и схемы взаимозаменяемости npn и pnp датчиков не всегда приемлемы.

Как добиться полного функционала? Способ 1 – механически сдвинуть либо переделать металлическую пластинку (активатор). Либо световой промежуток, если речь идёт об оптическом датчике. Способ 2 – перепрограммировать вход контроллера чтобы дискретный “0” был активным состоянием контроллера, а “1” – пассивным. Если под рукой есть ноутбук, то второй способ и быстрее, и проще.

Условное обозначение датчика приближения

На принципиальных схемах индуктивные датчики (датчики приближения) обозначают по разному. Но главное – присутствует квадрат, повёрнутый на 45° и две вертикальные линии в нём. Как на схемах, изображённых ниже.

НО НЗ датчики. Принципиальные схемы.

На верхней схеме – нормально открытый (НО) контакт (условно обозначен PNP транзистор). Вторая схема – нормально закрытый, и третья схема – оба контакта в одном корпусе.

Читайте также:  Подключение узо с заземлением схема

Цветовая маркировка выводов датчиков

Существует стандартная система маркировки датчиков. Все производители в настоящее время придерживаются её.

Однако, нелишне перед монтажом убедиться в правильности подключения, обратившись к руководству (инструкции) по подключению. Кроме того, как правило, цвета проводов указаны на самом датчике, если позволяет его размер.

Вот эта маркировка.

  • Синий (Blue) – Минус питания
  • Коричневый (Brown) – Плюс
  • Чёрный (Black) – Выход
  • Белый (White) – второй выход, или вход управления, надо смотреть инструкцию.

Система обозначений индуктивных датчиков

Тип датчика обозначается цифро-буквенным кодом, в котором зашифрованы основные параметры датчика. Ниже приведена система маркировки популярных датчиков Autonics.

Система обозначений датчиков Autonics

Скачать инструкции и руководства на некоторые типы индуктивных датчиков:

• Autonics_proximity_sensor / Каталог датчиков приближения Autonics, pdf, 1.73 MB, скачан: 1385 раз./

• Omron_E2A / Каталог датчиков приближения Omron, pdf, 1.14 MB, скачан: 1818 раз./

• ТЕКО_Таблица взаимозаменяемости выключателей зарубежных производителей / Чем можно заменить датчики ТЕКО, pdf, 179.92 kB, скачан: 1399 раз./

• Turck_InduktivSens / Датчики фирмы Turck, pdf, 4.13 MB, скачан: 1964 раз./

• pnp npn / Схема включения датчиков по схемам PNP и NPN в программе Splan/ Исходный файл., rar, 2.18 kB, скачан: 2893 раз./

Скачать книгу про датчики

Реальные датчики

Датчики купить проблематично, товар специфический, и в магазинах электрики такие не продают. Как вариант, их можно купить в Китае, на АлиЭкспрессе.

А вот какие оптические датчики я встречаю в своей работе.

Всем спасибо за внимание, жду вопросов по подключению датчиков в комментариях!

Как подключить датчик движения

Введение. Как подключить датчик движения.

Современная электрика, всё чаще включает в себя автоматику. Она призвана не только экономить энергию, но и повышать общий комфорт дома. Одним из основных элементов автоматики, безусловно является датчик движения. В данной статье, мы расскажем, как подключить датчик движения к лампочке и где его можно использовать кроме освещения.

Как подключить датчик движения. Три схемы подключения. Видео.

Датчики движения. Где применяются.

Чаще всего устройства такого типа используют для управления освещением. Широкое применение датчики получили в схемах уличного освещения. Также датчики движения используют в схемах освещения проходов и лестничных пролётов. Кроме этого, сенсоры движения можно использовать для автоматизации различных процессов, например:

  • Включения приточных и вытяжных устройств в санитарных узлах, бытовых комнатах;
  • открытие закрытие входных дверей в магазинах;
  • в системах охранной сигнализации;
  • в системах «умный дом».

Датчики движения позволяют автоматизировать многие процессы. Поэтому, многих на текущий момент интересует вопрос — «как подключить датчик движения?». Сегодня мы безусловно дадим ответ на этот вопрос.

Виды датчиков движения.

