Датчик движения (PIR-сенсор)
Датчик движения на основе PIR-сенсора широко применяется для несложных устройств автоматики
"умного дома". С помощью датчика можно включать освещение в комнате или (в устройствах сигнализации)
вызвать полицию при появлении злоумышленников в вашем доме.
Принцип действия датчика прост: инфракрасный датчик, прикрытый линзой Френеля, постоянно следит за движением в комнате. Если движения нет - нет сигнала. При появлении в поле зрения датчика движущегося объекта, уровень сигнала на выходе датчика изменится. При исчезновении сигнала датчик какое-то время останется включенным, а затем снова перейдет в дежурный режим. Чувствительность датчика и время задержки отключения сигнала тревоги можно регулировать подстроечными резисторами.
1. Простейший датчик движения
Транзистор служит для усиления тока и может быть любым транзистором npn-типа, например, КТ315 или аналогичным. Ток в цепи коллектора не превышает 20 миллиампер, поэтому радиатор для него не нужен. Резистор R1 в цепи базы транзистора может иметь сопротивление от 1 до 10 КОм, резистор R2 в цепи коллектора служит ограничителем тока через светодиод и рассчитывается по закону Ома (R=U/I), где R - сопротивление резистора в Омах, U-напряжение питания, вольт, I - рабочий ток светодиода в амперах. При токе через светодиод не более 10 ma и напряжении питания 12 v сопротивление будет равно 120 Ом. При желании можно подключить отрезок светодиодной ленты в цепь коллектора вместо светодиода. Ограничительный резистор R2 при этом не нужен - внутри ленты огранияители тока уже предусмотрены. В этом варианте использовать маломощный транзистор КТ315 придется заменить на более мощный TIP122, а при длине ленты свыше 0.5 метра транзистор TIP122 придется установить на радиатор.
2. Датчик с электромагнитным реле
Контакты реле рассчитаны на работу с напряжением до 250 вольт и ток не более 1 А, поэтому мощность нагрузки не может превышать двухсот ватт. В большинстве случаев, этого вполне достаточно, однако при необходимости коммутировать большой ток можно выбрать более мощное реле. Принципиальная схема устройства при этом не изменится, разве что транзистор придется поставить помощнее, в соответствии с током обмотки реле. Диод VD1 блокирует импульс обратного тока при включении реле и может быть любым плоскостным (выпрямительным), например, Д226.
3. Датчик с микроконтроллером и электромагнитным реле
Гораздо больше возможностей для управления освещением в доме дает применение микроконтроллера Arduino. Сигнал с датчика движения приходит на вход микроконтроллера и тот, через транзистор VT1, включает электромагнитное реле. После этого программа начинает отсчет времени задержки отключения освещения. Если в течении этого времени появляется новый сигнал с датчика движения, счетчик сбрасывается и начинается новый отсчет. Реле при этом остается включенным и отключения освещения не происходит. Если движения нет - счетчик достигнет максимального времени задержки и микроконтроллер отключит реле. Свет погаснет - до следующего срабатывания датчика. Светодиод VD1 добавлен для визуального контроля датчика: если он светится - сенсор движения сработал. Если нет - движение не фиксируется и таймер микроконтроллера ведет отсчет до отключения реле. Автоматическое отключение света нравится не всем. Для пользователей-консерваторов (особенно пожилых людей) добавлен ручной выключатель S1. Если он замкнут - реле включит свет независимо от состояния датчика движения, если разомкнут - освещением управляет контроллер. В этой конструкции датчик движения питается от напряжения +5 вольт на плате микроконтроллера, хотя допустимо включить его питание в цепь +12 вольт. Это сделано для надежности и точности калибровки сенсора. Калибровка датчика проводится автоматически после включения питания - светодиод при этом мигает с частотой 1 Гц. При обнаружении движения в зоне видимости датчика включается индикаторный светодиод ("movie detected") и срабатывае реле K1. Если сигнал движения прекратился (человек вышел из зоны видимости или просто не движется) отключается светодиод и начинается отсчет времени задержки отпускания контактов реле. Если движение возобновится в течении 10 секунд, светодиод снова включится, а контакты реле останутся замкнуты (то есть освещение в комнате не погаснет). Если движение не обнаружится - реле отключится и своими контактами отключит лампу. Если же после этого в комнате возобновится движение - сработает датчик, включится светодиод и сработает реле. Освещение включится снова - до момента его автоматического отключения. Вместо реле можно использовать отрезок двенадцативольтовой светодиодной ленты - алгоритм работы устройства останется прежним.
4. Датчик с плавной регулировкой яркости
Вместо реле мы используем знакомую схему освещения с мощным транзистором и светодиодной лентой. Транзистор (через резистор R1) подключен к выходу PWM микроконтроллера. Управляя скважностью широтно-модулированного сигнала на выходе Arduino, мы управляем яркостью светодиодной ленты. При срабатывании датчика движения яркость светодиодной ленты постепенно увеличивается. Преобразование яркость - код модуляции (PWM) реализуется программно и имеет логарифмическую зависимость (64 ступени), приблизительно соответствующую кривой яркости светодиодиодов. Программа логарифмического преобразования взята из книги Arduino Phisical Computing fur Bustler, Designer & Geeks (Manuel Odendahl, Julian Finn, Alex Wengler) При отсутствии сигнала от датчика движения начинается отсчет времени задержки отключения. Если в этот период снова сработает датчик, то яркость останется максимальной, а отсчет времени задержки начнется заново. Если же движение не обнаружено и время ожидания истекло, начинается постепенное уменьшение яркости до нуля. Возобновление активности в зоне действия датчика приводит к плавному увеличению яркости, начиная с того значения, при котором движение возобновилось. Транзистор VT1 необходимо устанавливать на радиатор, если ток через его эмиттер превышает 0.5А (то есть, при длине ленты свыше 0.5 метра).
Модули Справочная информация |
