Датчики присутствия и движения: разбираемся в различиях
Включение освещения по взмаху руки ещё недавно можно было отнести к разряду фантастики. В современной жизни загорающийся в нужный момент свет стал привычным явлением. Благодаря датчикам движения и присутствия больше не нужно тщетно пытаться попасть ключом в темноте в замочную скважину, искать на ощупь выключатель, натыкаясь на какие-то предметы, или волноваться о том, был ли выключено освещение после ухода. Умные устройства сами включат свет при Вашем появлении и выключат его после.
Освещение без лишних включений
Локальные датчики контроля освещения кроме комфорта экономят ресурс осветительных приборов и позволяют снизить затраты электроэнергии до 50%. Практически все устройства, реагирующие на движение оснащены датчиком контроля освещенности. Что позволяет включать свет только при недостатке естественного освещения. То есть датчики не будут срабатывать, например, днём. Сами устройства распознают движение или присутствие в разных зонах обнаружения благодаря PIR-сенсору. Он улавливает перемещение инфракрасного излучения, которое имеет каждое тело с температурой выше абсолютного нуля.
Один принцип действия, но разные зоны чувствительности
Как мы уже поняли, два вида датчиков работают по одному принципу. Реагируют на движение, которое происходит в зоне видимости PIR-сенсора, включают освещение и выключают, когда объект покинул радиус действия. Различие состоит в том, что у датчиков разные зоны чувствительности и срабатывают они на разную интенсивность движений.
Датчики движения не имеют высокой зоны чувствительности и реагируют только на крупные движения при недостатке естественного освещения. Устройства измеряют освещенность при регистрации первого движения, и при недостаточном уровне света включают освещение. После прекращения движений в доне действия сенсора, датчики выключают свет спустя заданный промежуток времени. Обычно эти устройства выполняются высоким уровнем пылевлагозащиты, чтобы их можно было использовать на улице или во влажных помещениях со слабым уровнем освещения.
Например, датчики движения станут отличным решением для наружной подсветки входной двери в тёмное время суток. Или будут включать свет на лестничной клетке, в прачечной комнате, в гараже, на складе, в подвале и так далее.
То есть датчики движения следует применять для управления освещением в проходных зонах и помещениях с малым количеством естественного света или без него.
Датчики присутствия регистрируют каждое движение постоянно и отличаются высокой чувствительностью. Устройства способны улавливать даже незначительную активность и оставлять освещение включенным на протяжении всего времени её регистрации. Например, контролировать освещение кабинета, пока Вы печатаете на компьютере или пишите.
Также датчики присутствия отличаются многофункциональность. Они могут регулировать яркость ламп по разным протоколам управления в зависимости от уровня естественного освещения за окном. Либо выполнять комплексные сценарии управления дополнительными нагрузками с разным временным интервалом срабатывания. Например, по основному каналу управлять освещением кабинета, а по-дополнительному включать кондиционер. Важно, выключение света в дневное время не повлияет на работу кондиционера. Так как дополнительный канал не имеет связи с сенсором освещенности.
То есть датчики присутствия подойдут для пространств с большим количеством естественного света. И помещений, где люди находятся продолжительное время будь то офисы, места общественного назначения или частные владения.
Автоматически контролируя включение света, уровень яркости светильников и включение дополнительных бытовых приборов, локальные датчики делают нашу жизнь максимально комфортной и наполненной светом.
ДАТЧИКИ ПРИСУТСТВИЯ
И ДВИЖЕНИЯ
Оба типа устройств имеют сенсор для регистрации движения и сенсор для измерения уровня освещенности. Тем не менее датчики движения и датчики присутствия подходят для разных целей использования.
ДАТЧИКИ ДВИЖЕНИЯ
Датчики движения распознают в зоне охвата амплитудные движения, например когда человек идет или активно жестикулирует. После того, как датчики движения регистрируют движение, они однократно измеряют уровень освещенности. Если он ниже предварительного заданного значения, то датчики включают освещение. Если датчики больше не регистрируют движение, они выключают освещение по истечении времени ожидания.
Датчики движения с их простой технологией регистрации движения и однократным измерением уровня освещенности оптимально подходят для проходных зон, второстепенных и подсобных помещений с незначительной долей естественного освещения, предназначенных для кратковременного использования, а также они подходят для установки вне помещений..
