Устройства используются для контроля заполнения резервуаров жидкостями и сыпучими продуктами, в качестве счетчиков готовой продукции и как часть противоугонных систем для автомобилей.
Датчики присутствия
Датчики присутствия — это тип датчиков обнаружения, используемых в тех случаях, когда помимо движения необходимо определить присутствие человека. Это особенно актуально для офисов и санитарных зон, где использование датчиков присутствия позволяет добиться максимального комфорта — при недостатке света включается освещение, а система вентиляции работает независимо от общего освещения и отключается через определенное время.
Эта статья поможет вам выбрать наиболее подходящий датчик движения или датчик присутствия для вашего применения.
Зачем нужны датчики движения и датчики присутствия?
- Для комфорта, чтобы в темноте не шарить по стене в поисках выключателя.
- Для снижения затрат на освещение. Светильники включаются только при обнаружении человека при условии, что естественного света (например от окон) недостаточно.
- Затраты на электроэнергию после установки датчика движения (присутствия) снижаются на 40-50%.
22% — Экономия энергии при включении и выключении освещения при обнаружении человека. 20% — экономия затрат при включении/выключении освещения на основе естественного света. Рисунок 1: Экономия от датчиков движения и присутствия.
Как он работает?
Физическая природа видимого света и инфракрасного излучения одинакова. Инфракрасное излучение, как и обычный свет, может быть сфокусировано через линзу. Когда инфракрасное излучение попадает на фотоэлемент, оно изменяет его параметры. При комнатной температуре тела не светятся в видимом свете, но в инфракрасном свете они просто светятся.
Эти инфракрасные снимки были сделаны в полной темноте.
Изображение 2. Как видит датчик движения?
Назовем это излучение «инфракрасным светом» или сокращенно «ИК-светом». А слово «свет» относится к обычному видимому свету.
Яркость инфракрасного света зависит от температуры тела. То, что горячее, светит ярче, то, что холоднее, светит тусклее. Контраст между инфракрасным светом человека и инфракрасным светом холодного окна значителен. Присутствие человека можно распознать сразу.
Инфракрасный свет человека и инфракрасный свет горячего пола практически идентичны. Обнаружить человека на фоне горячего пола практически невозможно. По этой причине датчики движения и датчики присутствия реагируют на появление и исчезновение ИК-излучения в световом барьере. Появление или исчезновение этого ИК-излучения в основном вызвано деятельностью человека, реже — факторами, не имеющими отношения к человеку, например, движением горячего воздуха от радиатора и т. д. Поэтому ложные срабатывания характерны для всех детекторов движения (датчиков присутствия).
Внимание: И датчики движения, и датчики присутствия реагируют на возникновение/появление инфракрасного излучения в фотоэлементе датчика. Эти изменения могут быть вызваны как движением человека, так и другими причинами. Поэтому некорректное включение является характерной особенностью детекторов движения (детекторов присутствия).
Датчики движения перегружены и реагируют только на идущего человека.
Датчик присутствия реагирует на все мелкие движения, которые человек обычно совершает стоя или сидя: движение пальцев по клавиатуре, покачивание головой и т.д. Если человек сидит совершенно неподвижно, датчик выключает свет через определенное время.
Классификация
Существует несколько критериев для группировки датчиков присутствия. Одним из них является тип обнаружения движения, в соответствии с которым классифицируются устройства:
- датчики звука;
- приборы, работающие за счет ультразвука;
- датчики, функционирующие при помощи микроволн;
- модели, принцип работы которых основан на инфракрасном излучении;
- приборы со смешанным принципом работы (комбинированные).
Устройства, определяющие присутствие объекта по звуку, работают автоматически. Для активации такого устройства достаточно стука (т.е. 50 дБ или менее). Звуковой датчик можно регулировать с помощью кнопок на его корпусе, одна из которых отвечает за интенсивность стука, а другая — за продолжительность времени активации.
Выключить устройство можно не только автоматически, но и с помощью той же хлопушки. Как правило, данное устройство имеет ограниченный диапазон срабатывания, что делает его не таким простым в эксплуатации. Звуковые датчики с высокой чувствительностью, с другой стороны, реагируют и на небольшие шумы. С одной стороны, это преимущество, так как не всегда есть свободные руки, чтобы хлопать, но с другой стороны, это недостаток, связанный с частыми ложными срабатываниями.
Ультразвуковое устройство состоит из генератора шума и приемника. Как правило, такой детектор присутствия не часто используется в осветительных приборах. Микроволновые устройства основаны на высокочастотном передатчике и приемнике отраженных сигналов. Они в основном используются в качестве устройств сигнализации и реже в осветительных системах. И ультразвуковые, и микроволновые датчики присутствия работают на основе эффекта Доплера. Они отличаются только типом излучения, которое они испускают.
Инфракрасное устройство работает благодаря небольшим линзам, входящим в состав основного объектива, и дополнительным электронным компонентам. Когда человек приближается к датчику, линзы помогают обнаружить сигнал, фокусируясь на фотоэлементе и плоскости объекта; когда человек перемещается, инфракрасное воздействие на фотоэлемент прекращается и сигнал исчезает. Если человек перемещается в зону действия другой линзы, то теперь она воздействует на фотоэлемент. И так далее, пока человек не покинет зону действия устройства.
Устройства с комбинированным принципом работы отличаются тем, что позволяют снизить количество ложных тревог. Это связано с конструкцией их корпуса, в котором находятся две системы обнаружения движения. Освещение может быть включено только при срабатывании обоих детекторов. Инфракрасный и микроволновый методы часто используются вместе.
Помимо вышеперечисленных устройств, можно также выделить следующие типы детекторов присутствия:
В зависимости от метода управления устройством:
- автоматические модели;
- устройство, чье выключение осуществляется в принудительном порядке;
- устройства, позволяющие контролировать радиус воздействия;
- датчики, функционирующие с помощью ПДУ.
Область применения
Датчик присутствия — это очень универсальное изобретение, которое используется, в частности, в следующих областях:
- Жилые помещения. Данный прибор зачастую используется в такой системе как «умный дом», позволяя осуществлять контроль над расходами электрической энергии.
- Охранные системы.
- Робототехника.
- Разнообразные производственные процессы.
- Системы видеонаблюдения.
- Для контроля над расходом электрической энергии.
Кроме того, детекторы присутствия часто используются в общественных учреждениях, таких как офисные и административные здания, школы, институты, детские сады, гостиницы, спортивные залы, деловые помещения, туалеты и т.д.
Это устройство также имеет дополнительные функции. Некоторые датчики способны регулировать активность освещения в зависимости от уровня освещенности, что позволяет управлять естественным освещением. Другие способны регулировать, т.е. контролировать, уровень освещенности в помещении. Для аварийного освещения и при использовании в ночное время устройства уменьшают яркость света при отложенном отключении.
Стоит отметить, что это устройство чрезвычайно эффективно при организации системы сигнализации. Например, в качестве системы сигнализации используется детектор объема. Устройство реагирует абсолютно на все движения в помещении, даже самые незначительные. Однако стоимость некоторых детекторов присутствия очень высока, что заставляет некоторых людей создавать собственное устройство.
Применение в туалете
Стоит отметить, что датчик используется для обнаружения присутствия человека в помещении, например, в туалете. Это связано, прежде всего, с тем, что выключатель зачастую устанавливается вне помещения. Кроме того, использование данного устройства не только обеспечивает удобство и комфорт, но и значительно снижает затраты на электроэнергию, так как отсутствует риск того, что свет останется включенным после того, как он был оставлен включенным.
Для туалета лучше всего подойдет инфракрасный детектор движения. Основными преимуществами такого устройства являются его относительно небольшие размеры, возможность точной настройки, разумная стоимость и абсолютная безопасность для окружающих.
Схема работы датчика присутствия
Инфракрасные детекторы движения состоят из пироэлектрического инфракрасного блока и большой линзы, состоящей из нескольких линз меньшего размера.
Принцип работы заключается в следующем:
- Когда человек появляется в зоне охвата датчика, все микролинзы направляют свои волны на объект, а одна из них – на фотоэлемент, это момент фиксации сигнала.
- Если человек движется, то первая линза перестает фокусироваться на фотоэлементе, так как человек выходит из зоны ее действия.
- При переходе человека на участок действия другой линзы, она работает так же, как и первая, и так происходит с каждой микролинзой, пока объект не покинет зону охвата детектора.
Другие типы датчиков
Другие типы датчиков присутствия используются для установки в ванных комнатах, туалетах и других помещениях, а также в быту.
Помимо инфракрасных датчиков, для обнаружения присутствия объекта в рабочей зоне могут использоваться и другие типы датчиков: Ультразвуковые, акустические, микроволновые, комбинированные.
Микроволновые устройства содержат генератор радиочастотного излучения и приемник этого же излучения, отраженного от поверхностей в зоне действия устройства. Ультразвуковой тип также оснащен генератором сигнала (звук 20 — 60 кГц) и приемником. Второй тип редко используется в осветительных установках. Обе системы работают по одному и тому же принципу, разница лишь в типе генерируемых сигналов.
Принцип работы заключается в следующем:
- Генератор излучает сигнал на определенной частоте.
- При движении человека сигналы, которые от него отражаются, отличаются по длине и частоте, что и фиксируется приемником.
Звуковые (шумовые) устройства подают сигнал на включение света, когда датчик обнаруживает звук, который громче заданного значения. Это могут быть шаги, хлопки, открывание двери и т.д.
Комбинированные извещатели имеют большое преимущество: у них самый низкий коэффициент ложных срабатываний. В этих устройствах есть два типа датчиков. Устройство включает выключатель только тогда, когда активированы оба датчика. Наиболее распространенным типом является микроволновый и инфракрасный датчик.
Плюсы и минусы датчиков присутствия
Эти устройства имеют следующие преимущества:
- Значительная экономия электроэнергии (до 50 процентов), поскольку свет в туалете или другой комнате горит только тогда, когда это необходимо.
- Повышение комфортности использования помещений и пребывания на придомовой территории, поскольку отпадает необходимость искать выключатели.
- Большое количество возможностей. Детектор сам определяет уровень освещенности и есть ли люди в зоне действия прибора, что дает возможность полностью автономного управления освещением.
- Простота монтажа. Этот плюс актуален в том случае если вы хотите установить светильник с датчиком собственноручно.
К недостаткам традиционно относят сложность установки. Извещатель работает правильно только в том случае, если установленные параметры максимально соответствуют условиям эксплуатации.
Важно! Важно правильно выбрать место для установки датчика. Желательно, чтобы рабочую зону не загораживали деревья или перегородки из любого материала, иначе это скажется на работоспособности устройства.
Производители и модели датчиков присутствия
Давайте рассмотрим модели датчиков присутствия, предлагаемые международными компаниями.
Theben AG (Германия)
В 1921 году Пауль Швенк основал в Штутгарте компанию по производству хронометров и часовых аксессуаров.
Владелец, стремившийся к экономии средств, изобрел первые часы обратного отсчета для управления освещением и выпустил их в 1930 году, которые стали бестселлером.
Этот успех мотивировал дальнейшие инновации и сделал Theben AG лидером европейского рынка эффективных энергосберегающих устройств, различных датчиков, «умных» розеток Wi-Fi и т.д.
Датчики присутствия Theben для управления системой освещения:
| SPHINX 104-360 | SPHINX 104-360/2 | SPHINX 104-360 AP |
 |
 |
 |
| Принцип действия | ||
| инфракрасный | инфракрасный | инфракрасный |
| Способ монтажа | ||
| потолок, встроенный | потолок, встроенный | потолок, накладной |
| Угол охвата | ||
| 360 о | 360 о | 360 о |
| Радиус контроля | ||
| 7 м | 7 м | 7 м |
| Число каналов | ||
| 1 | 2 | 1 |
| Макс. мощность ламп | ||
| 1800 Вт | 1800 Вт | 2000 Вт |
| Уровень освещенности | ||
| 10-2000 Лк | 10-2000 Лк | 10-2000 Лк |
| Задержка выключения | ||
| 1 с-20 мин | 1 с-20 мин | 1 с-20 мин |
| Уровень защиты | ||
| IP 41 | IP 41 | IP 41 |
Все устройства оснащены встроенным регулируемым люминометром и пультом дистанционного управления (см. розетки с дистанционным управлением).
SPHINX 104-360/2 имеет второй выходной канал с задержкой выключения от 10 секунд до 60 минут, сигнал с которого может быть подключен к системе кондиционирования, электрическому радиатору или вентилятору.
OMRON (Япония)
Компания OMRON (Киото), основанная Кадзумой Татеиси в 1933 году, стала одним из творцов «японского экономического чуда» в послевоенные годы.
Основным направлением деятельности компании является производство устройств автоматизации и датчиков. В этой области компания занимает более 40% рынка Японии. Годовой оборот компании превышает 5 миллиардов долларов США.
Фотоэлектрические датчики OMRON:
| E3FA/E3FB-B/-V | E3H2 | E3T-C |
 |
 |
 |
| Обнаружение объекта: максимальное расстояние срабатывания | ||
| Барьерный режим | ||
| 20 м | 15 м | 4 м |
| Рефлекторный режим | ||
| 4 м | 3 м | 2 м |
| Диффузный режим | ||
| 1 м | 0,3 м | 0,3 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 ток | 10-30 V постоянный ток | 10-30 V постоянный ток |
Видео описание
Отличия от датчика движения
Степень чувствительности — это параметр, который отличает эти два устройства. Из-за низкой мощности датчики движения обнаруживают только крупные процессы. Благодаря высокому разрешению датчики присутствия распознают мельчайшие признаки и обнаруживают мимику, небольшие движения и дыхание. В устройствах часто предусмотрена ручная настройка свойств зон, что позволяет избежать ошибок.
Датчики движения обнаруживают видимые события, поэтому модели часто создаются для использования вне помещений. В зависимости от наличия поблизости объекта или солнца система управляет освещением. Датчик присутствия для активации света более универсален, чем его аналог. Устройство используется в помещениях с большим количеством естественного света. Детектор способен не только управлять освещением и сценариями, но и регулировать работу в зависимости от порога освещенности.
Оба типа оснащены датчиком, который обнаруживает изменения в фоновом режиме. При использовании обычного датчика движения (датчика присутствия) аппаратура активируется при первом обнаруженном событии. Специализированные модели регистрируют каждый шаг или каждое изменение освещения.
Виды устройств
Датчики универсальны и могут использоваться как дома, так и в офисах или производственных помещениях. С точки зрения расположения, устройства могут быть встраиваемыми, настенными или потолочными. Датчики присутствия делятся на 3 типа.
Звуковые
Модели реагируют на любой шум. Для активации устройства достаточно прикосновения руки. В настройках часто устанавливают предел мощности не более 50 дБ. В конструкции предусмотрены кнопки управления, которые расположены на корпусе.
Акустический виртуальный детектор присутствия может быть активирован по таймеру во время отсутствия оператора. Звуковой детектор реагирует на малейший шум, что приводит к ложным срабатываниям. Селективная настройка позволяет регулировать пороговое значение и время срабатывания чувствительности, что позволяет избежать ошибок.
Ультразвуковые и микроволновые
Детекторы присутствия работают по тому же принципу, но имеют разные излучения. Конструкция состоит из генератора и акустического приемника. Передатчик излучает сигналы непрерывно. При возникновении помех или изменении частоты происходит активация устройства. Элементы используются как отдельный блок в системе сигнализации, хотя иногда их применяют и для освещения.
ИК
Инфракрасные датчики присутствия производят лучи, которые отражаются от объектов. Пассивные детекторы считывают только тепловые волны. Активные варианты передают колебания и ждут реакции.
ИК-детектор присутствия излучает энергию, невидимую для человеческого глаза. Фотоэлектрический приемник работает в инфракрасном спектре. Устройство активируется, когда появляется или исчезает препятствие. Например, свет в комнате включается, когда объект перемещается в пределах диапазона обнаружения и покидает помещение.
Комбинированные
Этот тип детектора присутствия устанавливается для минимизации ложных тревог. Детектор имеет 2 системы обнаружения движения. Чтобы включить свет в помещении, оба элемента должны обнаружить активность.
Где используют
Детекторы присутствия экономят электроэнергию. При использовании в помещении потребление электроэнергии снижается на 40-55%. Свет включается только при наличии объекта. В сочетании с датчиками движения эти устройства обеспечивают безопасность на производстве. Технология отключает станок или конвейерную ленту, если существует риск травмирования работника.
Датчики присутствия являются обязательными компонентами умного дома. Устройства не только работают со светом, но и управляют кондиционером или отоплением. Опции активируются в присутствии владельца и выключаются, когда он покидает контролируемую зону. Многофункциональные устройства контролируют температуру в бассейне или предупреждают о появлении постороннего в зоне наблюдения.
Пожарный извещатель реагирует на малейший дым в доме. Датчик дождя контролирует полив участка и закрывает окна в отсутствие владельца. Сантехнические датчики используются для контроля протечек. Они устанавливаются в ванной комнате и на кухне. В случае аварии или забытого крана устройство посылает предупреждение владельцу.
