Практическое применение датчиков движения

Пироэлектрические датчики движения (далее - ДД) декаду лет применяются в быту и являются составной частью систем охраны, автоматики и предупреждения. Ни один «умный дом» сегодня не обойдется без этих датчиков, недорогих и доступных.
ДД свободно продаются в магазинах электротоваров. Среди множества ДД главным образом различают законченные автоматические узлы и локальные датчики.
Первые - предназначенные для бытовых нужд - снабжены собственным бестрансформаторным источником питания и узлом управления нагрузкой в сети 220 В, позволяющим коммутировать ток до 6 А.
Еще одна их особенность - наличие регулируемых фоточувстви- тельных реле и таймера, отвечающего за задержку отключения нагрузки. Некоторые бытовые ДД имеют корпус, совмещенный с мощным фонарем освещения, внутри которого установлена галогеновая лампа (рассчитанная на напряжение 220 В). В быту и в личных целях применяют именно эти датчики. Локальные ДД наиболее специфичны. Они предназначены для устройств охранных сигнализаций и безопасности, предупреждения и индикации присутствия. Изначально данные ДД рассчитаны для совместной работы в системах с централизованным питанием и резервными источниками бесперебойного питания (ИПБ) - в многофункциональных системах управления охранным комплексом, кодовым доступом, индикацией и дистанционным управлением. Эти ДД стоят (в отдельности) на два порядка дешевле бытовых «собратьев », и их можно приспособить для нужд радиолюбителя, воспользовавшись приведенными ниже авторскими рекомендациями.
Итак, первое, с чем придется столкнуться, адаптируя «охранный» ДД в быту, - отдельный источник питания с постоянным выходным напряжением.

Подойдет любой стабилизированный источник питания с выходным напряжением 9-15 В. Если от источника питания к ДД необходим соединительный кабель более 2 м, рекомендую в месте подключения кабеля к ДД (в корпусе последнего) параллельно цепи питания установить оксидный конденсатор емкостью 1000-10 000 мкФ с рабочим напряжением не менее 25 В - для сглаживаний пульсаций напряжения и, как следствие, для локализации помех по питанию.

Охранные датчики движения имеют одинаковый принцип действия и различаются некоторыми дополнительными функциями, например индикацией срабатывания и регулировкой чувствительности. На рис. 1 представлен ДД ИО315-1 «Орлан» для цифрового кодированного охранного комплекса типа «Сигнал-201» и аналогичных. 
Производитель датчика - фирма «Риэлта». Датчик маркируется как «извещатель охранный». Датчик снабжен трехуровневым светодиодным индикатором срабатывания и регулировкой чувствительности зоны сканирования. Если снять верхнюю крышку корпуса «Орлана», нашему взору откроется печатная плата с элементами (см. рис. 45).
Датчик имеет функцию самоохраны - для этого предусмотрена кнопка SA2, контакты которой замкнуты при нормально закрытой крышке корпуса. Переключать SA1 отвечает за чувствительность датчика и комбинацию выходных сигналов при срабатывании шлейфа охраны. Подключение производится к клеммнику на плате датчика.

Рис.1. Внешний вид датчика ИО315-1 «Орлан»

Вид на печатную плату датчика ИОЗ 15-1 "Орлан"

Несмотря на то что данный ДД (как и все рассматриваемые в настоящей статье) конструктивно предназначен для работы в составе многофункционального охранного комплекса, его же можно использовать отдельно (в составе соответствующей радиолюбительской конструкции).
Для этого питание подключают к клеммам «—» и «+» 12 В. Шлейф охраны подключают к контактам ШС2. При этом данный шлейф имеет нормально разомкнутое состояние (то есть между контактами ШС2 большое сопротивление) - если на датчик не подано питание и если (при подключенном питании) в зоне ответственности ДД происходят перемещения (движения). Если питание подключено и движений в зоне ДД нет, состояние ШС2 - замкнутые контакты. Светодиоды HL1-HL3 (желтый, красный, зеленый) зажигаются по мере срабатывания датчика на перемещение в зоне контроля. Наиболее чувствительная - «желтая» зона (затем «красная» и «зеленая»). Например, на практике желтый светодиод произвольно вспыхивает, когда к датчику кто-либо приближается. Красный загорается (или мигает при близком приближении человека, зеленый - при активных движениях непосредственно перед датчиком).
Светодиоды могут гореть и одновременно (в частности, это происходит при подключении ДД к питанию). Контакты шлейфа охраны ШС2 изменяют свое состояние при любой реакции ДД на перемещение (зажигании светодиода любого цвета свечения).
Благодаря светодиодам удобно проводить эксперименты с ДД, контролировать их работу и настраивать чувствительность.
Чувствительность данного ДД регулируется перестановкой перемычки на печатной плате (может быть высокая и нормальная чувствительность).
Перемычки на переключателе SA1 должны находиться в положении 1-4 - «вкл», 5 - «выкл». Таким образом, для управления устройством сигнализации с помощью рассмотренного датчика необходимо подключить к нему питание и провода к шлейфу ШС2. Ответную часть проводов ШС2 подключают на вход цифрового устройства, воспринимающего сигналы высокого или низкого логического уровня.
К примеру, между общим проводом и управляющим входом КМОП логической микросхемы включают контакты ШС2. Между управляющим входом КМОП логической микросхемы и «+» питания включают постоянный резистор сопротивлением 91 кОм (сопротивление указано примерно и может отличаться на 20%). Таким образом, пока ДД не сработает, вход микросхемы будет шунтирован контактами ШС2 на общий провод. В случае нарушения зоны контроля ДД контакты ШС2 размыкаются, на управляющем входе оказывается сигнал высокого логического уровня, что приводит к включению сигнализации. При выключении питания датчика (в том числе злоумышленником) шлейф ШС2 снова будет разомкнут, что воспринимается устройством управления как сигнал «тревога».
Шлейф ШС1 на плате данного ДД имеет постоянно замкнутые контакты (при указанных перемычках переключателя SA1) и в нашем случае интереса не представляет.
Охранный датчик ИО409-8 «Фотон-9» (производитель тот же) работает по аналогичному принципу. Внешний вид охранного датчика движения «Фотон-9» представлен на рис. 2.
Вид со снятой крышкой корпуса представлен на рис. 3. Отличие от ранее рассмотренного ДД в том, что здесь в качестве индикатора срабатывания представлен только один светодиод (красного цвета свечения), на который возложены те же функции. Изменив положение перемычки на плате, можно повысить чувствительность датчика в разы.

Рис.3. Внешний вид датчика «Фотон-9»

Рис.4. Вид со снятой крышкой корпуса датчика «Фотон-9»

Подключение данного ДД несколько отличается от предыдущего варианта. Напряжение питания подсоединяют к тем же контактам на клеммнике платы датчика, а вот охранное (либо исполнительное) устройство включают к шлейфу ШС1. Принцип работы датчика и срабатывание шлейфа на приближение человека в зоне контроля - те же. Питание на данный ДД подается по аналогии с вышерассмотренными вариантами, а шлейф охраны подключают к клеммам N и С. Отличительная особенность этого ДД - в том, что элементы на схеме выполнены в SMD-исполнении, равно как и индикаторный светодиод (красного цвета свечения).