Датчик присутствия человека своими руками

Датчик присутствия человека своими руками

Автор: sathv, sathv@mail.ru
Опубликовано 14.11.2017
Создано при помощи КотоРед.

Двухканальный инфракрасный датчик присутствия на TSOP.

Предлагается схема инфракрасного датчика препятствий с использованием фотоприемника пульта ДУ на TSOP1736. Подобные самодельные устройства есть на сайтах робототехники, упоминается даже упрощенный “дальномер”. После прочтения таких статей захотелось внести свою лепту в дело использования микросхем не по назначению.
Можно ли вообще измерять расстояние по мощности отраженного излучения? Да, примерные измерения возможны, поскольку большинство используемых нами вещей — руки, головы, хвосты и лапы — хорошо отражают ИК излучение в диапазоне 0,95 мкм; если поле зрения ИК-передатчика и приемника ограничить небольшими телесными углами, вписывающимся в отражающий в направлении излучателя предмет , то принимаемая мощность будет обратно пропорциональна кубу расстояния (приблизительно), а поскольку коэффициент отражения материала входит в затухание в первой степени, то его влияние невелико. Понятно, что о точности речи быть не может, но можно попытаться установить несколько зон, например- “близко”, “далеко”, “ничего не видно”.
После этого следует решить, как определять эти зоны? Конечно, по мощности, при которой принимаемый сигнал пропадает. Но момент пропадания сигнала при изменении мощности излучающего ИК-диода фиксируется нечетко и с большой дисперсией результата, что позволяет определить только две зоны- “видно” и “ничего не видно”. Этого недостаточно, поэтому было решено подсчитывать количество ошибок в цикле из восьми импульсов. Если ошибка одна или две- цикл принят, если больше двух, то не принят. Ошибка определяется по ошибочному появлению на выходе TSOP высокого уровня вместо низкого при наличии ИК-импульса. Поскольку применен не манчестерский, а простой импульсный код, ошибки в “нулях” ИК-последовательности считать мало смысла- это только фон, например, от ламп дневного света.
И последнее условие для разработки. Микросхема TSOP , наверное, имеет АРУ (может быть с выделителем тактовой частоты 36 КГц) с постоянной времени около 1 мс (поскольку в описании рекомендуется делать пробелы между импульсами на поднесущей 36 КГц не менее 15 или 12, т. е. 28мкс х 15= 420 мкс). Этот параметр, как оказалось, сильно влияет на чувствительность фотоприемника при приеме сигнала переменной мощности. Если перерывы между импульсами слишком длинные, чувствительность ухудшается и приемник “слепнет”, если слишком короткие, приемник “пытается“ принимать самый слабый сигнал и порог пропадания размывается. Оптимальный пробел между циклами из восьми импульсов общей длиной 9мс по необъяснимой причине оказался 15-20мс; эта величина и была сохранена в программе. Кроме того, мощность сигнала должна изменяться от максимума к минимуму, а не наоборот. Чтобы 15-20мс перерыва не пропадали даром, в схему добавлен второй ИК-датчик, который работает независимо от первого в вышеназванных пробелах между циклами. При этом, конечно, передатчик одного датчика не должен “засвечивать” приемник другого.
После этого вступления рассмотрим алгоритм работы датчика.
На диаграмме ниже показаны последовательности импульсов с четырьмя уровнями мощности. В верхней строке- излучение ИК-диода, импульсы с частотой 36 КГц (периодом 28мкс) разной скважинности в количестве от 10 до 25. Так формируются импульсы с периодом 1120 мкс и длительностью от 280 до 700 мкс и регулируется излучаемая оптическая мощность, составляющая, примерно,
-32 , -28, -24 и -20дБм (при работе в непрерывном режиме; это не совсем та мощность , которая присутствует на поднесущей 36КГц ИК-излучения, но позволяет сравнить мощность излучения датчика, например, с пультом управления телевизором,-его мощность около -20дБм).
Во второй строке показаны следующие друг за другом циклы из восьми импульсов со ступенчато увеличивающейся мощностью; длительность цикла составляет:
8 х 1120мкс(импульсы первого датчика)
+ 3мс(пробел)
+ 8 х1120мкс (импульсы второго датчика)
+ 3мс(пробел)
= 24мс.
Четыре таких цикла образуют с-цикл (так уж он оказался назван; в отличие от рисунка импульсы в программе следуют не с возрастающей, а с уменьшающейся мощностью). С-цикл имеет длительность24 х4= 96мс, в нем определяется уровень мощности (обозначенный в программе как GR), при котором принимаемый сигнал пропадает (число ошибок в цикле становится больше двух), при этом GR может принимать значение от ноля до четырех. Проверка принятых импульсов на ошибку производится сразу по окончании передачи последнего импульса из заполнения 36КГц (см. первую строку рис.1); это допустимо, поскольку задержка импульсов на выходе TSOP составляет около 150мкс и момент определения ошибки сдвигается ближе к средней, плоской части принятого импульса.
К сожалению, в одном с-цикле достоверно определить уровень пропадания сигнала не получается. Мешают помехи люминисцентных ламп, солнечные блики, изменение отражающих поверхностей. Поэтому пришлось усреднять результат по четырем с-циклам. Получился м-цикл длительностью 96 х 4=384мс, в котором суммируются значения четырех GR. Сумма может меняться от 0 до 16:
— сумма GR= от 0 до 2, это зона “близко”(если сигнал вообще не пропадает, то GR присваивается ноль),
-сумма GR= от 3 до11, это зона “далеко”,
-сумма GR= от 12 до 16, это зона “ничего нет”,
— также, если минимальное или максимальное значение GR повторяется три раза, то не выполняется четвертый с-цикл и м-цикл прекращается,- зона определяется как “близко” или “ничего нет”(это укорачивает м-цикл на ¼ ).
За стабильность результата пришлось дорого заплатить,- значительным снижением быстродействия; минимальная частота определения положения всего 2,6 Гц (1 /0,384) . В действительности частота определения составляет 4-5 Гц из-за того, что при пропадании отраженного сигнала с-цикл прекращается, значение GR записывается и с максимальной мощности начинается новый с-цикл.
Датчик имеет второй канал измерения, который позволяет создавать разные алгоритмы работы . В предлагаемой конструкции это “датчик прохождения”, который переключает исполнительное устройство только при поочередном появлении препятствия у двух датчиков в определенном порядке за заданный промежуток времени.
Программа для датчика разработана в среде MPLAB и приложена ниже с краткими пояснениями . В ней не трудно поменять логику работы датчика, величины задержек времени. Изменить дальность обнаружения проще меняя размер поля зрения датчика; в пределах
+/- 20%. мощность излучения можно изменить сопротивлениями, включенными последовательно с ИК-диодами.
Схема датчика показана на рисунке:

Основой ее служит контроллер PIC16F84A-04 с кварцем на 8МГц. Надежность этого PIC’а при увеличении тактовой частоты как будто не страдает, а цена датчика уменьшается. Первый канал образован ИК-диодом VD9 и приемником TSOP (без индекса), второй ИК-диодом VD8 и приемником TSOP Y. Включенные на выходе приемника диоды Шоттки служат для получения положительного и отрицательного фронта одинаковой длины при переключении приемника (на случай использования другого кода и алгоритма определения ошибок).
Выход RB4 используется как датчик движения- на нем устанавливается “единица” при изменении состояния любого датчика, которая через несколько секунд сбрасывается.
Выход RB2, импульсы с-цикла удобно использовать для синхронизации осциллографа при проверке работы каналов. Также, он используется в модели Proteus’а для имитации принятого приемником сигнала. Проект также приложен ниже, он позволяет полностью проверить передающую часть датчика и устранить некоторые ошибки в приемной. Для имитации реальных условий с меняющимся коэффициентом отражения он, конечно, не предназначен.
Выход RB7 управляет исполнительным механизмом- электромотором. На порт RB6 подается импульс от концевого выключателя Q2, останавливающий поворачиваемый электромотором рычаг в заданном положении. При поломке и несрабатывании Q2 рычаг останавливается через некоторое время таймером датчика. Кнопка Q1 служит для ручного изменения состояния RB7 при настройке или какой-либо ошибке. Светодиоды VD1и VD2 показывают состояние первого датчика, VD3 и VD4 — датчика Y, выключенные светодиоды обозначают зону “ничего не видно”.
Питает устройство источник напряжением 5В +/- 5% и максимальным током нагрузки не менее 150мА и 12В, 100мА.
Для описания конструкции и применения датчика приходится сделать мало интересное отступление, не касающееся электроники. ИК-датчик изготовлен после неудачных попыток утепления хода на холодную веранду нашей кошки Мурки. То, что представлялось элементарным, на самом деле таковым не оказалось и растянулось с большими перерывами на несколько лет. По замыслу, кошка должна пройти через утепляющую завесу; после прохождения завеса как-либо уплотняется. Причем нельзя использовать дверки, чтобы не напугать животное, а также предусмотреть возможность прохода при пропадании сети (чтобы не оставить мерзнуть кошку на веранде). В разное время были изготовлены или испытаны датчики,- все не подходящие для обнаружения небольших тел:
— емкостной имел небольшую дальность и к тому же был нестабильным;
— датчику на фототранзисторе требовалась подсветка;
— два промышленных пироэлектрических датчика движения дороги и технологически не вписываются в простую конструкцию;
— инфракрасный барьер на основе контроллера требовал большого свободного от предметов пространства;
— датчик присутствия-выключатель от Aliexpress подходил лучше всего, но не имел четкой границы срабатывания.
Описанный двойной ИК-датчик контролирует границы зон по обе стороны капитальной стены и включает моторчик с редуктором, который с помощью П-образного стержня расправляет завесу после возвращения кошки с прогулки, что позволило воплотить первоначальный замысел утепления. Даже при значительных помехах от ЛДС, изменениях окружающих поверхностей, размерах и густоте кошачьей шубки (привлекались два почти добровольца) простейший алгоритм контроля поочередного переключения датчиков от зоны к зоне обеспечивал адекватную работу устройства. Примерное расстояние обнаружения указано в таблице:

Читайте также  Индуктивный датчик принцип работы

(пред. изм. от 0 до 16)

Схематический рисунок и фотографии конструкции представлены ниже:
— на фото1 показан первый датчик с излучателем и приемником,


— на фото2 его расположение у прохода в стене,


— на фото3 видны второй датчик, корпус со схемой и мотор с редуктором и П-образным стержнем (синего цвета),


— на фото4 плата и механическая часть поближе,


— на фото5 завеса после прохода кошки,


— фото6, это момент приподнимания завесы,


— и на фото7 расправленная завеса без промежутков.

Видно, что приемник и передатчик датчика помещены в половинки корпуса маркера и закреплены на общем основании . Длина корпуса составляет 6,5 см, диаметр 1,4 см, что дает поле зрения на границе зоны 0,2м ( “близко”) диаметром 5см, на границе зоны 0,8м (“далеко”) – 18см. Это означает, что при диаметре любого предмета 15-20см, попавшего в поле зрения датчика, расстояния будут определяться более-менее правильно. Конечно, передатчик и приемник не обязательно размещать рядом,- все зависит от предназначения датчика.

После прочтения написанного возникает вопрос,- не проще ли положить в отверстие стены кабель для обогрева труб не пользуясь электроникой. Конечно проще и может быть эффективнее. Но идет 21-й век и недалеко то время, когда двери будут управляться кототрекером, поэтому нужно торопиться, пока примитивные фотодатчики не ушли в прошлое.

Описание видов датчиков присутствия и как сделать своими руками

Охрана жилого или производственного помещения в современном мире — одна из главнейших задач. Датчик движения, либо же присутствия позволяет обнаруживать движущийся объект и включать свет. Это свойство не только позволяет оградить дом от грабителей, но и применяется в робототехнике, системах видеонаблюдения и контроля расхода электрической энергии.

Общее описание

Датчик присутствия в упрощенном виде представляет собой специальный волноискатель, который улавливает движения в помещении. Например, если человек попал в зону охвата, то есть в ту зону, на которую распространяется работа прибора, то он активирует систему. Она в свою очередь заставит заработать механизм — переключит его в иное состояние.

К примеру, если свет в помещении выключен, то движущийся объект заставит переключится механизм в активное состояние, то есть свет включится. Или же наоборот: если действий в определенно отведенное время движения в зоне охвата не присутствует, то сенсорная система перейдет в дезактивированный режим.

Сейчас датчики движения стали часто использовать в быту, а не только в офисах, производственных или правительственных зданиях для их охраны. Объясняется этот рядом плюсов:

  • включение света автоматическим образом убережет от получения травмы, если в помещении наблюдается беспорядок;
  • если в дом заберутся забраться грабители, то включение света, как, впрочем, и любая активность, отпугнет их.

Датчики выпускают проводными или беспроводными, меняется принцип их действия. Используется он не только для охраны, но и для открытия ворот, сигнализации и другого.

В отличии от датчика движения датчик присутствия основывается на принципе работы эффекта Доплера. Если заглянуть в физический справочник, то можно понять, что суть заключается в том, чтоб улавливать частоту и динамику распространения волны. Сенсор улавливает малейшее изменение и направляет ее в устройства программного контроля. Оно в свою очередь выполняет переключение, которое проявляется в виде включения света или звука. В датчики присутствия есть генератор и антенна, если сигнала нет, то приборы переходят в спящий режим, но мгновенно включаются при изменении.

Сферы применения

Оборудование применяется во многих областях, а не только для охранных систем. Универсальный прибор надежен и позволяет во многом сэкономить на других, ранее распространенных деталях, выполняющих аналогичные функции.

Жилые помещения

Основная сфера применения — система умный дом. Датчик присутствия позволяет оптимизировать расход электроэнергии. Когда она не нужна, то свет отключается.

Охранные системы

Охранный прибор убережет дом от взлома. Он мгновенно перейдет в активный режим, если появится активность, пусть даже минимальная.

Робототехника

Эта область не так распространена в бытовом плане. Но планируется постепенно внедрять в оборот роботизированную технику, которая будет работать на основе сверхчувствительного оборудования.

Разнообразные производственные процессы

Системы под контролером можно оптимизировать многие производственные процессы. Уже сейчас их можно встретить на административных и офисных сооружениях в крупных городах, на детских садиках и институтах, в гостиницах и спортивных площадках.

Системы видеонаблюдения

Позволяют включать и выключать свет, а также при использовании ночью снижают яркость, что экономит деньги.

Контроль расхода электрической энергии

Простейшие датчики, которые некоторые радиолюбители, которые даже изготавливают дома, способны контролировать расход энергии, то есть отключать ее, если в помещении никого нет.

Существует несколько классификаций приборов. При выборе и покупке следует обращать внимание на каждый из них, так как от этого зависит эффективность работы, многофункциональность и безопасность.

По принципу действия

Принцип действия — это способ регистрации изменений. Самые простые — звуковые, но для некоторых целей их мощности может быть недостаточно. Принцип их действия основан на то, что прибор срабатывает только в случае, когда объект издает звуки. Этот принцип заложен в простейшие выключатели, которые работают от хлопка. Понятно, что для охранной системы и робототехники такие вариант не подойдут. Вместо них используются более современные и удобные.

Ультразвуковой

Состоит из приемника и генератора сигналов. Функционирует на основе эффекта Доплера. То есть, когда происходит изменения частоты или длины волны, то на приемник поступает сигнал. Импортируется в устройстве сигнализаций и осветительных приборах.

Фотоэлектрический

Датчик фотоэлектрический работает за счет обнаружения неизменный интенсивности света. Это в свою очередь подкрепляется или воздействием предмета, или изменением формы, отражения, размера объекта. Есть современные фотоэлектрические приборы, способные считывать информацию вплоть до нескольких сот метров.

Емкостной

Емкостный предназначен непосредственно для получения и обработки излучений, но уже отраженных. Подходящий для охранной системы сигнализации, но может использоваться и в осветительных видах приборов.

Акустический

Срабатывают при обнаружении изменения длины звуковой волны. Включаются, если уровень шума превышает номинальный. Устанавливается норма самостоятельно пользователем.

Инфракрасный

ИК датчики популярны за счет эффективности и точности в сочетании с небольшой ценой. Этот механизм включаются при возникновении, смещении или устранении ИК волны на фотоэлементе.

Датчик нагрузки

Включается при достижении на определенную локацию нормативного веса. Например, устанавливается в прихожей входной двери. Человек заходит и свет включается автоматически.

Комбинированный

Плюс в том, что он снижает число ложных срабатываний и тем самым экономит ресурсы. Устанавливает две системы определения передвижения (сейчас могут быть любые, но обычно это акустика и инфракрасный или ИК и ультразвуковой). Свет появится только того, когда сигнал примут и обработают оба детектора.

По количеству блоков

Важная характеристика, которая определяет функционал устройства.

Однопозиционные

Одно позиционные варианты позволяют контролировать движения из одной точки. Это самый ненадежный вариант, но в ряду случаев его функционала достаточно.

Двухпозиционное

Вариант с двумя позициями показывает большую эффективность. Устройство контролирует происходящее из нескольких точек.

