Датчики присутствия

Датчики присутствияДатчик присутствия – электронный прибор, регистрирующий бесконтактными методами объекты определенного класса на территории своего контроля.

В зависимости от результатов регистрации он может коммутировать электрические импульсы, по сигналам которых другие устройства выполняют различного рода действия.

Автоматическое включение электросушилки при поднесении рук, срабатывание некоторых типов автомобильных сигнализаций, остановка конвейеров в случае заполнения бункеров на промышленных предприятиях – примеры функционирования датчиков присутствия.

Типы и виды, плюсы и минусы датчиков присутствия

Датчики присутствия в составе охранной сигнализацииПо принципу действия:

  1. ультразвуковые: барьерные, диффузионные;
  2. фотоэлектрические: барьерные (тип Б), рефлекторные (тип Р), диффузионные (тип Д);
  3. емкостные;
  4. акустические;
  5. инфракрасные;
  6. датчики нагрузки;
  7. комбинированные.

По количеству блоков датчика:

  1. однопозиционные;
  2. двухпозиционные;
  3. многопозиционные.

По способу монтажа: накладные и встраиваемые.

По методу получения входящего сигнала: активные и пассивные.

По способу передачи исходящего сигнала: проводные и беспроводные.

Рассмотрим подробно каждый из видов, определим области их применения, оценим достоинства и недостатки.

Ультразвуковые датчики присутствия

Ультразвуковой датчик присутствия EV3 45504Испускают и принимают волны, не улавливаемые человеческим ухом (частотой порядка 200 кГц).

Возможны два режима работы:

Барьерный: между датчиками, расположенными друг напротив друга, проходит ультразвуковая волна. Она не попадет в приемник, если в зоне действия появится посторонний предмет (барьер).

Диффузионный: с использованием датчика, который испускает волну, а затем улавливает её, отраженную от объекта, оказавшегося на пути луча.

В обоих случаях при появлении постороннего предмета коммутируется сигнал, передающийся на исполняющие устройства.

Преимущества ультразвуковых датчиков в сравнении с оптическими, выполняющими сходные задачи:

  • обнаружение прозрачных объектов;
  • невосприимчивость к световым вспышкам и бликам;
  • работоспособность в сложных условиях (туман, пыль, пар).

Недостатки:

  • низкая дальность (верхний порог) фиксации;
  • ненадежность регистрации объектов из мягких материалов (ткань, пористая резина);
  • наличие “слепой зоны” (нижнего порога обнаружения).
Примеры использования ультразвуковых датчиков: парковочные системы современных автомобилей, подсчет количества единиц готовой продукции на конвейере.

Фотоэлектрические датчики присутствия

Фотоэлектрический датчик НО-НЗ PNPФотоэлектрические датчики Б и Д типа работают по схожей с ультразвуковыми схеме. Отличие заключается в использовании оптического излучения вместо ультразвукового. Это дает следующие преимущества:

  • высокий порог фиксации (до 150 метров у барьерных датчиков);
  • быстродействие;
  • отсутствие слепой зоны.

Недостатки:

  • невозможность регистрации прозрачных объектов;
  • сбои в условиях тумана, пыли, при проявлении световых вспышек и бликов.

У датчиков типа Р приемник и излучатель смонтированы в одном корпусе. Выпущенный луч отражается от рефлектора (катафота, отражателя), находящегося на расстоянии до 8 метров, и возвращается назад. Прибор подает сигнал, если световой поток прерывается объектом контроля.

В сравнении с типом Б, тип Р теряет в дальности действия, но его достоинства – компактность и простота монтажа.

Фотоэлектрические датчики используются для контроля за упаковочными и производственными линиями, проверки уровня наполнения прозрачной тары, предотвращения несанкционированного доступа на закрытые территории, остановки промышленного оборудования при попадании человека в опасные зоны.

Емкостные

Конструктивно представляют собой цилиндрические или плоскопараллельные конденсаторы.

При появлении объекта в зоне действия изменяется их диэлектрическая проницаемость, а значит и емкость, что вызывает срабатывание (см. Датчики объема).