Прежде всего, перед разборкой схемы подключения, хотели бы рассказать про виды устройств контроля движения. По принципу действия датчики бывают следующих видов:

  • Инфракрасные датчики движения (срабатывание происходит в результате обнаружения теплового излучения, сенсор срабатывает при резком изменении теплового поля в зоне видимости устройства. Другими словами, срабатывание происходит, если обнаружен объект с температурой отличной от фоновой температуры);
  • ультразвуковые датчики движения (излучают ультразвуковые волны, которые отражаясь от неподвижных и подвижных объектов улавливаются сенсором датчика. Если волны не изменяют свою длину, то нет и срабатывания. Однако, если в зону действия датчика попадают движущиеся объекты, то звуковые волны отражаясь от этих объектов изменяют свою длину. В результате, срабатывает устройство и замыкается цепь);
  • микроволновые датчики движения (многим схожи с ультразвуковыми устройствами контроля движения, также излучают волны высоких частот и анализируют их отражение. В отличие от ультразвуковых, являются очень чувствительными и могут срабатывать, даже если объект не находится в зоне прямой видимости. Сигнал датчика усиливается при приближении объекта к антенне устройства, что в свою очередь приводит к срабатыванию устройства автоматики);
  • лазерные датчики (состоят из излучателя и приёмника, излучатель направляет лазерный луч (может быть видимым и невидимым) в приёмник, пока луч доходит до приёмника, устройство не срабатывает. Однако стоит только прервать луч, как сразу же происходит срабатывание датчика. Сенсоры такого типа широко используются в охранных системах);
  • комбинированные датчики (могут включать себя сразу несколько функции устройств описанных выше);

Виды датчиков движения. Кликабельно.

По конструкции датчики бывают:

  • Настенные;
  • встраиваемые на место выключателя;
  • встраиваемые в светильник;
  • потолочные;

Как подключить датчик движения. Схемы подключения датчика движения.

В независимости от типа датчика движения и его конструкции, для подключения датчика движения можно использовать несколько основных схем. Например, самой ходовой схемой подключения датчика движения является базовая схема. Она приводится в техническом паспорте для большинства датчиков движения.

Базовая схема подключения датчика движения.

В данной схеме нулевой провод напрямую подаётся на светильник и на датчик движения. Фазный провод подаётся на нормально разомкнутый контакт датчика движения и транзитом через него на светильник. Таким образом фаза подаётся на светильник или другой потребитель, только после того как, сработает датчик движения. Данная схема обладает рядом минусов. Прежде всего, основной минус заключается в том, что большинство датчиков обеспечивают нормальную работу только до -20 C по Цельсию. При более низких температурах датчик может работать некорректно, в результате, пользователь может попросту остаться без освещения.

Схема подключения датчика движения с выключателем.

Избежать данной проблемы, прежде всего поможет правильная схема подключения датчика движения, в которой дополнительно используется выключатель света (Схема подключения выключателя света). В данной схеме нулевой провод напрямую подаётся на светильник и на датчик движения. Фазный провод, во-первых, подаётся на нормально разомкнутый контакт датчика движения и транзитом через него на светильник. Во-вторых, фазный провод подаётся на нормально разомкнутый контакт выключателя и через него на светильник. Выключатель света подключается параллельно датчику движения. Если, не срабатывает датчик, то освещение возможно включить принудительно. В результате, увеличивается надёжность схемы.

Читайте также:  Схема соединения звезда треугольник

Таким образом, сегодня мы рассмотрели две основные схемы подключения датчиков движения. Если, статья оказалась полезной, поделитесь с друзьями. Это поможет нашему ресурсу развиваться быстрее и выпускать больше полезных материалов.

Схема Подключения Датчика Движения С Выключателем

Когда вы проходите рядом изменяется частота. Кроме этого их можно встретить и на производственных линиях, они там нужны для автоматизированного выполнения каких-либо технологических задач.

Регулировки учитывают расстояние до движущегося объекта и его размеры. При этом выключатель может продублировать работу датчика движения, вследствие чего можно будет принудительно управлять освещением.

Выглядит это следующим образом.

Так как ни один бытовой датчик движения не рассчитан на большие мощности прожекторов, возможно, придется подключить их к цепи через контактор с катушкой в В. Схема подключения На фото схема подключения датчика движения для освещения На снимке схема подключения датчика движения через выключатель Схема подключения прожектора с датчиком движения на фото Схема подключения инфракрасного датчика движения Способы подключения Подключение датчика к просто лампочке — наиболее частый вопрос, беспокоящий владельцев, решивших подключить автономное освещение.

