Если вы обнаружили серьезные недостатки по краям печатной платы или если ровные края принципиально важны для функционирования вашего датчика движения, обязательно обработайте их при помощи наждачной бумаги или напильника. Это важно для достижения лучшего внешнего вида и улучшения функциональности устройства.
Самодельные датчики движения для включения освещения
Хотя датчики движения можно легко приобрести в специализированных магазинах, их самостоятельное изготовление может быть увлекательным и полезным занятием, если у вас есть немного свободного времени, базовые навыки и знания. Это не только поможет сэкономить средства, но и подарит вам возможность насладиться процессом технического творчества и самовыражения.
Существуют различные виды датчиков движения, и большинство из них можно сконструировать самостоятельно в домашних условиях. Однако ультразвуковые и радиочастотные сенсоры требуют более сложного и специализированного оборудования для их настройки и могут оказаться сложными для самостоятельной сборки. Поэтому, если вы только начинаете, стоит рассмотреть изготовление более простых устройств, таких как емкостные и инфракрасные датчики.
Датчик емкостного типа
Емкостные датчики реагируют на изменения электрической емкости в окружающем пространстве. В просторечии и даже в технической документации иногда встречается ошибочный термин «объемный датчик». Это недоразумение произошло из-за путаницы между понятиями «емкость» и «объем». Фактически такой сенсор воспринимает изменения именно в электрической емкости пространства, а геометрический объем здесь практически не играет роли.
Создать такой датчик своими руками вполне реально. Простое емкостное реле можно собрать всего лишь на одной микросхеме. В этом случае использован триггер Шмитта К561ТЛ1, а антенной служит провод или металлический штырь длиной около нескольких десятков сантиметров. Эта антена может также быть выполнена в виде металлической сетки или другой проводящей конструкции аналогичной формы.
Когда человек приближается к датчику, возникает увеличение электрической емкости между антенной и полом, что, в свою очередь, приводит к увеличению напряжения на выходах микросхемы в точках 1 и 2. Как только это напряжение достигает определенного порога, триггер переключается, и транзистор начинает работать, открывая канал для питания нагрузки, что в данном случае может быть низковольтное реле.
Однако стоит отметить, что такие простейшие датчики имеют недостаточную чувствительность. Для активации устройства требуется, чтобы человек находился на расстоянии нескольких десятков сантиметров, или даже ближе, от антенны. Более сложные схемы, использующие высокочастотный генератор, обладают большей чувствительностью, но и их изготовление требует больше знаний и умений. К тому же, создание некоторых деталей, таких как катушки, может потребовать от внимательного изготовителя повышенных усилий и времени.
Преимуществом такой схемы является возможность использования запчастей уже готовых устройств, например, трансформатора от транзисторного радиоприемника модели СТ1-А. Он является частью схемы генератора, известного как индуктивная «трехточка» на транзисторе марки VT1. С помощью резистора R1 регулируется уровень обратной связи, что позволяет добиваться появления необходимых колебаний. Далее эти колебания трансформируются на обмотку III и выпрямляются с помощью диода VD1, создавая напряжение, которое открывает транзистор VT2. Это приводит к подаче положительного потенциала на управляющий электрод тиристора, который затем открывается и предоставляет питание реле K1. Контакты этого реле готовы к использованию в различных схемах, например, для подключения сигнализации.
В качестве антенны в этом случае достаточно использовать кусок провода длиной около 0,5 метра. При приближении человека на расстояние 1,5-2 метра емкость, которую создает его тело в контуре генератора, вызывает обрыв несущих колебаний. Напряжение на обмотке III исчезает, что приводит к закрытию транзистора, после чего тиристор выключается и реле приходит в состояние покоя.
Сборка детектора
Для создания вашего самодельного датчика движения вы можете изготовить печатную плату. Например, одним из самых простых и доступных методов является метод ЛУТ, который легко освоить даже новичку. Если же создание датчика является разовым проектом и вы не планируете повторять его в будущем, тогда нет смысла тратить время и силы на сложные эксперименты. Наиболее разумный вариант в таком случае — использование макетной монтажной платы.
Макетная плата представлена в виде панели с металлизированными отверстиями, имеющими стандартный шаг, в которые можно удобно впаивать электронные компоненты. Соединение деталей в схему осуществляется путем подпайки проводников к соответствующим точкам.
Качество и итоговый результат при сборке датчика движения своими руками напрямую зависят от уровня ваших знаний в области радиомоделирования и наличия соответствующих практических навыков. Чтобы свести к минимуму вероятность возникновения элементарных неточностей и ошибок, мы приведем пошаговую инструкцию по изготовлению датчика движения:
Самодельные датчики движения
Схемы сборки датчиков движения, которые можно собрать своими руками, достаточно просты и разнообразны, поэтому каждый желающий может легко сделать их в домашних условиях. Наиболее популярными среди пользователей являются следующие варианты:
- световой датчик;
- емкостный датчик;
- тепловой датчик, основанный на платформе «Arduino».
Первыми в этом списке представлены световые датчики, которые работают на основе встроенного источника света и вынесенного на определенное расстояние транзисторного фотоэлемента. Когда человек пересекает линию света, которую образует лазер или LED, происходит прерывание луча, что вызывает срабатывание исполнительного устройства. В частности, подключенный к этому механизму светильник мгновенно включается. Устройства второго типа, то есть емкостные датчики, используют принцип изменения емкости в зависимости от появления людей в помещении. В таком устройстве основным элементом выступает распределенный конденсатор, собранный из самодельных емкостных конструкций.
Датчик, основанный на плате конструктора «Arduino», меняет свое состояние при изменении теплового излучения.
Самостоятельное изготовление
Процесс самостоятельного изготовления светового чувствительного прибора начинается с внимательной подготовки необходимых материалов и инструментов. Для его сборки вам потребуются:
- электрический паяльник;
- мультиметр для измерений;
- кусачки и пинцет;
- транзисторный фотоэлемент;
- операционный усилитель (ОУ);
- набор компонентов: конденсаторы, резисторы и реле марки РЭС55;
- готовый блок питания, который будет обеспечивать подачу необходимого напряжения в схему.
Также вам понадобится старая лазерная указка, которая будет служить в качестве источника светового сигнала, и набор проводов, чтобы соединить все элементы.
Если вы хотите создать фотоэлемент самостоятельно, вы можете взять старый транзистор (например, модель П416) в качестве основы. Вам нужно будет взять кусачки, чтобы аккуратно удалить крышку транзистора, оставив лишь площадку с тремя выводами. При попадании света на кристаллическую основу вскрытого транзистора он будет работать как фотоэлемент, хотя с несколько меньшей чувствительностью.
Порядок сборки
Для начала возьмите старый, но исправный блок питания с диапазоном напряжения от 4,5 до 12 Вольт. От него требуется отрезать разъем питания. Разъем нужно сформировать как два проводника — положительный и отрицательный, которые потом будут удобно впаиваться в схему. Определить полярность можно при помощи мультиметра, что обеспечит корректность подключения.
Далее выполните следующие шаги:
- Из предоставленных деталей собирается простейшая схема для получения светового сигнала от лазерной подсветки.
- Эта схема подключается к блоку питания, для чего вам необходимо будет воспользоваться паяльником.
- Собранная часть с приемным элементом помещается в подходящую по размеру упаковку, при этом шляпка светочувствительного элемента должна быть выведена наружу для удобного доступа.
По завершении всех сборочных манипуляций следует перейти к монтажу самодельного датчика и его подключению к электрической сети.
Монтаж и подключение
Готовый вами световой датчик оптимально встроить в дверной проем. В таком случае каждый входящий в помещение человек непременно пересечет линию, образованную лучом лазера и приемным элементом (фотоэлементом).
Если ваша система настроена для работы на улице, убедитесь, что помещенный в пластическую оболочку приемник будет немного затенен самодельным козырьком. Иногда используют кусок полупрозрачного материала, который накрывает приемное отверстие в корпусе. Такой подход помогает снизить влияние других источников света, отражающегося от белых стен и поверхностей.
Рекомендуется устанавливать высоту указки и приемника в пределах одного метра от пола. Это оптимальное значение для большинства членов семьи и минимизирует срабатывания устройства при движении домашних животных. Высота в один метр также исключает вероятность случайного попадания лазерного луча в глаза взрослых людей, что немаловажно с точки зрения безопасности.
Для активации и запуска схемы используется реле типа РЭС 55A. Напряжение на обмотку подается с выполняемой исполнительной частью схемы. Порядок работы самодельного устройства следующий:
- При воздействии светового луча в обычном (выключенном) состоянии через фоторезистор проходит ток, что приводит к его открытию.