Читайте также  Замена огнетушителя на новый

Многопозиционные

Наиболее универсальные. Походят для охранных систем, осуществляющих включение молниеносно.

По способу монтажа

По способу установки оборудование различается на встроенного типа и накладное. Первые фиксируются в стене или на поверхности при помощи специального отверстия. Накладные прибиваются при помощи дупелей. Уличные датчики важно закреплять максимально прочно.

По методу получения входящего

Метод получения сигнала — это разделение на инфракрасные, звуковые и другие виды. В зависимости от этой характеристики меняется параметр мощности. Современные устройства для дома рассчитаны на 1000-2000 Ватт.

По способу передачи исходящего сигнала

Исходящий сигнал определяет тип используемых ламп. Это могут быть лампы накаливания или галогенные, люминесцентные. Дальность реагирования, то есть передачи исходящего сигнала, для дома до 20 метров.

Как сделать своими руками

Простейший датчик делается своими руками. Но не всегда затраты по времени и цене деталей оправданы.

Емкостной

Схема основана на понимании работы излучения. Прибор состоит из:

  • транзисторов;
  • резисторов;
  • пироэлектрического датчика;
  • микросхемы;
  • линзы Френеля.

Волны, которые выделяет объект, попадают на пиротехнический датчик. Он фиксирует их и передает на модуль управления. Тот формирует сигнал, который выдает необходимый функционал.

Тепловой

Самодельный датчик создан на основе пироэлектрического элемента. Он улавливает источник теплового излучения в зоне распространения и преобразует информацию в электрический сигнал. Обратите внимание, что устройство:

  • ставят вдали от радиаторов и обогревателей;
  • нельзя использовать в помещении с животными.

Прибор интегрируется в иные системы, например, осветительные или охранные.

Производители

Theben AG

Немецкая компания существует с 1921 года. Поставляет высококачественные датчики, которые вписываются в интерьер любого помещения. Занимается разработкой инновационных продуктов.

OMRON

Это крупная японская корпорация, извечный мировой производитель электроники. Компании равняются на этого лидера в производстве средств автоматизации.

PD 360/8 Basic

Современный датчик присутствия с полным охватом территории (360 градусов). Он монтируется легко на потолок и стал поистине универсальным.

ESYLUX

Фирма занимается прямыми поставками осветительного оборудования и датчиков. Специализируется на изготовлении универсальных и практичных приборов, которые будут удобны любому россиянину вне зависимости от его финансового состояния.

Способы практического применения

Часть датчиков интегрируются в охранные и осветительные системы, другая работает самостоятельно. Использование прибора позволяет оптимизировать производственный процесс и контролировать расход ресурсов. С их помощью осуществляется диммирование — при ненужности яркого освежения они снижают яркость света. Оптимально в комплексе с датчиком объема.

Особенности подключения и настройки

Подключение ведется в зависимости от типа интегрируемой системы и особенностей эксплуатации. Монтаж бывает проходной (контроль за происходящим происходит из двух и более независимых точек) или непроходной (из одной точки наблюдения).

Бесконтактный датчик присутствия

Предлагаю устройство из разряда «электрических фокусов», в основе которого лежит чувствительность полевых транзисторов к статическому электричеству и сетевым наводкам. За основу взята простая схема искателя скрытой проводки на полевом транзисторе, однако проведя ряд экспериментов и немного переработав ее, удалось получить вполне самостоятельный и надежный автомат, реагирующий на изменение электрического поля.

«Голубая мечта» лентяя — автоматизировать быт в доме до такой степени, чтобы все световые, нагревательные, ионизирующие и другие приборы включались автоматически, без воздействия привычных и не оригинальных электрических выключателей. Итак, вы приходите домой после утомительного и «непростого» дня, когда не хочется даже есть, а хочется только прилечь, не спеша подходите к любимому дивану, ложитесь, и, о чудо! Тут же мягким светом загорается бра. Остается взять в руки книжку, включить с помощью ПДУ телевизор или музыкальный центр.

Чтобы воплотить в реальность такие мысли, нужно совсем немного — собрать приведенную на рис.1 простую схему.


Рис.1. Принципиальная схема датчика

К контактам исполнительного реле подключается нагрузка. Фазный изолированный провод «Ф» диаметром 0,8. 1 мм располагается «улиткой» из 5. 6 витков и закрепляется на внутренней обшивке (стороне) сидения дивана (рис.2).


