Доплеровский датчик движения своими руками

Содержание

Доплеровский датчик движения RCWL-0516

Доплеровский датчик движения своими руками

Доплеровский датчик движения RCWL-0516 — способен определять движение объектов (препятствий), которые полностью или частично отражают радиоволны (люди, животные, металлы и т.д.), даже если они находятся за деревом (дверью), стеной (гипс, бетон), пластиками, стеклами и т.д.

Характеристики

  • Входное напряжение питания (VIN): 4 … 28 В постоянного тока.
  • Потребляемый ток: до 3 мА (номинально 2,8 мА).
  • Дальность обнаружения: до 9 м (номинально до 5 м).
  • Мощность передатчика: до 30 мВт (номинально до 20 мВт).
  • Частота передатчика: 5,8 ГГц.
  • Время задержки до сброса триггера: 2 сек ±30%.
  • Выходное напряжение питания (3V3): 3,2 … 3,4 В (номинально 3,3 В).
  • Максимальный ток на выходе «3V3»: до 100 мА.
  • Рабочая температура: -20 … +80 °С.
  • Температура хранения: -40 … +100 °С.
  • Габариты: 17,3х35,9 мм
  • Вес: 4 гр.

Подключение

Для удобства подключения к Arduino воспользуйтесь Trema Shield, Trema Power Shield, Motor Shield или Trema Set Shield.

Датчик имеет 5 выводов:

  • OUT — выход датчика (устанавливается в «1» при наличии движений + задерживается на 2 секунды после их прекращения).
  • VIN — вход напряжения питания, от +4 до +28 В постоянного тока.
  • GND — вход питания (общий).
  • 3V3 — выход стабилизированного напряжения питания 3,3 В (можно использовать для питания микроконтроллеров).
  • COS — вход разрешения (подтянут внутренним сопростивлением чипа). Если на данном выводе установить уровень логического «0», то после сброса триггера, он не будет устанавливаться (датчик перестанет реагировать на движения).

Выход «OUT» подключается к любому выводу Arduino (на схеме подключён к выводу D4). Вход «COS» можно оставить не подключённым, т.к. он подтянут внутренним сопротивлением чипа, следовательно, разрешает работу триггера.

Питание

Напряжение питания от 4 до 28 В постоянного тока, подаётся на выводы «VIN» и «GND» модуля. 

Не подключайте питание к выходу «3V3» модуля!

Вывод модуля «3V3» является выходом стабилизированного напряжения 3,3 В. От этого напряжения можно запитывать другие маломощные устройства, например, микроконтроллер.

Подробнее о датчике

В основу работы датчика заложен эффект Доплера — изменение частоты отражённой волны, вследствие движения излучателя, приёмника или отражателя. В данном модуле частота излучаемой им радиоволны меняется вследствие движения отражателя (препятствия). Модуль построен на базе чипа RCWL-9196 который оснащён передатчиком и приёмником. Датчик сработает если приёмник примет сигнал, частота которого незначительно отличается от частоты сигнала передатчика:

    Передатчик излучает радиоволну на определённой частоте.

  • Если в зоне действия датчика нет объектов способных отражать радиоволны, то приёмник ничего не примет и датчик не сработает.
  • Если в зоне действия датчика имеются неподвижные объекты способные отражать радиоволны, то приёмник примет радиоволну передатчика, отражённую от этих объектов, но частота принятой радиоволны будет равна частоте сигнала передатчика и датчик не сработает.
  • Если в зоне действия датчика имеется объект способный отражать радиоволны, который приближается к датчику (движется), то приёмник примет отражённую от объекта радиоволну, частота которой будет выше чем у сигнала передатчика и датчик сработает.
  • Если в зоне действия датчика имеется объект способный отражать радиоволны, который удаляется от датчика (движется), то приёмник примет отражённую от объекта радиоволну, частота которой будет ниже чем у сигнала передатчика и датчик сработает.

Когда датчик срабатывает, на его выходе «OUT» устанавливается уровень логической «1». Датчик снабжен триггером, который удерживает уровень логической «1» на выходе «OUT» в течении 2 сек ±30%, после прекращения движения.

Если датчик многократно срабатывает, например, постоянно фиксирует движения в течении 10 секунд, то уровень логической «1» на выходе «OUT» будет установлен на 12 секунд с момента первого срабатывания (10 секунд во время фиксации движений + 2 секунды после их прекращения, пока не «сбросится» триггер).

Использование датчиков движения основанных на эффекте Доплера позволяет фиксировать движения через объекты не отражающие радиоволны (дерево, пластик, гипс и т.д.), чего не могут сделать датчики движения основанные на пироэлектрическом эффекте (такие как HC-SR501 и HC-SR505).

Управление светодиодом при сработке датчика

const uint8_t PinSensor = 4; // указываем номер цифрового вывода arduino, к которому подключён датчик движения RCWL-0516const uint8_t PinAlarm = 13; // указываем номер цифрового вывода arduino, к которому подключён светодиодvoid setup(){ pinMode(PinSensor, INPUT); // конфигурируем цифровой вывод датчика как вход pinMode(PinAlarm, OUTPUT); // конфигурируем цифровой вывод светодиода как выход}void loop(){ digitalWrite(PinAlarm, digitalRead(PinSensor)); // управляем светодиодом}

Комплектация

  • 1x Доплеровский датчик движения RCWL-0516;

Ссылки

Источник: https://iarduino.ru/shop/Sensory-Datchiki/doplerovskiy-datchik-dvizheniya-rcwl-0516.html

Доплеровский датчик движения своими руками – Как сделать датчик движения самостоятельно: инфракрасный и микроволновый

Доплеровский датчик движения своими руками

1 546

Изготовить датчик движения своими руками сейчас придет в голову большому оригиналу. В продаже имеется множество всевозможных устройств подобного типа в широком ценовом диапазоне.

С экономической точки зрения изготовление этого устройства не имеет практического смысла, если только человек не пенсионер, и свой труд не ценит. Но есть одно «но». Сделанное своими руками зачастую имеет значительно большую ценность, чем купленное в магазине.

Читайте также  Размещение датчиков пожарной сигнализации

Преимущества самодельного устройства контроля движения

Самостоятельное изготовление датчика движения своими руками в домашних условиях в итоге приведет к созданию полезного устройства. Сохранит деньги, если не учитывать трудозатраты.

Доставит массу удовольствия от процесса пайки электронных компонентов, запаха канифоли и настройки прибора. Это сродни медитации или релаксации на берегу реки.

Изготовление датчика движения своими руками

Все проблемы уходят на второй план. Мелкие детали требуют сосредоточенности и точности движений.

Приходит понимание сложности и простоты физических процессов. Для многих любителей в этом заключается особая привлекательность самодельных изделий.

Для начинающих радиолюбителей изготовление подобных устройств расширяет кругозор, приводит к приобретению новых полезных навыков.

Этапы создания разных видов датчиков своими руками

На первом этапе идет осмысление того, что хотелось бы получить в итоге. Определяются условия, в которых должен работать самодельный датчик движения, какого рода имеются помехи, какую функцию должно выполнять устройство.

Охрана объекта или обеспечение комфорта жильцов, подача тревожного сигнала на контрольную панель или включение мощной лампы накаливания.

На основании этого выбирается тип прибора. После ищется подходящая схема в интернете и изготавливается устройство.

Вот тут начинается самое интересное. Иногда номиналы на схемах указываются неправильно или не нашлись радиоэлементы подходящего вида.

Прибор не работает. Начинается подбор компонентов, изменение коэффициентов усиления транзисторов, характеристик фильтров и т.д.

Вот в процессе этой деятельности появляется понимание функционирования прибора, особенностей, слабых мест и создается собственное творение.

Микроволновый датчик своими руками

Сверхвысокочастотный датчик движения опирается на эффект Доплера. Сенсор, излучая и принимая электромагнитные волны, фиксирует нахождение теплокровных существ в секторе контроля.

Микроволновой датчик движения

Датчик движения своими руками проще делать с антенной имеющей всестороннюю диаграмму направленности, тогда он будет реагировать независимо от того, откуда пришло воздействие. На расстоянии 5 м срабатывает надежно. Взмаха руки достаточно, чтобы сенсор сработал.

Изначально, в момент включения прибора, на выходе устройства будет напряжение близкое к нулю. При фиксировании датчиком нарушения сектора охраны, значение напряжения на выходе поднимется до 3-5 вольт.

Согласно схемы, обратное переключение должно произойти не менее, чем через 30 секунд. Меняя номиналы емкостей и резисторов можно ее скорректировать.

Приобретя весь перечень элементов, указанных на представленной принципиальной схеме весь прибор можно разместить на двух печатных платах размером 5х4 см, причем на одной из них большую часть будет занимать приемо-передатчик с антенной.

Особенностью микроволнового датчика, которая связана со способом обнаружения человека, является способность определения движения через радиопроницаемые препятствия. Это является его достоинством и недостатком одновременно.

Полученный прибор имеет следующие параметры:

  1. питающее напряжение 5-15 В;
  2. потребляемый ток 3 мА;
  3. мощность передатчика 2 мВ;
  4. температурный диапазон -20 +50 градусов Цельсия;
  5. сектор контроля – 360⁰;
  6. дальность детекции до 8 м;
  7. задержка отключения – 30 с.

Схема принципиальная микроволнового датчика движения

Корпус датчика может быть любой формы, но материал обязательно радио проницаемым. Во время настройки необходимо правильно расположить его.

Нужно учитывать, из каких материалов выполнены стены, пол и потолок помещения. Устройство не нужно направлять в сторону окна, возможны ложные срабатывания от проходящих за окном людей.

Электронная схема микроволнового датчика движения

При необходимости можно уменьшить чувствительность, это тоже снизит количество ложных срабатываний. Это производится резистором R4. Он изменяет коэффициент усиления транзистора VT1.

На компараторе, собранном на микросхеме К554 СА1, происходит сравнение сигнала с приемника и пороговым уровнем. В случае превышения происходит срабатывание датчика.

Тепловое устройство контроля перемещения

Инфракрасный датчик движения своими руками можно сделать на основе такой схемы.

Конструкция ИК-датчика движения

Это аналог датчика, рекомендуемого фирмой Murata — производителем PIR-сенсоров.

Каскад на операционных усилителях OP1 и OP2 и компараторы OP3, OP4 — собраны на двух LM358. Операционные усилители увеличивают сигнал, поступающий с ПИР сенсора до величин, позволяющих компараторам сравнивать их с пороговыми значениями.

В случае превышения они переключаются и воздействуют на микросхему серии 555.

Таймер, отвечающий за время включения реле, собран на 555 микросхеме. Резистор R17 задает время включения реле после фиксации движения.

Транзистор Т1 управляет работой реле.

Какие датчики объема своими руками делаются, а какие нет, устройства, включающие свет в помещениях, действуют согласно заложенным в них принципам работы. Замыкание контактов и включение осветительных ламп происходит при изменении инфракрасного, электромагнитного или ультразвукового фона в районе действия приборов.

Электронная принципиальная схема ИК датчика движения

Электронная начинка может принципиально различаться, но все они замыкание контактов и включение ламп осуществляют после начала движения. Во время нахождения в районе действия извещателей и после ухода из нее, лампы продолжают гореть определенное время и только затем отключаются.

Самодельный датчик на Ардуино

Инфракрасный датчик движения на Ардуино представляет собой ИК сенсор, подключенный к контроллеру. Вместе их можно использовать как автоматический включатель освещения.

Распайка контактов зависит от разработчика и изготовителя продукции, но по принципиальной схеме можно определить, что, чем является.

Для работы потребуется контроллер Arduino Uno, макетная плата, USB-кабель, ИК сенсор, светодиод, резистор 220 Ом и монтажные провода.

Контроллер Arduino Uno

В программном обеспечении Arduino имеется набор шаблонов. Используя их и заменяя управляемые устройства на датчик можно получить требуемое изделие. Взяв программу, включающую светодиод, установленный на плате Arduino UNO и заменив управляющую кнопку на выходные контакты датчика получим устройство управления освещением.

Светодиод будет управляться по команде с теплового датчика. Подключив вместо светодиода обмотку реле можно включать освещение. В отличие от обычных датчиков включения освещения здесь длительность работы лампы задается программно. Написание программ наглядно показывается на сайтах, посвященных Arduino.

Читайте также  Датчик СМК что это такое?