Датчик Движения

Достоинства и недостатки

Монтаж датчика движения зависит от способа установки и расценок компании, которая предоставляет услуги. Обратите внимание на окошко такого датчика, оно разбито на секции это и есть сегменты линз, они фокусируют попадающие излучения в узкий пучок и направляют его на чувствительную область датчика. Но сам по себе сенсор не имеет широкой направленности, поверх него устанавливается линза Френеля. Это можно реализовать, добавив в электрическую цепь параллельно к датчику движения выключатель с одной клавишей.

Эти датчики совмещают в себе несколько технологий для уточнения результата.
Как подключить датчик движения и выключатель . ( 2 нагрузки ).

Схемы подключения

На фото: варианты подключения устройства Существуют различные варианты монтажа, отличающиеся между собой расположением кабелей: К ДД приходит кабель питания и выходит на осветительный прибор.


Затем происходит подсоединение нагрузки A, красный у датчиков и фазы L, коричневый у лампы. Контактные Самый простой вариант датчика движения — использовать концевой выключатель или геркон. Или, например, к датчику была подключена мощная лампа, превышающая рекомендуемые показатели, и он не справился с нагрузкой.

Для подключения устройства включения света не требуется специальных знаний и навыков в области электроники. Лампочка соединяется с фазой через провод. Первым потенциометром можно выставить требуемые параметры задержки на отключение то есть после того, как лампа загорится, она погаснет только по истечении заданного времени. Схемы подключения: 4 примера Если вы решили подключить ДД на свет и приобрели его в магазине, то устанавливать нужно по схеме, указанной на упаковке. Подключение приборов допускается в условиях нормальной окружающей среды.

Также есть вероятность, что угол зрения прибора направлен не туда, куда нужно. Датчик неплохо отрабатывает движения, однако если движения очень медленные — он может не срабатывать. У кабеля который подключен к датчику белый провод это фаза, зеленый это ноль, красный необходимо подключить к нагрузке.
Как подключить датчик движения

Датчик движения схема подключения к светильнику

Теперь нужно в разрыв провода установить датчик движения. Соединение проводов производят следующим образом: провод фазы коричневый соединяют с коричневым белым проводом фазы датчика и проводом от выключателя.

После подачи тока в линию следует выждать не менее 1 минуты. Приведем несколько примеров: 1. Но с точки зрения безопасности, разрываться должен именно фазный проводник.

При детектировании движения на выходе появляется сигнал и держится установленное время.

Эти волны уловит инфракрасный датчик и сработает на них, вновь запустив освещение. Выключателем система разъединяется сразу, а в случае с детектором — через установленное время.

То есть, для того, чтобы использовать датчик в светлое время суток, переключатель ставим в режим, где обозначено солнце. Датчик движения HC-SR с регуляторами Если датчик выполнен в неподвижном корпусе и не имеет регулировки позиционирования, то необходимо свериться с техническим паспортом, для правильного размещения устройства. Как правило, это не представляет особых трудностей, так как схема подключения должна быть изображена на корпусе устройства. При этом выключатель может продублировать работу датчика движения, вследствие чего можно будет принудительно управлять освещением.

Остались три провода — красный от датчика, коричневый от лампы и второй провод от выключателя. Вариант исполнения настенного датчика движения Настенные устройства, как правило, монтируются рядом с дверью, направляя на нее зону прослушки. Если планировка помещения такова, что угол обзора не позволяет контролировать важные зоны, то рекомендуется к ДД подключать несколько источников света. При этом не нужно забывать о соблюдении маркировки по цветам проводов и обозначениях разъемов, во избежание путаницы.

Принцип работы и классификация

А инфракрасные — движения мимо датчика. При срабатывании выключателя лампа потухнет сразу или тогда, когда отключится датчика. Электронная схема фиксирует эти изменения и формирует сигнал для выходного реле.

Из плюсов можно выделить удобство при монтаже вне помещения, полную безопасность для домочадцев, а также возможность регулировки дальности реагирования и очень низкое энергопотребление. Еще один вариант изучения схемы — посмотреть ее на корпусе самого устройства. Эти приборы могут настраиваться на плавное изменение яркости сразу после замыкания цепи, включать освещение с некоторой задержкой. Встречаются случаи, когда потолочный детектор монтируют на стену, что приводит к некорректной работе. Недорогой для приобретения, легко устанавливаемый, просто настраиваемый прибор.
Как подключить датчик движения вместо выключателя Специализированная схема подключения