Здравствуйте, в этой статье мы постараемся ответить на вопрос: «Обзор датчиков движения для включения света и экономии электроэнергии». Если у Вас нет времени на чтение или статья не полностью решает Вашу проблему, можете получить онлайн консультацию квалифицированного юриста в форме ниже.
Датчики движения применяются людьми, которые любят доверять технике и хотят переложить на электронику задачу освещения нужного места в нужное время (автоматизация процесса). Это удобно и практично. Главным преимуществом установки датчика является экономия электроэнергии. Она окупит затраты с лихвой.
Типы датчиков движения
На основе современной элементной базы можно разработать устройство, которое будет соответствующим образом реагировать на любой параметр материального объекта.
Например, приборы, реагирующие на металл или радиоактивность, широко применяются в аэропортах, а датчики фиксирующие увеличение концентрации бытового газа могут быть использованы в домашних и промышленных системах.
Охранные системы предназначены, чтобы защитить объект или территорию от проникновения посторонних лиц, поэтому датчики движения фиксируют перемещение и массу объекта. В системах сигнализации используются следующие типы датчиков движения:
- Тепловые (инфракрасные) детекторы
- Ультразвуковые активные датчики
- Радиоволновые датчики
- Комбинированные устройства
Область применения датчика движения и экономический эффект
На сегодняшний момент цена электроэнергии, например в Европейских странах составляет в среднем 0,18–0,22 евро/кВт (в Москве — 0,08 евро/кВт). Экономию легко вычислить. Даже энергосберегающая лампочка, которую регулярно держат включенной в коридоре без естественного света, потребляет за сутки не менее 100-150 Вт. Нормальный опыт применения датчиков движения показывает, что экономический эффект можно получить в пределах 70–80 % электрической энергии, затрачиваемой на освещение в здании.
Хоть стоимость энергии и отличается в разы, сроки окупаемости монтажа и закупки данного оборудования и присутствия для России составляют 1–2 года, в зависимости от колебания цен на датчики, стоимости электроэнергии и мощности осветительных приборов. В среднем, общий срок эксплуатации зданий — около 40–50 лет, срок окупаемости датчиков — это вполне приемлемая величина, а использование даст владельцу возможность сэкономить на затратах электроэнергии.
Второй вопрос — это место установки. Здесь нужно быть очень внимательным. Во-первых, место должно быть проходным, а датчик должен стоять так, чтобы маршрут человека проходил через зону покрытия. Но он не должен срабатывать на любое постороннее движение. Вот примеры основных мест установки:
- Входная дверь в жилой дом.
- Лестница в подвал.
- Подвальное помещение.
- Коридоры и проходы с большим «трафиком».*
- Лестничные марши.*
- Проходы санузел.**
Технические характеристики
При выборе данного оборудования, нужно всегда учитывать место его монтажа и различную специфику. Характеристики сетей питания (если он проводной), длительность работы (если он беспроводной), расстояние, на которое он может определить движение. В таблице ниже приведён перечень основных технических характеристик, с примерами заполнения.
