Инфракрасный датчик движения своими руками

Делаем датчики движения своими руками

• Польза от установки датчика движения
• Виды датчиков движения
• Самодельные датчики движения
• Пример изготовления датчика
• Что надо иметь для самостоятельного изготовления
• Основные рекомендации и порядок сборки
• Как работает самодельный датчик света
• Емкостной датчик движения
• Датчик на Arduino своими руками
• Советы разработчикам датчиков движения своими руками
• Видео по теме

В быту все чаще появляются различные электронные устройства создающие комфортные условия проживания, позволяющие экономить затраты на коммунальные услуги. Эти приборы легко приобрести в специализированных магазинах. Однако не такие уж маленькие затраты многим не позволяют это сделать. Вариант изготовить устройство самостоятельно для «мастеров-самоделок» вполне осуществим. Кроме всего прочего не надо будет приглашать специалистов в случае неполадок — собственное творение никто не знает лучше автора.

Польза от установки датчика движения

Основные преимущества установки датчика изготовленного самостоятельно:

• в некоторых местах включить свет бывает затруднительно, с помощью датчика движения это можно сделать автоматически;
• датчик движения работает, как элемент энергосберегающей экономики там, где забывают выключать за собой свет;
• незаменимый в схеме охранной сигнализации от проникновения посторонних лиц на территорию дома;
• самые разнообразные другие опции, например, автоматическое открывание дверей при выезде автомобиля со двора.

Виды датчиков движения

По принципу формирования контрольного сигнала все датчики классифицируются по следующим группам:

• ультразвуковые;
• радиочастотные;
• инфракрасные;
• лазерные.

В каждом устройстве применяется свой вид излучения, характеристики которого заложены в их названии.

Самодельные датчики движения

Вопрос о том, как сделать датчик движения своими руками связан с ограниченными возможностями домашнего мастера, то есть должен быть максимально простым. Наибольшее распространение получили следующие варианты исполнения:

• прибор со встроенным источником света и находящегося на определенном расстоянии фотоэлемента транзистора (световой);
• прибор, состоящий из изготовленных самостоятельно электрических емкостей, который изменяет свои емкостные показатели при появлении в контролируемой зоне человека (емкостной);
• используется совсем недорогой комплект «Arduino», который реагирует на изменение теплового излучения.

Пример изготовления датчика

Световой датчик состоит из источника света и приемника светового излучения. В домашних условиях в качестве источника можно применить лазерную указку. Выбор может упасть также на светодиоды, что уменьшит расстояния между источником и приемником света. В охранной сигнализации источником может быть инфракрасный диод, что сделает устройство менее заметным.

Принципиальная схема приемника светового прибора представлена на изображении:

Что надо иметь для самостоятельного изготовления

Для практической реализации представленной схемы понадобятся следующие основные инструменты и комплектующие.

• Паяльник. Мастер должен уметь работать с этим инструментом.
• Мультиметр — для измерения электрических параметров собираемой схемы.
• Бокорезы, пинцет. Эти инструменты необходимы для выполнения проводки и работы с мелкими электронными комплектующими.
• Транзистор с фотоэлементом. Из него следует изготовить фотоэлемент — собственно основной чувствительный элемент датчика. Для этого подойдет фототранзистор с корпусом как показано на изображении:С помощью бокорезов освободить транзистор от крышки. Получится открытая поверхность кристалла фотоэлемента (смотреть изображение), которая будет реагировать на попадание света.
  
• Операционный усилитель для увеличения параметров сигнала при использовании внешних приемников для подачи сигнала (радиоприемник или другой вид информирования о случившемся событии). Выглядит операционный усилитель как показано на изображении:
  
• Конденсатор, резисторы, реле. В качестве реле подойдет РЭС55, смотреть изображение:
  
• Драйвер или блок питания для подачи напряжения (можно бывший в употреблении, но рабочий от 4.5 В до 12 В)

Основные рекомендации и порядок сборки

• Из подготовленных деталей выполняется несложная схема, приведенная выше.
• Производится подключение с помощью паяльника к блоку питания. Собранная плата выглядит, как показано на изображении:
  
• Собранную схему лучше разместить в каком-нибудь корпусе, подходящем по размеру.

Важно: оставить свободный доступ к светочувствительному элементу.

Как работает самодельный датчик света

Источник света направляет излучение на кристалл фотоэлемента транзистора VT1 (смотреть схему), создавая условия аналогичные подаче напряжения на его базу. В таком случае полупроводник откроется, а конденсатор С1 зарядится. Резистор R1 регулирует величину точки срабатывания транзистора и подбирается опытным путем (за базу взято значение 10 кОм). Конденсатор подбирается емкостью 10 мкф.

В тот момент, когда свет перестает падать на фотоэлемент, а это происходит при возникновении преграды в виде человека, конденсатор начнет разряжаться. При этом напряжение в точке А будет постепенно снижаться. Операционный усилитель многократно усиливает сигнал и на выходе можно будет подключить извещатели различного типа.

Анализировать информацию с датчика поможет установка в схему реле. Его подключаем следующим образом: один контакт соединяем с цепью питания, другой заземляем, а третий подключаем к извещателю, например, радиоприемнику, как показано на изображении:

Пока свет попадает на фотоэлемент, питающая цепь реле соединена с корпусом и радио не работает. В отсутствии сигнала от фотоэлемента контакт реле переключается на цепь питания (на изображении 12 В) и радио подает звуковой сигнал.

Емкостной датчик движения

Такой датчик реагирует на присутствие в контролируемой зоне человека. Существуют несколько исполнений этих устройств, однако принцип работы у них общий — изменение частоты высокочастотного генератора происходит с изменением емкости создаваемого устройством электрического поля.

Схема одного из устройств представлена на изображении:

Чувствительность схемы определяется полевым транзистором VT1, которая корректируется переменным резистором R1. На полевом транзисторе собран высокочастотный генератор, частота которого изменяется при приближении крупного предмета, например, человека. В режиме ожидания полевой транзистор генерирует колебания на первичную обмотку трансформатора. Со вторичной обмотки трансформатора эти колебания выпрямляются диодом VD1. При этом напряжение на коллекторе транзистора VT2 равно нулю (показано на вышеприведенной схеме). Данное состояние обеспечивает закрытое состояние тиристора VS1.

При приближении человека к сенсору А прекращается подача положительно открывающего напряжения на транзистор VT2. Он закрывается, а тиристор VS1 открывается. При этом производится коммутация реле, которое приводит в действие извещатель любого типа.

Все компоненты этой схемы можно за весьма небольшую цену приобрести в специализированных магазинах или, например, в интернет-магазине «Aliexpress». Схема простая и собрать ее не заставит большого труда.

Датчик на Arduino своими руками

Автоматизировать процесс работы можно использованием в схеме контроллера Arduino. Это позволит разработать инфракрасный датчик движения для включения света, реагирующий на изменение температуры. Для изготовления понадобятся следующие комплектующие:

• контроллер Arduino;
• печатная плата;
• кабель USB;
• инфракрасный датчик (PIR — сенсор);
• набор из резисторов, предохранителей, конденсаторов;
• электрические провода для монтажа.

Контроллер Arduino, который можно приобрести за совсем небольшие деньги в интернет-магазине Aliexpress, в своем наборе имеет некоторое количество программного обеспечения, которое можно приспособить под конкретную комплектацию управляемых устройств. Если подобрать программу включающую управление светодиодом, а управляющую кнопку заменить инфракрасным датчиком, то получим автоматическое устройство управления освещением на платформе Arduinо.

Освещением возможно управлять, если вместо диода подключить обмотку реле. Отличие работы освещения с использованием Arduino от системы с обычными датчиками заключается в том, что длительность его работы можно задавать с помощью программы.

Советы разработчикам датчиков движения своими руками

Прежде чем браться за создание датчиков движения самостоятельно следует оценить свои знания в области электронных устройств и по крайней мере хорошо владеть паяльным мастерством. Не исключено, что некоторым особо талантливым людям навыки могут прийти во время выполнения поставленной задачи.

Большим подспорьем будет иметь в наличии старые советские журналы для радио-конструкторов на любительском уровне. Советская элементная база еще не ушла совсем в прошлое. В указанной научно-технической литературе хорошо описываются способы ее применения.

В этих же журналах, где авторами являлись квалифицированные, высокого профессионального уровня советские инженеры, можно найти интересные идеи как сделать датчик движения, опирающиеся на применение простейших радиодеталей.

В устройствах для упрощения работ можно использовать готовые сенсоры, которые подключаются к извещателям световых, звуковых и других сигналов.

Самостоятельная разработка и изготовление датчиков движения занятие весьма увлекательное, а главное реализуемое. Применение в работе различных контроллеров позволяет приобрести опыт программиста. В статье приведена лишь небольшая часть реализуемых самостоятельно принципов действия датчиков движения. Неутомимое стремление к совершенству «мастеров-самоделкиных» значительно расширит область датчиков движения изготовленных своими руками.

Видео по теме

Датчик движения своими руками — этапы создания

Изготовить датчик движения своими руками сейчас придет в голову большому оригиналу. В продаже имеется множество всевозможных устройств подобного типа в широком ценовом диапазоне.

С экономической точки зрения изготовление этого устройства не имеет практического смысла, если только человек не пенсионер, и свой труд не ценит. Но есть одно «но». Сделанное своими руками зачастую имеет значительно большую ценность, чем купленное в магазине.

Преимущества самодельного устройства контроля движения

Самостоятельное изготовление датчика движения своими руками в домашних условиях в итоге приведет к созданию полезного устройства. Сохранит деньги, если не учитывать трудозатраты.

Доставит массу удовольствия от процесса пайки электронных компонентов, запаха канифоли и настройки прибора. Это сродни медитации или релаксации на берегу реки.

Все проблемы уходят на второй план. Мелкие детали требуют сосредоточенности и точности движений.

Приходит понимание сложности и простоты физических процессов. Для многих любителей в этом заключается особая привлекательность самодельных изделий.

Для начинающих радиолюбителей изготовление подобных устройств расширяет кругозор, приводит к приобретению новых полезных навыков.

Этапы создания разных видов датчиков своими руками

На первом этапе идет осмысление того, что хотелось бы получить в итоге. Определяются условия, в которых должен работать самодельный датчик движения, какого рода имеются помехи, какую функцию должно выполнять устройство.

Охрана объекта или обеспечение комфорта жильцов, подача тревожного сигнала на контрольную панель или включение мощной лампы накаливания.

На основании этого выбирается тип прибора. После ищется подходящая схема в интернете и изготавливается устройство.

Вот тут начинается самое интересное. Иногда номиналы на схемах указываются неправильно или не нашлись радиоэлементы подходящего вида.

Прибор не работает. Начинается подбор компонентов, изменение коэффициентов усиления транзисторов, характеристик фильтров и т.д.

Вот в процессе этой деятельности появляется понимание функционирования прибора, особенностей, слабых мест и создается собственное творение.

Микроволновый датчик своими руками

Сверхвысокочастотный датчик движения опирается на эффект Доплера. Сенсор, излучая и принимая электромагнитные волны, фиксирует нахождение теплокровных существ в секторе контроля.

Датчик движения своими руками проще делать с антенной имеющей всестороннюю диаграмму направленности, тогда он будет реагировать независимо от того, откуда пришло воздействие. На расстоянии 5 м срабатывает надежно. Взмаха руки достаточно, чтобы сенсор сработал.

Изначально, в момент включения прибора, на выходе устройства будет напряжение близкое к нулю. При фиксировании датчиком нарушения сектора охраны, значение напряжения на выходе поднимется до 3-5 вольт.

Согласно схемы, обратное переключение должно произойти не менее, чем через 30 секунд. Меняя номиналы емкостей и резисторов можно ее скорректировать.

Приобретя весь перечень элементов, указанных на представленной принципиальной схеме весь прибор можно разместить на двух печатных платах размером 5х4 см, причем на одной из них большую часть будет занимать приемо-передатчик с антенной.

Особенностью микроволнового датчика, которая связана со способом обнаружения человека, является способность определения движения через радиопроницаемые препятствия. Это является его достоинством и недостатком одновременно.

Полученный прибор имеет следующие параметры:

1. питающее напряжение 5-15 В;
2. потребляемый ток 3 мА;
3. мощность передатчика 2 мВ;
4. температурный диапазон -20 +50 градусов Цельсия;
5. сектор контроля – 360⁰;
6. дальность детекции до 8 м;
7. задержка отключения – 30 с.

Схема принципиальная микроволнового датчика движения

Корпус датчика может быть любой формы, но материал обязательно радио проницаемым. Во время настройки необходимо правильно расположить его.

Нужно учитывать, из каких материалов выполнены стены, пол и потолок помещения. Устройство не нужно направлять в сторону окна, возможны ложные срабатывания от проходящих за окном людей.

При необходимости можно уменьшить чувствительность, это тоже снизит количество ложных срабатываний. Это производится резистором R4. Он изменяет коэффициент усиления транзистора VT1.

На компараторе, собранном на микросхеме К554 СА1, происходит сравнение сигнала с приемника и пороговым уровнем. В случае превышения происходит срабатывание датчика.

Тепловое устройство контроля перемещения

Инфракрасный датчик движения своими руками можно сделать на основе такой схемы.

Это аналог датчика, рекомендуемого фирмой Murata — производителем PIR-сенсоров.

Каскад на операционных усилителях OP1 и OP2 и компараторы OP3, OP4 — собраны на двух LM358. Операционные усилители увеличивают сигнал, поступающий с ПИР сенсора до величин, позволяющих компараторам сравнивать их с пороговыми значениями.

В случае превышения они переключаются и воздействуют на микросхему серии 555.

Таймер, отвечающий за время включения реле, собран на 555 микросхеме. Резистор R17 задает время включения реле после фиксации движения.

Транзистор Т1 управляет работой реле.

Какие датчики объема своими руками делаются, а какие нет, устройства, включающие свет в помещениях, действуют согласно заложенным в них принципам работы. Замыкание контактов и включение осветительных ламп происходит при изменении инфракрасного, электромагнитного или ультразвукового фона в районе действия приборов.

Электронная начинка может принципиально различаться, но все они замыкание контактов и включение ламп осуществляют после начала движения. Во время нахождения в районе действия извещателей и после ухода из нее, лампы продолжают гореть определенное время и только затем отключаются.

Самодельный датчик на Ардуино

Инфракрасный датчик движения на Ардуино представляет собой ИК сенсор, подключенный к контроллеру. Вместе их можно использовать как автоматический включатель освещения.

Распайка контактов зависит от разработчика и изготовителя продукции, но по принципиальной схеме можно определить, что, чем является.

Для работы потребуется контроллер Arduino Uno, макетная плата, USB-кабель, ИК сенсор, светодиод, резистор 220 Ом и монтажные провода.

В программном обеспечении Arduino имеется набор шаблонов. Используя их и заменяя управляемые устройства на датчик можно получить требуемое изделие. Взяв программу, включающую светодиод, установленный на плате Arduino UNO и заменив управляющую кнопку на выходные контакты датчика получим устройство управления освещением.

