Ультразвуковой датчик движения: Ультразвуковой датчик движения купить по выгодной цене оптом и в розницу в интернет-магазине ShopLEDs по Москве и всей России — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Содержание

Радиосхемы. — Ультразвуковой датчик движения

категория

Самодельное охранное оборудование

материалы в категории

В. ГУСЬКОВ, В. СВИРИДОВ, г. Самара
Радио, 2002 год, № 8

Работа многих систем охранной сигнализации основана на очень простом принципе: в охраняемом помещении в неурочное время не должно быть никакого движения. Чтобы обнаружить его, помещение «заполняют» излучением — чаще всего радио- или акустическим. Многократно отразившись от стен и находящихся в помещении предметов, лучи достигают приемника. Любое изменение обстановки вызовет модуляцию принятого сигнала, что и зафиксирует датчик.
Акустические (ультразвуковые) датчики такого типа имеют довольно существенное преимущество над использующими радиоволны — ничего не излучая в «эфир», они не требуют оформления разрешений на установку и эксплуатацию. Читателям предлагается описание одного из подобных датчиков, сравнительно простого и достаточно чувствительного для охраны помещения площадью до 20 м².

В отличие от акустических датчиков, описания которых были ранее опубликованы в журнале «Радио» [1 — 3], предлагаемый действует по несколько иному принципу, защищенному патентом [4].

Основные технические характеристики

Частота звука, кГц ……………10
Излучаемая акустическая
мощность, мВт, не более ……..5
Напряжение питания (постоянное), В …………….10…16
Потребляемая мощность
в дежурном режиме, мВт……120
Габариты, мм …………150x50x30

Выходная цепь — «сухие» контакты реле, кроме того, о срабатывании сигнализирует зажигание светодиода.

Схема прибора

Для увеличения кликните по изображению (откроется в новом окне)

К входу усилителя на ОУ DA1.1 и DA1.2 подключен пьезоэлектрический микрофон ВМ1, к выходу — пьезоэлектрический звукоизлучатель BF1. В результате усилитель охвачен акустической обратной связью через контролируемый газовый объем, за счет которой в системе возникают автоколебания. Их частота зависит от АЧХ и ФЧХ элементов (в первую очередь микрофона и излучателя) и от акустических свойств охраняемого помещения. Амплитуду колебаний поддерживает постоянной система АРУ из детектора на диодах VD2, VD3 и усилителя на одном из элементов микросхемы DA2 К176ЛП1. Регулирующими элементами АРУ служат имеющиеся в той же микросхеме отдельные полевые транзисторы, участки сток-исток которых включены в цепи местной обратной связи каскадов на ОУ DA1.1 и DA1.2.

Если в чувствительной зоне датчика движется какой-либо объект (нарушитель), изменяется затухание и задержка отраженных от него акустических волн, что приводит к изменению амплитуды генерируемых датчиком колебаний. Цепями R7C10 и R6C1C6 заданы частотные характеристики контура АРУ, необходимые для устойчивой работы датчика в различных условиях при эффективном слежении за изменениями амплитуды сигнала.

Переменная составляющая напряжения на выходе усилителя АРУ, вызванная движением, поступает на вход компаратора DA1. 3. Порог срабатывания устанавливают подстроечным резистором R8. К выходу компаратора через буферный усилитель из двух соединенных параллельно элементов микросхемы DD1 подключен светодиод HL1, вспышками свидетельствующий о движении в охраняемом помещении.

Кроме того, сигнал с выходов элементов DD1.1 и DD1.2 запускает одновибратор на элементах DD1.3 и DD1.4, импульсы которого открывают ключ на транзисторе VT2, заставляя сработать реле К1. Одновибратор генерирует импульсы лишь при условии, что на входе 13 элемента DD1.4 — высокий логический уровень. Благодаря цепи R14C16 этот уровень будет достигнут лишь через некоторое время после включения питания, давая датчику возможность войти в установившийся режим, не подавая сигналов тревоги.