Рис.2. Схема установки датчика

На расстоянии 5. 6 см от него, чуть ниже относительно плоскости кресла (дивана), ближе к полу, располагается антенна WA1 описываемого устройства, а рядом крепится и оно само в неэкранированном корпусе. Когда кто-либо садится (опирается, ложится) на диван, под весом человека он прогибается, и электрическое поле вокруг провода «Ф» приближается к датчику-антенне и улавливается им. В результате включается исполнительное устройство. При прекращении воздействия на диван антенна оказывается вне зоны воздействия электрического поля, реле отключается, бра гаснет.

Антенна представляет собой отрезок металлической спицы для вязания или аналогичной токопроводящей проволоки общей длиной до 20 см загнутый «вопросительным знаком».

Принцип действия устройства. Когда в зоне чувствительности антенны WA1 нет электрических (сетевых) наводок, полевой транзистор VT1 (хорошие результаты получаются с КП103Д) открыт, и шунтирует остальную часть схемы, не давая на базу VT2 достаточного потенциала для открывания. Реле К1 обесточено.

При воздействии электрического поля на затвор VT1 он закрывается, выпрямленный диодной цепочкой и отфильтрованный С1 положительный потенциал поступает на базу VT2, открывает электронный ключ, включает реле и нагрузку. Резистор R2 следует подобрать для стабильного открывания ключа. Как показали опыты, номинал R1 может находится в пределах 100 кОм. 5 МОм. Диоды VD1. VD3 — обязательно германиевые (типа Д2, Д9). Конденсатор С1 — типа К50-6, емкостью 50. 200 мкФ. Резистор R3 ограничивает ток базы VT2. Вместо КТ312Б можно использовать КТ315 с любым буквенным индексом. Диод VD4 исключает дребезг контактов реле и сглаживает броски обратного тока через К1. Если дребезг контактов до конца устранить не удается, необходимо подключить параллельно реле электролитический конденсатор емкостью не более 50 мкФ в соответствующей полярности.

Налаживание устройства включает в себя подбор расстояния между антенной и фазным проводом, и подбор R2 в указанных пределах. При настройке его нужно заменить на подстроечный резистор сопротивлением 2,2 МОм с последовательно подключенным постоянным резистором на 100 кОм.

При изготовлении устройства следует соблюдать меры электробезопасности (при монтаже и подключении фазного провода) и меры защиты от статического электричества при работе с полевым транзистором. Производить его монтаж и настройку схемы следует, заземлив маломощный паяльник (не более 25 Вт) и надев на руку антистатический заземленный браслет.

Схема работоспособна при напряжении питания 9. 12 В. Реле следует подобрать, исходя из этих параметров.

Хорошие результаты достигаются при использовании данного узла на полевом транзисторе в качестве устройства поиска неисправностей в высоковольтных цепях автомобилей.

Такую схему можно применить в качестве бесконтактного датчика-сигнализатора открывания двери (антенна удаляется от фазного провода) или в качестве своеобразного устройства ограничения доступа в какое-либо помещение. В этом случае в тонкую ячейку между замаскированным источником сетевых наводок и антенной устройства вставляют магнитную или металлическую карточку. В последнем случае принцип действия электроники должен быть изменен на обратный (срабатывание реле при прекращении воздействия наводок).

Как самому изготовить датчики человеческого присутствия для экономии электроэнергии?

Сегодня стали очень модны датчики присутствия для обнаружения движения при перемещении человека по помещению.

При подключении такого устройства к осветительным приборам, вы получите автоматическую систему по включению света. Датчик присутствия для обнаружения человека самостоятельно может собрать практически любой. И здесь схема сборки будет основной. Все о процессе сборки вы узнаете из этой статьи.

Принцип работы

Первое, что нужно знать при самостоятельной сборке такого прибора – это принцип его работы.
Обратите внимание! Многие путают такие устройства с датчиками движения. Но это разные модели.
Принцип работы прибора основан на реакции сенсора на местоположение человека или крупного животного. В основе работы устройства лежит эффект Доплер – изменение длины и частоты волны. Эти изменения регистрирует сенсор и передает их на прибор, для дальнейшего включения освещения или звукового сигнала. Причем сигнал на сенсор поступает вне зависимости от того, движется ли объект или остается неподвижным. Прибор оснащен антенной и генератором. Без наличия отражающего антенной сигнала, устройство пребывает в спящем режиме. Схема устройства работы приведена ниже.

При подключении прибора к источнику света, в ситуации появления любого объекта в рабочей зоне происходит активация включения света. При этом для включения освещения как такового не нужно наличие движения (даже незначительного).

Читайте также  Какой огнетушитель лучше для автомобиля

Где используется

Датчик присутствия сегодня активно применяется в следующих областях:

  • система «умный дом» для включения света в автоматическом режиме (схема подключения приведена ниже). В этой ситуации он позволяет в разы сэкономить потребление электроэнергии;

  • охранные системы;
  • робототехника;
  • различные производственные линии;
  • системы видеонаблюдения;
  • для управления потребления электроэнергии и т.д.

Помимо этого все чаще появляются интерактивные игрушки, оснащенные подобными устройствами. Но в большинстве случаев при реагировании прибора нет необходимости включения света. Подобные изделия могут реагировать на температуру, ультразвук, вес объекта и многие другие параметры. Включения освещения здесь не происходит. Прибор реагирует, например, включением звука или передачей сигнала на портативное мобильное устройство (у современных моделей).
Особенно незаменимы такие разработки в охранной системе. Но не каждый человек может позволить себе приобрести такого устройство. Они достаточно дороги и могут оказаться не по карману. Поэтому некоторые делают такие устройства своими руками.

Приступаем к сборке

Для того чтобы собрать датчик, вам нужна будет приведенная ниже схема.

Помимо этого вам понадобится:

  • генератор СВЧ;
  • транзистор КТ371 (КТ368), который должен быть предварительно усилен КТ3102;
  • компаратор;
  • микросхема К554СА3.

Все необходимые компоненты для сборки можно отыскать на радиорынке или в специализированных магазинах электроники.
По этой схеме необходимо собрать и припаять вышеперечисленные элементы.
По приведенной схеме сенсор будет работать так:

  • генератор вырабатывает СВЧ сигнал;
  • далее он передается на штыревую антенну;
  • затем сигнал отражается от перемещающегося в контролируемой зоне объекта;
  • в результате получается частотный сдвиг;
  • затем происходит его возврат на антенну и СВЧ генератор.

На данном этапе он будет работать по принципу приемника прямого преобразования. Это связано с тем, что полученный сигнал преобразуется в инфразвуковой (низкой частоты).
После преобразования сигнала происходит следующее:

  • теперь уже полученные низкочастотные колебания, попадая на предварительный усилитель, усиливаются;
  • затем они передаются на компаратор и преобразуются в импульсы (прямоугольные).

Если отражение сигнала не происходит, то на выходе с компаратора получается напряжение высокого уровня.
Подстроечный конденсатор необходим для установления частоты. Она должна быть равна резонансной частоте, имеющейся у антенны.

Обратите внимание! Данный параметр надлежит подбирать по максимальной чувствительности сенсора.

С конструктивной точки зрения, прибор должен выполняться на печатной схеме, выполненной из стеклотекстолита. Плата должна размещаться на пластмассовом корпусе.

Печатная схема (пример)

В качестве антенны можно использовать кусок жесткого провода. Для ее изготовления лучше выбрать медный провод. Его припаиваем к контактной площадке полученной платы. Вывод антенны осуществляется через выход на корпусе. Специалисты рекомендуют располагать антенну вертикально.
Помните, что в непосредственной близости от собранного своими руками датчика не должны размещаться любые экранирующие предметы. Помимо этого следует знать, что для нормального функционирования спаянного изделия его общий провод должен обладать емкостной связью с землей.

Завершающий этап

После того, как вы смонтировали компактное устройство, его следует подвесить с внутренней стороны двери, максимально близко к дверной ручке и дверному замку. Также изделие можно разместить и в других местах. Главное, чтобы контролируемая зона была достаточной.
В ходе монтажа необходимо следить за тем, чтобы длина проводников и выводов элементов была минимальна. Это позволит избежать помех, в результате наличия которых прибор может начать работать не адекватно.
Следуя приведенной инструкции и схеме, собрать своими руками датчик присутствия можно относительно просто. Главное – это смонтировать все составляющие в нужном порядке.

Детектор наличия человека в туалете

Люблю, когда освещение включается автоматически, поэтому стараюсь автоматизировать это везде, где только можно. В коридоре это делается элементарно — датчиком движения. В кладовке можно просто включать свет, когда открыта дверь.

Как же сделать это в туалете? Когда человек сидит на унитазе, особого движения нет, свет будет гаснуть, да дверь обычно за собой закрывают. Передо мной встала задача — создать устройство, которое будет определять, что на унитазе сидит человек, либо что кто-то вообще находится в туалете.

Решение оказалось достаточно очевидным — оптопары. С одной стороны туалета можно повесить инфракрасные светодиоды, а с другой — фотодиод(ы). Правда, последних у меня в наличии не оказалось, зато завалялась целая куча ДУ-приёмников TSOP 1736, которые я уже где только не применяю. Использовать эти приёмники достаточно просто, они имеют всего три вывода: земля, питание и выход. Если подать на него питание, на выходе будет 5 вольт, но если при этом где-то поблизости инфракрасный светодиод мигает с частотой в 36кГц, то на выходе будет ноль.

Задача свелась к следующему: мигать по очереди светодиодами, проверять, видит ли ДУ-приёмник сигнал, и если не видит (что-то его загородило), то включать свет через реле. Оставалось собрать устройство, которое будет всё это делать. Я быстренько набросал плату:

Всё достаточно просто. Используется микроконтроллер ATMEGA8. Справа разъём для подключения программатора (сеть и возможность удалённо обновлять прошивку тут не нужны, пожалуй). Сверху контакты для подключения ДУ-приёмника и ИК-светодиодов. Слева зажимы — вход 220 вольт и выход на лампу. Чуть правее реле, которое включается через транзистор, не забываем воткнуть в обратку диод. Чуть правее центра три светодиода для удобства отладки. Блок питания я решил использовать готовый, разломал для этого зарядку от Нокии.

В итоге получилось такое устройство:

Однако, самое сложное оказалось впереди. Во-первых, светодиоды нужно было правильно расположить, чтобы линии между ними и ДУ-приёмником проходили именно там, где обычно находится человек. С сидячим положением вопросов не было, но мне никогда раньше не приходилось задумываться — в какой именно точке я стою, когда писаю? Это как в анекдоте про профессора и бороду — пока не думаешь об этом, всё просто. Пришлось провести несколько экспериментов, писая незадумываясь перемещая светодиоды, в итоге была найдена идеальная комбинация:

При таком раскладе, как бы я ни вставал, один из лучей всегда пересекается, а в сидячем положении пересекаются все три.

Второй проблемой оказалось то, что светодиоды весьма яркие, если можно так сказать относительно инфракрасного света, а плитка на стенах хорошо отражает лучи. В результате ДУ-приёмник видел сигнал, даже если закрывать светодиоды ладонью. Нужно было понизить их яркость, при чём индивидуально и желательно без изменения схемы, т.е. программным путём. Увы, уменьшить ток таким образом проблемно, но оказалось, что на дальнобойности сильно сказывается скважность мигания.

Сверху — обычный сигнал, когда светодиод мигает 36000 раз в секунду, а снизу сигнал, который будет регистрироваться ДУ-приёмником только с более близкого расстояния. При этом частота остаётся той же — 36кГц, но время, в течении которого светодиод горит становится меньше.

Опытным путём были подобраны идеальные значения для каждого из светодиодов. Я себя чувствовал в весьма дурацкой ситуации, сидя с ноутбуком и программатором в туалете. В результате всё работает так, что достаточно малейшего объекта, чтобы полностью загородить каждый из лучей, но и ложных срабатываний при этом не бывает. Свет выключается спустя всего-то 15 секунд. На случай, если вдруг что-то пойдёт не так, свет не будет гореть более 15 минут. Повод там не засиживаться.

Все провода аккуратно спрятал в короба:

Так в доме появилось ещё одно маленькое удобство. Купить бы ещё японский унитаз, и будет полная гармония 🙂

upd: Комментарии показывают, что выбор технологии сильно зависит от индивидуальных требований: у одних есть коты, у других нет, у одних дверь открывается наружу, у других внутрь. У кого-то есть дети. Кто-то сидит в туалете без движения по 15 минут. Ну а кто-то писает сидя, в конце концов 🙂 Мной был выбран метод, который мне было интереснее всего реализовать.
Пост был воспринят гораздо серьёзнее, чем я ожидал. Я писал его с немалой долей юмора — с серьёзным видом рассказать о какой-то ерунде.