Микроволновой датчик движения: принцип работы и конструкция приборов

Где используется

Как уже говорилось, основная сфера применения датчиков движения — домашняя автоматизация, создание систем контроля и наблюдения в зданиях, и охрана. С помощью таких сенсоров можно организовать:

  • автоматизированное освещение через датчики движения для включения света и соответствующие контроллеры/переключатели;
  • управление климатической системой по триггерам;
  • распознавание неавторизованного доступа в помещения, и так далее.

Подобные приборы помогают экономить. Так, их включение в комплекс автоматического управления светом и кондиционированием снижает расходы компании или домовладельца на свет на 70%, а энергопотребление — до 40%.

Сенсоры перемещения применяются в:

  • авиастроительной индустрии;
  • оборонной промышленности;
  • девелопменте;
  • автомобилестроении;
  • разработке потребительской электроники, и так далее.

Применение в охране

Если такой датчик включен в комплекс пультовой охраны, он при обнаружении движения включит сирену, а также отправит сигнал тревоги на пульт диспетчера. Получив его, охранная организация сможет выслать на место отряд быстрого реагирования.

Если устройство функционирует в составе домашней охраны, «умного дома» и подобных систем, оно сможет отправить владельцу уведомление по SMS, электронной почте или иными способами. Некоторые решения умеют даже выполнять звонки по одному или нескольким «доверенным» телефонным номерам.

Среди прочих возможных функций датчика:

  • включение видеонаблюдения;
  • блокировка замков в помещении;
  • обесточивание техники;
  • включение (или, наоборот, выключение) света;
  • любая другая функция, которую позволяет реализовать конкретный набор оборудования и ПО.

Автоматизация освещения

Датчик может предназначаться для системы уличного или внутреннего освещения. В зависимости от местоположения он способен давать команды на выключение света и его включение, а также изменение уровня и цвета освещенности (с задержкой и без).

В общем случае сенсор отправляет сигнал на контроллер освещения, который выполняет дальнейшие действия согласно заложенным в него сценариям и программам, активирует выключатели и так далее. Но существуют и переключатели с уже встроенными чувствительными компонентами. Часто их применяют в качестве уличных датчиков движения для включения света. А если добавить в систему ещё и световой датчик включения света, то можно дополнительно сэкономить электроэнергию, так как свет не будет включаться днем, когда и так светло.

Распространены решения для управления «умными лампами» и светодиодными RGB лентами.

Климатические системы

Соответствующим образом настроенный климат-контроль по сигналу сенсора изменяет мощность, температуру и прочие параметры. Для этого:

  • датчик передает контроллеру информацию про обнаруженное движение (а также его прекращение);
  • центральный блок запускает последовательность команд, включая климат-контроль, выключая его или меняя режимы.

Например, если в холодное время от комнатного датчика придет сигнал, контроллер прикажет терморегуляторам отопления прибавить тепла, чтобы быстро создать комфортные условия. А при отсутствии перемещений в зоне действия летом прибор заставит кондиционер уменьшить мощность.

Разновидности датчиков объема

Существует три вида регуляторов:

  • микроволновые;
  • инфракрасные;
  • ультразвуковые.

Микроволновые

Микроволновые контроллеры функционируют по принципу радара. Такие устройства излучают электромагнитные волны на сверхвысокой частоте. В зависимости от производителя, этот рабочий параметр может составить до нескольких ГГц.

Достоинства микроволновых устройств:

  1. Датчики могут выявлять движущиеся объекты не только в закрытых пространствах. Возможно их определение за перегородками из диэлектрического материала, поэтому данный тип устройств является и внутренним, и внешним. Это преимущество обеспечивает возможность создания двухзонных систем охраны.
  2. В основе устройства используется сенсор, из-за чего на его действие не влияет температура воздуха.
  3. Микроволновые контроллеры оснащаются специальными регуляторами, позволяющими определить даже незначительные движения.
  4. Датчики объема имеют небольшой размер, что позволяет осуществить скрытый монтаж «девайса».

