Датчики движения для включения света: экономия электроэнергии

ПОДЕЛИТЕСЬ
В СОЦСЕТЯХ

Изначально приборы отслеживания движения использовались для охраны различных объектов и территории. Сегодня многие предпочитают в квартире или доме устанавливать датчики движения для включения света, которые не только обеспечивают удобство в использовании систем освещения, но и позволяют значительно экономить электроэнергию. Какие существуют разновидности сенсоров и как правильно устанавливать устройства, будет рассмотрено в данной статье.

Датчики движения для включения света позволяют в значительной степени экономить электроэнергию

Что представляют собой датчики движения для включения света

Датчик движения представлен пластмассовой коробкой круглой или прямоугольной формы, в центральной части которой располагается окно, закрытое специальной пластмассовой матовой пленкой, которая называется линзой Френеля. Материал достаточно чувствителен, поэтому требует осторожного монтажа и бережной эксплуатации. Через данное окно с помощью инфракрасных волн выполняется отслеживание движения объекта в зоне контроля.

Зона обзора датчика движения ограничивается не только углом его действия, но и дальностью восприятия сенсора

Как работает датчик движения? Принцип его действия заключается в замыкании силовой цепи в момент улавливания малейшего движения в секторе контроля. Зона обзора ограничивается не только углом действия устройства, но и дальностью восприятия сенсора.

Устройство фиксирует уровень инфракрасного излучения. В случае появления в его зоне контроля объекта, который имеет повышенную температуру, сенсор воспринимает несколько импульсов, воздействующих на цепь, в результате включается освещение. Как только перестают поступать импульсы, цепь разрывается и электричество отключается.

Важно! Датчик движения отличается от датчика присутствия тем, что последний будет реагировать даже на сквозняк или мелкого грызуна, включая при этом освещение.

Датчики для включения света представлены в широком ассортименте, что позволяет использовать определенный тип в конкретной ситуации. Устройства повышают безопасность объекта, поэтому являются обязательным элементом для охранной системы.

Неправильная установка и настройка датчика движения негативно отразится на эффективности его работы

Детекторы движения для включения света характеризуются определенными преимуществами. Они позволяют в значительной степени экономить электроэнергию. Устройства обеспечивают максимальные удобства в использовании осветительных приборов. Исключается необходимость поиска выключателя в темное время суток. Они могут работать от сети или быть беспроводными, применяются для включения не только осветительных приборов, но и телевизора, музыкального центра, кофеварки и других приборов.

К недостаткам таких умных устройств следует отнести их высокую стоимость. При установке датчиков движения для включения света необходимо правильно выбрать место, что обеспечит максимальный спектр действия, и строго соблюдать определенные правила монтажа.

Важно! Неправильный подход к установке устройств негативно отразится на эффективности их работы, вызвав погрешности при эксплуатации.

Виды датчиков движения для включения света согласно разным критериям

В зависимости от места установки датчики света могут быть уличными и предназначенными для помещения. Уличный фонарь, оснащенный детектором перемещения для включения освещения, имеет широкий спектр работы, достигающий 500 м. Некоторые дорогостоящие модели характеризуются большей чувствительностью. Такие устройства проявляют повышенную восприимчивость к температурным колебаниям. Уличные датчики движения для включения света оснащены степенью защиты ІP44-ІP65.

В зависимости от места расположения датчики света могут быть как уличными, так и предназначенными для помещения

Бытовой прибор предназначен для работы внутри помещения. Он не защищен от перепадов температуры, поэтому не может быть установлен на улице.

Датчик может быть наружным или встроенным. Первый вариант монтируется с помощью разных кронштейнов в любой конструкции. Различают накладные устройства для стен и потолочные, которые устанавливаются на подвесной потолок. Встраиваемый датчик движения устанавливается в коробе под выключателем или может быть интегрирован в мебель.

Важно! Существуют многофункциональные устройства, представленные датчиками движения и освещенности территории.

В зависимости от типа питания различают приборы, работающие от сети, аккумулятора или батареек. По устройству датчики бывают однопозиционные, где приемник и передатчик устанавливаются в одном месте, двухпозиционные (элементы монтируются в разных зонах) и многопозиционные, представляющие собой систему с несколькими приемниками и передатчиками, располагающимися в различных местах.

По типу питания датчики света делятся на устройства, которые работают от аккумулятора, сети или батареек

Исходя из принципа действия, выделяют инфракрасные, ультразвуковые, микроволновые и комбинированные датчики движения.

Характеристика ультразвуковых датчиков движения для освещения

Принцип работы датчика движения ультразвукового типа основан на улавливании отраженного сигнала в момент излучения ультразвука. Активация датчика происходит в момент срабатывания сигнала.

Внутри конструкции располагается генератор ультразвука, который характеризуется частотой 20-60 кГц. Приемник принимает отраженный ультразвук. При возникновении движения в поле действия датчика, благодаря эффекту Доплера, изменяется частота сигнала. Выполняется обработка данных колебаний, и в момент превышения установленного уровня срабатывает исполнительный механизм.

Такие датчики могут работать при любых атмосферных условиях, что позволяет установить устройство на улице для освещения двора. Работоспособность прибора сохраняется даже при высокой влажности и чрезмерной запыленности. На эффективность работы не оказывает влияние материал движущегося объекта. Такие комнатные или уличные датчики движения отличаются небольшой стоимостью.

Датчик движения ультразвукового типа работает по принципу, который основан на улавливании отраженного сигнала в момент излучения ультразвука

Важно! Ультразвуковые устройства отпугивают мышей посредством частых ложных сигналов.

Ультразвуковые датчики движения 12 Вольт широко применяются в системах автоматической парковки в качестве детекторов заднего хода и для контроля слепых зон автомобиля.

Среди недостатков устройства можно выделить тот факт, что ультразвук создает дискомфорт для домашних питомцев. Они становятся агрессивными, непослушными, наблюдаются изменения характера и психологические расстройства. Его иногда применяют для отпугивания собак. При длительном нахождении в зоне действия устройства может возникнуть головная боль даже у человека.

Такие датчики не отличаются большой дальностью обнаружения. Устройства срабатывают лишь на быстрые движения. Их легко обмануть, двигаясь медленно и плавно. Однако можно выставить максимальный порог чувствительности, что позволит датчику срабатывать при обнаружении малейших движений. В этом случае возникает вероятность увеличения количества ложных сигналов.

Датчики движения ультразвукового типа не отличаются большой дальностью обнаружения

Отличительные черты инфракрасных датчиков движения для включения света

Принцип работы инфракрасных датчиков движения для включения света состоит в изменении во время передвижения объекта теплового излучения. Любое живое существо или другой объект, например, автомобиль, излучает тепловые или инфракрасные лучи, улавливаемые системой зеркал или линз, которых насчитывается 20-60 шт. Проходя через данную систему, лучи попадают на сенсор.

В корпусе устройства располагаются два датчика, которые осуществляют контроль температуры в разных местах. Когда в зоне действия прибора любые движения отсутствуют, сигналы одинаковые. В момент передвижения нагретого тела сигналы отличаются, вследствие чего прибор срабатывает.

Порог максимальной чувствительности устройства достигается в момент передвижения объекта вдоль датчика, слева направо или наоборот. Данную особенность следует учитывать во избежание возникновения «мертвых» зон.

Среди достоинств инфракрасного датчика движения на свет можно выделить точную регулировку зоны контроля. Прибор не реагирует на сквозняк в помещении и на качающиеся деревья на улице. Во время работы устройство ничего не излучает, поэтому не доставляет дискомфорта и не оказывает вреда здоровью человека и животного.

Инфракрасные датчики работают по принципу, который состоит в изменении во время передвижения объекта теплового излучения

Однако датчик может срабатывать на движение теплого воздуха от радиатора или кондиционера. Прибор восприимчив к воздействию атмосферных осадков и ультрафиолетовых лучей, нарушающих точность его работы на улице. Он не может эффективно работать не только при высоких температурах окружающей среды, поскольку такое излучение сливается с тепловыми импульсами, исходящими от человека и животного, но и при низких, что способствует охлаждению одежды и кожи, вызывая слабое излучение.

Важно! Такой датчик можно обмануть, спрятавшись за экраном или надев костюм, не пропускающий тепловых лучей.

Принцип действия и характерные черты микроволнового датчика движения

Принцип действия датчика движения для освещения микроволнового типа схож с механизмом работы ультразвукового прибора, но вместо звуковой волны здесь используется электромагнитная. Наиболее распространенная частота излучения составляет 58 Гц. Устройство срабатывает во время изменения частоты отраженного сигнала. Это происходит благодаря эффекту Доплера при возникновении движения в зоне действия прибора. Микропроцессор обрабатывает изменения, и устройство срабатывает.

Такое приспособление отличается компактными габаритами, вследствие чего его можно скрыть при монтаже. Микроволновый датчик характеризуется большим радиусом действия, что определяется мощностью передатчика микроволн и чувствительностью приемника. Такой вариант часто используется в виде камеры с датчиком движения.

Микроволновый датчик движения имеет большой радиус действия

На эффективность работы прибора внешние факторы окружающей среды не оказывают негативного воздействия, поэтому такое устройство пригодно для уличной установки. Его зона действия распространяется даже за перегородкой из любого материала.

Среди недостатков бытового или уличного датчика движения микроволнового типа стоит выделить высокую чувствительность прибора, который будет ложно срабатывать за дверью или окном, вред для человека и животного от длительного воздействия СВЧ и высокую стоимость.

Полезный совет! Микроволновый датчик света следует устанавливать в зонах с минимальной проходимостью людей.

Другие виды датчиков движения исходя из принципа работы

Существует комбинированный вариант датчика, который может совместить в одном устройстве симбиоз разных типов прибора, где недостатки одного вида компенсируются достоинствами другого. Такие датчики обеспечивают более точную и эффективную работу, осуществляют полный контроль в зоне действия. Каждая модель характеризуется наличием индивидуальных настроек. Камеры видеонаблюдения с датчиком движения представлены таким вариантом устройства.

Очень популярны хлопковые датчики, их устанавливают в помещениях с низким уровнем стационарного шума

Главным недостатком такого прибора является его высокая стоимость. Комбинированный датчик должен устанавливать специалист. Если одна из систем выйдет из строя, необходимо будет выполнить полную переналадку устройства.

Статья по теме:

Светодиодные прожекторы для уличного освещения: безопасная жизнь в ярких лучах
Технические параметры и особенности подключения. Преимущества и недостатки. Сфера применения, критерии удачного выбора.

Все большую популярность набирают хлопковые датчики, которые можно использовать не только для контроля освещения, но и для работы системы вентиляции, электрооборудования. При первом хлопке напряжение включается, а при втором – отключается. Такой датчик целесообразно устанавливать в помещениях с низким уровнем стационарного шума. Это идеальный вариант для подвала, подсобки, кладовой, спальни и детской комнаты. В мастерских, производственных комнатах, офисах и других многолюдных помещениях такой прибор не следует применять.

Полезный совет! Лучшим решением является установка хлопкового датчика в детской комнате, что позволит ребенку быстро включить свет, обеспечив ему удобство и безопасность.

На звук также реагирует акустический датчик присутствия для включения света. Главное – правильно выставить порог чувствительности. Такое устройство часто устанавливают в подъездах для экономии электроэнергии. Свет включается на хлопок двери или на звук шагов человека и выключается через несколько секунд после того, как все утихнет.

Комбинированные варианты датчиков движения совмещают в себе разные типы волн

Стандартные характеристики датчиков движения для включения света

Каждый тип датчика отличается индивидуальными параметрами, однако существуют стандартные характеристики, одинаковые для всех устройств. Приборы работают от напряжения 220-240 В при частоте 50 Гц. Таймер задержки находится в пределах от 2 до 8 секунд. Время подачи напряжения можно установить с помощью регулятора. Скорость срабатывания датчика движения для охраны и включения света составляет 0,5-1,5 мс.

Все датчики характеризуются чувствительностью к свету от 2 до 1000 Лк, устанавливаемой на переключателе. Простые модели имеют два режима работы. У дорогостоящих устройств степень освещенности может быть неограниченной.

Диапазон действия прибора достигает 15 м. В комбинированных устройствах данный параметр может быть увеличен. Угол обзора составляет от 20 до 360 градусов. Максимальное значение характерно для потолочных моделей. Настенные приборы имеют угол обзора от 100 до 180 градусов. Значение максимального тока может отличаться у разных моделей, но не превышает 1,5 кВт. Электромагнитное реле определяет мощность нагрузки.

Некоторые модели устройств обладают дополнительными функциями. Для автоматического включения осветительных приборов исключительно в темное время суток прибор может иметь встроенный датчик освещения. Чтобы свет ложно не загорался в случае обнаружения перемещения кошек и собак, датчик движения для сигнализации может быть дополнен опцией защиты от животных. Он не будет срабатывать при появлении особи весом до 25 кг.

Датчики движения для включения света могут монтироваться как отдельно, так и находиться в самом осветительном приборе

Датчик движения может быть оснащен функцией задержки отключения света. Это весьма удобно для разных ситуаций. Например, если человек зашел в ванную или туалет и некоторое время не двигается, свет при этом сразу не погаснет, что не создаст дискомфорта для глаз в случае игры света.

Как правильно подобрать датчик света: полезные рекомендации

При выборе датчика движения для включения освещения в первую очередь следует определиться, в каком месте будет установлено устройство и как оно будет монтироваться. В зависимости от этого подбирается уличный или бытовой, наружный или встроенный детектор.

Следующим критерием является выбор устройства согласно мощности осветительного прибора, к которому оно будет подключаться. В случае использования нескольких светильников, к которым будет подсоединен один датчик, учитывается их суммарная мощность. Датчики движения выпускаются с рабочим напряжением 200 Вт и больше.

Важно! В обязательном порядке необходимо предусмотреть запас мощности не менее чем 20%.

При выборе датчика движения для включения света нужно знать, что устройства бывают как уличного, так и бытового типа

Следующим параметром является угол обзора, который может находиться в пределах 20-360 градусов. Устройства с небольшим значением этого параметра подходят для включения освещения на входе в подъезд, квартиру, комнату, на лестницу или дорожку. Приборы с максимально возможным углом обзора осуществляют сканирование территории вокруг. Таким параметром должен обладать охранный датчик движения. Необходимо обратить внимание на радиус действия устройства, составляющий от 2 до 50 м.

Датчики движения могут использоваться с любыми лампочками (в виде светодиодных, галогенных, энергосберегающих, люминесцентных) и различными осветительными приборами. Однако существуют двухполюсные устройства, сочетающиеся исключительно с лампами накаливания. Для всех остальных применяются трехполюсные приборы. Многие производители выпускают патроны и выключатели со встроенными датчиками движения для включения света. Своими руками установить такое устройство не составит труда.

