Главная / Электрика / Типы современных датчиков присутствия человека для включения света

Типы современных датчиков присутствия человека для включения света

С переходом от люминесцентных ламп к миру светодиодов сенсорика приобретает новое значение, поскольку управление системами светодиодного освещения намного эффективнее и эффективнее, чем в старых системах с люминесцентными лампами и другими типами ламп.

Частое включение и изменение светового потока больше не является проблемой для светодиодных источников света. Длительное время задержки (время, в течение которого свет остается включенным после последнего обнаружения движения) не требуется. Исследования показали, что экономия энергии, достигаемая с помощью датчиков присутствия, может быть значительно увеличена, если уменьшены временные задержки.


          
          Типы современных датчиков присутствия человека для включения света

Чтобы предотвратить внезапное выключение света из-за слишком короткого времени задержки датчиков присутствия, их необходимо правильно выбрать, расположить и отрегулировать. При выборе такого датчика сегодня доступны разные технологии.

Ниже описаны принципы работы самых популярных датчиков присутствия человека для управления освещением, а также их преимущества и недостатки.

Множество технологий датчиков присутствия

В течение многих лет пассивный инфракрасный датчик (PIR) был единственным возможным выбором практически для любого варианта использования.

Сегодня доступны 4 разные технологии:

  • Пассивный инфракрасный (PIR) датчик: реагирует на движущиеся источники тепла;

  • Высокочастотный датчик (5,8 ГГц): обнаруживает движения даже сквозь тонкие стены (например, в туалете);

  • Ультразвуковой датчик (40 кГц): также обнаруживает объекты в комнате без прямого визуального контакта с датчиком (например, за рабочим столом);

  • Оптический датчик (камера): помимо обнаружения присутствия, может, например, также подсчитывать людей.

Пассивный инфракрасный (PIR) датчик

Пассивный инфракрасный датчик реагирует на движущиеся источники тепла. Если человек (или также транспортное средство) входит в зону обнаружения датчика, последний обнаруживает присутствие и преобразует информацию в электрический сигнал, который включает выходную цепь. Эта схема посылает импульс включения или выключения на электронный выключатель света.

Поскольку датчик не излучает сигнал, а принимает только то, что излучают движущиеся источники тепла, он называется пассивным инфракрасным датчиком (датчик PIR).


          
          Типы современных датчиков присутствия человека для включения света

Работа пассивного инфракрасного датчика

Преимущества PIR:

  • Ограничение зоны обнаружения (не видно сквозь стены);

  • Регулировка зоны обнаружения путем выравнивания или ограничения закрывающими устройствами;

  • Очень хорошее обнаружение тангенциальных движений (человек проходит мимо датчика сбоку);

  • Широкий выбор товаров и производителей.

Недостатки PIR:

  • Отсутствие обнаружения скрытых людей (например, за растением или перегородкой);

  • Возможная ошибка переключения из-за других сильно меняющихся источников тепла (например, мощный вентилятор);

  • Плохое обнаружение людей с радиальным движением (человек движется к датчику). Это обстоятельство необходимо учитывать при размещении датчиков, например, ИК-датчик в длинном коридоре лучше разместить сбоку, чем посередине.

Датчик присутствия высокой частоты (High frequency presence detector, HF)

В отличие от пассивного инфракрасного датчика, высокочастотный датчик активен и излучает электромагнитные волны в диапазоне гигагерц. Излучаемые волны отражаются объектами в комнате (мебелью, приборами, растениями, людьми) и отправляются обратно на датчик.

Если объект, которого коснулись, находится в состоянии покоя, отраженная волна имеет ту же частоту, что и испускаемая. Если высокочастотная волна попадает в движущегося человека, отраженная волна меняет частоту. Датчик определяет это изменение частоты как движение.

Подобно пассивному инфракрасному датчику, электронная схема активирует импульс переключения, который может включать и выключать освещение или другие объекты, потребляющие электроэнергию.


          
          Типы современных датчиков присутствия человека для включения света

Работа высокочастотного датчика

Преимущества датчиков HF:

  • Людей также можно обнаружить за комнатными растениями, перегородками и дверями туалетов;

  • Обнаружение очень чувствительно даже для небольших движений;

  • В отличие от PIR, датчик HF идеален не только для тангенциального обнаружения, но и для радиального обнаружения (человек движется к датчику).

Недостатки ВЧ датчиков:

  • Установка точного диапазона обнаружения более сложна, чем с PIR;

  • Движущиеся объекты, которые не выделяют тепло (например, электромеханическое оборудование, занавески на ветру), также могут привести к обнаружению присутствия;

  • Ассортимент продукции пока невелик, в будущем ожидается более широкое использование.


          
          Типы современных датчиков присутствия человека для включения света

Ультразвуковой датчик присутствия (Ultrasonic presence detector, UF)

Ультразвуковой датчик присутствия излучает неслышимый человеческим ухом звук с частотой 40 кГц. Ультразвуковые волны окружают практически каждый объект в комнате, при этом положение датчика не играет большой роли. При столкновении с объектами ультразвуковые волны отражаются и, в зависимости от движения, отправляются обратно в том же или другом тоне.

Ультразвуковой датчик не проникает в стены, но может, например, «скользить» под дверью туалета, который не полностью закрыт, и таким образом обнаруживать людей в туалетной кабине.


          
          Типы современных датчиков присутствия человека для включения света

Работа ультразвукового датчика

Преимущества ультразвуковых датчиков:

  • Обнаружение движения по всей комнате — но не за закрытыми стенами;

  • Подходит для радиального и тангенциального обнаружения;

  • Подходит для больших площадей и коридоров;

  • UF-датчики также продаются как комбинированные датчики с технологией PIR, которая позволяет объединить преимущества обеих систем, но они также более дороги.

Недостатки ультразвуковых датчиков:

  • Как и в случае с датчиками HF, также обнаруживаются движущиеся объекты, которые не излучают тепло (например, электромеханическое устройство, завеса на ветру);

  • Ассортимент товаров и поставщиков относительно невелик.

Оптические датчики (Optical human presence sensor, видеокамера)

Одной из возможностей обнаружения присутствия, которая все еще мало используется, является оптическое обнаружение с помощью небольшой камеры, поскольку она используется сегодня во всех смартфонах.

Изображения, снятые камерой, передаются на микропроцессор (небольшой компьютер) внутри датчика, который использует обработку изображений для их анализа и обнаружения людей.

Чтобы это работало, в датчике должно быть сохранено большое количество изображений людей со всех возможных направлений. Затем микропроцессор в датчике сравнивает изображения с сохраненными изображениями и решает, присутствуют ли люди или нет.


          
          Типы современных датчиков присутствия человека для включения света

Работа оптического датчика

Преимущества оптических датчиков присутствия:

  • Людей можно обнаружить даже без движения.

  • Помимо обнаружения людей, также может быть определено количество присутствующих.

  • Дальность обнаружения может быть точно определена программным обеспечением.

  • Оптические датчики также подходят для одновременного обнаружения присутствия и дневного света.

Недостатки оптических датчиков:

  • Обнаружение работает только при прямом зрительном контакте между датчиком и людьми.

  • Датчики также технически подходят для «расширенного» наблюдения, что вызывает вопросы на уровне закона о защите данных.

Интеллектуальный мультисенсор

Благодаря комбинации инфракрасного, акустического и яркостного датчиков интеллектуальный датчик присутствия обеспечивает надежное обнаружение присутствия людей и животных в зданиях:

Области применения

В зависимости от области применения подойдет та или иная технология. При выборе типа датчика необходимо обязательно учитывать описанные выше достоинства и недостатки.

Вид помещения Пассивный инфракрасный (PIR) датчик Высокочастотный датчик присутствия Ультразвуковой датчик присутствия Оптический датчик присутствия
Коридоры + + +  
Лестничные клетки + +    
Туалеты + +    
Офисы, школы + + + +
Гаражи, подземные парковки + +    
Улицы +      
Складские помещения +      
Смежные комнаты + +    

Яков Кузнецов

Любите умные гаджеты и DIY? Станьте специалистом в сфере Internet of Things и создайте сеть умных гаджетов!

Записывайтесь в онлайн-университет от GeekBrains:

Факультет Интернет вещей


          
          Типы современных датчиков присутствия человека для включения света

Вы сможете:

  • Изучить C, механизмы отладки и программирования микроконтроллеров;

  • Получить опыт работы с реальными проектами, в команде и самостоятельно;

  • Получить удостоверение и сертификат, подтверждающие полученные знания.

Starter box для первых экспериментов в подарок!

После прохождения курса в вашем портфолио будет: метостанция с функцией часов и встроенной игрой, распределенная сеть устройств, устройства регулирования температуры (ПИД-регулятор), устройство контроля влажности воздуха, система умного полива растений, устройство контроля протечки воды…

Вы получите диплом о профессиональной переподготовке и электронный сертификат, которые можно добавить в портфолио и показать работодателю.

Источник

Смотрите также

Как правильно выбрать электрощиток для квартиры и дома

Электрический распределительный щиток – сердце домашней электропроводки, поэтому при необходимости замены электропроводки в квартире или …