Как выбирать датчики движения

Как выбирать датчики движения

Датчики движения всё чаще становятся неотъемлемым атрибутом не только общественных зданий, но и жилых домов, квартир или офисов частных компаний, обеспечивая потребителям экономию электроэнергии. Однако, чтобы устройства работали корректно и выполняли свою задачу, их нужно правильно выбирать.

Применение

Датчики движения чаще всего используют для управления осветительными приборами. И дело тут не только в комфорте, но и в экономии: применение датчиков позволяет значительно сократить расход электроэнергии на освещение.

Кроме того, датчики движения используются в составе охранных систем, для управления автоматическими дверями, гаражными или складскими воротами, а также в системах «Умный дом», например, для автоматизации работы климатической техники. Так, с помощью датчиков движения можно включать и выключать кондиционеры, регулировать мощность отопления, запускать котлы и т. д.

Выбор типа датчика

Наиболее часто встречаются датчики двух типов: инфракрасные и микроволновые.

Инфракрасные датчики реагируют на перемещение в поле их обзора объектов, излучающих тепло, – прежде всего людей и животных. Они пассивны, то есть сами ничего не излучают, а только фиксируют тепловое излучение. Работают инфракрасные датчики в зоне прямой видимости, т. е. если между объектом и датчиком нет преград. При этом они достаточно чувствительны даже к незначительным изменениям температуры, что позволяет выполнять точную настройку.

С другой стороны, эти же особенности ограничивают сферу применения инфракрасных датчиков. «Во избежание ложных срабатываний их не рекомендуется устанавливать в зоне действия источников тепла: отопительных приборов, тепловых завес, кондиционеров, инфракрасных обогревателей, в цехах предприятий, вблизи мощных источников освещения, например, галогенных ламп и пр. Кроме того, чувствительность инфракрасных датчиков зависит от температуры окружающей среды, а на улице их точность снижается. Типичная сфера их применения – жилые дома, общественные, офисные и подсобные помещения, тёплые склады, фойе, холлы, подъезды, лестничные клетки и т. п.», – объясняет Александр Мирющенко, ведущий инженер Группы исследований и технического анализа IEK GROUP, одного из ведущих российских производителей и поставщиков электротехники и светотехники.

Микроволновые датчики – активные. Они испускают электромагнитные волны высокой частоты и фиксируют отражённое излучение, когда в поле появляются посторонние объекты, независимо от их температуры. Это исключает ложные срабатывания из-за воздействия источников тепла и позволяет устанавливать датчики там, где инфракрасные приборы могут работать некорректно. Правда, микроволновые устройства могут «ошибаться» рядом с мощными внешними источниками электромагнитного излучения. К примеру, электрощитовая – не лучшее место для установки микроволнового сенсора.

Одно из преимуществ микроволновых датчиков заключается в том, что их не обязательно монтировать в зоне прямой видимости. Главное, чтобы преграда была диэлектрической 1 или слабопроводящей. Так, чтобы не нарушать дизайн интерьера, датчики можно прятать за навесными потолками, внутри полых перегородок и т. д. Нередко их устанавливают внутри здания, направив излучателем наружу. Таким образом можно спрятать в доме датчик, который будет реагировать на движение у крыльца со стороны улицы. Помимо эстетических преимуществ, скрытая установка датчиков гораздо более эффективна, если они используются в составе охранных систем.

Как правило, микроволновые датчики стоят дороже инфракрасных, а дальность их действия немного меньше, зато микроволновый сенсор способен реагировать даже на очень незначительное движение.

Конструкция

Датчики бывают разными (см. рисунок 1): одни предназначены для потолочного монтажа, другие – для настенного. Это не значит, что каждый тип устройства обязательно устанавливать строго на потолке или стенах: всё зависит от конфигурации помещения и поставленной задачи, которая может быть и неординарной. Однако в большинстве случаев конструкция оптимально адаптирована под соответствующее размещение. Также следует обратить внимание на рекомендуемый диапазон возможных высот монтажа.

Устройство и принцип действия

Перед тем как выбирать датчики освещения, необходимо разобраться с их устройством и принципом работы. Чаще всего они изготавливаются на основе фотодиода, фоторезистора или фототранзистора. В обоих случаях принципиальная схема работы одна и та же.

Датчики уличного освещения для нормального функционирования должны подключаться к электрической бытовой сети. На клеммы датчика должны подходить фазный и нулевой проводники. В датчике имеется также третий вывод, подающий сигнал на линию освещения, который будет рассмотрен позже в разделе «подключение».