Выбор места установки датчика движения для включения света

Перед тем как приступить к установке датчика движения, следует правильно выбрать место его установки, что исключит ложные срабатывания и образование «мертвых» зон. Здесь важно не только о

Применение датчиков движения для энергосбережения

Если первые этапы энергосбережения уже выполнены и требуется повысить эффективность энергопотребления, то это можно сделать, применяя различные датчики для энергосбережения: движения, присутствия и освещенности. Эффективность применения датчиков движения для энергосбережения очень высокая и может достигать экономии до 60% электроэнергии для редко используемых помещений и территорий с постоянным освещением (тупиковые складские помещения, ответвления коридоров и лестничных клеток, дальние участки придомовых территорий и тому подобное). Кроме электроосвещения можно рассматривать возможность экономии электроэнергии на нужды вентиляции или отопления(нагрева) с применением оборудования, позволяющего быстро переходить из дежурного режима в комфортный. Для примера можно рассматривать воздушные отопительные установки, инфракрасные источники обогрева, способные поддерживать дежурную температуру + 10 градусов воздуха строительной бытовки, например, а при появлении людей прогревать помещение до 20-25 градусов Цельсия. Все эти возможности и функционал датчиков движения и присутствия в полной мере применяются в системах автоматизации «умный дом» и «интеллектуальное здание», для диспетчеризации и мониторинга потребления энергоресурсов позволяя в полной мере обеспечить комфорт, безопасность и экономию энергоресурсов. Конечно, под каждое место установки датчик надо подбирать индивидуально потому, что только с правильно подобранным датчиком можно рассчитывать на экономию. Подбором датчиков движения должны заниматься специалисты, которые способны учесть все факторы, условия работы необходимых приборов, напряжение и мощность управляемых нагрузок, необходимую освещенность и целесообразность. В противном случае, никто не сможет гарантировать эффективность работы прибора, если установленный прибор будет работать неадекватно. Рассмотрим по каким параметрам подбираются датчики:

1. Принцип работы В основе работы датчиков обычно используется следующие технологии: -инфракрасная -ультразвуковая (высокочастотная) Типы датчиков: -Датчики движения -Датчики присутствия -Датчики освещенности —Светильники с датчиками движения Подробнее о том, как выбрать датчики по принципу действия

2. По методу крепления датчики По методу крепления датчики в основном делятся на потолочные и настенные. По методу установки датчики бывают встроенного(скрытого) или наружного исполнения Подробнее о том, как выбрать датчики по методу крепления

3. Степень защищенности Степень защищенности зависит от условий места работы датчика. Датчики бывают для внутренней или наружной(уличной) эксплуатации. Также при подборе прибора необходимо учитывать температуру, влажность, наличие загазованности или загрязненности воздуха. Правильный подбор оборудования сделает его работу эффективной и долгосрочной. Подробнее о том, как выбрать датчики по степени защищенности

4.По электропитанию: -собственно датчиков -по управляемому питанию электрических нагрузок и мощности потребления. Подробнее…

Вот такие сведения необходимы для правильного подбора датчиков движения, присутствия или освещенности для систем электроосвещения. Если Вы не уверены в Вашей квалификации в вышеперечисленных вопросах, то мы рекомендуем Вам обратиться к специалистам, которые помогут Вам правильно подобрать приборы для экономии потребляемой электроэнергии. И конечно, монтаж датчиков обязательно должны выполнять квалифицированные электромонтажники.

При выборе датчиков и сенсорных светильников возникает вопросы:

-какие из них будут максимально энергоэффективны для определенных помещений?

-насколько высокой будет стоимость такого прибора, а следовательно и срок его окупаемости?

-целесообразно ли в том или другом помещении применять энергосберегающие приборы?

Если неправильно ответить на них перед приобретением приборов, что может быть «мучительно больно» за бесцельно потраченные средства и испорченное настроение из-за неправильной работы освещения или других электроприборов. Надо учитывать, что датчики движения не только включают электрические нагрузки. но и выключают их, иногда в неожиданных для человека ситуациях. Поэтому для каждого помещения выбирать надо датчики по всем вышеперечисленным параметрам. И если, при выборе приборов возникают сомнения или несоответствия с другими системами или процессами, то лучше обратиться к специалистам или же отказаться от применения энергосберегающего оборудования. Например, мы не рекомендуем устанавливать датчики движения для освещения в помещениях, где люди долгое время находятся без движения(жилые и офисные помещения, санузлы с ванной или душевой кабиной). Кроме этого,  датчики могут работать некорректно из-за различных помех: водяного пара, источников огня и тепла, засветки фар проезжающих автомобилей и пр. В тоже время использовать очень дорогие приборы, с широкими функциональными свойствами, для второстепенных помещений равносильно «стрельбе из пушки по воробьям». Для облегчения выбора датчиков движения по типам и размерам помещений, мы рекомендуем ориентироваться следующей таблицей, составленной нашими специалистами по проектированию энергосберегающих мероприятий. По данной таблице можно определить минимальную стоимость и наименование рекомендуемого датчика или светильника по размерам и типу помещений. Если помещение больше, чем указано в таблице, то рекомендуется использовать два и более единиц приборов. При использовании нескольких приборов в одном помещении, надо учитывать необходимость их согласования с помощью мастер-блоков и радиомодулей связи.

В данной статье мы постарались подсказать как выбрать энергосберегающее оборудование по разным условиям и параметрам. Если же Вы затрудняетесь сделать это самостоятельно, то определите какие из вышеперечисленных параметров являются критичными для Вашей системы освещения. После этого, свяжитесь с нашими специалистами для подбора энергосберегающих приборов по Вашим техническим данным. Если у Вас есть вопросы или дополнительная информация по теме статьи, можете написать их в комментариях к статье. Если статья оказалась полезной для Вас, поделитесь ею в социальных сетях или порекомендуйте своим друзьям и знакомым. Для получения своевременной информации о новом оборудовании в энергосбережении и автоматизации, подпишитесь на новостную рассылку с нашего блога. Для более понятного визуального восприятия такой сложной технической темы предлагаю посмотреть видеопрезентацию системы энергосбережения Lighting management от компании Legrand.

Узнать о ценах на вышеуказанное оборудование и другие модификации можно связавшись со специалистами ООО «ИНТЕГРА-КАЗАНЬ» 

на Ваш сайт.

Обзор датчиков движения для включения света и экономии электроэнергии

Двадцать первый век — это время энергосберегающих и прогрессивных технологий. Век автоматизации, интернета и всех модернизированных средств. Сейчас много идущих со временем технологий, которые помогают нам почувствовать силу научно-технического прогресса. Не осталось в стороне и такое дело, как освещение рабочих мест и жилых помещений. Датчик движения для включения света — одна из таких технологий.

Область применения датчика движения и экономический эффект

Датчики движения применяются людьми, которые любят доверять технике и хотят переложить на электронику задачу освещения нужного места в нужное время (автоматизация процесса). Это удобно и практично. Главным преимуществом установки датчика является экономия электроэнергии. Она окупит затраты с лихвой.

На сегодняшний момент цена электроэнергии, например в Европейских странах составляет в среднем 0,18–0,22 евро/кВт (в Москве — 0,08 евро/кВт). Экономию легко вычислить. Даже энергосберегающая лампочка, которую регулярно держат включенной в коридоре без естественного света, потребляет за сутки не менее 100-150 Вт. Нормальный опыт применения датчиков движения показывает, что экономический эффект можно получить в пределах 70–80 % электрической энергии, затрачиваемой на освещение в здании.

Хоть стоимость энергии и отличается в разы, сроки окупаемости монтажа и закупки данного оборудования и присутствия для России составляют 1–2 года, в зависимости от колебания цен на датчики, стоимости электроэнергии и мощности осветительных приборов. В среднем, общий срок эксплуатации зданий — около 40–50 лет, срок окупаемости датчиков — это вполне приемлемая величина, а использование даст владельцу возможность сэкономить на затратах электроэнергии.

Второй вопрос — это место установки. Здесь нужно быть очень внимательным. Во-первых, место должно быть проходным, а датчик должен стоять так, чтобы маршрут человека проходил через зону покрытия. Но он не должен срабатывать на любое постороннее движение. Вот примеры основных мест установки:

• Входная дверь в жилой дом.
• Лестница в подвал.
• Подвальное помещение.
• Коридоры и проходы с большим «трафиком».*
• Лестничные марши.*
• Проходы санузел.**

*Здесь нужно подходить индивидуально и выбирать точки установки так, чтобы обеспечить безопасный проход только там, где это требуется. Также нужно обратить внимание на естественное освещение.

**Если говорить о санузле, то есть смысл ставить команду на выключение освещения, поскольку многие забывают выключать свет в этом помещении.

При необходимости, датчик движения можно настроить на включение вместо света или вместе с ним еще одного или нескольких бытовых устройств, к примеру, телевизора или кондиционера.

Оптимальный вариант установки датчика в большинстве внутридомовых помещений — дублирование его обычным выключателем. Такая схема, как и схема установки, приведена в паспорте или инструкции по установке на приобретаемый датчик движения для включения света. Читать инструкцию и следовать ее указаниям нужно обязательно!

Разновидности датчиков движения

Приборы классифицируются по двум основным признакам:

1. Тип питания.
2. Способ определения движения.

Тип питания:

• Проводные датчики с питанием от сети 220 В.
• Беспроводные (питание от батареек или аккумуляторов).

Нет ничего проще, чем подключение датчика проводного исполнения к существующей сети электроснабжения (220В). Беспроводные, с автономным питанием устанавливают, если они могут подзарядиться от солнечных батарей, либо если нет технической возможности подключения к электросетям.

Способ определения движения

С этой классификацией всё гораздо сложнее и интереснее. Наука и техника в этом смысле шагнула далеко вперёд за последние полвека. Существует несколько способов индикации движения. Разберём их все по порядку:

• Инфракрасные датчики движения. Название говорящее — работают в инфракрасном спектре, реагируя на тепловое излучение людей и животных. Являются пассивными устройствами в связи с тем, что ничего не вырабатывают, а лишь фиксируют излучение. Недостаток: ложные срабатывания из-за животных.
• Акустические датчики движения (шума). Тоже пассивные. Реагируют на звуковые волны. Они применяются на входных дверях различных помещений. В других местах применение ограничено.
• Микроволновые датчики движения. Они уже являются активными, поскольку отправляют микроволновое излучение и регистрируют движение по возврату сигнала.
• Ультразвуковые. Технология та же, что и у предыдущей группы, разница в волновом спектре. Применяются они в ультразвуковом волновом диапазоне. Применяются нечасто. Недостаток: могут быть вредными и опасными для человека и животных.
• Комбинированные (дуальные). Имеют несколько способов регистрации движения. Соответственно, считаются самой надёжной группой.

Наиболее распространены в уличном и домашнем освещении инфракрасные датчики движения. Они недороги, имеют большой регулировочный диапазон и повышенный, в сравнении с другими, радиус действия. На лестницах и в длинных проходах рекомендуется смонтировать датчик с ультразвуком или микроволновой. Они позволят включить свет, даже если вы далеко. В охранных системах наилучший вариант — это микроволновые, они обнаруживают движение даже за перегородками.

Технические характеристики

При выборе данного оборудования, нужно всегда учитывать место его монтажа и различную специфику. Характеристики сетей питания (если он проводной), длительность работы (если он беспроводной), расстояние, на которое он может определить движение. В таблице ниже приведён перечень основных технических характеристик, с примерами заполнения.

Таблица технических характеристик датчиков движения:

Рабочее напряжение	1,5 В
Питание	Три батарейки ААА 1,5 В
Время работы от батареи	Полгода
Протокол передачи данных	Rf
Рабочая частота	433 Гц
Дистанция определения движения	до 8 м
Угол обзора	до 60º вертикально; до 90º горизонтально
Рабочая температура	-15ºС…+40ºС
Максимальная дальность	12 метров
Возможность настройки угла вертикально	на 180 º
Задержка отключения	5 сек — 12 мин
Максимальная подключаемая мощность **	1 кВт
Номинальный ток **	16А
Степень защиты	IP 44
Цвет исполнения	Чёрный

*Разберём более подробно угол обзора и дистанцию определения движения. Здесь важно понимать принцип — чем больше зона покрытия датчика, тем больше затраты энергии на его питание. Угол обзора может быть до 360º, и такой датчик есть смысл ставить в большой зал или на улицу для включения прожектора. Такая конструкция должна быть башенного типа. Нет смысла устанавливать его в узком коридоре. То же относится и к расстоянию покрытия.

**Датчик нужно обязательно подбирать, исходя из мощности светильников и суммарного потребляемого тока. Расчёт должен производиться обязательно. Номиналы должны совпадать.

Дополнительные функции

Встроенный датчик освещенности. Это фотореле, встроенное в датчик. Если в освещении нет необходимости (достаточная естественная освещенность, согласно показаниям фотореле), то сигнал о включении на прибор поступать не будет, не смотря на фиксацию движения датчиком. Такую опцию лучше ставить на улице.

Защита от животных. Полезная функция, если есть коты, собаки. Не будет ложных срабатываний. Если собака крупная, даже эта модификация не спасет. Зато с кошками и мелкими собаками она работает удовлетворительно.

Задержка отключения света. Ставится специальное временное реле, которое оттягивает запуск осветительного прибора после фиксации движения. В этой модификации есть смысл, когда датчик и включаемый прибор по проекту находятся на значительном расстоянии друг от друга.

Все модификации могут быть полезны и даже незаменимы. Зависит всё от конкретных условий запуска осветительных приборов и технологии регистрации движения.

Подключение датчиков движения

Для всех вариантов подключения существует общее правило (см. рисунки ниже): красный провод датчика подключается в сеть (на фазу L), чёрный (или коричневый) провод подключается к осветительному прибору. Второй провод осветительного прибора и синий провод датчика подключается в ноль (N) электрической сети. Подключение производится через клеммники. Узловую точку можно сделать на скрутках и завести в общее клеменное гнездо.

Теперь рассмотрим четыре варианта подключения:

1-й вариант. Простейшая схема (она подробно расписана выше).

2-й вариант. Подключение в параллель с клавишным выключателем. Всё точно так же, как в предыдущем пункте, но добавлены две узловые точки и клавишный выключатель между ними. Это сделано для того, чтобы была возможность включать прибор принудительно, в обход датчика.

3-й вариант. Параллельное подключение двух датчиков к одному осветительному прибору. Не трудно догадаться, что нужно это, если прибор должен включаться от движения в нескольких абсолютно независимых зонах.

Настройка датчика движения

Датчик подключен, и нам нужно произвести его настройку. Подход к настройке датчиков индивидуальный, зависит от модели и принципа работы. Подробно регулировка описана в инструкции к прибору. Настройку можно осуществить по двум показателям: время срабатывания и соотношение с общим уровнем освещённости (если стоит встроенное фотореле). Второй показатель нужен там, где есть дневной свет. В противном случае «уставку» этого параметра опускаем на минимум.

Касаемо времени срабатывания тоже есть общее правило: датчик должен подать сигнал в нужное время, то есть, если осветительный прибор удалён, нужно выставить небольшую задержку (методом проб и ошибок). Многие приборы позволяют увеличивать этот параметр на специальном регуляторе до 10 мин.

В заключение хочется отметить, что при установке дорогостоящих датчиков приоритетнее ставить там, где они нужнее. Установить его в самый темный уголок и решить в нём проблему освещённости — просто, быстро и дёшево. А дальше уже захочется ставить приборы повсюду, поскольку к комфорту быстро привыкаешь.

Однако не следует забывать, что эксплуатация любого прибора требует детального изучения инструкций. Будьте внимательны и аккуратны — и всё получится.

Датчик присутствия человека в помещении и для включения света: схема своими руками

Содержание статьи:

Детекторы движения используются в сфере охраны и системах частной автоматизации. Датчик присутствия относится к более чувствительной группе приборов, он определяет мелкие перемещения в подконтрольной области. Узел сигнализирует об изменении обстановки, формирует команду для автоматического запуска ответа на движение объектов.