Таблица технических характеристик датчиков движения:
| Рабочее напряжение | 1,5 В |
| Питание | Три батарейки ААА 1,5 В |
| Время работы от батареи | Полгода |
| Протокол передачи данных | Rf |
| Рабочая частота | 433 Гц |
| Дистанция определения движения | до 8 м |
| Угол обзора | до 60º вертикально; до 90º горизонтально |
| Рабочая температура | -15ºС…+40ºС |
| Максимальная дальность | 12 метров |
| Возможность настройки угла вертикально | на 180 º |
| Задержка отключения | 5 сек — 12 мин |
| Максимальная подключаемая мощность ** | 1 кВт |
| Номинальный ток ** | 16А |
| Степень защиты | IP 44 |
| Цвет исполнения | Чёрный |
Характеристики датчиков движения
Ниже мы перечислим основные характеристики инфракрасных датчиков движения, на которые рекомендуем обратить Ваше особое внимание. К их числу следует отнести:
- уровень дальности и чувствительности (определяемый, как зона охвата, радиус действия)
- угол сектора горизонтальной плоскости контроля движения (60 — 360˚)
- ограничение зоны контроля в вертикальной плоскости (15-20˚)
- количество полюсов (для нужд системы освещения, как правило двух и трехполюсные, последние подойдут для работы с любыми видами ламп, первые — только накаливания)
- наличие дополнительных комплектующих (характерных для установки системы управления освещением)
- зависимость от условий окружающей среды (класс защищенности: IP20,40,41 — только в помещении, IP44,54,55 и выше отлично подойдут для улицы)
- способы установки и монтажа
Требования к освещению в подъезде
Перефразируя известное утверждение о том, что театр начинается с вешалки, можно сказать, что первое впечатление о доме и его жильцах мы получаем уже в подъезде. Он играет роль общей прихожей. Светильники выполняют несколько функций:
- украшают интерьер и создают особый микроклимат;
- облегчают ориентацию самих жильцов и работников различных служб (ЖКХ, пожарные, почтальоны);
- обеспечивают условия для работы ремонтников при возникновении аварийных ситуаций;
- обеспечивают безопасность при передвижении, освещая ступеньки, барьеры, лифтовые холлы (нормы освещенности помещений общего пользования и подъездов — 5-10 лк, окололифтового пространства — 20 лк).
Регулярно обновляется техническая документация, в которой зафиксированы нормы и требования к освещению подъездов.
Некоторые правила организации освещением подъезда
Все чаще жителями отдельного подъезда принимаются решение о модернизации освещения. Однако, автоматические системы постоянно совершенствуются, то есть появляются новые, более энергосберегающие схемы. Разработчики нормативных документов не всегда успевают фиксировать их появление или изменения в уже существующих системах.
Поэтому нормативы чаще всего носят рекомендательный характер, а ответственность за их воплощение в жизнь возлагается на разработчиков и исполнителей определенного проекта. Но в нормативных документах присутствуют пункты, обязательные для исполнения, то есть включения в любую выбранную для установки систему.
- При использовании любой системы освещения должен быть предусмотрен вариант ее ручного включения и отключения в любое время суток. Эта функция необходима для проведения ремонтных и профилактических работ, а также при возникновении аварийных ситуаций.
- Если устанавливается система автоматизации, реагирующая на освещенность помещений подъезда, то должна быть предусмотрена функция ее включения и отключения при любом естественном освещении.
- При использовании комплекса датчиков, необходимо предусмотреть аварийное или эвакуационное освещение. Оно должно включаться от обычного выключателя отдельно от автоматики.
- Приборы для включения освещения на чердаке должны находиться вне помещения, на входе. Если входов на чердак несколько, то выключатели устанавливаются около каждого из них.
- Все выключатели должны быть исправны и обязательно установлены не разрыв фазы.
Беспроводные датчики движения
Для автономной работы без присоединения к электрической сети используются беспроводные ДД. Их питание может осуществляться от солнечных батарей, аккумуляторов или батареек. Срок эксплуатации без подзарядки составляет от 6 до 12 месяцев. В зависимости от ценовой категории, возможны различные варианты настроек.
Так, дешевые беспроводные модели устанавливаются только в помещении. Потому что обладают слабой степенью защиты от воздействия внешних факторов. Отсутствует детектор иммунитета от домашних животных. Дальность передачи сигнала до 100 метров.
А вот дорогие экземпляры монтируются не только в помещении, но и на улице. Работают при любых климатических условиях. Неблагоприятные проявления погоды в виде дождя, снега или воздействие прямых солнечных лучей никаким образом не влияют на производительность датчика. Также присутствует настройка игнорирования объектов, вес которых до 40 килограмм (домашних питомцев). К тому же может использоваться смешанный режим работы.
Существуют модели типа «шторка». Они прослеживают узкую ограниченную площадь. Часто применяются возле дверей или окон, чтобы предотвратить несанкционированное проникновение посторонних лиц внутрь помещения.
Принцип работы заключается в передаче радиосигнала на определенной частоте к приемнику. Благодаря защищенному радиосигналу исключается возможность воздействия помех других частот. Если присутствует прямая видимость между блоком управления и датчиком движения, то расстояние передачи сигнала может достигать 500 метров.
Блок сигнализации имеет встроенный GSM-модуль с сим-картой. При срабатывании ДД, передается сигнал на блок, затем отсылается смс-сообщение на телефон, номер которого заранее внесен в память устройства. Таким образом, можно обезопасить любое помещение или, к примеру, свой гараж, находящийся далеко от дома.
Подводя итоги, можно выделить несколько правил, придерживаясь которых настраивать датчик движения своими руками будет легко и просто:
- Максимально убрать все осветительные приборы, которые могут повлиять на корректную работу ДД.
- Не ставить рядом нагревательные приборы, в том числе кондиционеры. Потому что любые датчики движения чувствительно относятся к движению потоков воздуха.
- Установить прибор так, чтобы никакие большие предметы не заслоняли ему обзор. Тем самым можно увеличить рабочую площадь устройства.
Технические характеристики
При выборе данного оборудования, нужно всегда учитывать место его монтажа и различную специфику. Характеристики сетей питания (если он проводной), длительность работы (если он беспроводной), расстояние, на которое он может определить движение. В таблице ниже приведён перечень основных технических характеристик, с примерами заполнения.
Таблица технических характеристик датчиков движения:
| Рабочее напряжение | 1,5 В |
| Питание | Три батарейки ААА 1,5 В |
| Время работы от батареи | Полгода |
| Протокол передачи данных | Rf |
| Рабочая частота | 433 Гц |
| Дистанция определения движения | до 8 м |
| Угол обзора | до 60º вертикально; до 90º горизонтально |
| Рабочая температура | -15ºС…+40ºС |
| Максимальная дальность | 12 метров |
| Возможность настройки угла вертикально | на 180 º |
| Задержка отключения | 5 сек — 12 мин |
| Максимальная подключаемая мощность ** | 1 кВт |
| Номинальный ток ** | 16А |
| Степень защиты | IP 44 |
| Цвет исполнения | Чёрный |
Особенности установки ламп
Для подключения лампы, дополненной датчиком, подходят все схемы, используемые для простого детектора движения. Существует три вида таких схем.
Первый — это параллельное соединение прибора с выключателем. При таком раскладе освещение включается как по причине обнаружения движущегося объекта в подконтрольной зоне, так и посредством выключателя.
Второй — последовательное подключение датчика и выключателя. Функционировать лампа при таком виде соединения сможет только после замыкания цепи путем включения выключателя.
Третий — комбинированное подключение. После обнаружения движения на контролируемой площади активизируется дополнительное освещение при помощи датчика.
Расчет энергоэффективности датчиков движения и фотореле ТМ IEK
Энергоэффективность и энергосбережение входят в пятерку главных стратегических направлений технологического развития России. Компания «ИЭК» занимает лидирующие позиции на рынке НВА и активно работает над внедрением в ассортимент и продвижением продукции для реализации принципов энергоэффективности и энергосбережения. Широкая ассортиментная линейка торговой марки IEK по светотехнике включает в себя энергосберегающие лампы, светильники различных характеристик, а также приборы по управлению освещением — датчики движения и фотореле.
Чтобы сделать более легким и правильным выбор светильников и схемы их установки, предлагаем таблицу расчетов по энергоэффективности датчиков движения и фотореле, сделанных на основании данных по тарифам на электроэнергию для населения РФ на 2011 г.*
Для расчетов был взят типовой проект 9-этажного жилого дома. Данные рассчитаны для одного подъезда, в котором установлены 20 светильников. При этом датчики движения установлены из расчета на 2 светильника — 1 датчик.
На основании представленных расчетов видно, что применение датчиков движения ТМ IEK в подъездах многоквартирных домов позволяет достичь высокого энергосберегающего эффекта и экономит до 80% средств, расходуемых на электроэнергию.
Практические проблемы использования датчиков для освещения
Казалось бы, простейшая задача подключить лампочки к датчику движения на практике нередко сопровождается большим количеством проблем, связанных со спецификой устройства и работы инфракрасного датчика.
Одной из проблем может быть большое время ожидания, иногда приходится ждать 5 сек, а иногда и 15 сек, прежде чем сработает автоматика. Часто это сильно раздражает, поэтому в неуправляемом приборе время срабатывания стараются уменьшить.
В простейших устройствах время задержки регулируется двумя способами:
- С помощью электронной схемы со счетчиком и генератором импульсов;
- Используя простейшую конструкцию из переменного резистора и конденсатора.
В первом случае изменить нижний порог задержки практически сложно, проще купить и подключить датчик с максимально низким порогом срабатывания. Например, в дешевой китайской модели TDL2012-AC время задержки таймера регулируется выставлением переключателей на 5 и 40 сек. Для особых случаев можно подключить дорожки на 4-16 мин задержки срабатывания сенсора.
Во втором для двухполярных систем можно подключить к переменному сопротивлению дополнительный резистор, примерно в ½ максимального номинала переменника. Таким способом удается избавиться от мигания люминесцентной или светодиодной лампочки и одновременно уменьшить время срабатывания таймера.
Разновидности датчиков движения
Датчики движения имеют несколько классификаций.
В первую очередь среди приборов этого типа выделяют разновидности по способу управления освещением:
- умные гаджеты, посылающие сигналы по беспроводным каналам связи;
- устройства, подключаемые в цепь посредством механического контакта и управляющие лампами по принципу выключателя.
Другая классификация — по виду чувствительного элемента прибора. Это могут быть:
- акустические сенсоры, реагирующие на звук;
- устройства, принимающие сигналы в инфракрасном диапазоне и включающие свет, когда в зону охвата попадает источник тепла;
- приборы, генерирующие излучение в микроволновом диапазоне и отслеживающие возврат посланных сигналов;
- сенсоры, работающие по принципу, описанному в предыдущем пункте, но на ультразвуковых частотах;
- комбинированные приборы с разными чувствительными элементами.
Также датчики, фиксирующие движение, классифицируют по типу защиты корпуса и рабочей температуре. Исходя из этих параметров устройства делятся на те, которые пригодны к работе на улице или в неотапливаемом помещении в зимнее время, и те, которые предназначены исключительно для квартиры.
Еще одна классификация — по типу питания.
Выделяют 2 вида устройств:
- автономные, работающие на батарейках или аккумуляторе;
- требующие включения в сеть электропитания с напряжением 220 В.
В чем разница между датчиком движения и датчиком присутствия?
Детектор присутствия — это датчик, который обнаруживает присутствие людей в помещении даже когда движения почти нет. Ключевое различие между датчиком присутствия и датчиком движения заключается в чувствительности датчиков. Кроме того, датчики присутствия измеряют фон постоянно, а датчики движения реагируют только на первое движение.
Например, если вы управляете выключателем света с помощью детектора движения в подвале, он включит свет, как только вы войдете в подвал. Через определенное время свет снова автоматически выключается и, если вы не успели, самое время потанцевать в темноте перед датчиком движения.
С другой стороны, выключатель света, управляемый датчиком присутствия, также включает свет, когда вы входите в подвал, и постоянно проверяет, находитесь ли вы еще в комнате. Затем он автоматически выключает свет, как только вас больше не обнаруживает.
Датчики присутствия в основном устанавливаются в жилых и рабочих помещениях, а датчики движения лучше подходят для наружных устройств безопасности или в качестве выключателей света в коридорах и на лестничных клетках.
Возникновение датчиков движения
Исторически возникновение приспособлений для обнаружения перемещения было связано с охранными функциями. У человека давно возникла потребность определять несанкционированное перемещение вблизи охраняемых объектов. Это и заставило ученых с первых шагов использования электричества разрабатывать такие механизмы. Начав с примитивных систем, работавших по принципу механического замыкания цепи и включения сигнала тревоги, они создали современные технологии обнаружения «врагов» с использованием инфракрасного и микроволнового излучения.
Одновременно с этим стремление человечества к комфорту незамедлительно использовало эти достижения для удобства жизни. Теперь не надо включать лампы в доме, подъезде, подвале или гараже руками, достаточно пройти в рабочей зоне прибора, и он включится сам. Этим убивается две проблемы: удобство работы там, где надо искать в темноте выключатель, и экономия электроэнергии. Иногда второй фактор значительно превалирует над первым.
Сравнительная таблица характеристик
В таблице ниже представлены основные характеристики рассматриваемых моделей светильников. Сравнив их друг с другом, вам будет гораздо проще выбрать идеальное устройство, отвечающее вашим требованиям.
| Название модели | Расцветка | Габариты, в мм | Дальность, в м |
| EKF PROxima dd-ms-22B | белый | диаметр 50 | 6 |
| COCO AWST-6000 | белый | 80х80×27 | 7 |
| REV RITTER DD-4 | белый | 70х80х67 | 12 |
| IEK LDD10-018B-1100-002 | черный | 60х95х110 | 12 |
| BRENNENSTUHL 1170900 | белый | 65х90х110 | 12 |
| Steinel L 22 | белый | 286х162х85 | 10 |
| Eglo 88142 City | белый | 270х240х90 | 10 |
Современные системы промышленной автоматики и автоматизированные системы управления инженерным оборудованием зданий используют датчики движения для управления различными функциями, основанными на присутствии человека, например, освещением, что позволяет повысить эффективность системы, к примеру, выключая освещение, когда в нем нет необходимости. Использование большого числа беспроводных датчиков позволяет сделать системы управления более гибкими для дальнейшего расширения и снизить затраты на установку путем исключения проводных датчиков. Вместе с тем одним из главных ограничений для большой беспроводной сети является организация электропитания, ввиду того, что для систем с питанием от батарей расходы на техническое обслуживание, связанные с периодической заменой этих источников питания, могут оказаться слишком высокими. В зависимости от энергопотребления и конфигурации батарей, пассивные инфракрасные (ИК) датчики движения с батарейным питанием могут работать 4…7 лет без замены батареи.
Разработанный компанией TI малопотребляющий ИК-датчик движения для беспроводной сети субгигагерцевого диапазона увеличивает максимальный срок службы литиевой батареи до 10 лет, благодаря использованию наномощных усилителей и компараторов и беспроводного МК семейства SimpleLink с ультранизким энергопотреблением.
Структурная схема ИК-датчика движения проекта TIDA-00489 показана на рисунке 1. Датчик включает в себя ИК-детектор с аналоговым выходом, два наномощных операционных усилителя (ОУ), два наномощных компаратора, МК беспроводной сети со сверхнизким потреблением и литиевую батарею CR2032. На двух ОУ выполнен активный полосовой фильтр с высоким входным сопротивлением, что позволяет подключать его непосредственно к выходу датчика, не внося нагрузку в его выходную цепь. Два компаратора образуют двухпороговую схему, позволяющую сравнить усиленный выходной сигнал ИК-детектора с фиксированными порогами и отличить полезный сигнал, обусловленный движением объекта, от шума. Два выхода двухпорогового компаратора являются источниками прерываний МК беспроводной сети, благодаря чему МК может оставаться в малопотребляющем спящем режиме до тех пор, пока не будет обнаружено движение, и «просыпаться» только по факту обнаружения движения для отправки сообщения удаленному контроллеру беспроводной сети. Благодаря наноамперному токопотреблению аналоговых компонентов, данный проект TI позволяет достичь десятилетнего срока службы датчика от одной литиевой батареи CR2032.