Датчик подключен к усилителю сигнала, который соединен с силовым реле, подающим питание на приборы освещения.

В зависимости от освещенности изменяется сопротивление чувствительного элемента. Чем меньше освещенность, тем больше его сопротивление. При достижении заданной величины напряжения датчик выдает сигнал на усилитель, который приводит в действие реле. Это реле замыкает цепь приборов освещения. Вследствие этого на них подается питание, и включается свет.

При наступлении светлого времени суток уровень освещенности повышается. В результате датчик размыкает контакты реле, которое выключает питание приборов освещения, и свет выключается.

Разновидности и выбор

По мощности до:

• 1 кВт.
• 2 кВт.
• 3 кВт.

По типу установки:

• Для установки в электрощит на дин-рейку.
• Внешние, накладные (на стену).
• С выносным чувствительным элементом.
• Для уличной установки.
• Для монтажа внутри помещений.

По типу нагрузки:

• Для энергосберегающих ламп.
• Для ламп накаливания.

По методу управления:

• Программируемые.
• С функцией энергосбережения в ночное время.
• С принудительным отключением.
• Автоматические.

Сначала необходимо выбрать эксплуатационное напряжение и степень защиты. Если датчик будет монтироваться снаружи помещения, то его класс защиты должен быть не менее, чем IР 44. Это означает защиту датчика от попадания посторонних предметов внутрь размером больше 1 мм, защиту от влаги.

Далее следует обратить внимание на режим эксплуатации по температуре. Нужно выбирать модели, которые способны работать при температуре в вашем регионе.

Мощность устройства также играет большую роль. Лучше выбрать датчики освещения с запасом по мощности.

Некоторые модели оснащены регулятором порога срабатывания. То есть, настраивается чувствительность датчика. Например, при выпадении снега лучше снизить чувствительность, так как снег отражает свет, который может повлиять на срабатывание датчика. Пределы настройки чувствительности также бывают разными.

Время задержки включения датчика также может регулироваться. Такая регулировка необходима для защиты от ложных срабатываний. Например, в темное время на чувствительный элемент может на короткое время попасть свет от случайного источника (фар автомобиля). При малом времени задержки датчик сработает и свет выключится. Если задержка достаточная, то датчик не сработает, свет будет продолжать гореть.

Место установки

При проектировании системы автоматического освещения большое значение имеет правильное расположение датчика освещения, для его корректной работы.

При выборе места монтажа датчика следует учесть следующие факторы:

• Высота установки не должна быть слишком высокой, так как датчик придется периодически обслуживать: очищать от пыли и загрязнений, протирать.
• Место установки должно исключать попадание на датчик света фар автомобилей.
• Приборы освещения должны быть удалены как можно дальше.
• Необходимо обеспечить беспрепятственное попадание света солнца на датчик, для его правильного срабатывания.

Иногда датчики освещения в виде эксперимента приходится располагать в разных местах, чтобы добиться его правильной работы.

Схемы подключения

Датчики освещения любых фирм изготовителей оснащены тремя выводами. Они имеют цвета: красный, синий и черный. Из них:

• На черный провод подключается фаза.
• К синему проводу подключают нулевой проводник.
• Красный провод отходит на подачу питания на освещение.

Чаще всего все схемы изображают с соблюдением этих цветов.

Датчики освещения подключаются по схеме. На вход датчика поступают фаза и ноль, а выходит провод фазы на приборы освещения. Нулевой проводник на освещение подключают от шины сети.

Согласно правилам, провода нужно соединять в монтажных коробках. Сегодня не проблема купить любой вид коробки. При уличном монтаже лучше приобрести защищенную от влаги модель. Ее устанавливают в доступном месте. Датчик подключается по приведенной схеме.

Если датчик устанавливается для подключения мощного фонаря, имеющего дроссели, то в схему необходимо добавить магнитный пускатель, который способен функционировать при частом пользовании при выключении и включении освещения. Он рассчитан на прохождение пусковых значений тока.

Если освещение необходимо только при наличии людей, то в схему добавляют датчик движения. По такой схеме датчик движения сработает только в темноте.

Настройка чувствительности датчика

После монтажа датчика необходимо настроить его чувствительность. Чтобы отрегулировать границы срабатывания, внизу корпуса должен находиться регулятор. Вращая его, можно выполнить настройку чувствительности.

На корпусе датчика имеются изображения стрелок, обозначающих направление настройки для уменьшения или повышения чувствительности датчика.

При первой настройке лучше выставить минимальную чувствительность. При постепенном снижении освещения на улице, когда, по вашему мнению, должен уже включаться свет, производите подстройку, плавно поворачивая регулятор, пока свет не включится. На этом настройка закончена.

Достоинства

• Автоматическое включение освещения и ручная регулировка экономят электроэнергию.
• Увеличение уровня безопасности, так как работа освещения в автоматическом режиме отпугивает злоумышленников.
• Оснащение многих моделей дополнительными функциями в виде таймеров и других функций.
• Простая схема установки и подключения без привлечения квалифицированных специалистов.

Серьезных недостатков такие устройства не имеют, кроме расходов на их приобретение.

Позиционирование

Это не кажется очевидным, но правильное расположение чувствительного датчика в пространстве – залог успеха в его настройке. Крутить потенциометры стоит лишь только после того, как вы установите приборы на штатные места.

Существуют датчики движения, которые имеют разнесенные в пространстве передатчик и приемник. Это фотоэлектрические элементы, срабатывающие от прерывания луча, и узконаправленные микроволновые – ультразвуковые и излучатели СВЧ. Для них позиционирование – основной способ настройки, поскольку луч должен точно попасть в «мишень» – приемник сигнала. Хорошим подспорьем в этом станет лазерная указка.

Приемник чувствительного элемента имеет широкий угол обзора, в научной литературе именуемый «диаграммой направленности». Ее эпюра похожа на ромашку неправильной формы, состоящей из одного большого, широкого лепестка, а также нескольких десятков более узких и коротких. Сигнал может быть принят и боковым лепестком, для этого вам придется максимально повысить чувствительность прибора. Но основная масса информации пойдет через главный, направленный в другую сторону. В результате вы получите огромный процент ложных срабатываний, когда свет самопроизвольно включается от движения веток, пролетевшей птички и прочих несущественных факторов. Вот почему так важно отрегулировать положение датчика в пространстве. Все данные о его угле обзора можно прочитать в паспорте.

Если диаграмма направленности приемника прибора имеет форму полусферы, то оптимальным вариантом будет его размещение на потолке. При этом стоит учесть тип и светильника, и датчика. Светодиодный фонарь нагревается слабо, поэтому инфракрасный датчик можно разместить рядом с ним. Микроволновые приборы стоит заэкранировать от поверхности, на которую он устанавливается – положить под него металлическую пластину, которая не даст боковым лепесткам проникнуть через строительную конструкцию и воспринимать ложные сигналы.

Приборы, у которых ширина главного лепестка 40-60 градусов, обычно снабжаются шарнирами, которые облегчают их позиционирование. Академически правильно будет нарисовать масштабный чертеж, выбрать оптимальный вариант размещения с минимумом мертвых зон и предметов в поле зрения (ветки), которые могут вызвать ложную тревогу. На практике лучше воспользоваться ручным фонарем, луч света которого расходится примерно под тем же углом. Закрепите его там, где вы планируете установить чувствительный элемент. В результате быстро получите наглядную картину охвата пространства. Совмещение прожектора с датчиком движения позволит максимально упростить процесс позиционирования.

Настройка датчиков движения – процесс творческий. По его ходу вы можете и должны привлекать помощников. Не только активных, помогающих вам носить лестницу, инструменты, но и пассивных (это могут быть кошки, собаки, даже дети), играющих роль мишеней.

Схемы подключения

Для решения различных задач датчики движения подключаются по различным схемам. Наиболее простой вариант – прямое включение осветительного прибора, как показано на рисунке ниже.

Рис. 6. Схема подключения датчика движения

Если вы допускаете возможность коммутации осветительного оборудования в обход датчика движения по личным надобностям, то лучше использовать схему с функцией шунтирования:

Рис. 7. Схема с шунтирующим выключателем

Как видите, здесь клавишный выключатель позволяет включить освещение даже без сигнала от сенсора. Для тех случаев, когда датчик движения должен срабатывать только в темное время суток, применяется схема с фотореле:

Рис. 8. Схема с фотореле

Если вы хотите, чтобы осветительное оборудование включалось от движения в нескольких зонах, тогда используется схема подключения одного светильника к двум и более датчикам:

Рис. 9. Схема с двумя датчиками движения

Как настроить датчик движения для светильника в помещении

Приобретая детектор для инициации светильника в ответ на обнаружение перемещения объекта в зоне действия, каждый настраивает его в соответствии с конкретными условиями эксплуатации. Однако рассмотрим, как настроить датчик движения для освещения в помещении в общей ситуации:

• Установить и подключить датчик в соответствии с инструкцией от производителя и правилами электромонтажных работ.
• Отрегулировать угол обзора.
• Протестировать прибор с установленными заводскими настройками.
• Внести корректировки, если требуется, подкрутив регуляторы.