Принцип работы датчика присутствия

Датчик присутствия отслеживает степень ИК излучения в зоне видимости

Прибор отслеживает степень инфракрасного излучения в поле зрения. Уровень усредняется и воспринимается как монотонный план. Температура фона повышается во время присутствия человека, пироэлектрический детектор создает напряжение для подачи сигнала.

В основе лежит оптическая схема по принципу линзы Френеля, иногда применяется комплект вогнутых зеркал сегментного типа. Участки фокусируют тепловые лучи на элементе, продуцирующем импульс. При перемещении объекта ИК лучи несколько сегментов улавливают и выдают всплески. Датчик присутствия подает итоговый сигнал обнаружения после накопления 2 – 4 импульсов, количество зависит от чувствительности прибора.

Особенности и характеристики устройства

GSM датчик присутствия посылает сигнал о проникновении посторонних на охраняемую территорию

Датчик работает в комплексе с другими модулями, которые срабатывают от его сигнала. Устройства охранной системы управляются контролером, который ставится в схеме при монтаже.

Охранные устройства выполняют действия по сигналу детектора присутствия:

• подают сигнал тревоги на пульт охраны;
• рассылают уведомления о нарушении границ владельцу помещения, территории;
• включают и прекращают освещение, контролируют другие приборы;
• меняют функциональность климатических модулей, техники.

Умные выключатели, сирены, измерители, мониторы начинают работу, когда датчик виртуального присутствия обнаруживает движение. Производители дают доступ к аккаунту на веб-портале, где пользователь с помощью мобильной программы настраивает взаимодействие и задает параметры.

Разновидности датчиков присутствия

Разновидности датчиков охранной сигнализации

Оптические разновидности функционируют по принципу блокировки светового луча непрозрачным предметом и определяют размеры тела. К ним относятся лазерные дальномеры. Ультразвуковые типы проводят локацию пространства ультразвуком и находят расстояние до движущегося объекта.

Микроволновые датчики применяют принцип СВЧ волн проходить через предметы или отражаться от некоторых поверхностей. Используются в системах, которые контролируют область за стеной, проницаемой для лучей.

Магниточувствительные приборы ставятся в качестве выключателей бесконтактного типа. Включают датчик Холла и электромеханический коммутатор, монтируются в схеме открывания окон и дверей. Пирометрические устройства используют уровень ИК лучей и работают для определения движения.

Для включения света

Датчик присутствия для включения света

Двигательные детекторы начинают работу освещения только при активизации людей, например, если человек идет в зоне видимости. Более чувствительный датчик присутствия для включения света отличается тем, что реагирует на мелкие движения. Он регистрирует движение кистей рук, пальцев, наклоны головы. Прибор выключит освещение, если человек будет сидеть без движения на протяжении заданного времени.

Устройства включают свет, если люди перемещаются в условиях темноты, но не срабатывают днем, когда все видно. Ночью датчики обеспечивают работу ламп до того, как последний человек выйдет из зоны охвата.

ИК датчики

Принцип работы ИК датчика

Приборы изучают изменение инфракрасных лучей, отраженных от окружающих предметов. Пассивные датчики только воспринимают тепловые волны, а активные виды сами испускают колебания и ожидают ответного возврата для анализа.

Тепловые лучи представляют спектральное излучение, которое не различается глазом, но определяется фотоэлектрическими приемниками датчика. Тело человека или животного не светится в видимом диапазоне, а в инфракрасном спектре сияет. Приборы присутствия реагируют на возникновение или исчезновение излучения. Настраивается чувствительность модулей, чтобы они реагировали только на большие объекты и не замечали птиц и мелких животных.

Датчики присутствия человека в помещении

Датчик присутствия фиксирует любые движения человека в помещении

Рабочие параметры устанавливаются так, чтобы контрольная степень была выше уровня акустических, инфракрасных и тепловых помех.

Датчики бывают:

• однопозиционные, когда излучение, прием сигналов и анализ происходит в одном устройстве;
• двухпозиционные, если один блок излучает волны, а другой принимает и изучает;
• многопозиционные с большим количеством узлов для более точного реагирования.

Следящий модуль дает сигнал для направления извещения владельцу о проникновении. Тревога поступает в виде сообщения на телефон в выбранной форме. Можно задавать несколько номеров для оповещения.

Области применения

В помещениях с детекторами слежения энергия экономится на 40%, а расходы уменьшаются на 50 – 60%. Прибор включает кондиционер, когда есть люди, а также координирует освещение и прекращает его в момент отсутствия человека.

Устройства монтируются в виде локальных элементов, оконных координаторов открывания, применяются в системе «умного дома». Дизайнерские модели ставятся в частном секторе, уличные приборы регулируют свет в подъездах, дворах. Датчики присутствия следят за обстановкой на складах, производственных цехах и офисах. Устройства обеспечивают безопасность в отдельных комнатах или во всем строении.

Отличие от датчика движения

Датчик движения менее чувствительный, чем датчик присутствия

В основе работы лежат одинаковые механизмы. У детектора движения стоят десятки микролинз, пространство разбивается на такое же количество частей для исследования. Датчик присутствия содержит сотни таких отражателей, которые координируют минимальные области и отслеживают небольшие по амплитуде движения.

Приборы для определения присутствия человека настраиваются гораздо кропотливее. Из-за высокой чувствительности они часто дают ложную тревогу. Используется электронный вмонтированный процессор для уменьшения таких инцидентов, при этом не используется наладка вручную.

Правила выбора датчика присутствия

Место установки влияет на радиус обзора

На выбор влияет место монтажа, доступные варианты питания, объем координируемого пространства. Для внутреннего размещения выбирается прибор с соответствующими характеристиками, например, без скачков температуры, пыли и влажности. Уличные устройства имеют усиленную защиту от погодных условий и увеличенный радиус охвата.

При подборе учитываются характеристики:

• тип прибора;
• рабочая мощность;
• питание от сети или батареек;
• угол охвата и дальность слежения.

Обращают внимание на дополнительные функции модели. Предусматривается защита от ложной тревоги при появлении мелких теплокровных объектов, задержка включения света при движении и предохранение от включения ламп днем.

Установка датчика присутствия

Расположение датчиков при установке сигнализации

Прибор ставится так, чтобы на него не падали прямые световые лучи, а рядом не стояли предметы, загораживающие обзор. Нежелательны на пути волн стеклянные перегородки, т.к. ИК лучи не проходят сквозь материал. В радиус охвата должны попадать углы помещения, иначе устанавливается несколько приборов, при этом получается перехлест зон внимания.

Следящие детекторы не ставятся вблизи отопительных радиаторов, кондиционеров и лопастных вентиляторов. На улице устройства монтируются под навесом, при этом учитывается рекомендованная высота установки, которая приводится в паспорте.

Изготовление своими руками

Собственноручная сборка представляет альтернативу фабричному устройству, если не подходят параметры. В конструкции применяются недорогие элементы, а для повышенной нагрузки ставится 2 реле.

Потребуются части:

• блок питания;
• транзистор с p-n-p-переходом;
• резистор;
• реле;
• фотоэлемент.

Используется низковольтный (5 – 12 В) блок в соответствии с нагрузкой, например, числом ламп. К аноду фотоэлемента присоединяется ограничительное для тока сопротивление, а к катоду припаивается положительный полюс питания. Один выход резистора подключается к минусу, а другой подключается к ограничивающему сопротивлению.

Схема

Принципиальная схема датчика прсутствия

В середине детектора ставятся фотоэлементы для приема волн. Элементы закрываются общей линзой, содержащей в составе множество мелких линз для сосредоточения ИК лучей перед подачей на отражатели. При движении фокус сдвигается с элемента и пропадает на одном стекле, но показывается на другом. Датчик срабатывает после нескольких подобных пропаж и появлений.

Устройство содержит генератор волн, усилитель и компрессор. После возвратного приема измеряется сдвиг по частоте, находится скорость движения. Конденсатор в схеме уравнивает частоту с резонансным показателем антенны. Датчик собирается на плате из стекловолокнистого материала и закрывается корпусом, антенна выходит наружу.

Выключатель с датчиком движения: монтаж, подключение

Для снижения энергозатрат и более комфортного освещения многие часто используют в своем доме различные системы управления освещением. Основным устройством, выступающим в роли триггера для освещения, является выключатель с датчиком движения (далее — ДД). Благодаря ему при включённой клавише выключателя свет может выключаться, если движения в комнате нет, и включаться, когда движение зафиксировано.

Принцип работы выключателя с ДД

Выключатель с датчиком движения (ДД) — это комбинированный электроприбор, способный реагировать на перемещаемый субъект в подконтрольной сенсору зоне. Его можно установить в закрытых домах и на улице. Уличные выбираются исходя из требуемой степени защищенности (то есть, IP).

В качестве такого электроприбора выступает блок управления с датчиком и сопряженный с ним клавишный выключатель. Чтобы техника не подвергалась потенциальным неисправностям, рекомендовано ДД комбинировать с обычным клавишным выключателем. Если же это проигнорировать и использовать только ДД напрямую, тогда неисправность в автоматизации может добавить достаточно хлопот для жителей дома.

Выбирая электроприбор, нужно заранее определиться с его монтажным местом. Возможно понадобится комбинированная модель в едином корпусе. Или же ваш случай рекомендует взять два отдельных прибора и соединить их проводами.

На торговых площадках электротехники достаточно много, поэтому подобрать нужный вариант всегда реально.

Принцип работы выключателя света с датчиком движения:

1. Если в наблюдаемой зоне нет передвижения, электрическая цепь девайса разомкнута.
2. Когда в отслеживаемую зону входит человек (замечается факт движения), сенсор срабатывает и переставляет контакт для замыкания цепи питания, что разрешает светодиодам включаться.
3. Пока в отслеживаемой датчиком комнате находится человек, цепь остается замкнутой. Также, для поддержки ее в замкнутом состоянии может использоваться задержка отключения, регулируемая таймером.
4. Когда из подконтрольной зоны выходит человек, контур размыкается, лампочка не получает электропитание и перестает гореть.

Это экономит электроэнергию и позволяет получать освещение, когда нужно и где нужно. Но чтобы сэкономить на электроэнергии еще больше, датчик движения оснащается фотоэлементом для контроля освещаемости. Когда света хватает на подконтрольном объекте или на улице от солнца, сенсор не работает и не активирует освещение. Как только фотореле «разрешит» работу датчика при слабом освещении, то штатная работа ДД станет задействована полноценно.

Места установки

Датчик движения с выключателем часто устанавливаются для освещения в следующих местах:

1. В гаражах, кладовых /подвальных помещениях и коридорах. В таких помещениях в целом темно и не всегда, сразу, реально отыскать кнопку для включения света.
2. В многоэтажных домах на лестничных площадках.
3. В туалетах и ванных комнатах, чтобы было комфортнее заходить в санузлы ночью.
4. В квартирах и таунхаусах, когда приборы движения подключены к технологии «Smart Home».

Часто выключатель и детектор движения выступает частью системы безопасности. Когда сигнализация снята с охраны, ДД детектирует движение, чтобы активировать освещение. Когда сигнализация установлена «на охрану» — он выполняет роль фиксатора движения и сообщает об этом по используемым каналам о доступе на охраняемый объект недоброжелателя.

Разновидности

Для правильной классификации прибора нужно определить две основополагающие:

• Тип и присутствие сенсорного электроприбора;
• Особенность монтажных работ.

Главным элементом в электроприборе выступает датчик движения. Из-за применения различных физических законов в датчиках движения, их поделили на несколько типов. Но хоть реализация у них разная, одну и ту же задачу они выполняют с одинаковым ответом. Когда в подконтрольной зоне срабатывает датчик, контакты замыкаются и если более нигде разрыва нет, то сеть замыкается, а осветительный прибор получает питание.

Типы датчиков:

1. Инфракрасные.
2. Акустические.
3. Ультразвуковые.
4. Микроволновые.

Первый и второй тип — это пассивные приборы, и они ничего не выделяют, а только «слушают».

Третий и четвёртый — активные устройства. Они посылают в детектируемую зону волны разной длинны, и по их наличию или характерному отображению узнают присутствие или отсутствие в подконтрольной зоне объекта (человека).

Оборудование с передатчиками и приемниками «активного» класса стоит на порядок выше «пассивных» приборов. Обусловливается цена сложной конструкцией и пониженным порогом ложных срабатываний. Пассивные электроприборы дешевле, но порог ложного срабатывания выше.

Инфракрасные датчики (самые популярные) рассчитаны на срабатывание от детектирования тепла живого существа. Это может быть человек, животное либо же нагретые радиаторы. Чтобы реакция была только на человека, эти приборы нужно настраивать, а зону устанавливать на уровне хождения человека. Это исключает попадание в зону действия сенсора радиаторы и животных. Инфракрасный считается самым простым и долго работающим девайсом для светового контроллинга в авторежиме.

Акустические сенсоры реагируют на звук. Если слышен стук каблуков по бетонному полу, закрытие двери или резкие хлопки в ладоши, активируется датчик. Такой вариант лучше всего реализует себя в общественных площадках, помещениях, коридорах. Этот тип является хорошим решением в качестве дополнения к применяемым сенсорам. Например, выставить его на нужную чувствительность, чтобы улавливал хлопки ладонями для выключения освещения. Но в одиночку устанавливать в квартире или жилом объекте не приветствуется, поскольку его сложно реализовать вручную на правильный отклик.

Ультразвуковые и микроволновые датчики не рекомендованы к установке в жилых строениях. Воздействия на организм человек не ощутит, но оно есть. Еще, негативно на такое излучение реагируют домашние животные, что является подтверждением того, что эти излучения не привносят для организма ничего хорошего. Эти излучатели лучше всего использовать на открытых площадках или закрытых, типа паркинга.

Чтобы мониторить огромную зону устанавливают ультразвуковые датчики движения в больших количествах. Срабатывание их ориентировано на быстрое передвижение объекта. Если человек будет двигаться медленно, детектирование может попросту не сработать.

Отличным вариантом мониторинга является применение двух или более датчиков. Их комбинация минимизирует ложные срабатывания и повышают надежность. Естественно, за качественный продукт, обеспеченный комбинацией нескольких электроприборов, придется заплатить побольше.

 

Как выбрать оптимальное место установки

Когда выключатель с ДД сделан в едином корпусе, он предназначен для крепления к стене. При использовании двух элементов единой конструкции, расстояние между выключателем и сенсором можно увеличить с помощью соединяемых в схему проводов. При этом крепится датчик может на потолок.

Прикреплять на потолок сенсор предпочтительнее, поскольку это позволяет ему охватить большую территорию.

У каждого ДД есть свой угол обзора, который может достигать до 360 градусов. Если у него этот параметр «до»360 градусов, детектировать движение он сможет только в узконаправленном секторе. Если же нужно полностью охватить всю зону, придется размещать минимум 2 устройства с углом охвата менее 360 градусов.

Естественно, круговые и широкоугольные устройства на порядок дороже стандартных. Прежде чем делать покупку, прикиньте, что для вас будет приемлемым и рациональным в плане трат вариантом: датчик движения с полноценным кругом обзора или два, три, четыре с узконаправленным углом.

Для малой комнаты с единой дверью достаточно сенсора с узким обзором. Настроить на правильное детектирование в отношении светочувствительности и таймер отключения предварительно, и можно пользоваться. Есть два момента, которые следует учитывать при выборе места:

1. Первым критическим моментом настройки является такой параметр как «глухая зона» сенсора по высоте. Чтобы не создать при проектировании существенный изъян, изучите техническую документацию приобретаемой модели устройства.
2. Вторым важным моментом является ограничение дальности зоны обнаружения. То есть, если нужно настроить детектирование на длинном объекте (коридор, веранда), подбирайте приборы с сенсором на требуемую длину. Помните только одно, дальнобойный обзор повышает риски ложного срабатывания.

Технические параметры и настройка

Многие модели стандартизированы на работу от городской сети в 220В. Каждая содержит данные максимальной мощности. Этот показатель говорит о суммарной мощности подсоединяемых ламп. Когда электротехника рассчитывается на загорание группы осветительных фонарей, величина его мощности должна быть равной 1000 Вт. Если приобрести маломощный прибор и включить в него высокую нагрузку, он не выдержит и перегорит. Установка ДД в единой комнате таунхауса, жилого дома или квартиры, тогда хватит прибора с мощностью 250–500 Вт.

Минимальная степень защищенности у электроприборов должна быть IP44. Если устройство находится в отапливаемой комнате, этого вполне достаточно.

Если же монтаж нужно проводить на улице, рекомендуется выбирать приборы со степенью IP 55/56. Такие же устройства подойдут в ванную комнату.

На корпусе ДД всегда присутствуют три регулируемых тумблера:

1. TIME — таймер задержки выключения света, когда человек покидает комнату (или другую зону детектирования). Выставленный таймлайн задержки до 10 минут с различным шагом (в дешевых моделях шаг — минута). Если в детектируемой комнате присутствует мёртвая зона, задержка позволит не отключится освещению в самое неподходящее время.
2. LUX — это регулятор светочувствительности, настраивающий включение света в зависимости от степени натуральной освещенности. Выставленное значение полностью зависит от обслуживаемого объекта.
3. SENSE — это регулятор порога температуры, на которую ИК сенсор будет откликаться. И этот параметр тоже нужно выставлять исходя из температуры тела человека. Если наблюдаются частые срабатывания без веской причины, рекомендуется снижать понемногу чувствительность, чтобы достичь желаемого результата.

Монтажные работы

Внутри датчика движения размещены три провода (коричневый, синий и красный) и для удобства монтажа, они сопряжены с клеммником. Нагрузка должна проходить через синий и красный провод. С их помощью подключается лампочка. Коричневый идет на выключатель. Все подключение электротехнического прибора с выключателем реализуется по нижеприведенной схеме.

Любые монтажные работы делайте при отсутствии сетевого напряжения 220 В.

Инструкция такая:

1. Берите выключатель (в примере использован одноклавишный, но вы можете задействовать на две или на три) и подключите к проводу от сети 220 В.
2. По схеме, L (коричневый) заведите в клеммник к контакту выключателя.
3. Для этого открутите винт отверткой сверху, заведите жилу к первому контакту в появившийся зазор и зажмите винтом, закрутив его обратно.
4. Второй конец (на противоположной стороне, размещенный под подключенной только что жилой) заведите на клему L датчика движения (коричневый провод).
5. Для этого используем кусочек провода (можно с коричневым окрасом, чтобы не путаться) для сопряжения датчика движения и выключателя.
6. Зачистите концы, чтобы удобно было прикреплять к клеммам и подсоедините к выключателю.
7. Второй конец провода от выключателя нужно соединить с ДД, подключив к клемме с коричневым проводом.
8. Закрутите клему, чтобы соединение было крепким.
9. Далее по схеме нужно подсоединить патрон к датчику. Один провод (белый)сопрягается к красному проводу ДД, обозначенному А. Второй (черный) скручивается вместе с синим проводом от сети 220 В и подсоединяется к синему проводу ДД, обозначенному N.
10. Схема реализована.

В итоге выключатель с датчиком движения для дома сделан следующим образом:

1. От провода, подключаемого к сети электропитания через выключатель, последовательно сделано сопряжение с клеммой L.
2. Клемма N расщепляется на две. Второй провод проводки подключен к синему проводу ДД и к черному патрону для лампы.
3. Клемма L с красным сопряжена с другим проводом патрона (белым).

Чтобы проверить схему, вкрутите лампочку в патрон и задействуйте сеть 220 В. После замыкания контакта с помощью клавиши выключателя лампочка не включится до тех пор, пока датчик будет выдавать, что «движения нет». Как только движение появится, лампочка тут же включится.

Чтобы еще присутствовал автоматический выключатель света с датчиком движения, рекомендуется установить выдержку (таймер времени), при которой ДД будет деактивировать лампочку.

Нельзя подключать выключатель к клеммам A и N, схема не то что не заработает, а может попросту коротнуть.

Если же задействовать немного иную схему, то это позволит установить выключатель в линию от фазы до подключения лампы. Таким способом можно включить свет в том случае, если датчик не сможет по какой-либо причине это сделать самостоятельно.

Установка нескольких датчиков движения в единую схему делается параллельно. Освещение появится при активации любого датчика. Вторая схема отлично подойдёт для детектирования большой комнаты с несколькими выходами.

Чтобы избегать частого перегорания ламп, в цепь к лампам следует установить блок защиты с «мягким» включением света. Такой блок поможет уберечь лампы от частого выгорания.

Заключение

Выключатели с датчиком движения — полезная опция для регулировки осветительных приборов. Благодаря реализованным схемам подключения можно экономить электроэнергию и ресурс электротехники, и обеспечить себе комфортные условия в жилой и не жилой зоне.

Видео по теме

Facebook

Twitter

Мой мир

Вконтакте

Одноклассники

Pinterest

Хорошая реклама

 

советов по максимально эффективному использованию ваших датчиков движения

советов по максимально эффективному использованию ваших датчиков движения

Иногда кажется, что датчики движения работают неправильно. Ложные срабатывания сигнализации, отсутствие сигнализации или другие неполадки с датчиками движения дают им плохую репутацию в мире домашней безопасности. Но часто есть много вещей, которые вы можете сделать, чтобы убедиться, что они работают должным образом.

Датчики движения

бывают разных видов: свет, сигнализация и камеры, и каждая из них имеет свои уникальные особенности, помогающие охранять ваш дом.Это универсальное устройство, которое дает пользователям полный контроль над своей собственностью. Вы можете максимально использовать свои датчики движения, понимая, как они работают и где они могут работать в вашем собственном доме.

Как работают датчики движения

Основное назначение датчика движения — обнаруживать, когда кто-то незваный находится поблизости или в вашем доме. Датчик движения отправляет сигнал в вашу систему безопасности, и в случае срабатывания оповещения отправляется вам и вашему центру мониторинга.

Есть два основных типа датчиков движения, используемых в доме: активное движение и пассивное движение.

• Активное движение — работает с использованием звуковых волн и обычно используется в автоматических дверях, таких как ворота гаража.
• Пассивное движение — использует пассивное инфракрасное излучение для обнаружения излучаемой инфракрасной энергии или тепла. Это наиболее распространенный тип датчика движения в жилых домах.

Идеальное размещение

Размещение — большая часть успешного приложения для датчиков движения. Они работают лучше всего, когда размещаются высоко, чтобы покрыть большую площадь. Может показаться очевидным размещение датчиков движения рядом с дверью или окном, но такое размещение может блокировать их диапазон, и любое действие перед датчиком показывает лишь незначительные изменения инфракрасной энергии с течением времени.Они также работают, обнаруживая колебания температуры, поэтому солнечное окно или рядом с нагревательным элементом не имеет смысла для их размещения.

Лучше всего разместить датчик движения в углу комнаты, откуда открывается хороший обзор ваших входов и который легко обнаруживает любые изменения в комнате.

Предотвращение ложных тревог

Ложные срабатывания сигнализации — один из основных недостатков датчиков движения, но есть способы предотвратить его. Предотвращение ложных срабатываний в основном зависит от размещения, но также и от содержания.Большинство новых систем игнорируют все, что меньше 2,5 футов или 85 фунтов. Несколько вещей, которые следует учитывать при выборе размещения датчиков движения в вашем доме:

• Домашние животные
• Занавески или растения, обдуваемые кондиционерами или обогревателями
• Низкий уровень заряда батареи
• Вентиляторы потолочные
• Объекты, движущиеся вблизи датчиков движения

Лучшее применение для датчиков движения

Помимо очевидного использования датчиков движения, они также предлагают некоторые другие функции, помимо обнаружения грабителей:

• Предупредить вас, если ваши дети придут домой поздно
• Автоматически звонить в дверной звонок, когда кто-то приближается к входной двери
• Экономия энергии за счет использования освещения с датчиком движения в незанятых местах
• Сообщите вам, если домашние животные теряются или находятся в комнатах, где они не должны находиться.

Коммуникация без конфликтов для энергосбережения в беспроводных сенсорных сетях

1.Введение

Беспроводная сенсорная сеть (WSN) отличается от других беспроводных или проводных сетей своей способностью взаимодействовать с окружающей средой. Такие сети были предложены для различных приложений, включая поисково-спасательные работы, помощь при бедствиях, интеллектуальные среды и системы локализации. Эти приложения требуют большого количества беспроводных датчиков с батарейным питанием и, как правило, рассчитаны на долгосрочное развертывание без вмешательства человека. Следовательно, энергоэффективность является одной из основных целей проектирования этих сенсорных сетей.Основными причинами потери энергии являются:

1. Коллизия : происходит, когда два или более узлов пытаются передать пакет по сети одновременно. Переданные пакеты должны быть отброшены, а затем переданы повторно, поэтому повторная передача этих пакетов увеличивает потребление энергии и время ожидания.

2. Подслушивание : происходит, когда узел получает пакет, предназначенный другим узлам. Подслушивание может быть основной причиной потерь энергии, в основном из-за высокой плотности узлов, вызывающей большую нагрузку трафика.

3. Накладные расходы на пакет : отправка и получение пакетов управления также потребляет энергию, и могут передаваться менее полезные пакеты данных, поскольку управляющие сообщения не содержат каких-либо полезных данных приложения.

4. Прослушивание в режиме ожидания : это происходит, когда узел датчика прослушивает незанятый канал для получения возможного трафика. Обычно узел в WSN не знает, когда просыпаться, чтобы получить пакет, поэтому он должен держать свое радио включенным, что потребляет большую часть энергии.

Таким образом, исследователи проявляют растущий интерес к оптимизации WSN MAC (Medium Access Control) для снижения энергопотребления датчиков с целью продления срока службы сети. Основная задача любого протокола MAC — избежать коллизий, поскольку это наиболее важный вопрос энергосбережения. Обычно в WSN несколько узлов используют один и тот же канал, поэтому вероятность конфликта пакетов увеличивается. Разработка протокола MAC для координации доступа к каналу этих узлов снижает риск коллизии пакетов и, особенно, коллизии пакетов DATA, что снижает использование канала, поскольку пакеты DATA длиннее контрольных пакетов.

В этом документе мы проводим новейшее исследование протоколов WSN MAC и обсуждаем преимущества и недостатки основных существующих решений. Мы классифицируем протоколы MAC в зависимости от используемой техники и проблем, которые они пытаются решить. В отличие от предыдущих обзоров, мы будем уделять больше внимания решениям, касающимся мобильности сенсорных узлов и ограничений в реальном времени. Как правило, протоколы MAC делятся на две категории: протоколы на основе конкуренции и протоколы на основе расписания.

Протоколы на основе конкуренции позволяют многим пользователям использовать один и тот же радиоканал без предварительной координации. Основная идея этих протоколов состоит в том, чтобы прослушивать канал перед отправкой пакета. IEEE 802.11, ALOHA и CSMA (множественный доступ с контролем несущей) являются наиболее известными протоколами на основе конкуренции. По сравнению с протоколами, основанными на расписании, состязательный протокол прост, потому что он не требует глобальной синхронизации или знания топологии, что позволяет некоторым узлам присоединяться или покидать сеть через несколько лет после развертывания.Коллизии сообщений, подслушивание и простое прослушивание — главные недостатки этого подхода. После этого мы представим эти базовые протоколы (IEEE 802.11, ALOHA и CSMA), а в следующих разделах будут обсуждены другие подходы, основанные на конкуренции, более подходящие для WSN.

1. IEEE 802.11 : чтобы избежать коллизий пакетов данных, IEEE 802.11 [1] использует определение несущей и рандомизированные откаты. Аналогичным образом, режим энергосбережения (PSM) протокола MAC IEEE 802.11 используется для уменьшения простоя прослушивания.Решения по управлению питанием PSM принимаются периодически, чтобы позволить узлам датчиков переключиться в состояние сна. IEEE 802.11 PSM может не подходить для многоскачковых сетей из-за проблем с синхронизацией часов, обнаружением соседей и разделением сети.

2. CSMA : узел проверяет отсутствие другого трафика на совместно используемой среде передачи, а затем, если канал свободен, он начинает передачу пакета, в противном случае узел ожидает завершения текущей передачи.CSMA — надежный метод для мобильности узлов, и центральный узел не требуется, но он страдает от скрытой проблемы с терминалом, которая возникает, когда два передатчика не могут обнаруживать друг друга, потому что они находятся вне диапазона друг друга, поэтому их сообщения могут конфликтовать на узле приемника, который находится в зоне действия обоих передатчиков.

3. ALOHA : первая версия протокола была довольно простой: если у вас есть данные для отправки, отправьте их, а затем, если сообщение конфликтует с другой передачей, попробуйте повторно отправить «позже».Основные недостатки этого протокола — плохое использование пропускной способности канала; максимальная пропускная способность протокола ALOHA составляет всего 18% [2]. Использование канала может быть увеличено с помощью ALOHA с временным разделением (35%), путем разделения времени на слоты, и узлы могут начать передачу только в начале слота. Этот метод снижает вероятность конфликта пакетов.

   Эти протоколы (ALOHA и ALOHA со слотами) не являются подходящим решением для многоскачковых сетей, и они не решают проблему скрытых узлов, что увеличивает проблему коллизий и, следовательно, увеличивает потребление энергии.

В протоколах на основе расписания устанавливается расписание, позволяющее каждому узлу получить доступ к каналу и обмениваться данными с другими узлами. Основными целями этого подхода, основанного на расписании, является уменьшение коллизий и обеспечение справедливости между различными узлами сети, за исключением того, что топология сети должна быть известна заранее, и требуется синхронизация между узлами, таким образом, чем лучше синхронизация, тем короче время простоя. слушаю. TDMA (множественный доступ с временным разделением каналов) является типичным примером такого подхода, основанного на расписании.Это позволяет узлам совместно использовать один и тот же частотный канал, разделяя время на кадры, и каждый кадр делится на слоты. Узлы передают в быстрой последовательности, один за другим, каждый из которых использует свой временной интервал; следовательно, трансмиссии не подвержены столкновениям. TDMA гарантирует равноправие между узлами, поскольку каждому узлу назначается уникальный слот в каждом кадре, и увеличивает общую пропускную способность в высоконагруженных сетях.

В следующих разделах мы представляем различные протоколы на основе конкуренции, подходящие для WSN, а затем обсуждаем протоколы на основе расписания.Мы сохраняем последние два раздела для протоколов, касающихся мобильности узлов и приложений с ограничениями в реальном времени.

2. Протоколы MAC на основе конкуренции для WSN

Как упоминалось ранее, протоколы на основе конкуренции не требуют координации между узлами, осуществляющими доступ к каналу, эти протоколы в основном основаны на CSMA или CSMA / CA. Чтобы избежать проблемы скрытого терминала, описанной выше, используются управляющие сообщения RTS (запрос на отправку) / CTS (разрешение на отправку) / ACK (подтверждение).Как правило, эти протоколы позволяют узлам периодически переходить в периоды сна. Далее мы описываем основные протоколы, основанные на конкуренции, предлагаемые для WSN, а таблица ▭ суммирует их.

1. S-MAC [3] : специально разработан для беспроводных сенсорных сетей и основан на IEEE 802.11. Временной кадр в S-MAC разделен на две части: одну для сеанса прослушивания, а другую для сеанса ожидания, поэтому датчик имеет периодический период ожидания / ожидания (S-MAC предполагает, что продолжительность периодов прослушивания и ожидания известен всем узлам).Следовательно, узлы отключают свой энергоемкий приемопередатчик, и пакеты приложений сохраняются во время их периода ожидания, в то время как связь с другими узлами разрешается в течение периода прослушивания.

   Рисунок 1.

   Сценарий обмена сообщениями S-MAC

   Пакет управления SYNC обменивается между узлами в течение периода прослушивания, чтобы установить синхронизацию между соседними узлами, то есть обмены по расписанию выполняются путем периодической широковещательной рассылки пакетов SYNC ближайшим соседям.Сообщения SYNC отправляются в течение периода синхронизации, как показано на рисунке ▭.

   S-MAC делит период прослушивания на две части (Рисунок: (1) первая часть зарезервирована для обмена сообщениями SYNC и (2) вторая часть позволяет использовать механизм подтверждения связи (RTS / CTS) и пакеты данных .Чтобы избежать коллизий пакетов, S-MAC использует механизм RTS / CTS аналогично IEEE 802.11. Более того, он выполняет виртуальный и физический контроль несущей перед передачей. S-MAC пытается избежать подслушивания, позволяя мешающим узлам переходить в спящий режим после того, как они услышат RTS. или пакет CTS.Узел, имеющий значение NAV, не равное нулю, должен перейти в спящий режим, чтобы избежать подслушивания (обратите внимание, что NAV — это вектор распределения сети, используемый для индикации активности каждого соседа данного узла. Когда узел получает пакет, предназначенный другим узлам, он обновляет свой NAV с помощью поля продолжительности в пакете).

   Основными преимуществами S-MAC являются:

   1. потери энергии, вызванные прослушиванием в режиме ожидания, сокращаются за счет расписания сна.

   2. простота реализации.

   3. Накладные расходы на синхронизацию времени можно предотвратить с помощью объявлений расписания сна.

   Помимо вышеупомянутых преимуществ, S-MAC страдает некоторыми недостатками, такими как:

   1. Периоды ожидания и ожидания предопределены и постоянны, что снижает эффективность алгоритма при переменной нагрузке трафика.

   2. Пакеты широковещательных данных не используют RTS / CTS, что увеличивает вероятность конфликта.

   3. высокая задержка и низкая пропускная способность.

2. T-MAC [4] : основан на S-MAC [3], основное различие между двумя протоколами состоит в том, что активный период в T-MAC вытесняется, если в течение время TA, поэтому сенсорный узел может проводить больше времени в спящем режиме по сравнению с S-MAC. На рисунке ▭ показана общая работа T-MAC и ее отличие от S-MAC. Интервал TA> C + R + Tw, где C — длина конкурентного интервала, R — длина пакета RTS, а T — время обращения (короткое время между концом пакета RTS и началом пакета CTS) .

   Рис. 2.

   Активный период T-MAC и S-MAC

   Основная проблема T-MAC [4] — это проблема раннего перехода в спящий режим, которая возникает, когда узел переходит в спящий режим, когда у соседа все еще есть сообщения. Чтобы преодолеть эту проблему, протокол использует Future Request-To-Send (FRTS) в качестве решения. FRTS отправляется соседнему узлу до истечения его TAtimer, чтобы заставить его оставаться в активном режиме, поэтому он может принимать передачу в тот же активный период, а не принимать ее в следующем активном периоде.Решение FRTS показано на рисунке ▭.

   Рисунок 3.

   Будущий сценарий запроса на отправку

3. E2MAC [5] : в отличие от T-MAC, он добавляет пакеты в буфер узла до тех пор, пока не достигнет максимального предопределенного размера, затем узел передает данные в очередной раз. Этот протокол увеличивает энергосбережение, но также увеличивает задержку и не подходит для приложений, критичных к задержке.

4. SWMAC (отдельный MAC пробуждения) [6] : в этом протоколе активный период делится на слоты, чтобы сократить его продолжительность, а затем каждому узлу назначается слот приема, в течение которого он просыпается для приема данных.Кроме того, протокол следует тем же правилам, что и S-MAC [3], поэтому SWMAC имеет те же недостатки, что и S-MAC.

5. Адаптивное прослушивание [7] : он направлен на минимизацию задержек сна за счет использования подслушивания. В этом протоколе узел, который слышит другую передачу, может немедленно перейти в состояние сна, как только он будет проинформирован о конце передачи своего соседа.

   Обратите внимание, что задержка ожидания означает: сквозную задержку, которая увеличивает задержку в многозвенных сетях, поскольку промежуточные узлы на маршруте не обязательно используют общий график.

6. B-MAC [8] : обладает широкими возможностями настройки и может быть реализован с небольшим кодом и размером памяти. В целях экономии энергии радиостанции на B-MAC периодически выходят из спящего режима, чтобы взять пробу из среды. B-MAC состоит из четырех основных частей: оценка канала (CCA) и отсрочка передачи пакетов для арбитража канала, подтверждения на канальном уровне для надежности и прослушивание с низким энергопотреблением (LPL) для связи с низким энергопотреблением.

   B-MAC основан на выборке преамбулы, как протокол ALOHA [2], длина преамбулы настраивается, что дает оптимальный компромисс между экономией энергии и задержкой или пропускной способностью.

   Экспериментальные результаты [8] показывают, что B-MAC имеет лучшую производительность с точки зрения задержки, пропускной способности и часто энергопотребления по сравнению с S-MAC [3].

   При использовании B-MAC все узлы находятся в спящем режиме при отсутствии трафика, что представляет собой главное преимущество этого протокола, поэтому они просто просыпаются только для выборки преамбулы и снова переходят в спящий режим. Однако B-MAC является эффективным протоколом только в условиях низкого сетевого трафика, так как узлы будут проводить большую часть времени в спящем режиме, в противном случае, когда состояние трафика увеличивается, B-MAC теряет эффективность, потому что узлы остаются активными в течение более длительного времени, ожидая передачи всего пакета. .

7. DSMAC (динамический S-MAC) [9] : как и предыдущий протокол, он направлен на уменьшение задержки ожидания путем динамического изменения его рабочего цикла в зависимости от требований приложения. Когда приложению требуется меньшая задержка или когда увеличивается нагрузка трафика, узел увеличивает свой рабочий цикл, добавляя дополнительные активные периоды. В этом случае заинтересованный узел отправляет пакет SYNC своим соседям, чтобы проинформировать их о своем дополнительном активном расписании, затем каждый сосед решает увеличить свой рабочий цикл или нет.В любой момент узел датчика может уменьшить свой рабочий цикл, удалив добавленные активные периоды.

8. U-MAC [10] : основан на S-MAC [3] и обеспечивает три основных улучшения этого протокола: различные рабочие циклы, настройка рабочих циклов на основе использования и выборочный спящий режим после передачи. Каждый узел сети имеет разные расписания периодического прослушивания и ожидания с разными рабочими циклами. Как и S-MAC, узлы должны обмениваться своими расписаниями и синхронизироваться.Однако они не придерживаются того же графика, что и их соседи. Кроме того, пакет ACK всегда содержит время следующего ожидания узла. Настройка рабочих циклов на основе использования отражает различные нагрузки трафика каждого узла в сети. Такой разброс соответствует разнообразию выполняемых задач конкретным узлом и его расположению. Выборочный сон после передачи позволяет избежать вышеуказанной потери энергии. После передачи пакета узел переходит в состояние ожидания, если он находит запланированное время ожидания.Это не приводит к дополнительным задержкам, так как трафик на этот узел не ожидается.

   U-MAC [10] улучшает энергоэффективность, а также увеличивает сквозную задержку по сравнению с предыдущими протоколами. Как показано на рисунках ▭ и ▭, U-MAC экономит около 32% энергии и 45% задержки по сравнению с S-MAC.

   Рисунок 4.

   Энергопотребление U-MAC без спящего режима после передачи (U-MAC без SS), U-MAC с выборочным спящим после передачи (UMAC), DSMAC и S-MAC

   Рисунок 5 .

   Задержка U-MAC без ожидания после передачи (U-MAC без SS), U-MAC с избирательным ожиданием после передачи (U-MAC), DSMAC и S-MAC

   Также известны протоколы на основе конкуренции как протоколы произвольного доступа. Основными недостатками таких протоколов являются снижение производительности при частом трафике, и эти протоколы страдают от проблем со стабильностью.

Имя протокола	Используемая схема	Энергосбережение	Преимущества	Недостатки
S-MAC [3]	фиксированный рабочий цикл, виртуальный кластер, CSMA	экономия энергии по сравнению со стандартным CA MAC	низкое энергопотребление при низком трафике	Задержка сна, проблема с широковещательными пакетами
T-MAC [4]	адаптивный рабочий цикл, подслушивание, FRTS	использует 20% энергии, используемой в S- MAC.	адаптивное время активности	проблема раннего сна
U-MAC [10]	различные рабочие циклы, настройка рабочего цикла на основе использования, выборочный спящий режим после передачи	работает лучше, чем S-MAC	улучшает энергоэффективность и сквозная задержка	проблемы раннего ожидания и ухода часов
E2MAC [5]	То же, что и T-MAC, и он накапливает пакеты в узле, пока они не достигнут определенного предела размера буфера	выполняет лучше, чем S-MAC	увеличивает экономию энергии	увеличивает время ожидания
Adaptive Listening [7]	предлагает использование подслушивания для уменьшения задержки сна	работает лучше, чем протоколы без адаптивного прослушивания	минимизирует задержки сна	проблема с широковещательными пакетами
DSMAC [9]	адаптивный рабочий цикл	выполняет b Более того, чем S-MAC	уменьшает задержку ожидания	может только уменьшить задержку между узлами и не подходит для обеспечения своевременной доставки данных.Проблема смещения часов.
B-MAC [8]	на основе выборки преамбулы	узлы находятся в спящем режиме при отсутствии трафика	имеет лучшую производительность с точки зрения задержки, пропускной способности и часто энергопотребления по сравнению с S-MAC	, когда условия трафика увеличиваются, B-MAC теряет эффективность.

Таблица 1.

Сводка протоколов на основе конкуренции в WSN

3. Протоколы MAC на основе расписания для WSN

Эти протоколы основаны на расписании для выполнения связи.Их также называют протоколами на основе TDMA. Используя этот подход, мы достигаем хорошей энергоэффективности и производительности [11]. Хотя протоколы на основе расписания требуют синхронизации между узлами, чтобы гарантировать более короткое прослушивание в режиме ожидания.

Далее мы представим основные протоколы на основе расписания, предложенные для WSN, и суммируем эти протоколы в таблице ▭.

1. MMF-TDMA [12] : основная цель подхода Max-Min Fair TDMA (MMF-TDMA) состоит в том, чтобы назначить полосу пропускания узлам с использованием подхода линейного программирования минимальной и максимальной справедливости.Подход MMF-TDMA рассматривает сеть как древовидную сетевую организацию, в которой родительские узлы координируют процесс назначения своих братьев и сестер.

   Чтобы гарантировать отсутствие коллизий, [12] предлагает распределенный механизм справедливого планирования max-min, подходящий для непрерывного трафика в дереве сбора данных, и включает его в схему распределения полосы пропускания на основе временных интервалов. Для максимального и минимального справедливого распределения ресурсов, если исходные узлы сети не ограничены, они увеличивают свое распределение на небольшое значение для каждой итерации алгоритма.Когда комбинация входящих данных, сгенерированных данных и мешающего трафика данных находится в пределах общей полосы пропускания, мы сказали, что эти узлы ограничены. Обратите внимание, что все узлы, имеющие выходной трафик, создают помехи на узле с ограничениями, и узлы, которые находятся в поддереве ниже узла с ограничениями, становятся ограниченными. Алгоритм заканчивается, когда все узлы в дереве маршрутизации становятся ограниченными, и скорость, доступная для всех источников, является выделенной скоростью.

   Алгоритм планирования на основе TDMA используется для предоставления достаточного количества временных интервалов для данных, исходящих из каждого источника, для каждого кадра.Алгоритм распределения временных интервалов должен избегать проблемы скрытого терминала, гарантируя, что временной интервал, выделенный узлу, не конфликтует с временным интервалом, выделенным узлу, находящемуся на расстоянии 2 перехода, и который может мешать получателю связи этого узла. Сначала корневой узел выделяет необходимое количество временных интервалов каждому из своих дочерних узлов. Затем алгоритм распределения временных интервалов выполняется итеративно в BFS-порядке (поиск в ширину). На каждой итерации только один узел выделяет временные интервалы своим дочерним элементам.

   Моделирование показывает, что MMF-TDMA превосходит MAC предотвращения подслушивания (аналогичный S-MAC) и сокращенный 802.11 (без ACK) с точки зрения энергопотребления, справедливости и задержки. Хотя для мобильных узлов такой подход не подходит.

2. D-MAC : MAC для сбора данных (D-MAC) [13] нацелен на достижение очень низкой задержки при сохранении энергоэффективности для конвергентной прямой связи. Он предназначен для сбора данных на основе дерева.

   Этот подход основан на TDMA, где время разделено на небольшие интервалы.В каждом из этих интервалов для передачи или приема пакета CSMA выполняется с подтверждением. D-MAC гарантирует задержку примерно в десятки миллисекунд: пакет, отправленный из узла-источника на глубине k, может достигнуть узла-приемника с задержкой всего в ktime слотов, как показано на рисунке ▭.

   Рисунок 6.

   Дерево сбора данных в схеме D-MAC

   В D-MAC узел имеет 3 состояния: отправка, получение и спящий режим. В первом состоянии узел отправляет пакет следующей надежде на маршруте и ожидает подтверждения.Когда следующий узел надежды получает пакет (он находится в состоянии приема в то же время, когда первый узел находится в состоянии отправки), он немедленно переключается в состояние отправки и отправляет пакет следующей надежде. Состояние сна узла — это временной интервал между двумя последовательными периодами отправки и получения, как показано на рисунке ▭.

   Чтобы уменьшить коллизию пакетов, которая возникает, когда два узла на одной и той же глубине дерева имеют синхронизированные расписания, D-MAC использует период отсрочки плюс случайное время в пределах окна конкуренции.

   Основная проблема этого подхода — конфликт пакетов, который возникает из-за того, что многие узлы в дереве могут совместно использовать одно и то же расписание, а D-MAC использует ограниченные методы предотвращения конфликтов. D-MAC лучше работает в сетях, в которых пути и скорости передачи хорошо известны и не меняются с течением времени.

3. TRAMA [14] : основные цели TRAMA (адаптивный к трафику доступ к среде) — это энергоэффективность и пропускная способность сети. Для достижения первой цели протокол направлен на обеспечение передачи без коллизий и переключение узлов в состояние ожидания, когда они не передают и не принимают.Этот протокол состоит из трех основных частей: протокол соседнего узла (NP), протокол обмена расписанием (SEP) и алгоритм адаптивного выбора (AEP).

   1. Протокол соседа : используется для обмена информацией о соседнем узле с одним переходом. Этот алгоритм гарантирует, что слоты достаточно длинные, чтобы все узлы могли получать согласованную информацию о двухсегментных соседях.

   2. Протокол обмена по расписанию : эта часть протокола используется для передачи информации о соседних узлах с двумя переходами и их расписании.Каждый узел сети вычисляет продолжительность, называемую SCHEDULE-INTERVAL (количество слотов, для которых узел может объявить свое расписание своим соседям). В момент времени t сенсорный узел объявляет слоты, в которых он имеет наивысший приоритет среди своих соседей с двумя переходами. Выбранные слоты должны находиться в следующем временном интервале [t, t + SCHEDULE-INTERVAL].

   3. Алгоритм адаптивного выбора : гарантирует, что существует уникальный порядок приоритетов узлов в любой двухскачковой области в каждый момент времени, таким образом, узел передает свой пакет только тогда, когда он имеет наивысший приоритет среди двух соседних участков.

   Основная проблема этого протокола — его большая задержка по сравнению с другими протоколами, что делает его пригодным только для приложений, которые не чувствительны к задержке, но требуют более высокой энергоэффективности и пропускной способности. На рисунках ▭ (a) и ▭ (b) показаны, соответственно, процент экономии энергии и процент времени ожидания, достигнутый с помощью TRAMA и S-MAC в трех сетевых сценариях, показанных на рисунке. Мы видим, что TRAMA имеет лучшую производительность, чем S-MAC, особенно в сценарии граничных инициаторов [14].

   Рисунок 7.

   Приложение для сбора данных

   Рисунок 8.

   Энергосбережение и средний интервал ожидания для сценариев датчиков

4. Energy Aware TDMA Based MAC (EATDMA) [15]: сеть разделена на кластеры , где каждый из них управляется шлюзом. Основные функции шлюза: собирает информацию от других узлов датчиков в своем кластере, выполняет объединение данных, обменивается данными с другими шлюзами и отправляет данные в центр управления, назначает временные интервалы узлам датчиков в своем кластере и информирует другие узлы о временном интервале, когда они должны слушать другие узлы, и временном интервале, когда они могут передавать собственные данные.Этот подход состоит из четырех этапов:

   1. Передача данных : датчики отправляют и ретранслируют данные в выделенных временных интервалах.

   2. Фаза обновления : каждый узел информирует шлюз о своем уровне энергии, состоянии, положении и т. Д.

   3. Перемаршрутизация, инициируемая событием : шлюз выполняет алгоритм маршрутизации на основе информации, отправленной узлы на предыдущем этапе.

   4. Перенаправление на основе обновления : шлюз периодически выполняет это действие после фазы обновления.

   С EATDMA [15] узел, который только воспринимает, получает один временной интервал, в то время как он получает столько временных интервалов, сколько узлы отправляют через него информацию, если узел ретранслирует данные. Узел, который воспринимает и ретранслирует, получает один временной интервал для себя и столько же временных интервалов, сколько узлы, отправляющие информацию через него.

   Существует два подхода к назначению слотов: поиск в ширину (BFS) и поиск в глубину (DFS). Первый назначает номера временных интервалов, начиная с самых внешних узлов датчиков и предоставляя им непрерывные интервалы.В то время как последний назначает непрерывные временные интервалы для узлов на маршруте от самых удаленных узлов датчиков до шлюза.

   Моделирование показывает, что метод BFS дает лучшие результаты по сравнению с DFS с точки зрения срока службы узла. Однако DFS имеет низкую задержку и высокую пропускную способность по сравнению с BFS.

5. PEDAMACS [16] : в протоколе энергоэффективного управления доступом к среде с учетом задержки для сенсорных сетей [16] расписание рассчитывается и отправляется по всей сети узлом-приемником на основе информации о сети. топология и транспортная нагрузка.Эта информация отправляется другими узлами сети.

   В конце фазы изучения топологии строится связующее дерево, и принимающий узел имеет все знания о топологии. Этот этап выполняется пакетами изучения топологии, лавинно рассылаемыми в сети узлом-приемником.

   Основным недостатком этого протокола является то, что шаблон трафика всегда конвергентный. Кроме того, протокол предполагает, что приемник достаточно мощный, чтобы он мог достигать всех узлов при передаче, что не всегда верно, поэтому узлы, которые не получают расписание, переданное приемником, должны ждать следующего изучения топологии.

6. G-MAC [17] : разделяет кадр сообщения на два периода: период сбора и период распространения. В течение первого периода узел датчика шлюза (координатор кластера) собирает информацию, отправленную другими узлами кластера, выражающую их будущий загружаемый трафик. В период распространения узел датчика шлюза отправляет сообщение GTIM (сообщение индикации трафика шлюза) другим узлам. GTIM поддерживает синхронизацию между узлами и устанавливает владельцев слотов среди узлов, у которых есть данные для отправки на шлюз.G-MAC периодически выбирает новый узел шлюза, чтобы равномерно распределять потребности в энергии между всеми датчиками. По сравнению с S-MAC по [3] и T-MAC по [4], протокол G-MAC обеспечивает лучший срок службы сети, но по-прежнему имеет большие накладные расходы.

7. μMAC : этот протокол, предложенный [18], использует идею, аналогичную TRAMA [14]. Он имеет два периода: период конкуренции для построения топологии с двумя переходами и период отсутствия конкуренции для обмена данными. Другие формы общения имеют место в специальных зарезервированных временных интервалах для широковещательной (не бесконфликтной) связи.По сравнению с TRAMA, описанным в [14], μMAC использует другой механизм резервирования временных интервалов.

Протоколы на основе расписания энергоэффективны, поскольку расписание заставляет узлы включаться только в течение определенного временного интервала, в остальное время они находятся в спящем режиме. Что касается протоколов, основанных на конкуренции, запланированные протоколы решают проблему помех и уменьшают коллизию пакетов. Однако это семейство протоколов страдает рядом недостатков, таких как ограниченная масштабируемость и гибкость из-за частого изменения топологии в WSN, и они работают хуже, чем протоколы на основе конкуренции в условиях низкого трафика.Чтобы преодолеть недостатки вышеуказанных протоколов, исследователи предлагают гибридные решения, объединяющие сильные стороны как запланированных, так и конкурентных протоколов.

Имя протокола	Используемая схема	Преимущества	Недостатки
MMF TDMA [12]	назначает полосу пропускания узлам с использованием подхода минимальной и максимальной справедливости линейного программирования	обеспечивает улучшения с точки зрения ключевых показателей, таких как энергия, справедливость, пропускная способность и задержка	Не подходит для мобильных узлов в сети и поддерживает только древовидную топологию
D-MAC [13]	Каждый узел определяет свои активные расписания на основе нагрузки трафика и его глубина в дереве	D-MAC обеспечивает очень хорошую задержку	методы предотвращения коллизий не используются
TRAMA [14]	определяет планирование без коллизий и выполняет назначение каналов в соответствии с ожидаемым трафиком	выше процент времени ожидания и меньшая вероятность коллизии достигаются по сравнению с протоколами на основе CSMA	dut y цикл не менее 12.5 процентов, что является довольно высоким значением
EATDMA [15]	делит сеть на кластеры, и назначение временных интервалов основано на методах ширины и глубины	различные методы дают лучшие результаты с точки зрения срока службы узла , задержка и высокая пропускная способность.	основной проблемой этого протокола является его масштабируемость
PEDAMACS [16]	расписание рассчитывается и отправляется во всю сеть на основе информации о топологии сети и нагрузке трафика	является энергоэффективным и учитывает задержку	шаблон трафика всегда сходится, и узел-приемник не может достичь всех остальных узлов
G-MAC [17]	делит кадр сообщения на два периода: период сбора и период распределения	по сравнению с S -MAC [3] и T-MAC [4], G-MAC обеспечивает наилучшее время жизни сети	по-прежнему имеет большие накладные расходы

Таблица 2.

Сводка протоколов на основе расписания в WSN

4. Гибридные решения

Эти протоколы используют преимущества вышеописанных протоколов за счет использования масштабируемости и низких накладных расходов на управление протоколами на основе конкуренции и высокой эффективности использования каналов запланированных протоколов.

Обмен данными происходит как на основе конкуренции, так и по расписанию для достижения высокой производительности при переменной нагрузке трафика, таким образом, первый гарантирует высокую производительность, когда небольшое количество узлов передает данные в сети.Однако последний обеспечивает высокую производительность при передаче большого количества узлов. Различные протоколы, обсуждаемые в этом разделе, приведены в таблице ▭.

1. IEEE 802.15.4 : этот стандарт [19] предоставляет две службы: службу данных MAC для обеспечения передачи и приема блоков данных протокола MAC (MPDU) через службу данных PHY и службу управления MAC. К функциям подуровня MAC относятся управление маяком, доступ к каналу, управление GTS (гарантийный временной интервал), проверка кадра, подтвержденная доставка кадра, а также ассоциация и разъединение.Стандарт определяет два типа сетевых узлов: Полнофункциональное устройство (FFD), которое может выступать в качестве координатора сети. Этот тип узла имеет возможность взаимодействовать с любым другим узлом и формировать любую топологию сети. Второй тип узлов называется устройствами с ограниченной функциональностью (RFD). Это очень простые устройства, которые могут образовывать только звездообразную топологию, когда они подключены к сетевому координатору (FFD).

   Рисунок 9.

   Структура суперкадра IEEE 802.15.4 MAC

   IEEE 802.15.4 очень гибок и определяет два режима связи: режим с включенным маяком и режим без маяка. Первый основан на суперкадре, показанном на рисунке ▭, он содержит активный и неактивный периоды. Хотя активный период содержит 16 временных интервалов и разделен на период конкурентного доступа (CAP) и необязательный бесконфликтный период (CFP). Суперкадр резервирует максимум 7 временных интервалов из 16 временных интервалов для связи CFP TDMA.

   Протокол CSMA / CA используется в течение периода CAP для доступа к каналу, а сообщение маяка координатора определяет, в каком временном интервале заканчивается период конкурентного доступа.

   CFP содержит специальный временной интервал, назначенный координатором. Следовательно, сенсорный узел может связываться с координатором. Стандарт определяет, что гарантированные временные интервалы (GTS) могут быть назначены только координатором PAN. Далее мы опишем, как данные передаются от координатора и к нему.

   1. Передача данных координатору : для передачи данных координатору устройство может использовать период без конкуренции, если у него есть GTS, или оно должно конкурировать с другими устройствами за доступ к каналу в течение периода конкурентного доступа.В последнем случае каждое устройство использует процедуру CSMA / CA, а затем, если коллизия не возникает, координатор отправляет на устройство сообщение подтверждения без использования протокола CSMA / CA.

      Основная проблема этого подхода заключается в том, что координатор должен находиться в режиме прослушивания в течение периода конкуренции, чтобы преодолеть эту проблему, стандарт IEEE 802.15.4 вводит режим продления срока службы батареи, который ограничивает интервал, в котором координатор прослушивает канал после того, как он передал сообщение радиомаяка.Стандарт определяет, что в этом энергосберегающем режиме координатор прекращает прослушивание канала после 6 периодов задержки. Однако он по-прежнему будет обслуживать GTS, как указано в сообщении радиобуя.

   2. Передача данных от координатора : в этом случае, используя сообщение маяка, координатор сообщает конечным устройствам, что у него есть ожидающие данные. Соответствующий узел датчика должен запросить данные, отправив сообщение запроса. Если конфликта не происходит, координатор отправляет подтверждение, и данные передаются с использованием механизма CSMA / CA с выделением временных интервалов.Конечное устройство остается в режиме приема до тех пор, пока не будут получены данные.

2. Zebra MAC (Z-MAC) [20]: использует CSMA при низком трафике и переключается на TDMA в условиях высокого трафика. Как только сеть развернута, Z-MAC начинается с фазы обнаружения двухзвенного соседства, за которым следует назначение слотов узлам с использованием DRAND (распределенное рандомизированное планирование TDMA для беспроводных одноранговых сетей) [21]. DRAND — это распределенный протокол, используемый для гарантии того, что временной интервал не назначен двум узлам, расположенным в пределах трех переходов друг от друга.Алгоритм заботится о распределении слотов таким образом, чтобы избежать конфликтов скрытых узлов, которые могут произойти, когда узел и его окрестность с двумя переходами используют один и тот же временной интервал.

   Чтобы получить доступ к среде, если узел владеет текущим слотом, он ожидает случайное время, меньшее, чем значение To, называемое размером окна конфликта владельцев, затем выполняет CCA (оценку очистки канала). Если канал свободен, он излучает. В противном случае он ждет, пока канал снова не станет свободным, и возобновляет тот же подход.Если текущий слот принадлежит соседу с двумя сегментами и если узел получил указание на сильную конкуренцию от одного из своих соседей с двумя сегментами, узел не имеет права использовать этот слот. В противном случае он ожидает случайное время между To и Tno (размер окна конкуренции без владельца) перед выполнением CCA.

   Чтобы оценить производительность Z-MAC, авторы [20] сравнили Z-MAC и B-MAC [8] с To = 8 и Tno = 32. Размер начального окна и окна отсрочки передачи по перегрузке для B-MAC по умолчанию составляет 32 и 16 слотов соответственно (каждый слот — 400 мкс).Результаты моделирования показывают, что энергопотребление Z-MAC немного хуже, чем у B-MAC из-за сообщений тактовой синхронизации и периода пробуждения (см. Рисунок ▭).

   Рисунок 10.

   Энергоэффективность Z-MAC в приложениях с низкой скоростью передачи данных и низким рабочим циклом

3. Funneling-MAC (FMAC) [22]: учитывает узкое место, с которым сталкивается большая часть сенсорной сети Приложения. Это явление происходит, когда станция в сети действует как приемник данных, на которые набор датчиков направляет свой трафик.Воронка-MAC использует метод доступа на основе CSMA / CA во всей сети в течение временного интервала, за которым следует временной интервал, в течение которого метод доступа TDMA используется для зоны с высокой нагрузкой только для того, чтобы предоставить больше времени доступа узлам рядом с приемником. . Эти два временных интервала составляют суперкадр. Это подразделение показано на рисунке ▭.

   Размер области с высокой нагрузкой определяется сообщением маяка, транслируемым узлом-приемником. Узлы, которые не получают маяк, применяют процедуру CSMA / CA.

   На основе пути полученных кадров узел-приемник определяет последовательность и структуру временных интервалов TDMA, выделенных узлам в области с высокой нагрузкой.Только узлы, принадлежащие области с высокой нагрузкой, обновляют путь, пройденный фреймом.

   Чтобы избежать интерференции между узлами за пределами зоны высокой нагрузки, квантование времени TDMA и маяк, передаваемый узлом-приемником; узлы в зоне с высокой нагрузкой периодически генерируют кадр, содержащий информацию о периоде CSMA / CA, длительности периода TDMA и количестве суперкадров до следующего маяка.

Гибридные протоколы пытаются объединить сильные стороны двух семейств протоколов (на основе конкуренции и на основе расписания).Однако эти решения сложны с точки зрения развертывания.

Рисунок 11.

MAC воронки: суперкадр

,

Имя протокола	Используемая схема	Преимущества	Недостатки
IEEE 802.15.4 [19]	предоставляет две службы приема данных MAC: Блоки данных MAC	очень гибкие, позволяя переключаться между множеством различных режимов	количества частотных каналов, указанных для IEEE 802.15.4 недостаточно для работы множества приложений WPAN, расположенных вместе, на которые нацелен стандарт
Zebra MAC [20]	использует CSMA в условиях низкого трафика и переключается на TDMA в условиях высокого трафика	увеличивает пропускную способность	проблема дрейф графика, который снижает его энергоэффективность.
MAC воронки [22]	использует TDMA в регионах, близких к приемнику, а CSMA в других местах	очень гибкий	страдает от сетевой динамики

Таблица 3.

Сводка гибридных протоколов в WSN

5. Протоколы MAC для мобильных датчиков в WSN

Большинство предыдущих протоколов имеют дело со стационарными датчиками, тогда как новые приложения WSN используют мобильные узлы, поскольку они становятся необходимыми для различных областей, таких как: поставка управление цепями, мониторинг пациентов или детей и мобильную платформу для наблюдения за полем боя.

Любой протокол MAC, разработанный для обеспечения мобильности узлов, должен учитывать изменения топологии. Следовательно, он должен адаптировать таблицу соседей и обслуживание маршрутов к мобильности в сети.В конце концов, протоколу MAC требуется информация о мобильности, и он должен определять окрестность каждого узла, чтобы устранить несогласованность, вызванную мобильным узлом, когда они входят или покидают соседство.

Далее мы представляем основные протоколы, которые обрабатывают мобильность узлов в WSN, и Таблица ▭ суммирует их.

1. Алгоритм SMACS и EAR [23] SMACS (самоорганизующееся управление доступом к среде для сенсорных сетей) — это протокол построения распределенной инфраструктуры, который позволяет узлам датчиков обнаруживать своих соседей и устанавливать расписание передачи и приема на основе при планировании TDMA без необходимости в главном узле.SMACS предполагает, что сеть подключена, поэтому между любыми двумя отдельными узлами существует по крайней мере один путь с несколькими переключениями. Алгоритм Eavesdrop -And- Register (EAR) основан на SMACS. Алгоритм EAR может реализовать надежную связь между мобильным узлом и фиксированным узлом. Эта связь осуществляется пакетами управляющей головки, которые должны быть как можно меньше. Основная проблема этого алгоритма связана с количеством мобильных узлов в сети; когда это число велико, это ведет к конфликту пакетов с высокой вероятностью.Это также не гарантирует высокий уровень охвата в зоне наблюдения. Обратите внимание, что алгоритм EAR прозрачен для протокола SMACS.

   В алгоритме EAR есть четыре типа кадров для построения канала связи между мобильными узлами и стационарными узлами: Broadcast Invite (BI) , Mobile Invite (MI) , Mobile Response (MR) и Mobile Disconnect (MD) . Кадр BI используется стационарным узлом, чтобы предложить мобильному узлу присоединиться к обмену данными, поэтому мобильный узел запускает свой протокол соединения, когда он получает кадр BI.Этот кадр в основном используется для регистрации стационарного узла в зависимости от состояния соединения мобильного узла и качества связи между мобильным узлом и стационарным узлом. Мобильное устройство будет продолжать процедуру регистрации до тех пор, пока его реестр не заполнится (любой новый стационарный узел войдет в реестр только в том случае, если его качество связи лучше, чем качество зарегистрированного канала более низкого качества).

   Кадр MI используется как ответ на кадр BI и запрос на установление соединения. Когда стационарный узел получает кадр MI, он решает, возможно ли соединение.В первом случае слоты выбираются в кадре TDMA для связи, и ответ отправляется мобильному узлу, принимающему соединение.

   мобильный узел отправляет кадр MD, чтобы сообщить стационарному узлу о прерывании связи. Этот случай происходит, когда полученное SNR (отношение сигнал / шум) ухудшается и становится ниже заданного порога. После того, как стационарный узел получает этот кадр, он удаляет информацию о мобильном узле из регистрационной формы.

   Алгоритм EAR может использоваться только в WSN, основанных на технологии TDMA, что представляет собой основной недостаток этого алгоритма.Более того, топология сети могла быть только кластерной. Из-за большого количества кадров BI, отправленных стационарными узлами, энергоэффективность этих узлов низкая.

2. MAC мобильного датчика (MS-MAC) [24]: основан на S-MAC [3]; он динамически изменяет время сна в зависимости от скорости мобильного узла. Первая фаза этого алгоритма направлена ​​на создание виртуальных кластеров путем отправки кадра SYNC, как в S-MAC. Эта фаза алгоритма выполняется в начале каждого механизма планирования.

   Основная проблема этого алгоритма возникает, когда узлы перемещаются из одного кластера в другой, и мобильному узлу требуется две минуты, чтобы подключиться к новому кластеру. Чтобы решить эту проблему, пограничные узлы должны следовать синхронным периодам двух виртуальных кластеров и устанавливать значение v0, если скорость мобильного узла выше 1/4 v0, сделать цикл планирования равным 1 минуте, если скорость мобильного узла равна выше 1/2 v0, затем сделайте цикл планирования равным 30 секундам и т.д. мобильные узлы; Между тем, такой механизм сна также не обеспечивает высокой скорости покрытия и соединения всей сети.

   Рисунок 12.

   Частота периода синхронизации в MS-MAC зависит от скорости мобильного устройства

3. MAC, адаптивный к мобильности (MMAC) [25]: обрабатывает слабую и сильную мобильность. Первый означает одновременные соединения и отказы узлов, а также физическую мобильность либо из-за мобильности в среде (например, в воде или воздухе), либо с помощью специального оборудования движения. В то время как последнее означает изменение топологии (присоединение узлов и сбои узлов).

   MMAC динамически адаптируется к изменениям в шаблонах мобильности путем введения времени кадра, адаптируемого к мобильности, и протокол строит расписание без конфликтов на основе оценок потока трафика, мобильности и динамических шаблонов.Время кадра показано на рисунке ▭. Чтобы предсказать поведение подвижности узлов датчиков и настроить время кадра, MMAC использует информацию о местоположении датчиков. На рисунке мы отмечаем, что время кадра является динамическим и отличается от одного узла к другому, в отличие от ранее обсужденного протокола TRAMA из [14].

   Рисунок 13.

   Фиксированное время кадра (TRAMA) в сравнении с динамическим временем кадра, адаптируемым к мобильности (MMAC)

   Основная идея алгоритма Mobility-Adaptive заключается в уменьшении или увеличении времени кадра в зависимости от количества узлов, которые ожидается, что он войдет или покинет двухэтапную окрестность данного узла.Более того, алгоритм строит два набора: входящие узлы (IN) и исходящие узлы (ON) для данного узла β, тогда, если узел ‘A’ является членом либо ‘IN’, либо ‘ON’, не учитывайте ‘A’. в двухскачковой окрестности β. Чтобы сократить время кадра, количество элементов в двух предыдущих наборах должно быть больше порогового значения. Наконец, в соответствии с временем кадра алгоритм регулирует время запланированного доступа и время произвольного доступа, показанные на рисунке ▭.

   Основными проблемами этого протокола являются: информация о мобильности (каждому узлу требуются будущие состояния мобильности всех текущих и потенциальных двухскачковых соседей) и синхронизация (каждый узел имеет собственное время кадра, что вызывает проблемы синхронизации).Для решения этих проблем MMAC предлагает следующие решения:

   1. Информация о мобильности : сигнал и заголовок данных изменяются для включения прогнозируемой информации о состоянии мобильности, таким образом, в начале каждого кадра каждый узел β независимо вычисляет ожидаемое среднее значение. (x, y) позиция β в следующем кадре, затем эта информация отправляется в заголовке каждого сигнала и пакета данных, сгенерированного β. Последний запланированный временной интервал доступа во времени кадра зарезервирован для ШИРОКОЙ ПЕРЕДАЧИ от головного узла для отправки всей принятой информации о мобильности узлам-членам, поэтому каждый узел β имеет «максимальные возможности» знания о прогнозируемых состояниях мобильности своего текущего и потенциального двух- хмель соседей.

   2. Проблема синхронизации : для решения проблемы синхронизации в [25] вводится концепция «Глобального периода синхронизации» (GSP), при котором время кадра может изменяться только в течение этого периода. GSP происходит перед каждым циклом в стиле LEACH (механизм выбора голов кластера в MMAC), когда главы кластера переизбираются. Во время цикла (т. Е. K кадров) могут произойти некоторые изменения в скорости мобильности, таким образом, MMAC изменяет разделение между слотами запланированного доступа и произвольного доступа после каждого кадра.Следовательно, время кадра в сети остается неизменным, но период произвольного доступа каждого члена кластера будет увеличиваться или уменьшаться, отражая шаблон мобильности. Если все двухскачковые элементы узла α принадлежат кластеру c, то их время произвольного доступа и запланированное время доступа будут одинаковыми.

   Основным недостатком этого протокола является требование знания местоположения, что часто либо невозможно, либо требует слишком больших затрат энергии.

   На рисунке ▭ показано, что MMAC работает немного лучше, чем TRAMA [14], в то время как он превосходит S-MAC [3] и CSMA.На рисунке ▭ мы видим, что при минимальной мобильности узлов все протоколы (кроме CSMA) энергоэффективны. Однако, когда мобильность становится важной, только MMAC адаптируется к мобильности узлов.

   Рисунок 14.

   Среднее потребление энергии на узел (переменный трафик)

   Рисунок 15.

   Среднее потребление энергии на узел (увеличение мобильности)

4. FlexiMAC [26]: справляется с некоторой сетевой динамикой и узлом мобильность.Первая фаза протокола направлена ​​на построение дерева сбора данных и расписаний узлов, которые поддерживаются в течение всего срока их службы в сети. CSMA / CA используется на этом этапе для передачи узлов. После этого этапа протокола узлы выполняют регулярные задачи сбора данных, используя свои расписания TDMA. Они также могут изменять свои расписания при изменении топологии сети. FlexiMAC обеспечивает следующие функции:

   1. Построение дерева сбора данных: для маршрутизации данных от исходного узла к базовой станции по древовидной схеме и для сбора идентификаторов соседей первого уровня узла.Чтобы минимизировать потребление энергии, узлы выбирают ближайший узел в пределах радиуса передачи по умолчанию своих родителей и используют минимальную мощность передачи, необходимую для достижения своих родителей. Дерево сбора данных помогает узлам датчиков знать топологию локальной сети, таким образом, каждый узел знает своих родителей, потомков, потомков и соседей первого уровня.

   2. Назначение временных интервалов: распределение временных интервалов следует поиску в глубину (DFS), который позволяет маршрутизаторам пересылать данные, отправленные исходным узлом, на базовую станцию ​​в режиме чередования.Нумерация слотов начинается с номера 2, потому что слот номер 1 зарезервирован для управления динамикой сети; отсюда и название (FTS: Fault Tolerant Slot). В течение этого короткого периода FTS все узлы в сети находятся в режиме ожидания. FTS — это большой слот, доступ к которому основан на механизме CSMA. Основная цель периода FTS — управлять мобильностью узлов и изменениями топологии (потерянные узлы или новые узлы используют этот слот для запроса слотов связи). У каждого узла сети есть три режима; Режим передачи, режим приема и спящий режим.Узлы переключаются в режим передачи для запланированного списка слотов передачи (TSL) и в режим приема для своего запланированного списка слотов приема (RSL). Помимо этих трех конкретных слотов, каждый узел использует два других слота. Первый используется для локальной синхронизации времени и локального ремонта и называется многофункциональным слотом (MFS). Второй слот называется списком конфликтных слотов (CSL) и используется для записи слотов, которые используются соседями первого и второго уровня узла. Узел выбирает слот, только если он не принадлежит его RSL, TSL и CSL.Как только слот выбран, узел распространяет его своим соседям первого уровня. Каждый из этих узлов передает выбранный слот своим прямым соседям (соседям второго уровня). Такой подход позволяет избежать выбора нескольких слотов разными узлами, поэтому FlexiMAC гарантирует отсутствие коллизий в трафике.

   Основная проблема FlexiMAC — синхронизация времени. Чтобы решить эту проблему, протокол выполняет синхронизацию времени локально, таким образом, каждый узел передает свои часы и текущий глобальный самый высокий номер слота, известный этому узлу, своим дочерним элементам.Кроме того, надежность и оптимальность древовидной структуры представляют собой главный недостаток этого протокола. Фактически, когда ссылка не работает, восстановление дерева, даже локализованное, необходимо. Наконец, первая фаза, на которой строятся дерево сбора данных и расписания узлов, потребляет большое количество энергии.

Имя протокола	Используемая схема	Преимущества	Недостатки
MS-MAC [24]	время ожидания изменяется динамически в зависимости от скорости мобильного узла	работает лучше, чем S -MAC [3], имеет адаптивный период ожидания и преодолевает проблему мобильности узлов из одного кластера в другой	не может гарантировать надежную связь между стационарными узлами и мобильными узлами
MMAC [25]	динамически адаптируется к изменениям в шаблоны мобильности путем введения времени кадра с адаптацией к мобильности	обрабатывает слабую и сильную мобильность	требует знания положения узла
Flexi MAC [26]	определяет период конкуренции, в течение которого узлы обмениваются пакетами для создания данных дерево сбора с корнем в приемнике	способно справиться с некоторой сетевой динамикой и мобильностью узлов	Надежность и оптимальность древовидной структуры представляют собой главный недостаток

Таблица 4.

Сводка протоколов MAC в мобильных WSN

6. Протоколы MAC в беспроводных сенсорных сетях реального времени

В системах реального времени правильность вычислений зависит от их логической правильности и от времени, в которое был получен результат. Приложения реального времени становятся очень важной областью исследований, поскольку они охватывают важную область применения, включая ABS, управление воздушным судном, систему бронирования билетов в аэропорту, мониторинг перегрева на атомной электростанции, мобильный телефон и т. Д.Для многих приложений WSN, таких как медицинское обслуживание и мониторинг пожаров, ограничения в реальном времени должны рассматриваться как важный фактор.

Реальное время в WSN можно разделить на мягкое реальное время (SRT), когда только часть сообщений может поступать с опозданием, и жесткое реальное время (HRT), когда каждое сообщение должно быть доставлено до его крайнего срока, и любое нарушение крайнего срока считается как отказ системы. Как обсуждалось в предыдущих разделах, в WSN есть три основные категории протоколов MAC, но до сих пор мы не обсуждали, насколько они могут быть адаптированы к требованиям приложений реального времени в WSN.

Протоколы на основе расписания плохо адаптированы к приложениям реального времени, потому что они не подходят для создания отчетов, управляемых событиями, даже если легче определить крайний срок задержки на уровне MAC с помощью протоколов детерминированного планирования. В целом, по сравнению с протоколами на основе конкуренции, задержка выше в подходах на основе TDMA. Однако большинство обсуждаемых в предыдущих разделах протоколов на основе конкуренции не подходят для приложений реального времени. S-MAC [3] является эталоном протоколов, основанных на конкуренции, однако он не может использоваться для приложений реального времени, потому что данный узел в сети имеет возможность последовательно выигрывать конкуренцию много раз, в то время как другие узлы в сети ждут разногласия, следовательно, они рискуют задержать сообщение и, вероятно, пропустить свои сроки.Подобно S-MAC, предложенный T-MAC [4] также не подходит для приложений реального времени. потому что первый отправленный пакет может достичь узла-приемника с очень большой задержкой.