Приборы применяются для контроля за заполнением резервуаров жидкостями и сыпучими материалами, как счетчики единиц готовой продукции и элементы противоугонных систем автомобилей

Преимущества емкостных датчиков – низкая инерционность и высокий порог чувствительности. Недостаток – вероятность сбоев в работе под влиянием внешних электромагнитных полей.

Акустические датчики присутствия

Акустический датчик присутствия LM386В них посредством пьезоэлектрических материалов происходит преобразование звуковой волны в электрический сигнал.

Читайте также:  Датчики для теплого пола

Представляют собой микрофоны, работающие в диапазоне частот 20-20000 Гц:

  • низкоомные (катушки индуктивности с подвижными магнитами);
  • высокоомные (эквивалентные переменные конденсаторы).

Используются как звуковые датчики света, работающие совместно с с реле времени и экономящие электроэнергию. При превышении порога шума в комнате происходит автоматическое включение света. Если наступает тишина, через 20-25 секунд лампы выключаются.

Достоинства прибора:

  • простота конструкции;
  • надежность.

Недостатки:

  • необходимость использования усилителей;
  • вероятность ложных срабатываний в результате внешних и внутренних шумов (резкие звуки с улицы, включение радио, телефонные звонки).

Инфракрасные датчики присутствия

Активный инфракрасный датчик SBQ-150SПринцип действия приборов основан на фиксации изменений потока инфракрасных (ИК) лучей в результате перемещений человека. Его пребывание распознается по большей интенсивности (в сравнении с предметами интерьера) излучения, которое напрямую зависит от температуры тела.

Основные детали датчика – фотоэлементы и мультилинза, состоящая из большого числа сегментов – маленьких линз. Каждая из них направляет попадающие в неё лучи на фотоэлемент.

Двигаясь, человек оказывается в зонах контроля разных сегментов. Свет на фотоэлементе то исчезает, то появляется, генерируя электрический сигнал.

В строгом понимании по принципу действия такое устройство – датчик движения, а не присутствия. К последней категории относят особо точные приборы с большим числом участков контроля. Они способны улавливать наличие человека, находящегося в состоянии почти полного покоя. Фиксируются мельчайшие жесты: покачивания головой, нажатие пальцами клавиатуры и т.п.

Радиус обнаружения (R) – основная характеристика устройства. Его монтаж должен производиться так, чтобы расстояние до самых дальних углов комнаты не превышало R. В помещениях большой площади требуется установка нескольких датчиков.

Необходимо, чтобы на пути ИК луча не было перегородок, даже стеклянных, которые для него непрозрачны.

Недопустимо попадание на прибор прямого света ламп, он должен находиться на максимальном расстоянии от вентиляторов, кондиционеров и обогревателей.

Инфракрасные датчики используют как средства охранной сигнализации, в качестве дополнительного оборудования для видеонаблюдения и для автоматизации электроснабжения, приводящей к экономии средств.

Их достоинства:

  • точность регулировки;
  • полная безопасность для здоровья ввиду отсутствия любых видов излучения;
  • реакция только на объекты, температура которых превышает пороговую.

Недостатки:

  • неточность функционирования на открытых пространствах (влияние осадков, солнечного света);
  • вероятность ложных включений под воздействием теплых потоков воздуха;
  • помехи от объектов, не пропускающих ИК излучение;
  • низкий диапазон рабочих температур.

Датчики нагрузки

Датчик нагрузки Puls ElectronicЭто конвертеры, преобразовывающие механическое усилие в электрический ток.

Конструктивно датчик представляет собой тензорезистор в виде тонкой проволоки, зигзагообразно, как обогреватель автомобильного стекла, закрепленный на эластичной подложке. Как упругий элемент используется ткань, резина, полимерная пленка.

Под действием силы проводник деформируется, сопротивление его меняется, что генерирует электрический сигнал, подающийся после усиления на исполнительные устройства.

Использование приборов:

Как датчиков присутствия пассажира. Штатных – в целях безопасности (индикация пристегнутого ремня и данные для срабатывания подушек безопасности). Устанавливаемых индивидуально – для контроля за работой такси (фиксирование состояния машины – “свободен/занят”).

В качестве элементов стационарных и беспроводных систем видеонаблюдения и безопасности, сигнализирующих о несанкционированном доступе в помещение.

Преимущество тензорезисторных датчиков нагрузки – малая толщина, обеспечивающая скрытую установку (маскировка под коврик у дверей), и легкость монтажа на пассажирские сидения.

Недостатки:

  • необходимость использования усилителя сигнала;
  • подверженность многократно повторяющимся механическим нагрузкам, что приводит к выходу из строя;
  • снижение чувствительности при перепадах температур.
Читайте также:  Датчик газа

Комбинированные датчики присутствия

Комбинированный датчик присутствия Астра-641Иногда для достижения поставленных целей устройства одного типа недостаточно. В таких случаях их можно задействовать несколько с разными принципами работы.

На примере рассмотрим эксплуатацию инфракрасного датчика присутствия в комбинации с датчиком освещенности.

Первый подает сигнал на включение ламп при обнаружении им человека в комнате.

Второй – в случае показателей освещенности ниже установленного порогового значения.

Работая совместно, они в автоматическом режиме зажгут светильники только в случае присутствия людей в помещении в темное время суток.

Такой подход создает комфортные условия жизнедеятельности и приводит к 30-40 % экономии электроэнергии.


При охране объектов датчики с различным принципом действия объединяют в системы. Это повышает надежность и уменьшает количество ложных срабатываний.

Устройство датчиков присутствия

Конструкция датчиков присутсвияДатчики представляют собой приборы, состоящие из одного (однопозиционные), двух (двухпозиционные) или нескольких (многопозиционные) блоков. Каждый – устройство в пластиковом корпусе с микросхемой для отправки, приема и обработки сигналов.

Их конструктивная особенность – отсутствие перемещающихся, испытывающих механические нагрузки деталей. Исключение – эластичные подложки с тензорезисторами в датчиках нагрузки.

Как следствие, возможные неисправности ограничиваются выходом из строя деталей микросхем и самостоятельному устранению не подлежат.

Варианты монтажа датчиков. В зависимости от конструктивных особенностей датчики устанавливаются в монтажные коробки либо непосредственно на стены или потолок (накладные модели).

Преимуществ в эксплуатации ни один из способов не дает, на выбор могут повлиять только дизайнерские решения.

Способы получения сигнала. По способу получения сигнала датчики присутствия бывают двух видов:

  • активные – излучают энергию в окружающую среду и получают данные на основе отклика (ультразвуковые, фотоэлектрические);
  • пассивные – фиксируют объекты по их свойствам, предварительно не посылая сигналы (инфракрасные, акустические, емкостные, датчики нагрузки).

Передача сигнала датчиками присутствия. Получив и обработав информацию, датчик присутствия отправляет сигнал на исполнительные устройства:

  • посредством электрических проводов;
  • по защищенному радиоканалу.

Во втором варианте расстояние между датчиком и принимающим блоком достигает 200 м. Использование усилителей увеличивает этот показатель, а препятствия на пути – снижают.

При беспроводной передаче сигнала для связи с конкретным исполнительным устройством датчику задается его код. Это осуществляется путем установки джамперов (перемычек).

Если использовать приборы с кодом обучения, то нужды в установке перемычек нет: для коммутации достаточного одновременного нажатия специальных кнопок на датчике и принимающем блоке.

Преимущества беспроводной передачи сигнала – простота монтажа оборудования и снижение затрат на электрические провода.

Производители и модели датчиков присутствия

Рассмотрим, какие модели датчиков присутствия предлагают мировые компании.

Theben AG (Германия)

В 1921 году в Штутгарте Пауль Швенк основал компанию, изготавливавшую таймеры и аксессуары для часов.

Рачительный хозяин, стремясь к экономии, изобрел и в 1930 году запустил в производство первый датчик обратного отсчета для управления освещением, который стал хитом продаж.

Успех стимулировал дальнейшее стремление к инновациям, что превратило Theben AG в европейского лидера в производстве приборов для эффективного энергосбережения, различных датчиков, “умных” розеток Wi-Fi и т.д.

Читайте также:  Датчики движения

Датчики присутствия Theben, управляющие системой освещения:

SPHINX 104-360SPHINX 104-360/2SPHINX 104-360 AP
Theben SPHINX 104-360Theben SPHINX 104-360-2Theben SPHINX 104-360 AP
Принцип действия
инфракрасныйинфракрасныйинфракрасный
Способ монтажа
потолок, встроенныйпотолок, встроенныйпотолок, накладной
Угол охвата
360о360о360о
Радиус контроля
7 м7 м7 м
Число каналов
121
Макс. мощность ламп
1800 Вт1800 Вт2000 Вт
Уровень освещенности
10-2000 Лк10-2000 Лк10-2000 Лк
Задержка выключения
1 с-20 мин1 с-20 мин1 с-20 мин
Уровень защиты
IP 41IP 41IP 41

Все приборы оборудованы встроенным регулируемым люксметром и пультом дистанционного управления (см. Розетки с дистанционным управлением).

У SPHINX 104-360/2 есть второй канал выхода, с задержкой отключения 10 сек – 60 мин, сигнал с которого может подаваться на кондиционер, радиатор электроотопления, вентилятор.

OMRON (Япония)

Компания OMRON (г. Киото), основана Кадзума Татеиси в 1933 году. В послевоенные годы она стала одной из фирм-творцов “японского экономического чуда”.

Основное направление деятельности – производство средств автоматизации и сенсорных устройств. В этой области ей принадлежит более 40% японского рынка. Годовой оборот компании – более 5 миллиардов долларов.

Фотоэлектрические датчики обнаружения OMRON:

E3FA/E3FB-B/-VE3H2E3T-C
Omron E3FA-E3FB-B-VOmron E3H2Omron E3T-C
Обнаружение объекта: максимальное расстояние срабатывания
Барьерный режим
20 м15 м4 м
Рефлекторный режим
4 м3 м2 м
Диффузный режим
1 м0,3 м0,3 м
Источник света (длина волны)
красный светодиод (624 нм)красный светодиод (624 нм)светодиоды: инфракрасный (870 нм), красный (630 нм)
Напряжение питания
10-30 V постоянный ток10-30 V постоянный ток10-30 V постоянный ток

Прибор Е3Н2 оборудован ярким светодиодным индикатором, упрощающим выравнивание, а габариты Е3Т-С облегчают его монтаж в условиях стесненного пространства.

ESYLUX (Германия)

Компания ESYLUX (г. Аренсбург) разрабатывает и выпускает светильники для аварийного и наружного освещения, датчики присутствия и движения, звуковые оповещатели, детекторы дыма, извещатели пламени. Подтверждением высокого уровня продукции является полученный ею знак качества “German Engineering”. Филиалы и торговые представительства фирмы открыты в 13 странах

В таблице представлены образцы датчиков присутствия производства ESYLUX.

PD 360/8 BasicPD 360/8 Basic SMBPD 180i/R
ESYLUX PD 3608 BasicESYLUX PD 3608 Basic SMBESYLUX PD 180i_R
Принцип действия
инфракрасныйинфракрасныйинфракрасный
Способ монтажа
потолок, накладнойпотолок, встроенныйстена, встроенный
Угол охвата
360о360о180о
Дальность действия
8 м8 м16 м
Число каналов
112
Макс. мощность ламп
2300 Вт2300 Вт2300 Вт
Уровень освещенности
5-2000 Лк5-2000 Лк5-2000 Лк
Задержка выключения
15 с-30 мин15 с-30 мин12 с-60 мин
Уровень защиты
IP 40IP 40IP 44

Рассмотрим датчик PD 180i/R с пультом дистанционного управления и дальностью действия 16м. Повышенный класс защиты позволяет монтировать его во влажных помещениях, а второй канал с задержкой 5 – 120 минут – подключать дополнительное оборудование.

Фото


Читайте также:

  • Датчики движенияДатчики движения Виды и принцип работы датчиков движения Датчик движения – это устройство, которое отслеживает передвижения объектов, в первую очередь человека. Применяется, чтобы автоматизировать работу […]
  • Датчик газаДатчик газа Газ представляет собой вещество без цвета и запаха, значит обнаружить его в случае утечки или повреждения трубопровода непросто (специализированные службы для обнаружения газа по запаху […]

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Подписаться на: