Wykrywamy ruch podczerwienią cz.1

Mamy XXI wiek. Zewsząd dochodzą nas informacje o automatyzacji nie tylko procesów technologicznych w zakładach produkcyjnych, ale również czynności wykonywanych w domowym zaciszu. Inteligentny odkurzacz, inteligentny kubek, lodówka, toster, wreszcie inteligentny dom. Co raz więcej rzeczy robi się „samoczynnie”, prawda?
A jednak, w zdecydowanej, ale to naprawdę zdecydowanej większości domów, nie ma pomieszczenia w którym nie musielibyśmy podejść do wyłącznika i go nacisnąć, żeby lampa się zaświeciła. Co prawda robimy to automatycznie (mimowolnie), lecz wciąż przy użyciu palca 🙂 .

Opowiem Ci dzisiaj o elementach, które stanowią podstawowy budulec „inteligentnej” domowej instalacji. Same w sobie ułatwiają życie, a w połączeniu z bardziej rozbudowaną automatyką budynkową ich zakres zastosowań i przydatność rośnie.

Konkrety? Poniżej przeczytasz o czujnikach ruchu podczerwieni (PIR) i poznasz:

• Sposób działania (w tym zalety i wady)
• Przykładowe zastosowania
• Na co zwracać uwagę przy wyborze czujnika
• Rodzaje czujników (cz. 2)
• Sposób podłączenia (cz. 2)

I – to co tygrysy lubią najbardziej – w ramach artykułu przeprowadzę kilka (nietuzinkowych) testów (cz. 2).

Jak to działa?

Najważniejszą informacją, gdy mowa o czujnikach ruchu działających w paśmie podczerwieni, jest to, że wykrywają ciepło. Dokładniej rzecz ujmująca ty, zmiany tego ciepła w obserwowanym przez czujkę obszarze.
Każdy człowiek jest źródłem ciepła i emituje związane z tym promieniowanie podczerwone o określonej długości. Jeśli wejdziemy do pomieszczenia, czujnik ruchu wykrywa zmianę promieniowania i załącza obwód do którego podłączona jest np. lampa.

Istotne jest tutaj to, że czujnik nie wysyła żadnych sygnałów – jest pasywny – jedynie obserwuje. W teorii zatem każdy nieorganiczny element, cienka ścianka czy drzwi stanowią dla tej czujki przeszkodę nie do pokonania. W zależności od oczekiwanych rezultatów może to być zaletą jak i wadą.

Omówmy sobie zatem podstawowe cechy tego rozwiązania w kilku podpunktach:

• Wykrywa nie tyle ruch, co zmiany ciepła. Z tego powodu oprócz wykrycia ruchu człowieka, może zareagować na zwierzęta, a także grzejniki czy inne mocno nagrzewające się urządzenia.
• Nie emituje żadnej wiązki, zatem swoim działaniem nie przenika przez ściany lub drzwi. Jest to zaleta, gdy chcemy żeby czujka działała w obrębie danego pomieszczenia (najczęściej tak jest), ale pojawia się problem, gdy chcemy wyjść poza te granice.
• Jeśli przestaniemy się poruszać nawet będąc w polu działania czujki, skoro nie będzie zmian cieplnych w jej obszarze, uzna, że nie ma ruchu, wyłączy oświetlenie, wentylator czy inne urządzenie podpięte pod czujnik.

Przykładowe zastosowania

Nie ma co ukrywać, czujniki ruchu podczerwieni używane są najczęściej do załączenia oświetlenia w pomieszczeniu w przypadku wykrycia „zdarzenia”. Czy na tym ich rola się kończy? Zróbmy małe zestawienie:

• Zapalanie światła (lub podświetlenie ścieżki) przed drzwiami wejściowymi do domu, na klatce schodowej, garderobie, wszędzie tam, gdzie pojawiasz się okazjonalnie i pomieszczenie wita Cię zapalonym światłem, a jak wyjdziesz to zgasi to światło za Ciebie.
• Zapalanie światła nocnego w korytarzu / przedpokoju / hallu, gdy światło główne jest wyłączone – przydatne, nie tylko wtedy, gdy chcemy się dostać w nocy do lodówki, ale także dla małych dzieci, które nocną porą lubią wybrać się czy to do wc czy do rodziców.
• Zintegrowanie czujnika z innymi systemami. Czujnik ruchu może, za pośrednictwem buczka, sygnalizować otwarcie furtki lub bramy wjazdowej. Albo jeszcze lepiej, może załączać kamerę, która zacznie rejestrować obraz.
  Czujnik może odciąć zasilanie urządzeń, których działanie nie jest wskazane (lub nie jest bezpieczne) w obecności człowieka np. zraszaczy w ogrodzie.
  Połączenie czujnika z innymi systemami: ogrzewania, audio czy cokolwiek Ci przyjdzie do głowy, może być dopiero możliwe, gdy w domu mamy wdrożony inteligentny system, który centralnie steruje tymi systemami.

A Ty w jaki sposób wykorzystałbyś czujnik ruchu w swojej instalacji?

Na co zwracać uwagę przy wyborze czujnika

Jest kilka spraw, które powinniśmy wziąć przy wyborze czujnika ruchu PIR. Niektóre mniej, niektóre bardziej istotne, oceń sam co jest dla Ciebie najważniejsze:

• Kąt wykrywania pomiaru – najczęściej czujki ruchu mają dość duży kąt wykrywania ruchu, rzędu 160-180º. Możemy być jednak zainteresowani większym zakresem (360º – czujki montowane na suficie), albo mniejszym.
• Zasięg wykrywania ruchu – czy chcesz, żeby czujnik wykrywał w obszarze kilku czy kilkunastu metrów? Czy interesuje Cię możliwość regulacji tego parametru?
• Przeznaczenie – Czujnik ma być wykorzystany na zewnątrz, czy wewnątrz domu? Jeśli na zewnątrz, ważne, żeby miał obudowę o odpowiednim stopniu ochrony IP obudowy (wiki). W skrócie chodzi o pojawienie się na jego obudowie – mniej lub bardziej przypadkowych – kropli wody.
  Parametr IP jest najczęściej podawany na pudełku czujnika i składa się z dwóch cyfr (im wyższa wartość tym lepiej), z czego druga cyfra oznacza stopień ochrony przed wodą.
  Przykładowo widząc IP20 na opakowaniu wiemy, że obudowa czujnika nie chroni go przed pojawianiem się na jego powierzchni wody.
• Obsługa żarówek energooszczędnych i LED – wbrew pozorom nie każdy czujnik obsłuży dowolne źródło światła
• Regulacja poziomu natężenia oświetlenia – czy jest nam potrzebna i jaka jest możliwość regulacji poziomu (płynny czy dwustanowy)
• Napięcie zasilania – niby drobiazg, do załączania lamp najczęściej przyda nam się czujnik na napięcie 230V, ale upewnij się czy nie chcesz nim sterować np. taśm LED, które mogą być zasilane napięciem 12V.
• Estetyka wykonania i gabaryty – czy zależy Ci na tym, żeby czujnik nie rzucał się w oczy? A może wręcz przeciwnie? 🙂
• Obciążenie znamionowe – czyli ile żarówek lub urządzenia jakiej mocy możesz podpiąć do urządzenia (zwykle wartość podawana w jednostkach mocy czynnej, watach).
• Funkcjonalność niewykrywania małych zwierząt – ot, taki gadżet, który może być istotny dla wielu posiadaczy psów, kotów czy milusińskich „innego typu” 😉 .

Dla przykładu weźmy funkcjonalność, która jest opisana w formie obrazkowej lub obrazkowo-tekstowej na opakowaniach urządzeń.

Przykład 1.

Z tych piktogramów dowiemy się, że (odczytujemy od lewego górnego rogu):

• Czujka jest zasilana napięciem 230V
• Możliwość montażu na suficie
• Posiada obudowę o stopniu ochrony IP44
• Czujnik patrzy pod kątem 180º, co należy interpretować tak, że ma bardzo szeroki kąt widzenia horyzontalnie (lewo, prawo) natomiast ma ograniczony kąt widzenia w pionie (góra, dół)
• Do zastosowań zarówno wewnątrz jak i na zewnątrz (co wynika ze stopnia ochrony IP)
• W środku jest złączka na przewody o maksymalnej grubości 2.5mm²
• Możliwość montażu na ścianie
• Klasa 2 ochronności przeciwporażeniowej (obudowa cała z plastiku, bez części przewodzących (czyli najczęściej metalowych), które można dotknąć z zewnątrz)

Przykład 2.

Tutaj oprócz rysunków, w tym samym miejscu nadrukowany jest opis, który w zasadzie potwierdza to co widzimy na rysunku.
Zauważ, że stopień ochrony obudowy IP20 od razu wymusza konieczność zastosowania czujki wewnątrz domu / mieszkania. Pozostałe elementy są dość intuicyjne, prawda?

Dodatkowa informacja nt. mocy źródeł światła (bardzo często jest taki podział), że klasyczne żarówki podpięte do czujnika sumarycznie mogą mieć moc 1200W (dużo, nie?). Żarówki energooszczędne natomiast mają ograniczenie do 300W (też dużo, jedna żarówka to 8-20W).

Parametry czujników

Wszystkie testowane czujniki posiadają dwa płynnie regulowane parametry, a niektóre z nich nawet 3:

• Czas załączenia (TIME) – czas po wykryciu ostatniego ruchu jaki musi minąć, żeby czujnik rozłączył obwód. Przykładowo, jeśli ustawimy czas na 10s, to po wykryciu ruchu lampa natychmiast się zaświeci, a zgaśnie po 10 sekundach od momentu, gdy przestaniemy się ruszać lub wyjdziemy z pomieszczenia.
• Natężenie światła (LUX) – Poziom natężenia światła poniżej którego czujnik zaczyna działać. Przydatne jeśli chcemy zapalać światło tylko wtedy, gdy jest ciemno (lub nie jest odpowiednio jasno).
• Czułość (SENS) – jest to opcjonalny parametr, pozwala określić zasięg działania czujnika w zakresie od kilku do kilkunastu metrów.

Sposób podłączenia

Podłączenie czujnika PIR to absolutnie nic skomplikowanego. Wszystkie testowane przeze mnie czujniki są zasilane napięciem 230V i schemat pod takie napięcię przedstawię. Na tapetę wezmę pierwszy lepszy czujnik, ponieważ każdy z nich ma podobną lub wręcz identyczną metodykę podłączania kabelków. A więc co? Schemat!

Czujnik ruchu posiada najczęściej 3 zaciski, oznaczone L, N oraz A (ew. L’ lub innym symbolem):

• Czujnik ruchu musimy przede wszystkim zasilić, dlatego do zacisku L podłączamy przewód fazowy, a do zacisku N przewód neutralny.
• Przewód neutralny należy w pewnym punkcie rozdzielić i doprowadzić do lampy, może to być w zacisku N (patrz zdjęcia poniżej), albo za pomocą dodatkowej złączki elektrycznej.
• W przypadku wykrycia ruchu przez czujnik, na zacisku A pojawi się potencjał elektryczny 230V, zatem zacisk ten należy połączyć z zaciskiem L lampy.
• Przewód ochronny prowadzimy z pominięciem czujnika ruchu (nie posiada on obudowy metalowej, stąd nie jest wymagane doprowadzenie do niego przewodu ochronnego).

A działa to mniej więcej tak:

Konwertując powyższy schemat na rzeczywistość otrzymamy taki oto widok:

Szczypta komentarza.

1. Przewody zasilające są doprowadzone od dołu.
2. Przewód brązowy podpięty do żarówki jest połączony z czerwonym przewodem czujnika, na którym potencjał pojawia się tylko wtedy, gdy czujnik wykryje ruch.
3. Przewód ochronny jest połączony poza czujnikiem, a od strony lampy jest zakończony na kostce elektrycznej ponieważ oprawka lampy nie posiada żadnych zewnętrznych części przewodzących.

Zrozumiałe? 🙂

A jak podłączymy zasilanie i pomachamy czujnikowi na przywitanie, to żarówka się zaświeci.

Na koniec pierwszej części omówienie podłączenia czujnika ruchu w formie filmiku wraz z krótkim testem. Zapraszam 🙂

CDN…

W drugiej części artykułu spodziewaj się zaprezentowania:

• Przeznaczenia czujników i porównania ich możliwości
• Sposobu montażu
• Sposobu parametryzacji
• Testów, testów i jeszcze raz testów!