В последние годы некоторые исследователи сосредоточились на разработке протоколов для WSN в реальном времени на основе S-MAC. Далее мы обсудим некоторые из этих протоколов и суммируем их в таблице ▭ в конце этого раздела.

1. Виртуальный TDMA для датчиков (VTS) [27] : этот протокол разработан для программных приложений WSN в реальном времени и основан на S-MAC [3].Однако, в отличие от S-MAC, только один узел может передавать в каждом цикле прослушивания / ожидания, как показано на рисунке ▭, таким образом, в каждом временном интервале TDMA (кадре в S-MAC) данный пакет проходит строго один скачок. Количество слотов равно количеству узлов в ячейке (кластере), и узлы в кластере будут передавать в разных временных интервалах.

   Рисунок 16.

   Структура кадра TDMA VTS

   VTS использует специальный пакет, называемый пакетом управления (CTL), для синхронизации, обнаружения расписания, маяка для поддержания активности, обнаружения новых узлов и резервирования каналов.Первая фаза протокола направлена ​​на настройку сети точно так же, как механизм синхронизации S-MAC. В конце этой фазы формируется виртуальный суперкадр из Nctimeslots, когда все узлы отправили свой первый пакет CTL. Чтобы преодолеть проблему изменения топологии, когда некоторые узлы присоединяются к сети или покидают ее, узлы регулируют длину суперкадра.

   В начале каждого временного интервала все узлы просыпаются и слушают. Владелец временного интервала определяет несущую и транслирует CTL.Для передачи данных VTS использует механизм CSMA / CA, и существует три вида передачи: одноадресная пакетная передача, широковещательная пакетная передача и отсутствие передачи данных.

   При одноадресной передаче пакетов владелец временного интервала отправляет CTLRTS, а другие узлы переходят в состояние ожидания. Когда получена последовательность DATA / ACK, передача завершается, и оба узла переходят в спящий режим.

   При передаче широковещательного пакета владелец временного интервала отправляет CTLBCAST. В отличие от одноадресной передачи пакетов, узел продолжает прослушивание, потому что местом назначения является широковещательный адрес.Не дожидаясь ответа CTS, отправитель может отправить широковещательный пакет. После получения пакета узлы переходят в спящий режим без отправки ACK.

   При отсутствии передачи данных отправляется CTLBCAST. Узлы настраивают эталонное время, сбрасывают счетчик бездействия отправителя и переходят в режим сна.

   Что касается S-MAC [3], VTS снижает потребление энергии и задержку передачи пакетов только тогда, когда имеется несколько узлов, но потребление энергии

Датчики движения Датчики присутствия Датчики присутствия Датчики присутствия PIR.

Презентация на тему: «Датчики движения Датчики присутствия Датчики присутствия PIR Sensors.» — стенограмма презентации:

1

Датчики движения Датчики присутствия Датчики присутствия PIR-датчики

2

Vacker, Дубай поставляет все типы датчиков движения и датчиков присутствия во все Объединенные Арабские Эмираты, Оман, Катар, Бахрейн, Кувейт и Королевство Саудовская Аравия.

3

Что такое датчики движения? Датчики движения используются для обнаружения присутствия человека в комнате, холле, офисе, ванной, открытых площадках и т. Д.

4

Как работают датчики движения? Датчики движения работают с использованием различных технологий обнаружения: Пассивные инфракрасные датчики СВЧ-датчики движения Ультразвуковые датчики движения Датчики с двойной технологией

5

Как выбрать датчики движения? Найдите область, которую нужно покрыть. Датчики движения имеют диапазон обнаружения. Какой тип нагрузки нужно контролировать? Светодиодные лампы, люминесцентные лампы, лампы накаливания и т. Д.Какую общую нагрузку в киловаттах необходимо контролировать? Какие технологии необходимы?

6

В чем разница между датчиками движения и датчиками присутствия? Датчики движения обнаруживают движение. Если человек сидит без движения без движения в течение небольшого времени (в зависимости от запрограммированного значения), датчик движения предположит, что в комнате никого нет. Например, датчик движения нежелателен в библиотеке, поскольку люди склонны сидеть без дела.

7

В чем разница между датчиками движения и датчиками присутствия? Датчик присутствия обнаруживает человека, даже если он не двигается. Они также известны как датчики присутствия. В идеале они должны использоваться в библиотеках, классных комнатах, ванных комнатах и ​​т. Д.

8

Что такое свет датчика движения? Свет датчика движения — это свет, совмещенный с датчиком движения.Оба будут объединены в единое целое. При обнаружении движения свет автоматически включается.

9

Применение датчиков движения и датчиков присутствия: энергосбережение за счет управления электрическими цепями, такими как освещение, вентиляторы, состояние воздуха и т. Д. Если комната занята, эти цепи будут автоматически включены. Если в комнате никого нет, они будут отключены.

10

Применение датчиков движения и датчиков присутствия: включение систем безопасности при проникновении злоумышленника в охраняемую зону; обнаружение несанкционированного присутствия персонала в охраняемых зонах.

11

Контактная информация Vacker LLC 306, RKM Building Deira, Объединенные Арабские Эмираты Тел .: +971 42 66 11 44 ​​Факс: +971 42 66 11 55 Электронная почта: отдел продаж.uae @ vackerglobal.comsales.uae @ vackerglobal.com www.sensorsuae.com

Датчик движения

— оптовый торговец ультразвуковыми датчиками движения из Мумбаи

Датчик движения

PIR — известный дилер, агент, поставщик решений и поставщик потолочного микроволнового датчика движения Steinel в Индии. В число наших клиентов входят отели, банки, специалисты по освещению, консультанты по электрике и архитекторы.

Освещение включается и выключается автоматически при обнаружении движения человека и дневного освещения за счет экономии энергии конечным пользователем.

Этот потолочный микроволновый датчик движения идеально подходит для туалетов с туалетными кабинками, раздевалок, лестничных клеток, многоярусных автостоянок и кухонь. Этот потолочный микроволновый датчик движения установлен на высоте 3,5 метра и имеет регулируемую зону действия в пределах 1-8 метров независимо от колебаний температуры. Сенсорная технология обнаруживает движение сквозь стекло и дерево.

Он имеет функцию автоматической настройки времени, вызывающую режим IQ, в котором датчик отслеживает движения человека и автоматически регулирует время.

Зона обнаружения может быть расширена по принципу ведущий / ведомый.

Опция

1 — Защитная решетка

2 — Диммирование KNX, Dali и 1-10V

3- Выход изолированного канала Com2

4 — Ручной пульт дистанционного управления

5 — Адаптер для скрытого монтажа

Живите удобно и экономьте энергию.

Больше качества жизни, больше безопасности и больше энергии, экономия энергии с помощью интеллектуальной сенсорной технологии от STEINEL.

Свет «ВКЛ» / «ВЫКЛ» — автоматически.

Новаторские датчики реагируют на движения и уровни освещенности, автоматически и мгновенно переключают свет

на «ВКЛ» и «ВЫКЛ» снова через предварительно выбранное время.

9026d 9026d 9026d )

90

Возможность удобной настройки

902 61

Технические характеристики Датчик движения СВЧ для потолочного монтажа HF 360 COM1
Европейский артикул (EAN)	4007841002800
Тип	120 x 120 x 56 мм
Тип датчика	Высокочастотный
Применение	внутри зданий
Установка
Установка	9026 9026 высота	2.5-3,5 м
Угол обнаружения	360 ° с углом апертуры 140 °, также через стекло, дерево и стены с гвоздями
Регулировка	1 или 2 направления обнаружения можно настроить обстановка в комнате.
Вылет	8 м макс. всесторонний, плавно регулируемый
Система датчиков	Высокочастотный 5,8 ГГц (мощность передачи <1 мВт)
Конфигурации с параллельным подключением	Главный / главный Главный / подчиненный
Обучение (с дополнительным пультом дистанционного управления RC3)
Настройка уровня освещенности	10 “1000 люкс, л / дневной свет
Класс защиты IP	IP20
Класс защиты	II
Степень защиты IP с AP Box (коробка для поверхностного монтажа)	IP54
Диапазон температур	-25- + 55 ° C	Режим IQ	Да
Корпус	Устойчив к УФ-излучению, под покраску
Модель	COM1

Дополнительная информация:

• Условия режима оплаты: L / C (аккредитив), T / T (банковский перевод)

Различия между датчиками движения и датчиками присутствия — Группа компаний Pammvi

Специалисты, поставщики и покровители обычно используют эти термины очень легкомысленно, что размывает границы этих датчиков.Ниже вы найдете трактат о широких особенностях этих датчиков, который также подчеркивает их различия.

5 сентября 2011 г. — PRLog — Существует некоторая двусмысленность и неправильное представление о фактической разнице между датчиком движения и датчиком присутствия — в общем, оба, по всей видимости, были созданы из аналогичного семейства датчиков на основе Однако со временем развитие технологий привело к расколу между этими двумя тесно связанными сенсорными технологиями.

Специалисты, поставщики и покровители обычно используют эти термины очень легкомысленно, что размывает границы этих датчиков. Ниже вы найдете трактат о широких особенностях этих датчиков, который также подчеркивает их различия.

Основное различие между датчиками движения и присутствия заключается в их свойствах обнаружения и областях применения. Конкретная ситуация определяет, какая технология и где используется.

Динамические средства эффективны: детекторы движения

Детекторы движения реагируют на движения ходьбы.Они воспринимают их в выбранной зоне обнаружения и реагируют на них: это означает, что свет включается, когда обнаруживается движение, когда уровень внешней освещенности падает ниже заранее выбранного порога. Свет снова выключается после установленного вами периода. Их использование рекомендуется для обнаружения движущихся объектов на улице или на проездах внутри помещений. Возможности установки или предложения детекторов движения шире по сравнению с истинным присутствием или датчиком присутствия. Стоимость датчика движения ниже по сравнению с датчиком присутствия из-за используемой технологии и чувствительности.

Высокое разрешение и чувствительность:

Детекторы присутствия реагируют на малейшие движения, используя высокоточную сенсорную технологию с очень высоким разрешением. Это важно в помещениях, особенно в сочетании с сидячими занятиями (офисные кабинеты, классы и т. Д.), А также для особых задач освещения, например, в спортивных залах, раздевалках, коридорах и складских помещениях.

Датчики освещенности непрерывно измеряют внешнюю освещенность и постоянно сравнивают ее с предварительно выбранным уровнем.Свет включается, когда окружающий свет падает ниже определенного порогового значения в присутствии людей. Если он достаточно яркий, свет автоматически отключается, даже если в комнате находятся люди. Некоторые из этих датчиков двойного назначения также называются мультисенсорами — или датчиками с несколькими атрибутами, которыми в данном случае будут обнаружение освещенности и определение присутствия.

С развитием технологии распознавания присутствия становится очевидным, что количество пользователей этой технологии увеличилось в несколько раз.Компании, занимающиеся автоматизацией зданий, работающие по всему миру, адаптировали свои протоколы шины и связи для работы с датчиками присутствия. KNX, BACNET и LON — это некоторые из протоколов, которые активно поддерживают датчики присутствия в своих проектах.

Steinel, B.E.G Luxomat, Wattstopper, Honeywell, Theben, HTS, Busch Jaeger и т. Д. — одни из наиболее известных брендов, предлагающих датчики с широко распространенными протоколами связи.

Прецизионный квадрат

Зоны обнаружения наших ИК-детекторов присутствия не круглые, а квадратные.Это не только намного точнее и практичнее, но и лучше для планирования, чтобы не было наложений и пропущенных областей. В дополнение к этому, квадратные зоны обнаружения, обеспечиваемые датчиками присутствия STEINEL Professional, масштабируются с точностью.

Круглые комнаты — это не мир

Наши ИК-датчики присутствия имеют квадратную зону обнаружения, обеспечивающую непревзойденную точность. Эту зону обнаружения можно точно масштабировать, и это уникально. Никогда раньше не было возможности покрыть комнаты датчиками присутствия без перекрытий и пропусков: идеально планируемые зоны, надежное обнаружение в каждой точке комнаты.Планировщикам, электромонтерам или пользователям больше не нужно беспокоиться о плохой работе обнаружения присутствия. Вместо этого каждый может рассчитывать на максимальную экономию энергии. Невероятное разрешение наших датчиков присутствия с 4800 зонами переключения обеспечивает невиданный нигде в мире уровень точности обнаружения, который ранее был невозможен.

Сделано для самых взыскательных требований: Датчики присутствия STEINEL Professional
Датчики присутствия — это лучшие продукты в области автоматизации освещения.Мы говорим: важен свет, когда он нужен, и никакой свет, когда он не нужен.
Все автоматически — и всегда безупречно

Технологии, которые работают

Датчики присутствия должны работать таким образом, чтобы не требовалось абсолютно никаких размышлений ни со стороны людей, которые их используют, ни со стороны электриков, устанавливающих их. Наш главный принцип — сенсорная технология, которая работает идеально. Поскольку в здании есть самые разные задачи обнаружения и помещения, которые также включают в себя самые разные виды деятельности, сенсорная технология должна удовлетворять широкому спектру требований.Детекторы присутствия, которые оставляют учеников сидеть в темноте, пока они спокойно занимаются, не особенно полезны. Длительное время ожидания для компенсации слабых мест обнаружения также не особенно полезно. Также не могут быть использованы датчики присутствия, которые не могут обеспечить возможность ручного вмешательства — например, выключить свет для видеопрезентаций. Плохая производительность обнаружения просто бесполезна и не имеет ничего общего с тем, что мы можем предоставить.

Высшие ожидания требуют соответствия производительности

Мы стремимся оправдать возложенные на нас ожидания, создавая лучшие датчики, которые можно купить за деньги, потому что только первоклассный двигатель делает автомобиль первого класса.На наш взгляд, это единственный способ предоставить вам самые лучшие датчики присутствия, доступные на рынке. Разработано и произведено STEINEL Professional от первоначальной идеи до мельчайших деталей. Для совершенства, которое работает и прослужит долго

Оптическая система, ее плотность разрешения, радиус действия, характеристики обнаружения и программное обеспечение для оценки — все это критически важно для качества датчика присутствия. Стандартизованное тестирование дает нам огромную точность и знания, с помощью которых мы привносим объективность и неопровержимые факты в уравнение: это неподкупный процесс измерения, который позволяет проводить международные сравнения.

Мы знаем, о чем говорим

Стандартизированное движение выполняется роботом, имитирующим человеческое предплечье: нашим роботом NEMA arm. Используя стандартизированную модель цевья неизменной массы с контролируемой температурой , он выполняет всегда одно и то же движение на 90 ° (соответствует американскому стандарту NEMA).

Регистрируется ли и скорость, с которой датчик его обнаруживает, в протоколе измерения, который в конечном итоге обеспечивает основу для построения диаграммы обнаружения.В мире нет датчика, который нельзя было бы измерить и сравнить так объективно, как этот. На основе этого процесса мы точно знаем, как работает каждый датчик движения и присутствия. И мы очень гордимся тем, какое место занимают наши продукты в этом сравнении, но на данный момент мы вежливо воздержимся от комментариев.