Все современные датчики движения оснащаются двумя или тремя регуляторами. Ниже рассмотрим, как выполнить их правильную настройку.

Правильная настройка

Уровень освещенности

• Зоны прохода 100-300 люкс
• Рабочие зоны (офисы, комнаты для совещаний и т. п.) 600 люкс
• Виды деятельности с большой нагрузкой на глаза 1000 люкс
• Измерение освещенности деактивировано (символ «солнце») для зон, в которых отсутствует дневной свет, и в дневном/ночном режиме работы

Время задержки для управления светом

• Зоны прохода около 5 мин.
• Рабочие зоны около 15 мин.
• Импульсный режим (1 секунда) для управления автоматическими выключателями лест­ничного освещения или системами управления зданием

Время задержки для управления устройством

• В зависимости от вида подключенного потребителя тока от 5 до 120 мин.
• Импульсный режим для управления системами управления зданием
• Импульс сигнала тревоги для предотвращения ошибочных коммутаций

Установка и подключение датчика движения

Чтобы работа прибора была максимально эффективной, его необходимо правильно расположить. Обычно датчик монтируется в тех местах, где происходит наиболее интенсивное движение людей в темное время. Такие места выбираются не только внутри помещения, но и во дворе.

Большое значение имеет направление действия прибора. Каждый датчик движения оборудован регулируемым основанием, с помощью которого инфракрасное излучение направляется в нужную сторону. При нормально выставленном направлении прибор должен максимально четко улавливать наличие движущегося человека. Как правило, установка датчика производится в самой верхней точке внутри или снаружи во дворе.

При подключении датчика следует учитывать один важный момент. Все приборы освещения, работа которых будет осуществляться автоматически, с помощью датчика движения, должны подключаться к отдельной кабельной линии. В случае необходимости к этой линии можно подключить отдельный выключатель. Даже одиночный фонарь, управляемый датчиком, подключается к собственной проводке.

Непосредственное подключение прибора к электрической сети выполняется довольно просто. В каждом датчике есть 3 или 4 провода, предназначенных для подключения. При наличии четырех проводов весь процесс максимально упрощается. Входные провода (фазный и нулевой) подключаются к электропитанию, а два выходных провода соединяются с осветительным прибором.

При наличии в датчике движения всего трех проводов подключение будет не намного сложнее. Здесь вместо двух выходных проводов присутствует всего один. Поэтому подключение светильника осуществляется к единственному выходному проводу и к нулевому входу. Подача электропитания производится так же, как и при четырех проводах. Как правило, к каждому прибору прилагается подробная инструкция со схемой подключения. Чтобы не перепутать провода, каждый из них имеет собственную расцветку. Вход обозначается коричневым или сиреневым цветом, а для выхода предусмотрен красный цвет. Провод нуля всегда синего цвета.

Как уйти от ложных срабатываний

В первую очередь, ложные срабатывания устраняются тщательной регулировкой сенсора движения. Но этого не всегда достаточно. Так, ложные срабатывания инфракрасного датчика могут быть вызваны наличием в поле зрения сенсора нерегулярного источника тепла (дымовая труба, кондиционер) или источника света (фары проезжающих автомобилей). При отстройке чувствительности от мелких объектов угловые размеры светового пятна могут быть достаточными для ложного включения, если животные будут находиться в непосредственной близости от детектора. Поэтому надо устанавливать датчик в таких местах, где появление животных исключено. Также несанкционированные срабатывания могут быть вызваны:

• разрядом элемента питания у беспроводных сенсоров;
• плохими контактами в соединительной линии от детектора до исполнительного модуля;
• неустойчивым контактом микровыключателей, предохраняющих от вскрытия сенсоров злоумышленниками.

Избежать этих ситуаций можно регулярным контролем над состоянием системы и своевременным устранением неисправностей. Но полностью избежать помех вряд ли удастся.

Так, невозможно предусмотреть ползание насекомых по поверхности уличного сенсора и другие непредсказуемые ситуации. Но свести ложные включения регулировкой и подбором положения датчика к минимуму вполне реально.