Минусы микроволновых устройств:

  • более высокая стоимость, если сравнивать с другими разновидностями контроллеров;
  • СВЧ-излучение датчика может нанести вред животному организму, в том числе человеку;
  • есть вероятность появления ложных срабатываний в результате фиксации объектов, которые перемещаются под наклоном и за границей зоны контроля.

Канал «AvtoGSM» представил подробный обзор микроволнового контроллера объема Clifford DPS 2.

Инфракрасные

Данный тип устройств определяет перемещения объектов путем воздействия инфракрасных волн. Основная их особенность заключается в том, что они вычисляют препятствие по уровню температуры, которая отличается от окружающей среды. Поэтому возможно определение не только людей, но и теплокровных существ — животных.

Достоинства инфракрасных контроллеров:

  • возможность точной настройки для изменения параметров обнаружения;
  • фиксация объектов с собственной температурой;
  • безопасность для живых организмов в результате того, что инфракрасные устройства не излучают вредоносных волн и функционируют только на прием сигналов.

Минусы, характерные для таких контроллеров:

  • появление ложных срабатываний в результате температурных перепадов;
  • возможны помехи в работе контроллера после попадания на его чувствительный элемент солнечного света или осадков;
  • некоторые модели устройств изготовлены из материалов, экранирующих тепловое излучение (такие датчики могут быть взломаны преступниками).

Пользователь Dmitry OSIPOV рассказал об основных характеристиках и принципе действия инфракрасных контроллеров объема.

Ультразвуковые

Ультразвуковые устройства предназначены для сканирования пространства с использованием высокочастотных волн. Они настолько высокие, что находятся за пределами восприятия человеком.

Достоинства ультразвуковых контроллеров:

  • доступная по сравнению с другими видами цена;
  • работа контроллера не зависит от температурных перепадов;
  • использование ультразвуковых устройств допускается в тяжелых и неблагоприятных условиях — при высокой влажности или запыленности;
  • животные (собаки и коты) воспринимают ультразвуковые волны и не подходят к охраняемому объекту, в результате ложные срабатывания исключаются;
  • способность выявления объектов датчиками будет всегда на одном уровне независимо от материала, из которого он изготовлен.

Минусы:

  • низкий диапазон действия (хотя для салона автомобиля его достаточно);
  • сенсорный элемент датчика не реагирует на плавные и медленные движения.

Ультразвуковой тип датчиков объема является самым эффективным и менее опасным для человеческого организма.

Какой датчик лучше – инфракрасный или микроволновый? Сравнение.

Самое главное отличие микроволновых датчиков от распространенных инфракрасных – то, что они могут видеть “сквозь” любые препятствия. Разумеется, разные препятствия вносят разное затухание, но всё же – инфракрасный не увидит движения сквозь гипсокартон, и тем более через кирпич. А микроволновый – легко!

У этой особенности есть и плюсы, и минусы. Плюс в том, что СВЧ-датчик можно спрятать за стену, за угол, на чердак, в полом потолке, и при этом он абсолютно не будет портить своим присутствием интерьер.

В реальности этот плюс может превратиться в минус, и будут ложные, ненужные срабатывания.

Например, вы поставили датчик в прихожей, направив его через стену на улицу. Идея – датчик в тепле и сухости, но включает свет, когда к крыльцу подходит человек. Однако, датчик будет реагировать и тогда, когда хозяин ходит по прихожей – в это время на улице будет включаться свет, хотя там никого не будет.

У такого варианта есть существенный плюс – датчик находится в помещении (например, в потолке тамбура), а свет включается на улице. Никакой вандал его не достанет и не отключит.

Еще плюс СВЧ датчика – его работа никак не зависит от температуры окружающей среды и объекта. А инфракрасный работает неуверенно, если температура воздуха и объекта близки.

Особенности датчиков типа «Альфа»

Данный микроволновый датчик движения для освещения часто используется в магазинах. Основным преимуществом модификации можно назвать высокую проводимость. Сигнал в данном случае передается через шлейф. Система защиты от взлома используется первого класса. Угол обора сенсора пользователь способен регулировать. Адаптер установлен за контроллером.

За принятие сигнала от преобразователя отвечает расширитель. Стойка у модели установлена в вертикальном положении. Крепится датчик на винтах. Рекомендуемая высота установки – 1,6 метра. Система защиты от влаги в устройстве отсутствует. Допустимый уровень температуры эксплуатации составляет -30 градусов.

Время прерывания выставляется вручную. Пороговая чувствительность датчика представленной серии — 4,4 мВ. Показатель потребления электроэнергии максимум составляет 320 Вт. Блоки питания для работы устройств используются на 15 В

Также важно отметить, что эта модель часто применяется в системе «Умный дом». Цена на устройство колеблется в районе 8800 руб

Порядок проведения работ по подключению

Перед проведением монтажных работ необходимо выбрать место установки ДД с учетом требований, предъявляемых к ним. После закрепления сенсора на стене подготавливают штрабу для прокладки проводов и место для соединительной коробки. Датчик подключается трехжильным проводом, который выводится к месту соединения. Туда же прокладывают 2 двухжильных кабеля от источника питания и приборов освещения. Всего в коробке выведено 7 проводников. Монтаж проводов проводится с применением самозажимных клеммников. Выводы соединяются следующим образом:

  • фазные провода источника питания и ДД (обозначены буквой L);
  • 3 нулевых вывода сети, ДД, нагрузки (обозначены буквой N);
  • управляющая фаза А сенсора с фазой нагрузки L.

Питающий кабель нужно подсоединить к автомату в щите питания и проверить работу комплекта.

Какие типы бывают

Настенная модель

Датчики движения микроволнового типа делятся на две группы, в зависимости от способа установки:

  • настенные. Такого рода устройства крепятся к вертикальным поверхностям, что значительно расширяет область их установки. Настенные приборы можно без особых проблем монтировать на стену домов, заборы и другие вертикальные конструкции. Именно эти модели на данный момент времени пользуются наибольшим спросом. Это связано с тем, что уход за такими моделями значительно проще, чем у потолочных видов. К ним не нужно устанавливать лестницу, чтобы добраться до него и почистить или перенастроить. Но в такой конструкции имеется и недостаток. Настенные модели обладают значительно зауженным углом обзора, который варьируется в диапазоне от 90 от 240 градусов. В связи с этим они способны контролировать только часть помещения;
  • потолочные. Данный тип датчика фиксируется на горизонтальной поверхности потолков. Поэтому места его размещения будут несколько ограничены, так как их можно найти только в доме или постройках различного назначения. А вот на улице установить подобные модели будет очень проблематично. Исключение составляют крыльцо или веранда, имеющая защитный козырек. Вместе с тем, данные устройства имеют угол обозрения в 360 градусов.

Потолочная модель

При выборе потолочной или настенной модели помните, что их монтаж следует проводить только по условиям, указанных производителем в инструкции. В противном случае, если установка была неправильной, датчик будет работать не так как надо, да и прослужит гораздо меньше. Это связано с нарушениями заводских параметров эксплуатации. При этом следует знать, что существуют еще и комбинированные датчики, в которых СВЧ-сенсор совмещен с инфракрасным. Такие модели отличаются гораздо меньшей степенью риска ложного срабатывания благодаря наличию сразу нескольких перекрестных источников фиксации движения. Поэтому они со своей работой будут справляться более качественно и эффективно.

Принцип работы устройства

ИК датчики движения обычно используют в системах освещения

Любой объект, температура которого не ниже температуры воздуха, излучает тепло. Задача инфракрасного датчика – выделить его на общем тепловом фоне и при перемещении в заданной зоне подать сигнал.

Человек – тепловой объект достаточно «горячий» по сравнению со стенами квартиры или дома, землей или деревьями. Это и позволяет сенсору выделить его на общем фоне. Это же приводит к сбоям в работе сигнализации, если тепловой фон в здании сильно повышен.

Когда тепловой объект подходящего размера и температуры пересекает обслуживаемый сектор, измеритель регистрирует движение. Затем датчик подает сигнал на блок управления. В зависимости от того, для чего предназначен рабочий прибор с датчиком, управляющий модуль включает свет, активирует охранную сигнализацию и прочее.

Зона работы регистратора ограничена. Радиус обнаружения должен дотягиваться до всех углов помещения либо до конца зоны в саду. Если это не так, монтируют 2 или больше измерителей. Если устройство подает сигнал на блок включения света, радиус может быть меньше.

Микроволновой датчик движения

Данная разновидность представляет собой наиболее универсальный вариант конструкции, что обусловлено непрерывным сканированием обслуживаемого участка. Но и предлагается он по более высокой цене, чем инфракрасные и ультразвуковые аналоги.

Устройство, принцип действия

Такой прибор функционирует на основе излучения электромагнитных волн высокой частоты, значение которой может отличаться в устройствах разных производителей.

Одновременно с тем микроволновые датчики движения настроены на приемку и сканирование отраженных волн, соответственно, такой аппарат способен зафиксировать даже малейшие изменения в электромагнитном фоне. И тогда сработает подключенная к датчику система (освещение, сигнализация и пр.).

Характеристики

Для микроволнового прибора ключевыми являются следующие характеристики:

  • Частота электромагнитных волн (чаще всего равна 5,8 ГГц);
  • Мощность варьируется в пределах от 50 до 2 200 Вт в зависимости от марки изделия, но чем меньше значение данного параметра, тем более безопасным является датчик при эксплуатации;
  • Угол сканирования: от 120 до 360 градусов, при необходимости можно самостоятельно сузить обзор датчика, используя фольгированный экран;
  • Скорость реакции изменяется от 3 с до 12 мин., что также определяется маркой;
  • Радиус действия: от 2 до 12 м.

Чем шире угол обзора прибора и больше рабочая зона, тем дороже обойдется такой прибор. А учитывая изначально высокую цену подобной техники, область применения пока ограничена крупными организациями и предприятиями.

Сравнение с инфракрасным

Многие пользователи спрашивают, что лучше, микроволновый датчик движения или инфракрасный. Ответ очевиден в пользу первого из-за следующих преимуществ:

  • микроволновый датчик способен управлять освещением внутри и снаружи, бытовыми приборами и сигнализацией;
  • выполнен из пластика, который не поддерживает горение в случае пожара или внезапного воспламенения прибора;
  • способен вычислять объекты через любые препятствия в виде тонких стен, дверей, стекол и других предметов, поэтому его можно прятать под любым светильником, натяжным потолком, дверью и не толстой коробкой;
  • отсутствие нанесение вреда злоумышленниками из-за возможности спрятать конструкцию;
  • работа устройства в любом температурном режиме (инфракрасные работают эффективно, только если температура воздуха не превышает 25 градусов);
  • реагирует на малейшие шорохи и самое незначительное движение за стеной или окном (инфракрасному нужно пересечение двух лучей);
  • имеет компактный размер, по сравнению с инфракрасным оборудованием, которое занимает много места и его не так легко спрятать от злоумышленников;
  • обладает минимальной коммутируемой нагрузкой, которая позволяет применение датчика с маломощными лампочками и осветительными приборами.

К тому же, он экономит электроэнергию. Используя обычные источники света с датчиком, экономность за месяц будет составлять 40%. Это связано с автономной работой устройства и включение/выключение света при необходимости. В результате свет будет потушен, даже если хозяин не выключит его. Кроме того, способен работать на улице при неблагоприятных климатических условиях в виде сильного ветра, скачков температуры, дождя и снега.

Инфракрасный датчик такими плюсами не может похвастаться. Он плохо работает на ветру, при работе на солнце снижается его производительность и точность показаний. Самый главный его минус в том, что датчик не видит движущиеся объекты, если они скрыты за стеной или другим предметом. Однако безопасен для животных и людей из-за отсутствия выделения вредных веществ в атмосферу, по сравнению с микроволновым. Считается, что только показатель мощности в 1 мВт такого прибора безопасен для всех живых существ.

Устройство датчика ТДМ ДДМ-01

Лучше один раз увидеть, чем 100 раз прочитать. Именно поэтому я всегда стараюсь снабдить свои статьи большим количеством реальных фотографий.

Вскрываем корпус датчика. Как обычно, такие устройства собираются защелками и парой шурупов.

Схема микроволнового датчика движения. Внутренний вид.

Вот эта антеннка посередине – это как раз и есть тот самый излучающий и принимающий элемент.

Вид с другого ракурса, на силовое реле. Именно это реле выгорает, если неправильно подключить датчик:

Схема микроволнового датчика. Реле для включения освещения

На СВЧ-модуль, как видно на фото, приходит всего три проводочка. Видимо, этого вполне хватает для его функционирования. Поднимаем модуль,

СВЧ-модуль микроволнового датчика движения

и видим под ним конденсатор схемы питания. На самом СВЧ-модуле никаких надписей нет, кроме даты вверху.

Фото печатной платы со стороны пайки:

Электрическая схема микроволнового датчика движения, вид со стороны пайки

Основные параметры выбора

За основу при выборе микроволнового датчика специалисты рекомендуют принимать целевое назначение устройства, место его установки (уровень защиты от проникновения влаги, пыли внутрь корпуса). Одним из ключевых отличий подобной техники является точность срабатывания и высокая чувствительность. Мебель, стены, межкомнатные перегородки не влияют на эффективность прибора.

Зона срабатывания и угол обзора

После определения места установки датчика рекомендуется выполнение замеров для вычисления угла обзора и зоны срабатывания, передвижения в которой должны быть зафиксированы. Радиус действия может составлять 4–50 м. Соответственно, для квартир выбирают модели с минимальным показателем, для придомовых территорий — более мощные устройства.

Измерения стоит сделать в нескольких направлениях. Для удобства можно нарисовать соответствующую схему. Полученные данные перед покупкой необходимо сравнить с диаграммой направленности, которая есть в паспорте микроволнового датчика. Зона уверенного контроля территории обозначена белым пунктиром.

Способ установки

В зависимости от места установки оборудования различают настенные и потолочные модели датчиков движения. Первый вариант монтируется на вертикальных поверхностях

Он пользуется наибольшей популярностью из-за простоты обслуживания, но при этом важно принимать во внимание, что угол обзора в таком случае может составлять только 90–240°. Потолочные не имеют таких недостатков, но у пользователей могут возникнуть сложности при настройке, чистке на высоте

Коммутируемая мощность

При выборе датчика обязательным критерием становится максимально допустимая нагрузка, которая создаётся подключаемым оборудованием. Рекомендуется предусматривать 10–15-процентный запас, чтобы исключить вероятность работы устройства с перегрузками. Таким образом удаётся существенно увеличить срок службы и уровень надёжности работы системы. Чтобы определиться с мощностью датчика, достаточно подсчитать суммарную нагрузку от подключаемых осветительных приборов, бытовой техники.

Производитель

Признанными лидерами в данном направлении стали такие авторитетные марки как Osram, Schneider Electric, но стоит обратить внимание и на менее известные бренды. Они готовы предложить стабильно высокое качество продукции по более доступной цене

  • PROxima. Представленные устройства выпускаются в КНР с широким диапазоном характеристик (можно выбрать модель с углом обзора до 360°, светочувствительностью от 3–2000 Лк) с различным способом установки.
  • Horoz Polo. Турецкая компания выпускает широкий ассортимент датчиков, электротоваров для систем освещения, соответствующих международным стандартам качества.
  • Elektrostandard. Датчики российского производства отличаются высокой надёжностью, удобством регулировки рабочих параметров, качеством сборки, сравнительно невысокой стоимостью.

Кроме того, при выборе марки изготовителя техники стоит обратить внимание на отзывы опытных пользователей, ремонтопригодность оборудования, доступность комплектующих оригинального производства или их аналогов

Основные характеристики

Разобравшись с разновидностями датчиков движения, рассмотрим их технические характеристики, чтобы правильно выбрать нужную модель устройства. ДД различаются по следующим показателям:

  • дальности;
  • углу обзора;
  • мощности подключаемой нагрузки;
  • наличию дополнительных функций.

Угол обзора и дальность действия

Датчик движения может иметь горизонтальный угол обзора в 90-360°. В том случае, если на объект можно попасть с любого направления, используют сенсорные устройства с радиусом действия 180-360°. При установке ДД на поверхность стен, достаточно будет устройства с обзором в 180°. При монтаже прибора на вышке или на столбе, нужен сенсор на 360°. В помещениях можно устанавливать датчики, мониторящие движение в небольшом секторе.

Существуют модели датчиков движения с вертикальным углом обзора. В недорогих устройствах он составляет 15-20°, в некоторых ДД угол охвата может быть до 180°. Однако подобные приборы, в основном, устанавливают в системах безопасности, а не для включения освещения.

Угол обзора – одна из важнейших характеристик датчика движения для управления освещением

Дальность действия обуславливается местом расположения устройства: снаружи зданий или в помещении. Для установки в квартире или доме достаточно прибора с радиусом обнаружения на 5-7 м. Если же сенсоры будут устанавливаться на улице, то нужен более дальнобойный прибор. Но, в этом случае, нужно быть готовым к частым ложным срабатываниям.

От дальности срабатывания зависит эффективность сенсоров

Мощность подключаемой нагрузки

Каждое устройство с сенсором рассчитано на работу с определённой нагрузкой, то есть оно рассчитано на пропуск тока конкретного номинала. По этой причине, при выборе датчика, необходимо знать суммарную мощность осветительных элементов, которые будут подключены к прибору. Чтобы сэкономить на счетах за электроэнергию и не переплачивать за пропускную способность устройства, следует использовать газоразрядные, светодиодные или люминесцентные лампы.

Обязательно нужно учитывать мощность подключаемой нагрузки

Дополнительные функции

Производители оснащают некоторые свои модели дополнительными функциями. Одни действительно нужны, а без других вполне можно обойтись. Среди таких возможностей:

  • встроенный датчик освещённости. В дневное время нет необходимости в освещении на улице или в помещениях с окнами. Чтобы датчик движения не срабатывал днём, некоторые модели оснащаются встроенным фотореле;
  • настройка на срабатывание от животных. С подобным дополнением прибор не будет реагировать на котов и собак среднего размера. К сожалению, с крупными животными данная опция не поможет;
  • задержка выключения. Большая часть устройств выключает освещение после того, как объект выходит из зоны действия прибора, что довольно неудобно. Именно потому, производители выпускают модели, в которых предусмотрена задержка отключения, а также её настройка.

ДД с фоторелеДатчики могут ложно срабатывать на домашних животныхФункцию срабатывания можно настроить по своему усмотрению

Это все полезные дополнения для ДД включения света. Особенно важны две последние опции. Всё остальное – это просто ненужные навороты, которые приводят к излишнему удорожанию устройства.

Технические параметры датчика движения

Хотя у каждого производителя свои критерии качества для данного вида продукции, многие СВЧ-датчики обладают схожими техническими характеристиками. Среди них:

  • Частота, на которую настроен излучатель. Как было сказано выше, чаще всего это 5.8 ГГц, но могут быть и отклонения в ту или иную сторону.
  • Мощность самого электромагнитного излучателя, от которого зависит образуемое им поле. Для бытовых нужд можно купить микроволновый датчик с низким показателем, например, 50–100 Вт, а для больших промышленных территорий — до 2200 Вт.
  • Обхват рабочего пространства. Чаще всего угол обзора у МД от 120 до 360 градусов. Этот параметр можно настраивать вручную, меняя направление монитора.
  • Скорость подачи сигнала. Чаще всего она составляет от 3 до 12 секунд. Этот параметр зависит от функционала устройства и его стоимости. Чем в нем больше функций и выше цена, тем быстрее срабатывают сенсоры слежения.
  • Радиус подачи волны. Обычно он составляет от 2 до 12 м, но этот показатель также можно настраивать вручную в зависимости от того, для чего используется устройство. Если для охраны дома, то можно его увеличить, а для включения лампы в прихожей достаточно и минимального радиуса действия.

Чем больший функционал заложен в микроволновом датчике слежения, чем длиннее его волны и быстрее срабатывают сенсоры, тем он дороже, но и надежней. Как правило, подобные модели оправдывают себя при обустройстве охранной системы на предприятии или в офисах корпораций, которые могут себе позволить подобные вложения.