Если тревожные импульсы повторяются слишком часто, конденсатор С16 разряжается через резистор R16 и диод VD5, что блокирует запуск одновибрато-ра и предотвращает лишние срабатывания реле К1. Таким образом достигается значительная экономия ресурса реле и потребляемой мощности.

Стабилизатор напряжения питания построен по несколько необычной схеме с регулирующим транзистором VT1 в минусовой цепи, что позволило уменьшить число деталей в приборе. Диод VD1 защищает от неправильной полярности подключения к источнику питания.

Внешний вид датчика показан на рис. 2.

Он собран на печатной плате, помещенной в корпус из изоляционного материала, например, полистирола. На верхней крышке корпуса установлены микрофон ВМ1 и излучатель BF1, акустически изолированные от корпуса и друг от друга с помощью поролоновых шайб толщиной 3 мм. Чем больше расстояние между излучателем и микрофоном, тем выше чувствительность датчика. В авторской конструкции оно составило 100 мм. В той же крышке предусмотрено отверстие для светодиода HL1.

В качестве BF1 и ВМ1 применены одинаковые пьезопреобразователи ВУТА-1, выпускаемые предприятием «Альфа-Оптим» (г. Волгоград). Замена их на более высокочастотные и чувствительные желательна, однако это потребует некоторых доработок датчика, изменяющих частотные характеристики контура автогенерации.

В датчике установлены оксидные конденсаторы К50-35, керамические К10-17, резисторы МЛТ-0,125, реле РЭС55А (паспорт РС4.569.600-01). Транзисторы КТ361Б можно заменить на КТ361Г, КТ361Е и другие маломощные кремниевые структуры р-п-р.

При регулировке чувствительности датчика (подстроечным резистором R8) иногда приходится для достижения нужного результата поменять местами выводы 12 и 13 элемента DA1.3.

ЛИТЕРАТУРА
1. Вилл В. Ультразвуковой автосторож. — Радио, 1996, № 1, с. 52—54.
2. Волков А. УЗ датчик охранной сигнализации. — Радио, 1996, № 5, с. 54—56.
3. Койнов А. Ультразвуковое охранное устройство. — Радио, 1998, № 7, с. 42.
4. Гуськов В., Гуськова М. Способ для определения изменения состояния объема, заполненного упругой средой, и устройства (варианты) для его осуществления. — Патент РФ № 2104494 МКИ 6G 01D1/18, заявлено 26 января 1995 г., опубликовано 10 февраля 1998 г.

виды, принцип действия, схема подключения

Несмотря на постоянную работу правоохранительных органов, проблема хищения имущества граждан и материальных ценностей с предприятий остается актуальной, и по сей день. Одним из способов контроля доступа посторонних лиц к частной или корпоративной собственности является беспроводной датчик движения. Чем примечательно данное устройство и как применяется на практике, мы рассмотрим в данной статье.

Назначение

Беспроводные датчики движения предназначены для распознавания перемещения в заданной области и последующей передачи данных о зафиксированном событии на исполнительное устройство. Основной сферой их действия являются системы охранной сигнализации. Где датчики движения осуществляют наблюдение за территорией, зданиями, сооружениями, помещениями и прочими объектами. Помимо охранных систем их устанавливают для коммутации систем освещения, произведения контроля доступа к определенным помещениям или их частям.

В зависимости от принципа действия датчики могут предназначаться для фиксации тепловых излучений или определенного спектра волн. На основании чего и происходит их основное деление по видам.

Виды и принцип действия

Все беспроводные датчики движения, в зависимости от их степени защищенности от воздействия внешних факторов подразделяются на сенсоры наружной и внутренней установки. Определяющим фактором которой является степень пыле-влагозащищенности, обозначаемая индексом IP и двумя цифрами. В соответствии с разделом 5 и 6 ГОСТ 14254-2015 цифровые показатели варьируются от 0 до 6 для пылеустойчивости и от 0 до 9 для влагоустойчивости. Чем больше значение, тем в более агрессивных условиях сможет работать датчик движения.

В зависимости от принципа обнаружения перемещающегося предмета, беспроводные датчики движения могут быть пассивными, активными и комбинированными. Пассивные сенсоры ориентированы на собственные излучения человеческого тела, их сопоставление с состоянием окружающего пространства. Для активных закономерна собственная генерация импульсов в контролируемую область и последующее измерение этого же излучения в прямом или отраженном спектре. Комбинированные модели объединяют принципы и активных и пассивных устройств.

В зависимости от принципа действия датчики движения можно разделить на следующие категории:

Инфракрасные – основаны на фиксации тепловой энергии, выделяемой телом человека.
Ультразвуковые – согласно п.2.1.1.3 ГОСТ Р 50030.5.2-99 работают на эффекте Доплера. При генерации ультразвуковых колебаний в окружающее пространство в случае столкновения волны с препятствием, часть сигнала отразится и вернется к приемнику.

Ультразвуковой датчик движения

Микроволновые – аналогичен предыдущему, но вместо ультразвука выдает микроволны, обладающие отличной чувствительностью. Однако в беспроводных моделях выпускается редко из-за большого расхода электроэнергии.

Микроволновой датчик движения

Радиоволновые – оснащаются антенной для генерации радиоволн, отличаются способностью проникать через преграды.

Также беспроводные датчики движения могут выпускаться с передатчиком для трансляции сигнала о движении, либо оснащаться собственной SIM картой и модулем мобильной передачи данных. В первом случае устройство подвязывается под конкретный приемник сигнала. А во втором, самостоятельно передает информацию на мобильное устройство или другой гаджет, оснащенный соответствующим приложением. Наибольшее распространение среди беспроводных датчиков движения получили инфракрасные и радиоволновые модели.

Инфракрасные

Принцип действия инфракрасных беспроводных сенсоров основывается на работе чувствительного пироэлемента. Который способен изменять собственную проводимость в зависимости от повышения температуры в контролируемой области. Пироэлемент здесь выступает в роли электронного ключа, участвующего в подаче питания на исполнительный орган (катушку реле или выход микроконтроллера). Простота конструкции обеспечивает наиболее демократичную цену среди беспроводных датчиков движения.

Принцип действия инфракрасного датчика

В связи с тем, что угол охвата питроэлемента невелик, его принудительно расширяют за счет установки линзы Френеля, которая позволяет увеличить угол до 120º и более. Линза формирует несколько секций, в некоторых ситуациях обеспечивается и секция для защиты от саботажа. Она формирует зону захвата под сенсором, исключая мертвую зону. Дальность действия инфракрасных датчиков составляет порядка 12 – 15 м в горизонтальной плоскости.

Радиоволновые

Это бесконтактные датчики, передающие ультразвуковой сигнал в зону чувствительности и принимающие его в отраженном виде. При перемещении человека в этой зоне изменятся параметры ультразвукового сигнала, что зафиксирует измерительный элемент датчика. При возникновении движения в охватываемой области изменится принцип распространения радиоволн и частота их колебаний. Эти изменения фиксируются чувствительным элементом датчика и передаются в цепь управления. После чего управляющий импульс подается на рабочий орган или отправляет сигнал тревоги на пульт охраны.

В виду использования радиосигнала, он способен проникать сквозь стены, мебель и другие преграды. Благодаря чему сам датчик движения можно смело прятать, в отличии от инфракрасных. Однако следует помнить, что расширение рабочей зоны чревато ложными срабатываниями, поэтому место их установки и длину охватываемой зоны выбирают индивидуально.

Установка нескольких радиоволновых датчиков

При монтаже сразу нескольких радиоволновых устройств в одной локации важно использовать модели, работающие на разных частотах, чтобы исключить взаимные помехи.

Схема подключения

В зависимости от поставленных задач существуют несколько способов подключения беспроводных датчиков движения, для чего используются разные схемы. Наиболее простым вариантом является установка датчика движения с питанием от батареек.

Схема подключения датчика движения от батарейки

Данный вариант не требует особых знаний или навыков, как правило, конструкция самого датчика предусматривает возможность установки и подключения батареек. Или имеет специальные выводы для присоединения портативного источника питания. Такие модели передают сигнал о возникновении движения на пульт или мобильное устройство.

Более сложный вариант – использование аккумулятора и светильника для включения освещения. Дополнительно схема может комплектоваться солнечной батареей для накопления электрической энергии в светлое время суток.

Схема подключения с солнечной батареей

В данном случае происходит заряд аккумулятора от солнечной батареи и последующее включение светильника, в случае выявления датчиком какого-либо движения. Однако этот способ имеет свои недостатки, так как светильник может включаться круглые сутки, а эффективность такого явления днем практически сводится к нулю. Поэтому на практике существует вариант подключения через фотореле.

Схема подключения с фотореле

Где и как расположить?

При выборе места установки беспроводного датчика движения следует руководствоваться следующими принципами:

Наиболее выгодным местом расположения в помещении является угол стены. По высоте желательно устанавливать под потолком или на высоте не менее 2 м.
В зону охвата датчика движения должна попадать входная дверь и окна, выходящие на улицу. Так как это наиболее распространенные точки взлома, им следует уделить наибольшее внимание.
При наличии открытого балкона или не застекленной лоджии, эти места также следует охватить датчиком движения.

Установка для открытого балкона

Если на улице необходимо контролировать большие территории или протяженный участок, то в начале и конце размещают элементы линейных сенсоров.
Если вы хотите охватить помимо внутренней части помещения и придомовую территорию, датчик следует установить поближе к окну или непосредственно в оконном проеме.
Для сигнализации о приближении кого-либо по лестничной клетке можете установить датчик движения в подъезде на пол пролета марша.
Не располагайте сенсор вблизи вытяжной трубы или входа/выхода вентиляционной шахты.

Особенности выбора

Выбирая какую-то модель беспроводного датчика движения, обратите внимание на следующие критерии:

Наиболее доступным и простым вариантом для внутренней установки в квартире или частном доме будет инфракрасный датчик. Однако в его рабочей зоне не должно располагаться источников тепла, ламп накаливания или мебели.
При расположении на улице, обязательно выбирайте устройства со степенью защиты от пыли и влаги не менее IP56.
В случае обитания больших животных и возможности их появления в контролируемой области, приобретайте модель датчика с соответствующей функцией.
Для удобства последующей настройки датчика движения, выбирайте модели с регулируемым положением чувствительного элемента.
Отдавайте предпочтение проверенным производителям – это убережет вас от лишней траты денег.

Список литературы

А. Кашкаров «Электронные системы охраны с пироэлектрическими датчиками и способы их нейтрализации» 2015
Дж. Вебстер «Справочник по измерениям, сенсорам и приборам» 2006
Виглеб Г «Датчики», 1989
Ю.А.Виноградов «Охранная техника» 2010
Фрайден Дж «Современные датчики. Справочник» 2005

Tech Explorations

Подходящие курсы, книги и сообщество для серьезных создателей программируемой электроники и Интернета вещей.

Проект полного обновления стека Raspberry Pi

Поднимите приложение Raspberry Pi Full Stack на новый уровень.

Узнайте, как обновить аппаратное и программное обеспечение исходного приложения Full Stack, а также свои навыки и знания Maker.

Наши последние записи в блоге

Стефан Кальдерони написал эту статью. Только предисловие мое. Предисловие Часто мы думаем, что знаем что-то хорошо, потому что это кажется простым.

Я провел несколько часов, играя с Maqueen, колесным роботом от DFRobot, который управляется микроконтроллером BBC Micro:bit. я

В этой презентации Maker Mind Meld Summit Джордан Кристман объясняет, как работают FPGA и как вы можете использовать их в своих проектах

Курсы для мастеров

Наши курсы разработаны таким образом, чтобы быть подробными, всеобъемлющими и описательными. Изучите новые навыки, которые особенно применимы к вашим проектам.

Коснитесь нашей базы знаний, Справочного центра и сообщества Facebook, чтобы получить поддержку, когда она вам понадобится.

Вы работаете с такими инструментами, как Arduino, Raspberry Pi, KiCad, Design Spark Mechanical?

Круто, можно перестать искать на YouTube и в Google. У нас есть один из лучших материалов в Интернете прямо здесь, готовый к погружению.

Узнать больше

Учебный курс Arduino для учителей

Преподаватели STEM нуждаются в специализированном, динамичном обучении, подходящем для требовательных классов, рабочих мест или других условий группового обучения.

Наш учебный курс Arduino для учителей предназначен для обучения учителей, чтобы они могли быть уверенными и компетентными наставниками для своих учеников. Наш инструктор Bootcamp будет работать с вами, чтобы разработать индивидуальный график обучения, а затем поможет вам достичь мастерства в учебной программе.

Возьмите эти знания, нашу учебную программу и учебные материалы и научите своих учеников.

Узнать больше

Почему учиться у нас?

Мы занимаемся образованием.

Это так просто.

Сосредоточенность и спокойствие

Мы создали спокойную и поддерживающую онлайн-среду для наших студентов, где вы можете сосредоточиться, подумать и учиться. Это противоположно тому, что вы найдете на гигантских видеохостингах и социальных платформах.

Качество

Студенты приходят в Tech Explorations, потому что серьезно относятся к обучению. Мы поддерживаем вас через наш качественный контент, взаимодействие с преданными инструкторами.

Инструменты

Для всех наших курсов предусмотрено специальное пространство для обсуждения. Каждая лекция имеет специальный инструмент вопросов и ответов. Когда вы застряли, мы можем помочь.

Вот некоторые из наших курсов

Arduino Шаг за шагом

Начало работы

Оригинальный всеобъемлющий курс, разработанный для новых производителей Arduino. Он научит вас пользоваться Arduino и узнать об электронике и программировании. Мы разработали этот курс для тех, кто только начинает. Это идеальное начало для нового Arduino Maker.

Узнать больше

Arduino шаг за шагом

Серьёзно

Создавайте гаджеты Arduino, которые могут общаться, перемещаться, взаимодействовать, измерять и обнаруживать. Этот курс начинается с того места, где остановился Arduino Step by Step Getting Started, и показывает, как использовать десятки внешних компонентов и расширенные встроенные функции.

Узнать больше

Raspberry Pi Full Stack Raspbian

Raspberry Pi: Full Stack — это всеобъемлющий проектный курс, который научит вас создавать современное приложение для Интернета вещей, которое включает в себя приложение для локального веб-сервера, написанное на Python и JavaScript, датчики , кнопки и светодиоды, а также облачные онлайн-сервисы, такие как If This Then That, Google Sheets, Google Charts и Plotly.

Узнать больше

ESP32 Для занятых людей

Используйте этот мощный микроконтроллер для ускорения ваших проектов Arduino. Если вы уже используете Arduino в своих проектах, вам понравятся возможности ESP32. Этот курс поможет вам быстро начать работу с ESP32.

Узнать больше

Arduino IoT Cloud

Изучите Arduino IoT Cloud для создания приложений IoT на основе Arduino MKR1010, Arduino Nano 33 IoT и ESP32. Этот курс предназначен для всех, кто хочет создавать безопасные и масштабируемые приложения IoT.

Узнать больше

KiCad Like a Pro, 3e

Изучите самый популярный в мире инструмент проектирования печатных плат с открытым исходным кодом с помощью самого полного в мире курса и электронной книги. Научитесь использовать KiCad для проектирования многослойных печатных плат с высокоинтегрированными компонентами и профессиональным покрытием.

Узнать больше

Tech Explorations