Светодиод будет управляться по команде с теплового датчика. Подключив вместо светодиода обмотку реле можно включать освещение. В отличие от обычных датчиков включения освещения здесь длительность работы лампы задается программно. Написание программ наглядно показывается на сайтах, посвященных Arduino.

Заключение

Изготовление датчика объема своими руками, как показывает практика, дело реализуемое, увлекательное и полезное. Совместное использование с контроллерами позволяет приобрести навыки программирования. Датчики движения можно самостоятельно реализовать и на других принципах.

Возможно использование ультразвуковых волн в качестве детектора присутствия. Использование инфракрасного или видимого излучения в линейном датчике, когда нарушение фиксируется при пересечении луча лазера, падающего на фотоприемник.

Видео: Датчик движения своими руками

Очень простой конструктор инфракрасного датчика. Смастерит даже начинающий!

• Цена: $3.27

• Перейти в магазин

В сегодняшнем небольшом обзоре конструктор инфракрасного датчика, собрав который можно освоить азы конструирования электронных устройств, получив гарантированный результат и применить в доме, хозяйстве.
Подробности под катом.
Сразу пару слов о том, как работает устройство и в чем его отличие от популярного датчика движения HC-SR501.
Упомянутый и лично испробованный в нескольких повторенных сборках датчик HC-SR501 реагирует на появление в поле зрения тела, излучающего в инфракрасном диапазоне и на его движение. Если в поле зрения датчика излучающий тепло объект остановится (замрет), то датчик через некоторое время отключит нагрузку, например, лампу.
Обозреваемый же датчик реагирует на появление любой преграды в зоне действия. Далее включает нагрузку и не выключает ее до тех пор, пока преграда не будет удалена из его дежурной зоны. При этом преграда может быть любой, лишь бы отражала инфракрасное излучение.
К покупателю приезжает небольшой пакет с платой и россыпью электронных компонентов.

Внутри никакой инструкции нет и она, собственно, не нужна. Со сборкой справится любой начинающий радиолюбитель, усвоивший различия между диодами, резисторами, конденсаторами и другими не очень замысловатыми компонентами. Простота сборки обусловлена наличием надписей на плате, что при должном внимании не позволит допустить ошибок.

На изготовлении платы могли и сэкономить, используя геттинакс, но все же сделали из стеклотекстолита, что уже лучше и в плане изоляционных свойств, и в плане эстетики. Особо придраться, учитывая не сложность устройства, не к чему. Единственное что потребовало чуть больше внимания во время сборки, это установка диодов D6, D7, D8 – их изображение не слишком четкое, но разобраться можно.

«Сердцем» датчика является микросхемаCD4093ВЕ, включающая в себя четыре логических элемента 2И-НЕ с триггерами Шмитта. Ее полным аналогом является хорошо известная «местная» микросхема К1561ТЛ1.
Если в процессе сборки что-то «пойдет не так» и микросхема выпустит главный компонент – белый дым, то для ее быстрой замены в комплекте предусмотрена панель. Она же не даст начинающему радиогубителю перегреть микросхему в процессе пайки – сначала впаиваем панель, потом вставляем микросхему.

Исполнительный узел датчика реализован с помощью реле – именно оно подключает и отключает нагрузку. В комплект входит реле HK4100F-DC12V-SHC на 250 Вольт и 3 Ампера переменного тока, т.е. данное реле позволяет подключать довольно приличную нагрузку.

Из конденсаторов применены три керамических конденсатора емкостью 0,1 мкф и два электролитических на 16 Вольт – 47 и 100 мкФ.

Диоды взяли самые распространенные — два штуки 1N4007 и три 1N4148 (аналог –КД522Б).

Транзисторов в схеме пять штук – четыре структуры pnp — S9012 и один структуры npn — S9013.

Для настройки времени задержки выключения нагрузки в конструкции датчика применено подстроечное сопротивление на 1 МОм, для подключения нагрузки – колодка с винтовыми зажимами и пины для подключения питания.

Предпоследними элементами конструктора являются светодиод с красной линзой (индикация подключения нагрузки), излучающий инфракрасный диод с прозрачной линзой и приемник инфракрасного излучения с темной линзой. Несмотря на разное назначение при похожем внешнем виде анодом у них одинаково является длинный вывод.

И завершает композицию кучка резисторов с цветовой маркировкой. Здесь ссылка на онлайн-калькулятор цветовой маркировки, но проще (если еще не помните наизусть) воспользоваться мультиметром.

Резисторов, как часто бывает в китайских конструкторах, положили с походом – невостребованным остался резистор на 5,1 МОм.
Весьма неплохо, что на странице товара магазин разместил схему устройства. На ней же я дорисовал как подключать нагрузку.

Сборка никаких трудностей не вызывает, лишь внимательно смотрим на плату и компоненты. Все подписано и нарисовано. Сборку лучше начинать с самых мелких деталей – резисторов, диодов и конденсаторов. Как и отметил выше, немного проблемные при установке, в силу своих габаритов, диоды D6, D7, D8. Далее впаиваются элементы больших габаритов, включая панель под микросхему. Реле удобнее всего впаивать в последнюю очередь – так оно не будет мешать установке других элементов. Чтобы не перепутать при установке излучающий диод с принимающим можно подсмотреть на фото готовой конструкции на странице товара или внимательно изучить схему.
В финале получается аккуратная плата с габаритами обусловленными размерами платы и высотой реле.

Излучающий и принимающий диоды пока установил на максимальную длину выводов – моделировать буду по месту окончательной установки устройства.
В дежурном режиме, когда ИК излучение от излучающего диода уходит в пространство не встречая препятствий, составляет 32 мА. При этом красный светодиод рядом с реле и колодкой не светится.

Как только на пути ИК излучения появляется объект способный отражать в ИК диапазоне, датчик срабатывает, включая реле. Потребление схемы повышается до 52-53 миллиампер, что немного и для питания схемы можно воспользоваться безтрансформаторным блоком питания.

Немного адаптированное описание алгоритма работы схемы датчика со страницы товара:
1. Силовая цепь: входной источник питания 12 В, D5 может предотвратить обратную полярность источника питания, R7 — ограничивает, C2, фильтр C4.
2. Инфракрасная измерительная схема: генератор состоит из UIC, R10, R11, D6 и С5. Он выводит импульсный сигнал от выводов 10 U1. После усиления Q4 он управляет инфракрасным излучающим диодом D2, чтобы излучать инфракрасные сигналы в пространство. Если этот сигнал не заблокирован препятствием, инфракрасный приемник DI не может принять сигнал, поэтому схема наблюдения не работает. Когда перед D2 существует препятствие (например, дрожание руки перед D2), передаваемый инфракрасный сигнал отражается назад от препятствия. Он будет принят DI. Усилен на Q1 и Q2. Наконец, усиленный инфракрасный сигнал будет выводиться на R3. UIA будет выполнять выбор частоты и формирование UID для окончательного вывода на 11-контактный U1.
3. R5, VR1, C3 составляют схему задержки. Настройка VRI позволяет отрегулировать время задержки. Время задержки схемы регулируется в диапазоне 0-40 секунд. (фактическая задержка может немного отличаться).
4. Схема управления выключателем: Q3, QS, K1 составляют цепь управления переключателем. Если DI принимает сигнал, он, наконец, выдает сигнал управления нижнего уровня после задержки на 4-м выводе UI, так что Q3, Q5 будут включены и K1 будет закрыт. D3 — индикатор состояния реле.

На практике выглядит намного проще:
— можно путать полюса питания – не сгорит благодаря защитному диоду;
— время задержки выключения после удаления препятствия у меня получилось от 0 до 35 секунд;
— при включенном реле горит красный светодиод;
— реле не отключит нагрузку до тех пор, пока есть препятствие для ИК излучения;
— реле включается моментально, как только появляется препятствие.

К моему сожалению, область применения данного датчика довольно ограничена в силу того, что он имеет маленькую дежурную зону – всего 30 см от излучателя с приемником ИК излучения. На большем расстоянии он на препятствия не реагирует.
В остальном свои задачи конструктор выполняет и позволяет:
— занятно и с пользой провести время;
— получить вполне работоспособное устройство с гарантированным положительным результате;
— освоить навыки сборки для начинающих;
— сделать первые шаги в автоматизации (а далее ардуино, умные дома и т.д.)).
Большой плюс, что не отключает нагрузку при наличии препятствия в дежурной зоне.

Где можно применить?
Например, для подсветки клавиатуры на выдвижной полке стола. Нужно лишь датчик закрепить на боковой стенку стола, а на крышке уголок-препятствие. Крышка с уголком приближается к датчику, и он включает подсветку.

Приблизительно по такому же принципу работают смесители воды с инфракрасным датчиком – поднесли руки, открывается клапан, течет вода.

Товар предоставлен для написания обзора магазином. Обзор опубликован в соответствии с п.18 Правил сайта.

Как сделать датчик движения в домашних условиях

Специальные электронные приборы, реагирующие на перемещение в зоне действия их чувствительного элемента, пользуются все большей популярностью у рядового потребителя. С их помощью удается не только защищать важные объекты от проникновения посторонних лиц, но и управлять работой подключенного к ним оборудования (осветителей, в частности). Прежде чем изготовить датчик движения своими руками, потребуется ознакомиться с существующими разновидностями этих приборов, а также со схемами их включения.

1. Виды датчиков
2. Самодельные датчики движения
3. Самостоятельное изготовление
4. Порядок сборки
5. Монтаж и подключение
6. Изготовление и настройка микроволнового датчика

Виды датчиков

Датчики движения различными способами определяют появление объекта на контролируемой территории

В соответствии с используемым принципом формирования контрольного сигнала все датчики движения делятся на следующие типы:

• Ультразвуковые чувствительные элементы (УЗ).
• Радиочастотные приборы (РЧ).
• Инфракрасные устройства (ИК).
• Лазерные датчики.

В каждом из этих приборов используется свой вид излучения, регистрируемый чувствительным элементом. Первая разновидность реагирует на УЗ сигнал, отраженный от движущегося объекта, а вторая работает по тому же принципу, но уже в радиочастотном спектре.

Инфракрасные датчики, в отличие от остальных, не используют отраженный сигнал, а обнаруживают передвигающегося человека или животное по тепловому излучению их тела.

Лазерные датчики реагируют на отраженный сигнал в диапазоне волн, соответствующих частоте накачки.

По своему назначению все эти изделия делятся на следующие виды:

• охранные;
• включатели освещения;
• коммутаторы бытовых приборов.

Первый тип датчиков позволяет включать мощный прожектор, освещающий охраняемые территории перед домом или гаражом при проникновении на них постороннего лица. Модели второго типа управляют освещением рабочих участков, находящихся внутри помещений. Они включают свет при приближении человека к зоне сборника мусора, например, и отключают при его уходе. Датчики, управляющие работой бытовых приборов, срабатывают при приближении человека и подключают к сети электрочайник на кухне или телевизор в гостиной.

При выборе схемы самодельного чувствительного прибора обычно исходят из простоты ее реализации.

Самодельные датчики движения

Схема датчика движения для включения света

Схемы датчиков движения, собираемые своими руками, достаточно просты для того, чтобы каждый желающий мог сделать их в домашних условиях. Наиболее распространенными среди пользователей являются следующие варианты:

• световой датчик;
• емкостный датчик;
• тепловой прибор, собранный на основе комплекта «Arduino»

Первым в этом списке представлен прибор, состоящий из встроенного источника света и вынесенного на определенное расстояние транзисторного фотоэлемента. При пересечении перемещающимся человеком линии связи световой луч прерывается, после чего срабатывает исполнительный элемент. Сразу вслед за этим подключенный к нему светильник включается. В устройствах второго типа используется принцип изменения емкости помещения при появлении в нем человека. Поэтому его основной элемент – распределенный конденсатор, состоящий из самодельных емкостных конструкций.

Датчик, собранный на основе конструктора «Arduino», срабатывает при изменении картины теплового излучения.

Самостоятельное изготовление

Самостоятельное изготовление светового чувствительного прибора начинается с подготовки необходимого инструмента и материала. Для его сборки потребуются:

• электрический паяльник;
• измерительный прибор — мультиметр;
• бокорезы и пинцет;
• транзисторный фотоэлемент;
• операционный усилитель (ОУ);
• набор деталей: конденсатор, резисторы и реле РЭС55;
• готовый блок питания, обеспечивающий подачу напряжения в схему.

Также необходимо запастись старой лазерной указкой, служащей источником светового сигнала и набором проводов.

Фотоэлемент можно изготовить самостоятельно, взяв за основу любой старый транзистор (П416, например). Для этого нужно взять бокорезы, а затем с их помощью «выкусить» крышку транзистора, оставив площадку с тремя ножками. Под воздействием света кристаллическая основа вскрытого триода будет работать как фотоэлемент, имеющий чуть меньшую чувствительность.

Порядок сборки

Сборка датчика движения

Берется старый, но работающий блок питания от 4,5 до 12-ти Вольт, от него отрезается питающий разъем. Отвод оформляется в виде двух проводников (плюса и минуса), которые удобно впаивать в схему. Определиться с полярностью электропитания можно с помощью мультиметра.

Все последующие операции выглядят так:

1. Из подготовленных деталей собирается несложная схема приемника светового луча от лазерной подсветки.
2. Сама она подключается к блоку питания, для чего придется воспользоваться паяльником.
3. Собранная часть с приемным элементом помещается в подходящую по размерам коробку; при этом шляпка светочувствительного элемента выводится наружу.

По завершении сборочных операций следует перейти к монтажу самодельного датчика и последующему его подключению.

Монтаж и подключение

Различные схемы подключения

Сделанный своими руками световой датчик удобнее всего встраивается в дверном проеме. В этом случае входящий в помещение человек обязательно пересечет линию, образованную лучом указки и приемником светового излучения (фотоэлементом).

Если система располагается на улице, помещенный в пластиковую коробку приемник при установке слегка затеняется самодельным козырьком. Иногда для этих целей используется кусок пропускающего свет материала, закрывающего приемное отверстие в коробке. Использование таких приемов позволяет снизить влияние других источников света, отраженных от белых поверхностей, например.

Высота установки указки и приемника внутри помещений выбирается равной одному метру. Такое расположение оптимально для большинства членов семьи и вместе с тем прибор не будет срабатывать при перемещении животных. Эта высота к тому же исключает возможность попадания лазера в глаза взрослого человека.

Реле герконовое рэс-55А (5 вольт)

Для включения и срабатывания схемы используется реле типа РЭС 55A, на обмотку которого напряжение подается с исполнительной части. Порядок работы самодельного устройства:

1. Под действием светового луча в нормальном (не включенном) состоянии через фоторезистор протекает ток, приводящий к его отрыванию.
2. На подключенном к выходу конденсаторе накапливается заряд, создающий на его обкладках определенный потенциал (система находится в равновесии).
3. При появлении преграды в виде человека приемник-фоторезистор закрывается, а накопленный на обкладках заряд стекает через подсоединенное параллельно сопротивление.
4. Это приводит к снижению потенциала в контрольной точке ОУ практически до нуля, в результате чего низковольтное напряжение поступает на обмотку реле.

Контакты реле замыкают цепь питания светильника, на который мгновенно подается сетевое напряжение 220 Вольт. После прохода человека система останется в неизменном состоянии до тех пор, пока выключатель остается с включенной кнопкой.

Изготовление и настройка микроволнового датчика

Принципиальная схема микроволнового датчика движения

Для изготовления микроволнового датчика потребуется опыт работы с генераторными устройствами высоких частот. За основу взята любительская схема транзисторного генератора на полевой структуре. Приемник выполнен по трансформаторной избирательной схеме с ключевым каскадом на транзисторе КТ315, нагруженным на детекторный диод.

Система работает так:

1. B отсутствие движущегося объекта амплитуды сигналов генератора и приемника примерно равны и взаимно компенсируются.
2. По этой причине на входе ключа и детектора напряжение равно нулю и подключенное к выходу реле не срабатывает.
3. При появлении в зоне чувствительности человека баланс сигналов нарушается и как следствие на выходе схемы появляется напряжение.
4. Оно подается на обмотку реле, при срабатывании которого 220 Вольт через его контакты поступают на светильник.

Для настройки системы в схеме предусмотрен переменный резистор, величина которого определяет положение рабочей точки выходного транзистора. При ее изменении корректируется момент его срабатывания – чувствительность схемы.

Самодельные датчики движения для включения освещения

Датчик движения можно приобрести в магазине. Но если есть немного свободного времени, небольшие навыки и знания, такой сенсор можно изготовить самостоятельно. Это сбережет немного финансов и обеспечит приятное времяпровождение за техническим творчеством.

Какой датчик можно изготовить самостоятельно

Существует несколько видов датчиков движения, и каждый тип, в принципе, можно изготовить самостоятельно. Но ультразвуковые и радиочастотные сенсоры сложны в изготовлении, требуют специальных навыков и приборов для наладки. Поэтому проще изготовить сенсоры емкостного и инфракрасного типа.

Приборы и материалы

Для изготовления детектора движения потребуются:

• паяльник и расходники;
• соединительные провода;
• мелкий слесарный инструмент;
• мультиметр.

Также для изготовления сенсора понадобится макетная плата. И еще неплохо иметь осциллограф для контроля работоспособности устройства на базе ВЧ-генератора.

Датчик емкостного типа

Эти сенсоры реагируют на изменение электрической емкости. В интернете, в быту и даже в технической документации часто применяется ошибочный термин «объемный датчик». Это понятие возникло из-за неверной ассоциации между геометрической емкостью и объемом. На самом деле сенсор реагирует на электрическую емкость пространства. Объем, как геометрический параметр, здесь не играет никакой роли.

Датчик движения реально сделать своими руками. Простое емкостное реле можно собрать всего на одной микросхеме. Для построения датчика применен триггер Шмитта К561ТЛ1. Антенной служит провод или штырь длиной несколько десятков сантиметров, или другая проводящая конструкция схожих размеров (металлическая сетка и т.п.). При приближении человека увеличивается емкость между штырем и полом, напряжение на выводах 1,2 микросхемы увеличивается. При достижении порога триггер «опрокидывается», транзистор через буферный элемент D1/2 открывается и запитывает нагрузку. Ей может быть низковольтное реле.

Недостатком таких простейших датчиков является недостаточная чувствительность. Для его срабатывания требуется, чтобы человек находился на расстоянии нескольких десятков, а то и единиц сантиметров от антенны. Более чувствительны схемы с ВЧ-генератором, но они сложнее. Также проблемой могут стать намоточные детали. В большинстве случаев их придется изготовить самостоятельно.

Достоинство этой схемы – возможность применения готового трансформатора от транзисторного приемника СТ1-А. Он входит в схему генератора (индуктивной «трехточки») на транзисторе VT1. Резистором R1 регулируют глубину обратной связи, добиваясь появления колебаний. Колебания в генераторе трансформируются в обмотку III, выпрямляются диодом VD1. Выпрямленное напряжение открывает транзистор VT2, он подает положительный потенциал на управляющий электрод тиристора. Тиристор, открываясь, запитывает реле K1, контакты которого можно использовать для подключения сигнализации.

Антенной служит кусок провода длиной около 0,5 метра. При приближении человека (на расстояние 1,5-2 метра) емкость, вносимая его телом в контур генератора, срывает колебания. Напряжение на обмотке III исчезает, транзистор закрывается, выключается тиристор, реле обесточивается.

Сборка детектора

Для сборки самодельного датчика можно сделать печатную плату. Например, методом ЛУТ. Технология несложна, освоить ее легко. Но если изготовление сенсора носит разовый характер, не имеет смысла тратить время на эксперименты. Лучшим выходом станет применение макетной монтажной платы.

Она представляет собой плату с металлизированными отверстиями со стандартным шагом, в которые можно впаивать электронные компоненты. Соединение в схему производится подпайкой проводников к соответствующим точкам.

Можно применить и беспаечную макетную плату (breadboard), но надежность соединений на ней гораздо ниже. Этот вариант лучше оставить для экспериментов и оттачивания искусства схемотехники.

Проверка исправности электронных компонентов

В первую очередь надо выполнить осмотр подобранных деталей. Если они не были в употреблении, следы пайки отсутствуют, и нет механических повреждений, то дальнейшая проверка особого смысла не имеет. Вероятность того, что компоненты исправны – 99 процентов. В противном случае детали неплохо проверить:

• резисторы прозванивают мультиметром — он должен показать номинальное сопротивление (с учетом класс точности резистора);
• намоточные детали прозванивают на отсутствие обрыва;
• конденсаторы малой емкости тестером можно проверить только на отсутствие короткого замыкания;
• конденсаторы большой емкости можно проверить стрелочным мультиметром в режиме проверки сопротивления – стрелка должна дернуться вправо, а потом медленно вернуться к нулю (влево);
• диоды проверяют тестером в режиме проверки диодов – в одном положении сопротивление должно быть бесконечным, в другом мультиметр покажет какое-то значение (зависит от типа диода);
• биполярные транзисторы проверяют в том же режиме как два диода – между базой и коллектором и между базой и эмиттером.

Важно! Полевые транзисторы с p-n переходом (КП305 и т.п.) проверяют таким же образом (затвор-исток, затвор-сток), но между стоком и истоком мультиметр покажет какое-то сопротивление (у биполярного – бесконечность).

Микросхемы с помощью мультиметра проверить не удастся.

Разметка и обрезка платы

Дальше все компоненты надо разместить на плате так, чтобы оптимизировать будущие соединения. Для этого их надо расположить в одном углу или около одной стороны. Потом нанести линии, удалить элементы и отрезать лишнее. Этого можно не делать, но тогда плата займет больше места и потребует большего по размерам корпуса (а он понадобится, если детектор будет установлен на улице).

Края платы надо обработать напильником. На работоспособность не влияет, но смотрится лучше.

Потом детали вставляются обратно, впаиваются в отверстия и соединяются проводниками согласно схеме.

В видео показано, как сделать датчик движения для включения света из модуля для ардуино.

Инфракрасный сенсор и Ардуино

Сделать неплохой датчик движения можно на платформе Arduino. В состав электронного «конструктора» входит модуль PIR-датчика HC-SR501. В него входит инфракрасный детектор, дистанционно реагирующий на изменение температуры, с контроллером.

Модуль полностью совместим с основной платой и подключается к ней тремя проводниками.

Вывод ИК-модуля	GND	VCC	OUT
Вывод платы Arduino Uno	GND	+5 V	2

Чтобы система заработала, надо загрузить в Ардуино следующий скетч:

Сначала устанавливаются константы, определяющие назначение выводов основной платы:

const int IRPin=2

Константа IRPin означает номер пина для входа от датчика, ему назначается значение 2.

const int OUTpin=3

Константа OUTpin означает номер пина для выхода на исполнительное реле, ей присваивается значение 3.

В разделе void setup() устанавливаются:

• Serial.begin(9600)— скорость обмена с компьютером;
• pinMode(IRPin, INPUT)– вывод 2 назначается входом;
• pinMode(OUTpin, OUTPUT) – вывод 3 назначается выходом.

В разделе void loop константе val присваивается значение входа от датчика (ноль или единица). Дальше, в зависимости от значения константы, на выходе 3 появляется высокий или низкий уровень.

Проверка работоспособности и настройка датчиков

Перед первым включением собранного сенсора надо тщательно проверить монтаж. Если ошибок не найдено, можно подавать напряжение. В течение нескольких секунд после включения питания надо проконтролировать отсутствие локальных перегревов и дыма. Если «смок-тест» пройден, можно проверить работоспособность датчиков. Сенсоры на триггере Шмитта и на Ардуино наладки не требуют. Надо лишь имитировать нахождение объекта рядом с датчиком (поднесение руки) и проконтролировать изменение сигнала на выходе. Детектор на основе ВЧ-генератора требует установки момента начала генерации с помощью потенциометра Р1. Проконтролировать начало возникновения колебаний можно осциллографом или по щелчку реле.

Подключение нагрузки

Если сенсор работоспособен, к нему можно подключить нагрузку. Ей может служить вход другого электронного устройства (звуковой сигнализатор), Но часто от детектора требуется управлять освещением. Проблема в том, что нагрузочная способность выхода самодельного датчика не позволяет подключать даже маломощные светильники напрямую. Поэтому обязательно потребуется промежуточный ключ в виде реле.

Перед подключением пускателя надо убедиться, что контакты выходного реле сенсора позволяют коммутировать напряжение 220 вольт. В противном случае придется ставить дополнительное реле.

Выход Ардуино настолько маломощен, что не сможет управлять реле или пускателем напрямую. Потребуется дополнительное реле с транзисторным ключом.

Если все этапы сборки и настройки прошли удачно, можно устанавливать сенсор стационарно, выполнять окончательное подключение и наслаждаться четко работающей автоматикой.