Датчики движения и присутствия

Министерство  образования и науки Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Уфимский государственный нефтяной технический  университет»

Кафедра автоматизации технологических  процессов и производств 
 
 

КУРСОВАЯ  РАБОТА

по дисциплине

«СРЕДСТВА ПОЛУЧЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ»

Вариант № 4 
 
 

Выполнил: студент гр. БАГ-08-01 ________ С. З. Лутфуллин

                                                          подпись И.О. Фамилия

             «______»_____________2011г.

       дата сдачи на  проверку

Проверил: доцент ________________ ________ С. В.Светлаково

                                                          подпись И.О. Фамилия

Оценка _________ «______»_____________2011г.

                дата проверки 
 

Уфа 2011.

    Содержание 

    Введение……………………………………………………………………...3

1. Принцип работы датчика………………………………………………...5
2. Управление освещением датчиками движения и присутствия……….6
3. Основные характеристики датчиков движения и присутствия……...10
4. Схема подключения датчика движения……………………………….11
5. Датчики движения………………………………………………………13
1. Датчик движения серии Y7001000………………………………13
2. Датчик движения Контроль-Люкс 240°…………………………14
3. Наружный цифровой ИК-датчик движения  PMD85…………...15
4. Датчики движения. Детектор движения , Чистополь…………..16
5. Датчики движения IS140…………………………………………17
6. Датчики движения LX-03A………………………………………18
7. Датчик движения 87098/12/30……………………………………19

    Заключение…………………………………………………………………20

    Литература………………………………………………………………….21 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Введение

    Да́тчик движе́ния — датчик, обнаруживающий перемещение каких-либо объектов.

    Датчик движения - это пироэлектрический детектор, служащий приемником волн инфракрасного диапазона. Из курса физики мы знаем, что любое тело, нагретое до определенной температуры, начинает излучать ИК волны[6]. То есть, принцип работы датчика движения основан на регистрации, инфракрасных волн, которые исходят от тела человека.  
В инфракрасном датчике имеется линза Френеля, разделенная на сектора, с помощью которой формируется нужная зона, которую контролирует датчик движения. При пересечении человеком зон сформированных линзой, на пироэлектрическом детекторе, появляются импульсы, сигнала. 
Сигнал, полученный от пироэлемента, усиливается усилителем, затем с помощью компаратора преобразуется в цифровой, и подается на реле, которое и формирует сигнал тревоги, путем размыкания контактов.

    В быту чаще всего под этим термином подразумевается электронный инфракрасный датчик, обнаруживающий присутствие  и перемещение человека, и коммутирующий  питание электроприборов (чаще всего  освещения).

    Иногда  датчиками движения ошибочно называют акселерометры; в действительности акселерометры не могут почувствовать прямолинейное равномерное движение, зато чувствуют ориентацию относительно вертикальной оси даже в полном покое.

    Применение

• Автоматическое управление освещением
• Охранная сигнализация

    В России при проектировании новых  и реконструкции существующих инженерных систем зданий и сооружений вопросам энергосбережения уделяется все  больше внимания. Поэтому существует значительный интерес к зарубежным, уже испытанным методам и разработкам, позволяющим получить значительную экономию энергии.

    Энергосберегающие мероприятия, внедряемые в Германии, хорошо зарекомендовали себя и на российских объектах. Так, нашло широкое  применение в системах внутреннего  освещения зданий автоматическое управление с использованием специальных датчиков. Германия далеко продвинулась в данном направлении: в стране на федеральном  уровне принят закон, регламентирующий обязательную установку в зданиях  датчиков присутствия и движения с целью экономии электрической  энергии, затрачиваемой на искусственное  освещение. Без реализации данных энергосберегающих  требований невозможно спроектировать новое здание или провести реконструкцию  существующего. Их выполнение незатруднительно, т. к. рынок предлагает широкий выбор датчиков движения, присутствия, сумеречных датчиков и сопутствующего оборудования, необходимого для автоматического регулирования освещения в зданиях [4].  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Принцип работы датчика

    Принцип работы основан на отслеживании уровня ИК-излучения в поле зрения датчика (как правило, пироэлектрического). Сигнал на выходе датчика монотонно зависит от уровня ИК излучения, усредненного по полю зрения датчика. При появлении человека (или другого массивного объекта с температурой большей, чем температура фона) на выходе пироэлектрического датчика повышается напряжение. Для того чтобы определить, движется ли объект, в датчике используется оптическая система — линза Френеля. Иногда вместо линзы Френеля используется система вогнутых сегментных зеркал. Сегменты оптической системы (линзы или зеркала) фокусируют ИК-излучение на пироэлементе, выдающем при этом электроимпульс. По мере перемещения источника ИК-излучения, оно улавливается и фокусируется разными сегментами оптической системы, что формирует несколько последовательных импульсов. В зависимости от установки чувствительности датчика, для выдачи итогового сигнала на пироэлемент датчика должно поступить 2 или 3 импульса.

    Датчики, использующиеся в системах охранной сигнализации, имеют выходное реле типа «сухой контакт» (нормально замкнутый).

    В датчиках, используемых для управления освещением, для коммутации нагрузки обычно применяются твердотельные  выключатели на основе тиристоров или симисторов [1]. 
 
 
 
 
 
 
 
 

2. Управление  освещением датчиками  движения и присутствия.

    Одним из эффективных способов решения  проблемы экономии электроэнергии является установка датчиков движения и присутствия. Принцип их работы прост: датчики  автоматически включают / выключают освещение в помещении в зависимости от интенсивности естественного потока света и/или присутствия людей. Возможным это делает пассивная технология инфракрасного излучения: встроенные IR-датчики производят запись тепловой радиации и преобразовывают ее в измеряемый электрический сигнал. Люди излучают тепловую энергию, спектр которой находится в инфракрасном диапазоне и не видим человеческому глазу.

    Рис. 1 иллюстрирует распределение температуры  человеческого тела в инфракрасном спектре. Тепловая радиация собирается оптической линзой и проектируется  на инфракрасные датчики. Изменения  тепловой радиации, т. е. различия в  температуре, вызванные движением, регистрируются датчиками и преобразуются  в электрический сигнал. Встроенная в датчик электроника обрабатывает полученный сигнал и производит заранее  установленные действия (включение / выключение групп освещения).

    Оптическая  система линз фиксирует тепловую радиацию и проектирует данные на инфракрасный датчик. Область обнаружения  датчика поделена на активные и пассивные  зоны. На инфракрасный датчик проектируются  только активные зоны. В результате изменения показаний инфракрасной радиации от одной активной зоны к  другой посылается сигнал (рис. 2).

    Выбор проектировщика: датчик движения или  присутствия?

    Сориентироваться  в выборе между применением датчика  движения или присутствия поможет  таблица. В любом случае, принимать  решение следует обдуманно, учитывая различные параметры: от места предполагаемого  размещения до желаемого сценария работы.

    Необходимо  также принимать во внимание дальность  действия датчиков и их чувствительность, которая зависит от ряда факторов, способных меняться в зависимости  от состояния окружающей среды и  иных причин:

    • диапазон действия (например, увеличение зоны покрытия с увеличением высоты установки датчика) (рис. 3а, 3б). В  этом случае чувствительность уменьшается, поскольку пассивные и активные зоны становятся больше (рис. 3б);

    • определение оптимальной диагонали  движений человека, чтобы вызвать  срабатывание датчика (рис. 2);

    • влияние сезонных колебаний температуры  окружающей среды. В середине лета различие температуры окружающей среды и  тела человека будет невелико, в  то же время зимой большая часть  поверхности тела человека плотно закрыта  одеждой (рис. 1). Также погодные явления, такие как снег, дождь и туман, поглощают инфракрасное излучение  и могут уменьшить диапазон срабатывания датчика (рис. 3а).

    Благодаря интегрированной стабилизации температурного уровня, датчики максимально компенсируют и сглаживают влияние окружающей среды на работу устройств. После  выбора соответствующего датчика при  его инсталляции внимание должно быть уделено возможным помехам, таким как:

    • растения (деревья, кусты), колышущиеся  под влиянием ветра;

    • животные (собаки, кошки и т. п.);

    • горячие воздушные потоки от вентиляторов или отопительного оборудования;

    • электронные источники вмешательства, расположенные в непосредственной близости, например телевидение и  hi-fi-устройства, компьютеры, системы радиосвязи и т. д.;

    • источники искусственного освещения, установленные рядом с датчиками.

    Упомянутые  помехи могут вызвать неумышленное срабатывание датчика, поэтому посредством  имеющихся в комплекте шторок зону покрытия можно изменять, учитывая индивидуальные особенности. Важно  то, чтобы датчик имел открытое поле видимости, поскольку температурное  излучение от человека не может проникнуть сквозь твердые объекты (стены, двери, окна или застекленное помещение) (рис. 3в).

    Датчики могут быть запрограммированы с  помощью дистанционного пульта управления, что облегчает установку различных  параметров и настройку работы датчика, а также избавляет от необходимости  применять дополнительное оборудование (инструменты, лестницы и т. п.) [2].