Датчик движения внутренних систем >> Датчик движения внешних систем >>
ДАТЧИКИ ПРИСУТСТВИЯ
Датчики присутствия тоже регистрируют амплитудные движения, но помимо них также способны улавливать в зоне охвата и более мелкие, едва уловимые движения, например, нажатия на клавиши компьютерной клавиатуры. Благодаря этому, датчики присутствия, в отличие от датчиков движения, могут регистрировать длительное присутствие людей, например, за рабочим столом в офисе.
При регистрации движения и недостаточной яркости дневного света датчики присутствия включают освещение. Однако, в отличие от датчиков движения, они измеряют уровень освещенности не однократно, а многократно, пока регистрируется присутствие людей. Если заданный уровень освещенности достигается за счет дневного или естественного света, то датчики присутствия выключают искусственное освещение в целях экономии энергии, даже при присутствии людей. Кроме того, они могут выключать освещение по истечении времени ожидания.
Датчики присутствия с функцией поддержания постоянного уровня освещенности обеспечивают повышенный уровень комфорта и энергоэффективности. Благодаря постоянному измерению уровня освещенности, они могут непрерывно регулировать яркость искусственного освещения в зависимости от яркости естественного освещения.
Датчики присутствия, благодаря более точной регистрации движения и непрерывному измерению освещенности, оптимально подходят для использования в помещениях, в которых люди пребывают в течение долгого времени, особенно в помещениях с частичным естественным освещением. Именно поэтому они часто используются, например, в офисах, учебных аудиториях и комнатах отдыха.
Датчик движения и датчик присутствия: в чем разница
Мы уже рассказывали про разные датчики, которые, будучи подключенными к разным приборам (в том числе и освещения) могут существенно облегчить жизнь. Говорили мы и про датчики движения, но в целом, там мы обсуждали их плюсы и минусы, а также варианты использования. Но помимо датчиков движения есть еще датчики присутствия. Забегая вперед скажем, что вторые являются разновидность первых, правда стоят несколько дороже. А что у них общего и в чем между ними разница, а также какой тип датчика выбрать именно для вашей ситуации, мы и поговорим в нашей статье. Хотя их принцип действия похож, но между ними есть очень большая разница. В первую очередь именно с точки зрения практического использования. Но обо всем по порядку.
Принцип работы датчика движения
Но сперва нужно разобраться, как именно работает датчик движения, это поможет нам понять, чем он отличается от датчика присутствия. Датчик реагирует на волны, которые поступают к нему из окружающего пространства. Волны могут быть разными: инфракрасные, микроволновые, ультразвуковые или комбинированные. Наиболее распространен первый тип, поэтому в этой статье мы будем рассматривать именно его. Это пассивные датчики, то есть, они не испускают лучи, а только улавливают инфракрасное излучение. Кстати, это довольно популярное заблуждение, когда люди думают, что датчики испускают какие-то лучи, на самом деле, в большинстве случаев (если говорить про бытовые устройства) это совсем не так.
Датчик анализирует излучение от всех предметов, а также от людей и животных. Разумеется, этот анализ не является сплошной картинкой, зона, в которой работает датчик, разбита на сектора. Чувствительность датчики тоже ограничена, в этих зонах он не выделяет мельчайшие детали (не забывайте, мы говорим о бюджетных решениях). Кроме того, в некоторых используют пластиковые линзы, которые еще больше снижают их чувствительность. Зон чаще всего три, они разделяются по мере удаления от него, их можно обозначить как ближнюю, среднюю и дальнюю. Сами зоны разделены на сектора. Чем дальше от датчика движения, тем больше сектор его обзора. Тут еще стоит отметить, что в близи датчик реагирует на менее значительно движение, чем на удалении. Например, если в ближней зоне он среагирует если что-то переместится на 40-50 сантиметров, до в дальней зоне это может быть 2-3 метра. Отчасти из-за этого бывают задержки срабатывания, но тут есть и другие причины.
Датчик движения срабатывает тогда, когда человек из одной зоны переходит в другую. То есть, если он будет двигаться в пределах одной зоны и навстречу датчику, то он не сработает. Кроме того, некоторые датчики могут быть настроены на срабатывание только на пересечение всех трех зон. Говоря простыми словами, для срабатывания датчика инфракрасное излучение должно измениться в двух зонах, а иногда и в трех. Повторимся, речь идет про недорогие бытовые модели.
Как устроены датчики присутствия и в чем разница
Мы в общих чертах разобрались, как устроены датчики движения, а теперь поговорим о том, как устроены датчики присутствия. Длинного разговора тут не будет, ведь они устроены аналогично! В том смысле, что принцип работы у них такой же, но отличия есть. Они заключатся в том, что в датчики присутствия зона контроля это не несколько больших зон, а куда большее количество мелких зон. Их число может быть разным, датчики присутствия тоже бывают разными, но если сказать просто, то их чувствительность значительно выше.
Проще говоря, датчик движения сработает на явное движение достаточно крупного объекта. Если человек будет сидеть или стоять, либо пройдет несколько метров навстречу датчику движения, то он не сработает. В случае с датчиком присутствия картина иная. Он тоже реагирует на движение, ведь принцип действия у него аналогичный. Вот только чувствительность его значительно выше из-за куда большего количества секторов, поэтому он отреагирует на взмах рукой или даже на наклон головы. А может среагировать и на менее выраженные движения. Поэтому иногда их называют «датчики движения высокоточные», хотя «датчик присутствия» все же более верно, ведь он реагирует именно на присутствие человека.
Какой датчик лучше выбрать
Ну а теперь, зная отличия между ними, мы легко сможет выбрать тот датчик, который для нас подходит лучше всего. А выбрать нужно, ведь дело тут не только в цене разных типов, где датчики движения значительно дешевле, дело и в их способностях. В проходных зонах, вроде двора, с целью организации освещения дорожек, для подсветки ворот или дверей гаража, можно будет обойтись датчиком движения. Датчик присутствия же имеет смысл устанавливать только там, где человек именно присутствует постоянно. В проходных зонах его ставить не стоит, так как он будет слишком часто срабатывать, иногда он может реагировать даже на шевеление листьев на ветру. Разумеется, также реагирует на кошек и даже на более мелких животных. Именно по этим причинам датчики присутствия чаще всего используют в помещениях, тогда как датчики движения больше подходят для улицы.
Датчики присутствия
Датчики присутствия – один из видов датчиков обнаружения, которые используются там, где помимо движения необходимо реагировать на присутствие человека. В основном это офисные помещения и санузлы, где использование датчиков присутствия позволяет достичь максимального комфорта — при недостатке освещения включится свет, а система вентиляции начнет работать независимо от общего освещения и выключится через определенное время.
Данная статься поможет выбрать наиболее подходящий для ваших задач датчик движения или датчик присутствия.
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% — снижение затрат на электроэнергию при включении/отключении освещения по обнаружению человека.
20% — снижение затрат при включении/отключении освещения в зависимости от освещенности естественным светом.
Рисунок 1. Экономия от датчиков движения и датчиков присутствия.
Как он работает?
По физическая природе видимый свет и ИК излучение одинаковы. ИК излучение также можно сфокусировать линзой, как обычный свет. При попадании ИК излучения на фотоэлемент он меняет свои параметры. При комнатной температуре в видимом свете тела не светятся, а в ИК диапазоне – просто сияют.
Эти фотографии в ИК диапазоне сделаны в полной темноте.
Изображение 2. Как видит датчик движения?
Назовем это излучение «инфракрасным светом» или сокращенно «ИК свет». А словом «свет» будем обозначать обычный видимый свет.
Яркость ИК света зависит от температуры тела. Что горячее – светится ярче, что холоднее, светится слабее. Контраст между ИК свечением человека и, например, ИК свечением холодного окна значительный. Присутствие человека распознается сразу.
ИК свет человека и ИК свет теплого пола практически одинаковы. Распознать человека на фоне теплого пола почти невозможно. Поэтому датчики движения, и датчики присутствия реагируют на появление и исчезновение ИК света на фотоэлементе. Такие появления-исчезновение ИК света чаще всего вызвано деятельностью человека, реже факторами, не связанными с человеком, например, движением теплого воздуха от батареи и т.п. Поэтому ошибочные срабатывания присущи всем датчикам движения (присутствия).
Внимание! И датчики движения, и датчики присутствия реагируют на появление-исчезновение ИК света на фотоэлементе датчика. Эти изменения могут вызываться как движением человека, так и другими причинами. Поэтому ошибочные срабатывания – это свойство датчиков движения (присутствия).
Датчики движения загрублены и реагируют только на идущего человека.
Датчик присутствия реагирует на все незначительные движения, обычно совершаемые человеком, когда он стоит или сидит: движение пальцев по клавиатуре, покачивание головы и т.п. Если человек будет сидеть абсолютно неподвижно, то через заданное время датчик отключит свет.
Устройство датчика присутствия
В середине датчика расположены приемники ИК света – фотоэлементы.
Эти элементы накрыты похожей на колпак мультилинзой. Мультилинза состоит из множества маленьких линз, каждая из которых фокусирует ИК свет на плоскость фотоэлемента, а одна из них – непосредственно на сам фотоэлемент (сигнал регистрируется).
При движении человека через какое-то время фокус линзы уходит с фотоэлемента и сигнал пропадает. Затем уже другая линза фокусирует ИК свет человека на фотоэлемент – сигнал опять появляется. Такое появление-исчезновение-появление сигнала — признак присутствия человека. Каждая линза охватывает свой сегмент. Сигнал пропадает при выходе человека (руки человека) за границы этого сегмента. При перемещении внутри сегмента, сигнал не меняется.
Первый вывод. Чем больше таких линз, тем более мелкие движения может улавливать датчик.
Второй вывод. С удаление от датчика размер сегмента увеличивается и с какого-то расстояния все мелкие движения, например, движение рук, покачивания головы будут находиться в границах одного сегмента. После этого расстояния датчик присутствия может работать уже только как датчик движения.
У датчиков движения сегменты более крупные по сравнению с датчиками присутствия. Датчики движения загрублены и реагируют на более яркий ИК свет по сравнению с датчикам присутствия.
Установка датчика
- На датчик не должен падать прямой свет ламп.
- В зоне обнаружения датчика не должно быть посторонних объектов, ограничивающих обзор датчика, например подвесных светильников.
- Так же в зоне обнаружения не должно быть перегородок, даже стеклянных, т.к. ИК свет сквозь стекло не проходит.
Основная характеристика датчика движения – радиус обнаружения. Для датчика присутствия – радиус обнаружения сидящего или стоящего человека и радиус обнаружения идущего человека. Этот радиус должен «дотягиваться» до углов помещения. Если не дотягивается, то в комнате придется ставить 2 а то и 3 датчика.
Охватить прямоугольное помещение датчиками с круговыми диаграммами можно только с перехлестом диаграмм. Почти все датчики движения (присутствия) на сегодня – это датчики с круговыми или овальными диаграммами обнаружения.
Только немецкая компания Theben AG делает датчики присутствия с квадратной зоной обнаружения. Квадратная зона обнаружения значительно упрощает проектирование, да и самих датчиков требуется меньше: 4 «квадратных» вместо 7 с круговой диаграммой. Углы помещения надежно перекрываются.
Настройка датчика
Датчики настраиваются потенциометрами. Обычно их три:
- для настройки чувствительности датчика (SENS), настраивается яркость ИК света, на которую должен реагировать датчик
- для установки времени задержки отключения освещения (TIME) – максимального интервала между появлениями сигнала на фотоэлементе. Если за это время сигнал не меняется, датчиком отключит освещениение, вентиляцию – все что подключено к датчику.
- (LUX) для настройки порогового значения по освещенности естественным светом (от окон, балкона и т.п.). Света от окон достаточно — при обнаружении человека светильники не включаются.
Настройка порогового значения освещенности
Дождитесь освещенности от окон, при которой датчик должен включать светильники. Медленно поворачивайтее потенциометр Lux, пока не включится свет. Если потенциометры на тыльной стороне датчика, то придется его снимать, поворачивать потенциометр, устанавливать датчик и проверять включение светильников. Не включились, опять повторяйте эту процедуру.
Внимание! При выборе датчика проверьте, где находятся потенциометры. Если на тыльной стороне, обязательно убедитесь, что датчик легко снимается и легко устанавливается. Иначе вас ждут большие трудности при настройке.
Первое важное отличие простых и дешевых датчиков от дорогих и «продвинутых».
Предположим, утром сотрудники пришли в офис. На улице темно и датчик движения включил свет при обнаружении сотрудника. Люди ходят по офису – датчик обнаруживает движение и держит светильники включенными. Стало светлее и освещенности от окон достаточно, она выше порогового значения освещенности. Простые датчики движения (присутствия) будут держать светильники включенными пока люди ходят в зоне их обнаружения. Если все выйдут из помещения, датчик отключает светильники. При появлении человека, если света от окон достаточно, датчик светильники не включит.
Снижение затрат на освещение при дешевых датчиках движения (присутствия) будет 22-25%.
Более дорогие модели «мониторят» освещенность естественным светом и, если она превысит пороговое значение, отключают светильники, даже при нахождении людей в помещении.
Затраты на освещение в этом случае снижаются на 42-50%.
Простые датчики подойдут вам для коридоров, где люди появляются редко или для помещений без окон. Во всех остальных случаях предпочтение лучше отдать более сложным моделям.
Настройка чувствительности датчика
Если датчик на вас не реагирует, увеличивайте чувствительность. Свет включается самопроизвольно – снижайте. Обычно чувствительность настраивается за 3-4 раза. Если датчик настраивался летом, вполне возможно, что зимой придется его перенастраивать. И наоброт.
У нас был раз случай, когда у заказчика летом датчик работал отлично, зимой начал самопроизвольно включать свет. Выяснили, что реагирует на теплый воздух, поднимающийся от батареи. Снизили чувствительность, стал работать нормально. Летом на жаре перестал включать свет при появлении человека. Повысили чувствительность, стал работать нормально. Следующей осенью установили датчик с микропроцессором.
Настройка датчика присутствия требует «помикронного» поворота потенциометра, чтобы «нащупать» чувствительность, при которой датчик будет удовлетворительно работать. Именно удовлетворительно. Стабильной работы от датчика присутствия добиться практически невозможно. Возможно, через пол-года настройку чувствительности придется повторять.
В нашей практике был случай, когда в зимнем саду ночью свет включался при каждом падении листа с какого-то крупнолистного тропического растения. Помикронным вращением потенциометра сделать ничего не удалось и пришлось ставить датчик присутствия с микропроцессором, который автоматически подстраивает чувствительность.
Наиболее стабильно работают датчики присутствия со встроенным микропроцессором. Когда в помещении никого нет, микропроцессор загрубляет чувствительность и датчик реагирует только на идущего человека. При обнаружение человека чувствительность автоматически повышается и датчик начинает улавливать движение рук, покачивание головы – все небольшие движения, которые совершает человек, когда сиди или лежит. В ряде моделей таких датчиков даже нет потенциометра для ручной настройки чувствительности. Ее автоматически настраивает микропроцессор. Такие датчики работают практически без ошибок и избавят вас от нудной настройки чувствительности вручную.
Настройка времени задержки отключения светильников
Из всех настроек самая простая. Оцените, как часто появляются в зоне обнаружения датчика люди и выставите время задержки отключения освещения на 1-2 минуты больше этого значения, чтобы избежать постоянных включений/отключений освещения.
Для датчиков присутствия настройка сложнее. Оценить скорость размахивания руками и качаний головой бывает весьма затруднительно. Настройка делается «методом последовательного тыка». Если светильники гаснут, за окнами темно и люди в помещении, значит увеличьте время задержки отключения освещения на 20-25%, опять гаснут – увеличьте еще раз и так до победного. Часто эту настройку приходится комбинировать с настройкой чувствительности датчика присутствия.
Настройка датчика присутствия – занятие для терпеливых. Сезонность настроек выражается сильнее, чем для датчиков движения. Наиболее стабильно работают датчики присутствия с микропроцессором. Микропроцессор в зависимости от температуры настраивает чувствительность и в дальнейшем автоматически подстраивает ее в зависимости от интенсивности движений (например, в доме темпераментных итальянцев чувствительность датчика будет ниже по сравнению с домом флегматичных финнов).
Итог
- и датчики присутствия и датчики движения реагируют на изменение ИК света;
- изменение ИК света вызывает движение, как человека, так и любых нагретых объектов (животные, поток теплого воздуха);
- у датчиков присутствия более высокая чувствительность по сравнению с датчиками движения, поэтому у них бывает значительно больше ложных срабатываний;
- настройка чувствительности датчика может носить сезонный характер;
- настройка чувствительности датчика присутствия – кропотливый и долгий процесс;
- встроенный микропроцессор обеспечивает стабильную работу датчика практически без ложных срабатываний, ручная настройка чувствительности не требуется;
- датчики с квадратной диаграммой более удобны. В среднем требуется 4 датчика с квадратной диаграммой вместо 7 с круглой.
Какой датчик вам нужен?
Для обнаружения идущего человека вам могут подойти и недорогие модели. Для обнаружения присутствия человека (небольшие движения рук, покачикание головы и т.п. – движения обычно совершаемые человеком, когда он стоит или сидит) лучше выбрать датчик с микропроцессором.
Таблица подбора датчиков движения и присутствия
Таблица выбора параметров