- С зарядом конденсатора, подключенного к выходу, накапливается потенциал, который формирует равновесие в системе.
- Когда перед приемником появляется препятствие в виде человека, его светочувствительный элемент закрывается, а заряд, накопленный на конденсаторе, начинает стекать через подключенное параллельно сопротивление.
- Этот процесс снижает потенциал в контрольной точке операционного усилителя до почти нулевого значения, что приводит к низковольтному сигналу, поступающему на обмотку реле.
- Из подготовленных компонентов создается простейшая схема, описанная выше.
- Подключение к блоку питания производится с помощью паяльника. Собранная плата в итоге выглядит, как показано на следующем изображении:
- Собранную схему желательно разместить в подходящем по размеру корпусе, чтобы защитить ее от возможного воздействия внешней среды.
Что потребуется для изготовления?
Чтобы собрать датчик движения своими руками, вам потребуется следующий перечень радиоэлементов. Если вы собираете по другой схеме, подбирайте детали в соответствии с ней:
- фоторезистор (при отсутствии можно использовать модифицированный транзистор, как описано ранее);
- емкостной элемент;
- усилитель с возможностью настройки обратной связи;
- два резистора, один из которых должен быть регулируемым;
- реле или контактор в качестве исполнительного блока;
- светодиод или лазерная указка для источника света;
- соединительные провода и плата для монтажа.
Кроме того, для сборки вам понадобятся инструменты: кусачки, паяльник и припой. Если вы планируете использовать монтажную плату, то подготовьте любое устройство для распила или отделения по линиям. Обратите особое внимание на правила подключения электрических элементов: все соединения должны соответствовать п.2.1.21 ПУЭ, что подразумевает использование пайки, болтовых соединений, обжимов или опрессовки. В любом случае старайтесь избегать скруток, так как это может создать серьезные проблемы в будущем. Этот метод подходит только на этапе проектирования и при подборе необходимых элементов, когда все узлы датчика находятся под контролем.
Процесс изготовления датчика движения пошагово
Качество и итоговый результат при сборке датчика движения своими руками в значительной степени зависят от вашей осведомленности в области радиомоделирования и наличия определенных навыков. Чтобы минимизировать вероятность элементарных ошибок, следуйте пошаговой инструкции по изготовлению датчика движения:
Общее время на сборку: примерно 1 час.
Проверьте целостность деталей
Прежде чем начинать сборку, соберите все радиодетали для датчика движения по приведенному ранее списку и визуально проверьте их на наличие повреждений.
Нанесите разметку на плату
Приклади детали к вашей монтажной плате, рассчитайте их количество и способ расположения, исходя из принципа работы и схемы вашего датчика движения. После того как вы определились с необходимым числом отверстий и их размерами, аккуратно отметьте их на плате.
Отпилите по линии разметки часть платы
С помощью слесарного инструмента аккуратно отпилите выделенный участок по нанесенной разметке. Рекомендуется зафиксировать плату в тисках или прижать ее к столу во время распила, чтобы процесс был легче и чтобы вы получили ровную линию отреза.
Обработайте края напильником
Если после распила у вас остались грубые или неровные края, или вам принципиально нужны ровные грани для устройства, обязательно обработайте их наждачной бумагой или напильником. Это придаст вашей работе более профессиональный вид и может улучшить целостность конструкции.
Вставьте детали в отверстия на плате
Установите все компоненты в подготовленные отверстия на плате. Убедитесь, что детали плотно входят и не болтаются, чтобы они не препятствовали помещению устройства в корпус.
Припаяйте элементы на плату
Используя паяльник и припой, аккуратно припоите все элементы сенсора движения к плате, следя за тем, чтобы соединения были надежными и качественными.
Подключите к прибору освещения
В итоге вы получите готовое устройство для фиксации движения, которое можно подключить через реле к освещению. Обязательно протестируйте устройство перед окончательной установкой.
Обратите внимание, что при использовании вашего устройства на улице, совместно с освещением, следует обязательно обеспечить достаточный уровень защиты от проникновения пыли и влаги. Для этого собранная плата помещается в герметичный корпус, и все наружные места соединений обрабатываются герметиком для максимальной защиты.
