Самодельный микроволновый датчик движения

Обновлено: 04.05.2024

СВЧ датчик движения ТДМ ДДМ-01, о котором идет речь в статье. Внешний вид.

Сегодня публикую статью про датчик движения микроволновый TDM ДДМ-01, который я недавно устанавливал. Датчик движения позиционируется как сенсор для включения света, но применений ему множество. В частности, в охранных системах.

У меня с десяток статей по темам, которые касаются датчиков движения, сразу даю ссылку. Рекомендую ознакомиться с этими статьями.

Как всегда, выкладываю всю информацию, фото, инструкции по теме.

Для начала рассмотрим

Принцип работы микроволнового датчика движения.

В отличие от инфракрасного датчика, где сигналом на включение является изменение тепловой обстановки, у микроволнового датчика принцип работы совсем другой. Как следует из названия, этот датчик реагирует на изменение радиочастотного (микроволнового, СВЧ) поля, которое сам и генерирует.

Микроволновый датчик движения ДДМ-01 излучает высокочастотные электромагнитные волны с частотой 5,8 ГГц или около того. Затем датчик реагирует на изменения в отражаемых волнах, которые могут вызваться перемещением объектов в контролируемой зоне. Причем, объект может быть не только теплокровным, живым, но и вообще любым. Главное – чтобы от него отражались радиоволны. А на таких частотах они отражаются от любого предмета, хоть и немного по-разному.

Используется принцип радиолокации, или радара, при котором объект не только обнаруживается ( в данном случае в этом нет необходимости), но и вычисляется его важнейшая характеристика – скорость. А если скорость не равна нулю, то объект движется, а если движется, то датчик срабатывает! Это называется эффект Допплера.

Кто не знает, что это такое, вспомните, как меняется звук гоночного автомобиля, когда он проезжает мимо вас. Хотя скорость автомобиля не меняется, однако, звук меняется значительно. На основе измерения разности исходной и конечной частот можно по формуле точно высчитать, с какой скоростью движется автомобиль. Или любой другой объект.
Эффектом Допплера пользуются и в ГИБДД, и в радиолокации, и в быту)

Датчик определяет движения объекта, как на приближение, так и на удаление. Причем, как показала практика, приближение прямо к датчику даёт бОльший эффект в смысле обнаружения, чем прохождение рядом. Опять же, “виноват” эффект Допплера, я писал выше, почему так происходит. Но всё это – весьма условно, о реальной зоне обнаружения будет сказано ниже.

Я изучал этот предмет почти 20 лет назад, немного подзабыл, и “путаюсь в показаниях”. Знатоки радиолокации и распространения радиоволн – прошу в комментарии.

Характеристики датчика ДДМ-01

Приведу, что написано на упаковке датчика:

Основные достоинства датчика ДДМ-01

Это в основном реклама, а вот и технические характеристики:

Технические характеристики Датчика движения ДДМ-01

Тут в принципе те же параметры, что и у обычного инфракрасного датчика, только отличаются пункты, которые зависят от принципа действия.

Вот шильдик датчика, с его параметрами:

Датчик TDM Electric ДДМ-01. Наклейка на корпусе

Существует разновидность датчика – ДДМ-02. Эта модель отличается лишь конструкцией.

Более подробно по характеристикам, принципу действия, установке и подключению можно узнать в инструкции к датчику ДДМ-01 и ДДМ-02, которую можно будет скачать в конце статьи.

Какой датчик лучше – инфракрасный или микроволновый? Сравнение.

Самое главное отличие микроволновых датчиков от распространенных инфракрасных – то, что они могут видеть “сквозь” любые препятствия. Разумеется, разные препятствия вносят разное затухание, но всё же – инфракрасный не увидит движения сквозь гипсокартон, и тем более через кирпич. А микроволновый – легко!

У этой особенности есть и плюсы, и минусы. Плюс в том, что СВЧ-датчик можно спрятать за стену, за угол, на чердак, в полом потолке, и при этом он абсолютно не будет портить своим присутствием интерьер.

В реальности этот плюс может превратиться в минус, и будут ложные, ненужные срабатывания.

Например, вы поставили датчик в прихожей, направив его через стену на улицу. Идея – датчик в тепле и сухости, но включает свет, когда к крыльцу подходит человек. Однако, датчик будет реагировать и тогда, когда хозяин ходит по прихожей – в это время на улице будет включаться свет, хотя там никого не будет.

У такого варианта есть существенный плюс – датчик находится в помещении (например, в потолке тамбура), а свет включается на улице. Никакой вандал его не достанет и не отключит.

Еще плюс СВЧ датчика – его работа никак не зависит от температуры окружающей среды и объекта. А инфракрасный работает неуверенно, если температура воздуха и объекта близки.

Устройство датчика ТДМ ДДМ-01

Лучше один раз увидеть, чем 100 раз прочитать. Именно поэтому я всегда стараюсь снабдить свои статьи большим количеством реальных фотографий.

Вскрываем корпус датчика. Как обычно, такие устройства собираются защелками и парой шурупов.

Схема микроволнового датчика движения. Внутренний вид.

Вот эта антеннка посередине – это как раз и есть тот самый излучающий и принимающий элемент.

Вид с другого ракурса, на силовое реле. Именно это реле выгорает, если неправильно подключить датчик:

Схема микроволнового датчика. Реле для включения освещения

На СВЧ-модуль, как видно на фото, приходит всего три проводочка. Видимо, этого вполне хватает для его функционирования. Поднимаем модуль,

СВЧ-модуль микроволнового датчика движения

и видим под ним конденсатор схемы питания. На самом СВЧ-модуле никаких надписей нет, кроме даты вверху.

Фото печатной платы со стороны пайки:

Электрическая схема микроволнового датчика движения, вид со стороны пайки

Пример установки

Расскажу, как я устанавливал такой датчик. Во-первых,

Схема подключения

Схема подключения указана на корпусе датчика:

Схема подключения на корпусе датчика

Белым по белому плохо видно, поэтому я нарисовал такую схему:

Схема подключения микроволнового датчика движения ТДМ ДДМ-01

Как видно из схемы подключения, она абсолютно соответствует схеме подключения обычного инфракрасного датчика движения – общий ноль, фаза вход и фаза выход. Ссылка в начале статьи.

Цвета проводов непринципиальны, но я привязался к расцветке проводов, которые указаны в инструкции (руководство по эксплуатации можно скачать в конце статьи) для датчика ДДМ-02.

Установка на стену

Передо мной стояла задача поставить датчик над потолком на стену в кладовке. Датчик стоит в углу, правая стена – коридор, левая – спальня, а справа в метре – стена соседской квартиры:

Установка микроволнового датчика в кладовке. Процесс монтажа

Вместо лампочки, как на схеме, у меня подключен блок питания на 12 В постоянного тока, от которого питаются светодиодные лампочки.

По таким блокам питания и как они подключаются для питания светодиодной ленты, рекомендую мою статью.

Лампочки удобны тем, что имеют распространенный цоколь для галогенок G4, и могут применяться там, где раньше стояли галогенки.

Светодиодные лампочки, включаются от датчика движения через блок питания

Все подключения я делал с помощью клемм Ваго, это быстро, просто и удобно. Защищена вся эта схема автоматом на 6 А.

Вот фото процесса монтажа поближе:

Подключение системы на основе ДДМ

Подключение блока питания. Клеммы

Подключение в распределительной коробке с помощью клемм Ваго

Как видно, коробка оказалась тесновата для такого количества подключений. Правда, тут ещё есть и подключение светильника на 220В, который включается независимо, от обычного выключателя:

Система освещения на основе микроволнового датчика движения

Светодиодные лампочки служат для дежурного освещения, когда кто-то проходит мимо. Свет при этом включается не только в кладовке, но и в соседнем коридоре, в котором постоянно оживленный трафик.

А светильник включают, когда нужен хороший свет в помещении.

Конечный вид всей конструкции выглядит так:

Расположение элементов системы освещения

Настройка зоны обнаружения

Казалось бы, такой простой вопрос не должен вызвать проблем.

В инструкции всё ясно-понятно:

Зона обнаружения, вид сбоку и сверху, инструкция к ДДМ-01.

Однако, гладко только на бумаге. Оказывается, что датчик “видит” движение не только впереди, как показано в инструкции но и сзади. Правда, чувствительность сзади примерно в 2 раза ниже, но всё же, в планы хозяев квартиры не входит, чтобы в коридоре включался свет, когда они встают с кровать в спальне.

Кроме того, как я уже говорил, в 1 метре находится соседская стена (полтора кирпича, на минуточку!). И когда сосед ночью идёт попить водички, в коридоре также может включиться свет!

Эту функцию можно использовать в шпионских целях ;)

Было много всего перепробовано для экранирования, например, пластина из жести и алюминиевая фольга:

Настройка зоны обнаружения

Однако, к особому эффекту это не привело. В результате таких манипуляций диаграмма обнаружения изменялась, но совершенно непредсказуемо. Видимо, влияли многочисленные переотражения от металла в этом месте – от экранов, от блока питания, металлических профилей гипсокартонных стен, и экранирование с целью скорректировать диаграмму ни к чему определенному не привело.

В результате, остановились на выборе ориентации датчика в пространстве, и на уменьшении чувствительности до оптимального порога (примерно 30% – вполне хватило для заявленной цели!).

Вред от микроволновых датчиков

Скажу сразу, всё, что я пишу в данном разделе – ещё до конца не изучено. И вред относителен всегда. Например, съесть пережаренный окорочок, возможно, гораздо канцерогенней, чем прожить год рядом с вышкой мобильной связи.

Для начала, напомню, что все мы пронизываемся СВЧ электромагнитными излучениями с частотами более 1ГГц. И то, что ДДМ излучает сигнал с мощностью 0,01 Вт, может вызвать закономерные опасения.

10мВт (0,01Вт) – это много или мало?

Самый опасный источник СВЧ-излучения у нас в квартирах – это СВЧ-печка (микроволновка). Мощность её излучения – порядка 1000 Вт! И лучший способ уберечься – включать её пореже, и на время работы находиться на расстоянии.

Если сравнивать с сотовым телефоном, у которого мощность может доходить до 1 Вт, то это ничтожно мало, разница в 100 раз. Особенно, если учесть, что телефон мы сами подносим вплотную к голове, а микроволновый датчик находится на расстоянии нескольких метров. А ведь мощность уменьшается обратно пропорционально квадрату расстояния.

Я, чтобы уменьшить вред от сотового, делаю просто – при вызове абонента не подношу телефон к уху в течение 5 секунд, ведь всё равно на набор номера, дозвон и реакцию абонента уходит время. А как раз в течение этих 5 секунд телефон связывается в вышкой на максимальной мощности, и только потом уменьшает мощность до оптимальной.

Другой вред – Wi-Fi роутеры, которые излучают для нас “сигнал интернета” повсеместно. У них мощность порядка 0,1 Вт, что в 10 раз больше, чем от датчика ДДМ. А ведь, устройства, на которые “работает” роутер, являются тоже передатчиками – ведь они не только принимают, но и передают сигнал на роутер!

Я живу в многоэтажке, и если запустить поиск доступных точек доступа, то их окажется не менее 10! А это всё – СВЧ-передатчики! Как они действуют, никто не догадывается? Поэтому я убрал роутер из жилой комнаты, где стоит системный блок, в прихожую. Сигнала вполне хватает для уверенного приема в самой дальней точке квартиры. И даже на полтора этажа ниже!

Кроме того, вред от СВЧ-датчика нивелируется высокой частотой, благодаря которой вся мощность поглощается в верхнем слое кожи и в организм не приникает. Впрочем, слова “мощность поглощается” – очень громкие, поскольку мощность ничтожна.

В заключении приведу табличку, где сведены все данные по СВЧ-мощностям:

СВЧ печь	Телефон	Wi-FI	датчик ДДМ
Мощность, Вт	1000	1	0,1	0,01
Частота, ГГц	2,45	1,8	2,4	5,6

По микроволновке стоит сказать, что её мощность компенсируется экранировкой и малым временем воздействия (несколько минут в день).

Обещанная инструкция (Руководство по эксплуатации и паспорт) к микроволновому датчику движения ТДМ ДДМ-01 и ДДМ-02.

Также выкладываю инструкцию и руководство по эксплуатации на аналогичный датчик фирмы F&F ЕвроАвтоматика (Беларусь). Хотя, есть подозрение, что оба датчика делают на одном китайском заводе.

• F&F DRM-01 manual / Датчик движения микроволновой (с функцией датчика присутствия). Руководство по эксплуатации, pdf, 1.83 MB, скачан: 420 раз./

Где купить

Среди отрицательных свойств микроволновых датчиков называют и высокую цену. Действительно, по сравнению в обычным он стоит примерно в 2-3 раза дороже. Кроме того, ассортимент таких датчиков очень узок, а в некоторых городах вообще датчики ДДМ купить крайне проблематично.

Предлагаю выход – покупать такие датчики в Китае, на АлиЭкспресс.

Просьба к соратникам!

Поскольку практической информации в интернете по таким датчикам крайне мало, просьба делиться опытом по установке, настройке и эксплуатации. Жду отзывов и вопросов в комментариях!

Всевозможные сенсоры позволяют автоматизировать множество процессов в быту.

Некоторые из них можно изготовить самостоятельно.

Сегодня научимся делать датчик движения для включения света своими руками.

Принцип работы устройства

К сведению. Специализированные системы дополняют пожарной сигнализацией. В этом варианте дополнительное оповещение получает дежурный сотрудник МЧС.

Область применения

Самоделки в виде датчиков движения чаще всего конструируются:

В несложных системах сигнализации для гаражей, дач или домов.
Для облегчения и создания дополнительного комфорта – для включения наружного и внутреннего освещения.
Для контроля движения транспорта или людей через зоны невидимости.

Наверное, самостоятельно собранный датчик движения, включающий и выключающий освещение является наиболее распространенным вариантом использования этого устройства.

Такое применение этого электронного устройства позволит избежать дополнительных затрат на электроэнергию, существенно продлит срок службы ламп, создаст дополнительные комфортные условия жильцам.

Виды датчиков

Ремонт датчика движения своими руками

Рассматривать представленные ниже конструкции следует с учетом определенного технического задания. В закрытом отапливаемом помещении электронный модуль способен простоять длительное время без повреждений. На открытом воздухе понадобится защита от неблагоприятных природных воздействий. В некоторых ситуациях нужно предусмотреть эффективные антивандальные мероприятия. При значительных размерах охраняемого периметра существенное значение приобретает дальность.

К сведению. На земельном участке нужно исключить ложные срабатывания от перемещения домашних животных, птиц.

Контактный или магнитный

Без подробных пояснений понятен принцип действия простейшего устройства с механическими контактами. Кнопку (без фиксатора) устанавливают на раме дверного блока. При открывании замыкается подключенная цепь, сигнал поступает на контрольную лампу или специальный блок дистанционного оповещения. Кроме минимальных затрат, подобное устройство привлекает быстротой реализации планов. Для объективности нужно перечислить имеющиеся недостатки:

при монтаже повреждается дверная коробка;
функциональность охранной системы блокируется прижиманием кнопки (лезвием ножа, банковской карточкой);
механический переключатель при частом использовании быстро выйдет из строя.

Контактный датчик и схема с герконом

Вместо простейшего варианта можно применить усовершенствованную схему с герконом. Эта деталь замыкает цепь при удалении магнита. Кроме лучших эстетических параметров, обеспечивается возможность скрытого монтажа. Следует обратить внимание на автономность устройства и отсутствие потребления электроэнергии в режиме ожидания.

ИК-датчик

Рассмотренные варианты обеспечивают контроль дверного блока. Однако они бесполезны на открытом пространстве. Для фиксации перемещений в определенном объеме применяют другие решения.

Интуитивно понятный принцип – регистрация теплового излучения тела человека. Для усиления сигнала используют группу из нескольких линз. Этим же устройством обеспечивают широкую диаграмму направленности. Выбирают датчик, соответствующий определенному диапазону волн. Чувствительность и спектр корректируют фильтрами, дополнительными усилителями.

Такие устройства хорошо выполняют свои функции при отсутствии лишних помех. ИК датчики устанавливают в помещениях, не направляют при монтаже на осветительные и обогревательные приборы. Базовое условие – температура фона должна быть меньше, чем измеряемые параметры.

Лазерный или фотодатчик

Микроволновый

Важно! При выборе такого устройства настройка мощности выполняется с учетом безопасного для человека уровня электромагнитного излучения.

Принцип действия микроволнового датчика движения

Ультразвуковой

К сведению. Некоторые домашние животные реагируют на высокочастотные звуковые колебания. Этот диапазон применяют в специализированных устройствах для отпугивания собак.

Самоделка на Arduino

Для создания работоспособных конструкций удобно применять универсальный контроллер Arduino. Подключение периферийных устройств к этому функциональному блоку не вызывает затруднений.

Самостоятельное изготовление

Самостоятельное изготовление светового чувствительного прибора начинается с подготовки необходимого инструмента и материала. Для его сборки потребуются:

электрический паяльник;
измерительный прибор – мультиметр;
бокорезы и пинцет;
транзисторный фотоэлемент;
операционный усилитель (ОУ);
набор деталей: конденсатор, резисторы и реле РЭС55;
готовый блок питания, обеспечивающий подачу напряжения в схему.

Также необходимо запастись старой лазерной указкой, служащей источником светового сигнала и набором проводов.

Порядок сборки

Сборка датчика движения

Берется старый, но работающий блок питания от 4,5 до 12-ти Вольт, от него отрезается питающий разъем. Отвод оформляется в виде двух проводников (плюса и минуса), которые удобно впаивать в схему. Определиться с полярностью электропитания можно с помощью мультиметра.

Все последующие операции выглядят так:

Из подготовленных деталей собирается несложная схема приемника светового луча от лазерной подсветки.
Сама она подключается к блоку питания, для чего придется воспользоваться паяльником.
Собранная часть с приемным элементом помещается в подходящую по размерам коробку; при этом шляпка светочувствительного элемента выводится наружу.

По завершении сборочных операций следует перейти к монтажу самодельного датчика и последующему его подключению.

Монтаж и подключение

Различные схемы подключения

Сделанный своими руками световой датчик удобнее всего встраивается в дверном проеме. В этом случае входящий в помещение человек обязательно пересечет линию, образованную лучом указки и приемником светового излучения (фотоэлементом).

Если система располагается на улице, помещенный в пластиковую коробку приемник при установке слегка затеняется самодельным козырьком. Иногда для этих целей используется кусок пропускающего свет материала, закрывающего приемное отверстие в коробке. Использование таких приемов позволяет снизить влияние других источников света, отраженных от белых поверхностей, например.

Высота установки указки и приемника внутри помещений выбирается равной одному метру. Такое расположение оптимально для большинства членов семьи и вместе с тем прибор не будет срабатывать при перемещении животных. Эта высота к тому же исключает возможность попадания лазера в глаза взрослого человека.

Реле герконовое рэс-55А (5 вольт)

Для включения и срабатывания схемы используется реле типа РЭС 55A, на обмотку которого напряжение подается с исполнительной части. Порядок работы самодельного устройства:

Под действием светового луча в нормальном (не включенном) состоянии через фоторезистор протекает ток, приводящий к его отрыванию.
На подключенном к выходу конденсаторе накапливается заряд, создающий на его обкладках определенный потенциал (система находится в равновесии).
При появлении преграды в виде человека приемник-фоторезистор закрывается, а накопленный на обкладках заряд стекает через подсоединенное параллельно сопротивление.
Это приводит к снижению потенциала в контрольной точке ОУ практически до нуля, в результате чего низковольтное напряжение поступает на обмотку реле.

Контакты реле замыкают цепь питания светильника, на который мгновенно подается сетевое напряжение 220 Вольт. После прохода человека система останется в неизменном состоянии до тех пор, пока выключатель остается с включенной кнопкой.

Схемы для самодельных датчиков движения

Схема стабилизатора напряжения 220в своими руками

Представленные варианты нужно рассматривать с учетом личного опыта. Травление печатных плат и другие сложные технологии следует освоить заранее. Слишком высокая температура и другие ошибки при монтаже способны повредить микросхемы и радиодетали.

Емкостной

В этой схеме представлен генератор (100 Гц), собранный на полевом транзисторе VT1. Соответствующим образом (на резонансную частоту) настраивают контур из катушки индукции (L2) и конденсатора (C2). Детектор – диод VD1.

Емкостной датчик

Резистором R3 в этой схеме устанавливают опорное напряжение. Если приблизиться к датчику (А), изменятся емкость и начальная настройка генератора. Уменьшение частоты нарушит работу резонансного контура, уменьшит амплитуду сигнала на входе транзистора. Для подключения периферийных устройств можно использовать переключатель нужной мощности (тиристор VS1).

Тепловой датчик на Arduino

Для сборки этой схемы нужно подготовить следующие функциональные компоненты:

датчик ИК диапазона;
серийный контроллер Arduino;
блок питания 5±1V.

Кольцевой выключатель

К самым простым датчикам движения можно отнести самовозвратные точки (кольцевые выключатели). Такое оборудование применяется при включении света в холодильнике. Для работы схемы используется:

геркон или герметизированный контакт, представляет собой колбу, внутри которой запаяны 2 ферромагнитных контакта;
магнит.

Во время приближения магнита к геркону контакты замыкаются, а при удалении – размыкаются. При разомкнутых контактах напряжение подается на лампу в холодильнике, и свет загорается. При замкнутых контактах лампочка обесточивается.

Такой самодельный датчик движения можно просто подключить к существующей охранной сигнализации или к звуковому извещателю. За счет этого при размыкании контактов, то есть открытии двери, система подаст звуковой сигнал. Схема применяется на дверях охраняемых объектов, но не подходит для открытых территорий.

Датчики движения с герконами

Для осуществления контроля на больших пространствах используются более сложные устройства, которые могут реагировать на различные изменения в окружающей среде. К подобным элементам относят:

фото,- и звуковые реле;
датчики поля;
пироприемники.

Как сделать лазерный датчик движения

Лазерная сигнализация с дистанционным оповещением

Условия для установки

Прежде чем создавать собственный датчик движения, необходимо определиться с рядом важных условий. Последние влияют на параметры будущего устройства. К числу таких условий относится:

Выбор места установки. От этого параметра зависит конструкция датчика. В частности, если он используется на улице, то необходимо сделать для него влагостойкий корпус. Место установки также определяет уровень мощности, которым должен обладать сенсор.
Наличие преград. Люстры, деревья и другие объекты мешают прохождению сигнала.

Подключение прибора и настройка чувствительности

Для примера можно использовать алгоритм действий при выборе типового пироэлектрического модуля HC-SR501. Первым переменным резистором настраивают чувствительность. Кроме дистанции (до 7 м), этим параметром можно ограничить размер детектируемых объектов. Вторым регулятором устанавливают необходимое время для задержки управляющего выходного импульса. Положением перемычки устанавливают режим:

H (по умолчанию) – отсчет времени начинается от момента обнаружения движения;
L – определение движения обнуляет таймер.

Элементы настройки

Платформы для конструирования

Датчик движения для включения света

Для создания более сложных и функциональных устройств можно использовать готовые платы для радиоконструирования, к примеру, Arduino. Так называется аппаратная вычислительная платформа с собственным процессором и памятью. Arduino выполняет сразу несколько важных задач:

считывает и обрабатывает сигнал с инфракрасного датчика;
реагирует на движение;
проводит оповещение.

Для создания датчика потребуются сама платформа, PIR-датчик, макетная плата и провода. Можно подключать датчик сразу напрямую к Arduino, но так сложнее обеспечить плотное прилегание. Поэтому удобнее воспользоваться бредбоардом.

Все инфракрасные датчики имеют одинаковое строение. Главным параметром, по которому можно отличить один сенсор от другого, является чувствительность, а, значит, и используемая оптика. Оптимальным PIR датчиком сегодня является устройство с линзами Френеля. Эти линзы могут концентрировать излучение, повышая порог чувствительности.

Датчик движения на Arduino

Главной задачей платформы является отправка данных по USB Serial при обнаружении движения через определенные промежутки времени. Отладка оборудования осуществляется за счет программного обеспечения Python и PySerial.

Такой датчик движения для включения света можно запрограммировать на создание определенного уровня освещенности. Это оборудование можно использовать для обустройства системы сигнализации в гараже, тогда детектор будет подключаться к звуковому модулю.

С помощью специальных устройств можно контролировать несанкционированное проникновение в охраняемую зону. Кроме систем безопасности, соответствующие средства применяют для автоматизации отдельных рабочих процессов. Создать датчик движения своими руками можно с помощью инструкций, приведенных в этой публикации.