Заключение

Изготовление датчика объема своими руками, как показывает практика, дело реализуемое, увлекательное и полезное. Совместное использование с контроллерами позволяет приобрести навыки программирования. Датчики движения можно самостоятельно реализовать и на других принципах.

Возможно использование ультразвуковых волн в качестве детектора присутствия. Использование инфракрасного или видимого излучения в линейном датчике, когда нарушение фиксируется при пересечении луча лазера, падающего на фотоприемник.

Схема ультразвукового доплеровского датчика движения

  В данной конструкции используется эффект Доплера для обнаружения движущегося объекта. Традиционно такие устройства основаны на применении двух ультразвуковых преобразователей, работающих на 30 – 40 кГц.

Имея небольшие размеры и хорошо сочетаясь с полупроводниковыми элементами, эти приборы, к сожалению, мало распространены.

Поэтому в данном устройстве применены электретный микрофон на приём и пьезокерамический излучатель (любая пищалка типа ЗП) или высокочастотный динамик для излучателя звука.

  Даже дешёвые распространённые электретные микрофоны имеют рабочую частоту не ниже 12-18 кГц, а частоты свыше 12 кГц большинство взрослых людей не слышат. Поэтому использование доплеровского датчика с излучением звукового сигнала на частоте около 15 кГц не будет заметно, однако на работу датчика могут повлиять звуковые помехи от строчной развёртки телевизоров, а этом случае частоту излучателя желательно сдвинуть к 12 или 18 кГц.

  В качестве генератора передатчика использован интегральный таймер КР1006ВИ1 (на Рис). Его верхняя рабочая частота составляет не менее 100 кГц, к выходу можно подключить как пьезоизлучатель, так и динамическую головку. Резистором R1 устанавливается частота генерации.

  Приёмная часть датчика собрана на двух операционных усилителях. В качестве первого ОУ DA2 необходимо применить высокоскоростной ОУ для получения усиления на ультразвуковых частотах.

Элементы С5, R5 формируют максимум коэффициента усиления ОУ на частотах 14-17 кГц. DA2 усиливает принятую микрофоном ВМ1 сумму сигнала от излучателя и отражённого сигнала от движущегося объекта.

Низкочастотная составляющая, полученная в результате сложения этих сигналов, детектируется элементами R10, VD1, R11, C10.

  Далее на втором ОУ DA3 выполнен усилитель звукового сигнала с рабочим диапазоном 20 – 2000 Гц. Резистором R12 регулируется чувствительность датчика. С выхода усилителя DA3 через R14, C13 низкочастотный сигнал поступает на детектор с удвоением сигнала. VD2 является первым диодом, в качестве второго диода выступает переход база-эмиттер транзистора VT1.

  Положительный сигнал на коллекторе VT1 фильтруется цепочкой R16, С14 и поступает на транзисторного ключа VT2. К открытому коллектору транзистора VT2 можно подключить реле, светодиод или другое устройство индикации.

  При близком размещении излучателя ВА1 и микрофона ВМ1 следует проверить уровень ВЧ сигнала на выходе DA2.

Уровень не должен быть слишком большим, чтобы не вводить ОУ DA3 в насыщение и чтобы принятый отражённый сигнал мог эффективно модулировать прямой сигнал.

Для уменьшения уровня прямого сигнала излучатель и микрофон можно развернуть на 90 градусов друг от друга или разместить между ними изолирующий материал.

  В качестве излучателя и микрофона с минимальными переделками схемы можно применить биморфные пьезопреобразователи  с резонансной частотой 30 – 40 кГц. Для этого необходимо резистором R1 выставить необходимую частоту генерации DA1, установить конденсатор С5 ёмкостью 1000 пФ и убрать элементы С1, С6, R7.

В. Г. Белолапотков, А. П. Семьян  “ШПИОНСКИЕ ШТУЧКИ И НЕ ТОЛЬКО, 500 схем для радиолюбителей”,  Наука и техника, Санкт-Петербург, 2007г, стр. 175-177

Понравилось это:

Источник: https://s-proms.ru/raznoe-2/doplerovskij-datchik-dvizheniya-svoimi-rukami-kak-sdelat-datchik-dvizheniya-samostoyatelno-infrakrasnyj-i-mikrovolnovyj.html

Инфракрасный датчик движения своими руками — Портал по безопасности

Доплеровский датчик движения своими руками

> Советы электрика > Датчик движения своими руками

Различные виды детекторов, позволяющих осуществлять функции контроля над коммуникациями и системами безопасности в зданиях и частных домах, позволяют значительно облегчить управление всем комплексом в целом.

За счет встроенных алгоритмов устройства работают автономно, и вмешательство человека становится минимальным. Одними из важных элементов таких схем являются датчики движения. С помощью этих устройств можно защитить территорию от нежелательного проникновения и сэкономить на электроэнергии.

Датчики будут автоматически включать и выключать освещение в доме и на улице, коммутировать питание других электроприборов.

Самодельные датчики движения

Большинство из подобных детекторов можно изготовить самостоятельно, главное – понять принцип работы этих детекторов. Датчик движения своими руками может представлять сложное устройство или, наоборот, быть собранным из нескольких деталей.

Кольцевой выключатель

К самым простым датчикам движения можно отнести самовозвратные точки (кольцевые выключатели). Такое оборудование применяется при включении света в холодильнике. Для работы схемы используется:

  • геркон или герметизированный контакт, представляет собой колбу, внутри которой запаяны 2 ферромагнитных контакта;
  • магнит.

Во время приближения магнита к геркону контакты замыкаются, а при удалении – размыкаются. При разомкнутых контактах напряжение подается на лампу в холодильнике, и свет загорается. При замкнутых контактах лампочка обесточивается.

Такой самодельный датчик движения можно просто подключить к существующей охранной сигнализации или к звуковому извещателю. За счет этого при размыкании контактов, то есть открытии двери, система подаст звуковой сигнал. Схема применяется на дверях охраняемых объектов, но не подходит для открытых территорий.

Датчики движения с герконами

Для осуществления контроля на больших пространствах используются более сложные устройства, которые могут реагировать на различные изменения в окружающей среде. К подобным элементам относят:

  • фото,- и звуковые реле;
  • датчики поля;
  • пироприемники.

Световой датчик движения

Ремонт датчика движения своими руками

Читайте также  Установка датчиков пожарной сигнализации нормы

Довольно часто датчик движения необходим, чтобы засекать какой-либо объект при перемещении через определенную линию, например, на входе в комнату. Для создания такого датчика необходимы 2 устройства: источник света и фотоприемник. При прохождении человека в области лучей связь между источником и приемником будет пропадать, датчик сработает и выдаст звуковой сигнал.

Вся схема данного устройства основана на фотоэлементе – транзисторе. Причем такой фототранзистор также можно сделать своими руками. Для этого нужно взять транзистор, по виду напоминающий шляпку с полями на трех ножках, например, П417А.

Нужно отпилить верхнюю часть элемента таким образом, чтобы образовалось отверстие, или просто откройте весь кристалл. Теперь при попадании света элемент станет работать как фототранзистор, правда чувствительность его будет немного меньше обычного.

Можно не тратить время на эту операцию, а сразу взять готовый фотоэлемент.

Сначала собираем фотоприемник. В работе устройства используются следующие элементы:

  • VT1 – фототранзистор;
  • R1 – резистор;
  • C1 – конденсатор;
  • DA1 – операционный усилитель с обратной связью;
  • R2 – резистор с обратной связью на операционный усилитель;
  • R1 – выполняет функции нагрузки и коллектора. С помощью этого элемента устанавливают рабочую точку. Подбор необходимого значения идет опытным путем.

Схема датчика с фотоприемником

При выборе характеристик R2 следует помнить, что чем больше коэффициент усиления, тем меньше устойчивость усилителя. С другой стороны, чем выше номинал резистора, тем больше коэффициент усиления. Оптимально использовать номинал в 100 кОм.

Самоделки работают следующим образом:

  • при попадании света на транзисторе возникает небольшое рабочее напряжение, и элемент открывается;
  • конденсатор заряжается;
  • если свет уходит, конденсатор начинает разряжаться;
  • в точке А напряжение снижается, что уменьшает напряжение и на выходе;
  • операционный усилитель необходим, чтобы усилить сигнал от точки А для дальнейшей его передачи к другим устройствам.

В качестве источника света на небольших расстояниях можно использовать фотодиод. Красный лазер позволит значительно выиграть в расстоянии. Лазерный датчик движения можно использовать на больших территориях. Но если нужно сделать так, чтобы датчик был незаметен, используйте инфракрасный диод.

Внимание! При подборе лазерного диода проверьте, чтобы его характеристики соответствовали правилам безопасности. Некоторые подобные элементы оказывают пагубное влияние на глаза.

Сам фотодатчик необходимо затемнить и закрыть темным пропускающим материалом. Это позволит снизить влияние обычного освещения. Источник света ставим напротив датчика. За счет этого образуется оптическая связь, то есть пока объект не закроет источник света (пересечет черту), напряжение в фототранзисторе будет постоянным. При разрыве оптической связи напряжение на выходе снижается до нуля за счет операционного усилителя.

Для анализа данных, приходящих с датчика, к схеме следует подключить реле. Обмотку соединяем с входом, на 1 контакт подаем напряжение 12 В, другой конец заземляем, а третий – подключаем к радиоприемнику.

Если на фотоэлемент падает свет, цепь питания соединена с фотоприемником, радио не работает. Если оптическая связь разорвана, напряжение падает, и источник питания замыкается на радиоприемнике. Это приводит к включению радио.

Вместо радиоприемника можно использовать другие извещатели.

Датчики движения с емкостным реле

Емкостное реле реагирует на возникновение объектов в заданном радиусе. Основными элементами такого оборудования являются антенна и микроволновый генератор.

Принципиальная схема микроволнового датчика движения

Многие из нас замечали, что звук у радио при сильном приближении к нему человека меняется, в работе появляются непонятные шумы, или волна станции сбивается. Точно по такому же принципу функционируют микроволновые датчики движения.

Роль высокочастотного генератора радиоприемника в схеме одновременно выполняет транзистор VT1. Детекторный диод необходим для выпрямления напряжения, которое задает смещение на базе транзистора VT2. У трансформатора Т1 обмотки настроены на разные частоты.

Если на антенну не воздействует внешние объекты, на детекторе VD1 нет напряжения, так как амплитуды сигналов компенсируют друг друга. Если частоты меняются, амплитуды начинают складываться и детектироваться на диоде. За счет этого VT2 открывается.

Для того чтобы точно задать значение для отключения и включения, используется компаратор – тиристор VS1. Этот тиристор управляется силовым реле напряжением в 12 Вольт.

Важно! Не следует располагать датчики вблизи вентиляторов и больших бытовых приборов. Все это оборудование может создавать помехи в режиме работы любого датчика.

Платформы для конструирования

Датчик движения для включения света

Для создания более сложных и функциональных устройств можно использовать готовые платы для радиоконструирования, к примеру, Arduino. Так называется аппаратная вычислительная платформа с собственным процессором и памятью. Arduino выполняет сразу несколько важных задач:

  • считывает и обрабатывает сигнал с инфракрасного датчика;
  • реагирует на движение;
  • проводит оповещение.

Для создания датчика потребуются сама платформа, PIR-датчик, макетная плата и провода. Можно подключать датчик сразу напрямую к Arduino, но так сложнее обеспечить плотное прилегание. Поэтому удобнее воспользоваться бредбоардом.

Все инфракрасные датчики имеют одинаковое строение. Главным параметром, по которому можно отличить один сенсор от другого, является чувствительность, а, значит, и используемая оптика. Оптимальным PIR датчиком сегодня является устройство с линзами Френеля. Эти линзы могут концентрировать излучение, повышая порог чувствительности.

Датчик движения на Arduino

Главной задачей платформы является отправка данных по USB Serial при обнаружении движения через определенные промежутки времени. Отладка оборудования осуществляется за счет программного обеспечения Python и PySerial.

Такой датчик движения для включения света можно запрограммировать на создание определенного уровня освещенности. Это оборудование можно использовать для обустройства системы сигнализации в гараже, тогда детектор будет подключаться к звуковому модулю.

Датчик движения для включения света

Источник: https://sivcomsks.com/infrakrasnyy-datchik-dvizheniya-svoimi-rukami/