Phone-trade.ru

Умный дом
4 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Простой датчик движения своими руками

Простой датчик движения своими руками

Возможность контролировать перемещение людей в определенной области позволяет наладить автоматическое включение и выключение света, отпирание и закрытие дверей или вовремя зафиксировать появление злоумышленников. Реализовать такую опцию на практике помогает датчик движения, срабатывающий в случае перемещения определенного объекта в его рабочей области. Однако далеко не всегда есть возможность приобрести такое оборудование по ряду причин. Поэтому в данной статье мы рассмотрим вопрос о том, как датчик движения своими руками.

Выбор места для установки датчика движения

Выбирая место необходимо снизить условия, негативно влияющие на его работу. На схеме ниже приведены примеры наилучших мест для размещения наиболее широко используемого инфракрасного датчика.

Как видно из рисунка, необходимо избегать мест с возможным прямым попаданием внешнего теплового излучения: батареи отопления, прямые солнечные лучи, и т.п.

Обязательно учитывайте особенности каждого типа датчика, чтоб в их рабочую область не могли попасть объекты которые вызывают ложные срабатывания и в то же время контролирую все нужное для пространство. Перед монтажом устройства необходимо убедиться, что поверхность, на которую будет осуществлен монтаж, не подвергается вибрационным воздействиям.

По возможности размещения датчики движения бывают

В некоторых универсальных устройствах контроля при помощи специального крепежа существует возможность сделать как прямой монтаж , так и угловой – на внутренних и внешних углах зданий.

По возможности установки ДД бывают:

По способу обеспечения питанием датчики фиксирующие движение можно разделить на: автономные и проводные

Датчик движения работающий по инфракрасному принципу

Работа ИК ДД основана на фиксации теплового (ИК) излучения, идущего от различных объектов. Любой объект, обладающий собственной температурой, генерирует инфракрасное излучение, попадающее через специальные сегментированные вогнутые зеркала и линзы на установленный внутри преобразователя чувствительный сенсор, который и обнаруживает это излучение. Если объект перемещается, то испускаемое им ИК излучение периодически попадает на различные линзы сенсора. В различных преобразователях количество линз может меняться от 20 до 60 штук, при этом с ростом их числа числа возрастает чувствительность датчика. Зона охвата, которую контролирует ДД, зависит от площади поверхности имеющейся системы линз – чем выше эта площадь, тем больше зона контроля.

Датчики срабатывающие по принципу Ультразвука

УЗ датчик контролирует окружающее пространство с помощью звуковых волной, частота которых находилась вне диапазона слышимости человеческого уха. Так как в момент отражении от движущегося объекта частота сигнала меняется в соответствии с эффектом Доплера, то при заданном изменении частоты в принятом сигнале, преобразователь сработает.

Внутри УЗ ДД имеется генератор звуковых волн, генерирующий УЗ волны в диапазоне от 20 до 60 кГц. Сгенерированная волна идет в открытое пространство и, отразившись от окружающих объектов, попадает обратно в приемник. Фактически – это мини радиолокационная станция.

С появлением в зоне контроля, перемещаюгося объекта, отраженные волны получат дополнительную частотную составляющую – эффект Доплера. Путем сравненияона выделяется и формирует сигнал запуска преобразователя.

Огромное применение УЗ преобразователи нашли в автомобилях – они используются в устройствах автоматической парковки, а так же в системах, осуществляющих контроль в «слепых» зонах автомобиля. В помещениях они нашли хорошую нишу для контроля движения на лестницах, и в длинных коридорах и т.п.

Преимущества ультразвуковых датчиков

Датчики движения микроволнового типа

Схема этого типа преобразователя,использует для работы принцип распространения волны в СВЧ-диапазоне, поэтому принцип работы, очень похож на УЗ ДД. Микроволновый генератор генерирует высокочастотные волны (обычно на частоте 5,8ГГц), которые излучаются преобразователем в окружающее пространство. При отражении от движущегося объекта контроля волна имеет «доплеровскую» прибавку частоты, которая фиксируется при обработке принятого сигнала. После чего сигнал поступает на управляющую плату и запускается схема контроля и сигнализвции.

Плюсы микроволновых датчиков

Лазерный виброметр SKF MSL-7000 – цифровой прибор, выполненный в едином корпусе и специально разработанный для бесконтактного измерения вибрации. Совместно со специалистами компании Polytec GmbH (Германия) SKF разработала технологию для применения лазерного виброметра в системах контроля уровня шума при производстве подшипников, что одновременно позволило расширить ассортимент приборов для мониторинга состояния оборудования (рис. 1). SKF также предлагает своим клиентам системы выходного контроля качества продукции.

РЕЗЮМЕ

Лазерный виброметр SKF MSL-7000, разработанный совместно со специалистами компании Polytec GmbH (Германия), расширяет ассортимент приборов, применяемых для мониторинга состояния оборудования. Описанная технология уже используется на предприятиях SKF для контроля уровня шума при производстве подшипников. Данный лазерный виброметр также может подключаться к оборудованию SKF для контроля уровня шума с целью создания испытательных систем для контроля другого оборудования, например, электродвигателей, насосов и компрессоров при выходном контроле качества, что открывает возможности применения данной технологии другими компаниями.

Читать еще:  Инструкция датчика движения для освещения

ССЫЛКИ НА ТУ ЖЕ ТЕМУ

ОБРАТИТЬСЯ В ОТДЕЛ СБЫТА

Виброметр MSL-7000 имеет прочный компактный корпус и отличается простотой в установке и эксплуатации. Его работа основана на бесконтактном принципе, а его конструкция позволяет осуществить его интеграцию в испытательные стенды и существующие системы управления. Виброметр MSL-7000 предназначен для измерения акустических колебаний в диапазоне от 0,2 Гц (медленное вращение) до 22 кГц. В целях безопасности виброметр оснащён безвредным для глаз маломощным лазером, генерирующим волны в видимой области спектра (лазер класса II).

Центральным элементом лазерного виброметра SKF является лазерный доплеровский датчик — прецизионный оптический прибор, служащий для определения скорости и амплитуды вибрации в заданной точке. Применённая технология основана на эффекте Доплера, который заключается в определении сдвига частоты светового пучка, отражённого от движущейся поверхности.

Доплеровский эффект
При отражении волны движущимся объектом происходит сдвиг частоты волны. В этом случае измеренная величина сдвига волны определяется по формуле:

где v — скорость объекта, λ — длина излучаемой волны. Для определения скорости объекта необходимо измерить (доплеровский) сдвиг частоты волны с известной длиной. В лазерной доплеровской измерительной системе это выполняется при помощи лазерного интерферометра.

Интерферометрия
В работе лазерного доплеровского виброметра используется принцип измерения оптической интерференции. Для измерения необходимо наличие двух накладывающихся друг на друга пучков когерентного излучения с интенсивностью l1 и l2. Результирующая интенсивность не равна сумме значений интенсивности, а определяется с учётом величины так называемого интерференционного члена по формуле:

где:
r2 = постоянная,
r1 = r(t) — движение изучаемого объекта.
Величина интерференционного
члена находится в зависимости от разности длин оптического пути обоих пучков. Если данная разность представляет собой число, кратное длине волны лазера, результирующая интенсивность будет равна значению единичной интенсивности, умноженному на 4. Соответственно, результирующая интенсивность будет равна нулю, если разность длин оптического пути двух пучков равна половине длины волны.

Постановка эксперимента
На рис. 2 показан принцип применения описанного закона физики в лазерном доплеровском виброметре. Пучок излучения гелий-неонового лазера расщепляется с помощью расщепителя (BS 1) на эталонный и измерительный пучок. После прохождения через второй расщепитель (BS 2) измерительный пучок фокусируется на изучаемом объекте, который его отражает. Отражённый пучок отклоняется вниз расщепителем BS 2 и накладывается на эталонный пучок третьим расщепителем (BS 3), после чего направляется на датчик.

Поскольку длина оптического пути эталонного пучка – величина постоянная, не зависящая от времени (за исключением пренебрежимо малых тепловых эффектов, воздействующих на интерферометр) (r2 = постоянная), при движении изучаемого объекта (r1 = r(t)) на датчике формируется типичная интерференционная картина, состоящая из чередующихся тёмных и светлых (интерференционных) полос. Один цикл изменения интенсивности (тёмная и светлая полоса) на датчике соответствует смещению объекта ровно на половину длины волны. При использовании гелий-неонового лазера, который применяется почти во всех виброметрах, это значение составляет 316 нм.

Изменение длины оптического пути за единицу времени проявляется в виде доплеровского сдвига частоты волны измерительного пучка. Это означает, что частота модуляции интерференционной картины прямо пропорциональна скорости объекта. При движении объекта в направлении от интерферометра формируется такая же интерференционная картина (и имеет место такой же сдвиг частоты), как при движении объекта в направлении к интерферометру, т. е. определить направление движения объекта невозможно. Для этой цели на пути эталонного пучка помещается акустооптический модулятор (ячейка Брэгга), смещающий частоту волны светового излучения на 40 МГц (для сравнения, частота волны лазера равна 4,74 • 10 14 Гц). При этом для неподвижного объекта формируется модуляционная частота интерференционной картины 40 МГц. При движении объекта в направлении к интерферометру модуляционная частота уменьшается. При движении в направлении от виброметра частота на датчике превышает 40 МГц. Благодаря этому появляется возможность не только рассчитать амплитуду движения, но и точно определить его направление.

Расширенный мониторинг состояния оборудования
Новый прибор был специально разработан для систем мониторинга состояния оборудования от SKF. Он может использоваться, например, в сочетании с системой SKF Microlog (рис. 3). Прибор обладает следующими возможностями:

  • измерения в диапазонах 20 мм/с, 50 мм/с, 100 мм/с;
  • вывод сигнала, пропорционального скорости, на цифровой (S/PDIF) или аналоговый выходной соединитель;
  • акустические измерения в диапазоне от 0,2 Гц (медленное вращение) до 22 кГц;
  • измерения на удалённом расстоянии (до 3 м);
  • измерения на нагретых поверхностях;
  • измерения вибрации вращающихся деталей;
  • формирование постоянного сигнала вне зависимости от силы, воздействующей на пьезоэлемент;
  • измерения во взрывоопасных и труднодоступных зонах;
  • измерения через стекло.
Читать еще:  Подключение датчика движения к лампе

Измерение уровня шума подшипников на предприятиях SKF
Подшипники качения обычно выпускаются очень большими партиями. Допуски на размеры подшипников составляют единицы микрометров. Особое внимание уделяется достижению низкого уровня шума при работе подшипника. Кроме того, на предприятиях SKF реализована политика бездефектного производства в условиях большого объёма выпускаемой продукции (миллионы единиц каждый день). В связи с этим на объектах SKF проводится 100 %-ный контроль уровня шума подшипников в конце производственного цикла. Такой контроль требует наличия современного, крайне сложного испытательного оборудования (рис. 4).

Виброметр MSL-7000 используется для бесконтактного измерения шума, распространяющегося через элементы конструкции. Полученные данные поступают на электронное оборудование контроля шума SKF и представляют собой ценную информацию, позволяющую определить качество продукции и её соответствие нормам акустического шума. Непосредственная интеграция лазерного виброметра SKF в производственную линию даёт возможность создать систему оперативного контроля качества продукции и организовать автоматическое принятие решений о приёмке либо отбраковке контролируемой продукции. Таким образом, помимо обеспечения стабильного качества продукции, применение датчика позволяет существенно повысить экономическую эффективность производственного процесса. Работа лазерного виброметра SKF основана на бесконтактном принципе, прибор является износостойким и не требует сервомеханизмов и акустической изоляции для проведения измерений.

Применение лазерного виброметра SKF даёт возможность упростить конструкцию и компоновку оборудования, а также легко оснастить датчиками и электроникой для контроля уровня шума такие системы как, например, стенды для испытаний на долговечность и стенды для обкатки. Данный прибор используется во всём новом оборудовании контроля уровня шума, эксплуатируемом на производственных объектах SKF (рис. 5).

Бесконтактный принцип работы прибора позволяет значительно продлить ресурс оборудования и избежать внеплановых остановов. Система отличается большой гибкостью и может применяться для решения разнообразных задач. Высокая точность и стабильность формируемого сигнала дают возможность снизить уровень эксплуатационных затрат за счёт быстрого приведения системы в исходное состояние и упрощения калибровки. Дополнительными преимуществами являются простота модернизации существующего оборудования и умеренная стоимость ремонта сенсора в ходе его эксплуатации.

Технология контроля качества для клиентов
Новый лазерный виброметр может подключаться к оборудованию SKF для контроля уровня шума с целью создания испытательных систем для контроля электродвигателей, насосов, компрессоров и другого оборудования в конце производственного цикла. Благодаря этому наши клиенты могут воспользоваться новейшими технологическими достижениями SKF в области обеспечения качества для выходного контроля и непрерывного совершенствования производственных процессов согласно принципу SKF «Миру – Знания SKF».

1. Конструкция ультразвуковых расходомеров

Преобразователь ультразвукового расходомера состоит из отрезка трубы, на котором установлены пьезоэлемента.
Диаметр пьезоэлемента находится в пределах 5-20 милиметров, а его толщина выбирается в зависимости от частоты. В частотных и время-импульсных расходомерах для повешения точности измерений используют частоты 5-20 Мгц.. Обычно в жидкостях применяются частоты ( 50 кГц — 2 МГц. В газовых средах необходимо уменьшать частоты до сотен и десятков Кгц, это вызвано сложностью создания в газах интенсивных акустических колебаний, особенно высокой частоты.

Преобразователи сферического излучения

Данные конструкции применяются в трубах малого диаметра. В качестве преобразователей используются кольцевые пьезопреобразователи, которые создают сферическое излучение. В схеме А , каждый из двух пьезоэлементов по очереди излучает и принимает акустические колебани

Преобразователи с отражателями

Преобразователи с отражателями. Одна из лучших схем для защиты пьезопрезобрателей от условий агрессивной среды и механических примесей в жидкости. В данном случае волна подается от передатчиков-излучателей и, отражаясь от стенок отражателя, попадает на приемник Конструкция 2 А применяется в расходомерах фирмы Kamstrup диаметром до 40 мм.

Схемы с угловым вводом направленных акустических колебаний.

На рисунках А,В,С показаны однолучевые конструкции расходомеров. На рисунке А,D, E трубопровод снабжается особыми впадинами — карманами, в глубине которых находятся пьезоэлементы. Данные конструкции применяются для чистых и неагрессивных сред, так как возможно засорение данных полостей. Также вследствие свободных полостей возможно появление вихрей, влияющих на показание расходомера. Конструкция В лишена данных недостатков, за счет заполнения данных полостей металлом или органическим стеклом. В конструкции С , пьезоэлементы находятся снаружи трубопровода. Они передают акустические колебания через металлические стенки трубы и измеряемому веществу. Чувствительность сигнала гораздо хуже, из-за паразитных сигналов и помех, вызванных прохождением колебаний по стенке трубы. Для увеличения точности используется схемы с двумя, черемя, восьми парами преобразователей-излучателей рисунок D, E .

Типичное исполнение детекторов движения

Рассматриваемые датчики классифицируются в зависимости от способа обнаружения движения объекта. Существуют две классификации приборов:

  1. Активные.
  2. Пассивные.

Детекторы активного действия

Детекторы активного действия являются устройствами, функционирующими по принципу радарной схемы. Этот тип приборов излучает радиоволны (микроволны) в границах контролируемой зоны. Микроволны отражаются от существующих объектов и принимаются сенсором датчика движения.

Читать еще:  Датчик движения как он работает?

Упрощённая схематика конструкции сенсора активного действия: 1 – источник (передатчик) микроволнового излучения; 2 – приёмник отражённого микроволнового сигнала; 3 – сканируемый объект

Если в зоне контроля обнаруживается движение в момент трансляции датчиком микро-излучения, создаётся эффект — доплеровский (частотный) сдвиг волны, который воспринимается вместе с отражённым сигналом.

Этот фактор сдвига указывает на то, что волна отразилась от движущегося объекта. Будучи электронным устройством, датчик сканирования движения способен вычислить такие изменения и отправить электрический сигнал:

  • в систему сигнализации,
  • на переключатель света,
  • на другие устройства,

схематично подключенные к датчику обнаружения движения.

Активные микроволновые датчики сканирования движения, в основном используются, к примеру, на автоматически работающих дверях торговых центров. Но вместе с тем этот тип приборов удачно подходит для домашних охранных систем или коммутации внутреннего освещения.

Этот вид электроники не подходит для коммутации наружного освещения или аналогичных применений. Обусловлено это массовостью активных объектов в условиях улицы, которые постоянно двигаются.

Например, движение ветвей деревьев от ветра, перемещение мелких животных, птиц и даже крупных насекомых, фиксируются активным сенсором, что приводит к ошибке срабатывания.

Детекторы пассивного действия (PIR – passive infrared)

Пассивные датчики движения – полная противоположность активным сенсорам. Пассивные системы ничего не посылают. Попросту обнаруживают инфракрасную энергию.

Конструктивное исполнение сенсора пассивного типа: 1 – Мульти объектив; 2 – Оптический фильтр; 3 – счетверённый инфракрасный элемент; 4 – металлический корпус; 5 – инфракрасное излучение; 6 – стабилизированный источник питания; 7 – усилитель; 8 — компаратор

Инфракрасные (тепловые) уровни энергии воспринимаются пассивными детекторами, непрерывно сканирующими область контроля или объект.

Учитывая, что инфракрасное тепло излучается не только от живых организмов, но также от любого объекта с температурой выше абсолютного нуля, можно сделать выводы о пригодности применения.

Эти датчики обнаружения движения не были бы эффективными, если бы их можно было активировать маленьким животным или насекомым, которое перемещается в диапазоне обнаружения.

Однако большинство существующих пассивных датчиков допустимо настроить на восприятие движение так, чтобы контролировать объекты с определенным уровнем испускаемого тепла. Например, прибор вполне можно настроить только на восприятие людей.

Сенсоры гибридной (комбинированной) конструкции

Комбинированный (гибридный) технологический датчик сканирования движения представляет собой систему комбинации активной и пассивной схемы. Такая электроника активирует действие только в случае обнаружения движения и той и другой схемой.

Комбинированные системы видятся полезными под применение в модулях сигнализации, так как уменьшают вероятность срабатывания на ложных тревогах.

Вместе с тем, эта технология обладает своими недостатками. Комбинированный прибор не в состоянии обеспечить такой же уровень безопасности, как отдельно взятые PIR и СВЧ-датчики.

Это очевидно, поскольку сигнал тревоги срабатывает только при обнаружении движения активным и пассивным датчиками одновременно.

Допустим, если злоумышленнику удастся каким-то способом предотвратить обнаружение одним из датчиков комбинированного прибора, движение останется незамеченным.

Соответственно, сигнал тревоги не будет отправлен на микропроцессор центральной системы сигнализации. На сегодня самым популярным типом комбинированных датчиков считается конструкция, где объединяются схемы PIR и микроволнового датчика.

Виды по принципу действия

При необходимости, в городской квартире, частном доме, загородном особняке можно использовать датчики движения, устроенные по одному или нескольким принципам.

Датчик присутствия ультразвуковой

Основанный на подаче волн определенной длины. Он знакомом еще со школы и основан на эффекте Доплера. Он может применяться в регулировке освещения или сигнализации, а при необходимости установки многофункционального устройства. Датчик присутствия ультразвуковой может отвечать за одну из функций.

Фотоэлектрический

Пригодится в разных случаях, но в частных владениях его используют, в основном, для оповещения о приближении постороннего на придомовом участке больших габаритов.

Датчик нагрузки

Можно уставить в прихожей, он будет срабатывать, как только человек заходит в квартиру.

Емкостной датчик

Находит применение и в охранных системах, и в регулировании осветительных приборов.

Датчик присутствия потолочный

После ремонта, если в квартире появился потолок, востребован. Его следует оборудовать вместе со светильниками, чтобы не создавать потом сложностей с установкой. Но даже если в квартире или доме нет особых наворотов, датчик присутствия потолочный легко установить. Для этого пойдет накладной, не усложненный дополнительными функциями. Многие так и делают в коридоре, ведущем к ванной и туалету, кухне, входной двери, чтобы избежать травматизма ночью или при срочном открывании двери. Схему датчика можно разработать самостоятельно или подсмотреть у кого-то, кто уже собрал ее своими руками и использует в доме.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector