Urządzenie i zasada działania czujników ruchu

Czujnik ruchu (czujnik, detektor) to urządzenie, które bezdotykowo wykrywa obecność poruszających się obiektów w strefie detekcji. Czujniki te w większości nie reagują na ruch, ale na pojawianie się nowych obiektów. Ale nazwa utknęła i jest szeroko stosowana.

Obszary zastosowania

Czujki ruchu znajdują zastosowanie w różnych obszarach automatyki. Każdy obszar ma swoje preferowane typy czujników.

Systemy bezpieczeństwa

Najbardziej logiczne zastosowanie czujek ruchu znajduje się w systemach ochrona obiektów. Czujnik może wykryć wtargnięcie do chronionego obszaru lub lokalu i wywołać alarm lub włączyć dodatkowe urządzenia.

Często nad kamerą monitorującą umieszcza się reflektor z czujnikiem ruchu.

Włączanie oświetlenia awaryjnego

W miejscach o nieregularnym przebywaniu ludzi stosując takie czujniki można uzyskać znaczne oszczędności energii. Do takich miejsc należą wejścia do budynków mieszkalnych i przemysłowych, magazynów i innych obszarów. Światło w nich musi być włączone tylko na czas pobytu mieszkańców lub personelu. Po wykryciu ruchu czujnik generuje sygnał do uruchomienia urządzeń oświetleniowych.

Systemy inteligentnego domu

W systemach Smart Home dla czujek można znaleźć znacznie szerszy zakres niż proste sterowanie oświetleniem. na sygnał z czujnika, rządzić ogrzewanie, wentylacja, klimatyzacja i inne systemy inżynierskie. Tryb działania zmienia się w zależności od obecności ludzi na kontrolowanym obszarze.

Czujnik ruchu i otwarcia drzwi z Aliexpress (system Smart Home).

Rodzaje czujników i technologie ich działania

Czujniki ruchu są zbudowane na różnych zasadach. Każdy rodzaj czujników ruchu ma swoje plusy i minusy, które określają zakres urządzeń.

czujniki podczerwieni

Najpopularniejsze czujniki wychwytujące promieniowanie podczerwone. Należą do czujników pasywnych – kontrolowana przestrzeń nie jest „podświetlana” odpowiednim sygnałem. W najprostszym przypadku składa się z dwóch soczewek, które skupiają promieniowanie świetlne (promieniowanie podczerwone ma właściwości światła, choć jest niewidoczne gołym okiem) z dwóch stref kontrolowanego pomieszczenia. Soczewki są skierowane tak, aby strefy się nie przecinały. W trybie normalnym otrzymują promieniowanie o takim samym natężeniu.Jeśli w jednej ze stref pojawi się osoba lub inna stałocieplna istota, wzrasta poziom promieniowania, co „widzi” jeden z czujników – w której strefie znajduje się obiekt. Obwód porównawczy widzi różnicę intensywności. Po osiągnięciu pewnego poziomu generowany jest alarm.

Obraz osoby w zakresie widma IR.

W praktyce dwie strefy nie wystarczą do niezawodnej pracy odpornej na hałas, a pole widzenia podzielone jest na dużą liczbę podsektorów za pomocą kilku soczewek. W rzeczywistości ten czujnik jest czujnikiem obecności - zarejestruje obecność osoby, nawet jeśli jest nieruchoma. Wadą takiego urządzenia jest tendencja do fałszywych alarmów spowodowanych zakłóceniami termicznymi (ogrzane strumienie powietrza, miejscowe ogrzewanie z powodu zmian oświetlenia itp.).

Detektory ultradźwiękowe

Jak działa ten czujnik ruchu w oparciu o zjawisko echolokacji. Nadajnik generuje fale dźwiękowe niesłyszalne dla ludzi. Po serii transmisji czujka przechodzi w tryb odbioru. Jeżeli w polu widzenia nie ma poruszających się obiektów, to odbity i zawrócony do czujnika sygnał ultradźwiękowy będzie miał taką samą częstotliwość jak emitowany. Jeżeli sygnał zostanie odbity od poruszającego się obiektu, to częstotliwość powracającego ultradźwięku będzie inna (efekt Dopplera). Obwód analizuje parametry i po wykryciu ruchu generuje alarm. Taki czujnik jest bardziej dźwiękoszczelny ze względu na to, że reaguje tylko na poruszające się obiekty, niezależnie od ich charakteru i temperatury. Nie jest jednak w stanie wykryć wolno poruszających się obiektów - nie przesuną one częstotliwości w wymaganych granicach.

Ilustracją efektu Dopplera jest zmiana częstotliwości, gdy obiekt się porusza.

Czujniki RF

Ten typ czujnika również działa na zasadzie lokalizatora, tylko działa na częstotliwościach radiowych. Emitowany sygnał musi mieć wystarczająco wysoką częstotliwość, aby wykryć małe obiekty. Efekt Dopplera nie jest wykorzystywany w takich warunkach – aby uzyskać wystarczające przesunięcie, obiekty muszą poruszać się z prędkością porównywalną z prędkością światła. Dlatego czujniki rejestrują tylko zmianę natężenia i są w rzeczywistości czujnikami obecności. Taki detektor zadziała, gdy w strefie pojawią się (lub znikną) obiekty odbijające sygnał, niezależnie od tego, czy się poruszają, czy nie.

Zaletą jest możliwość penetrowania przez sygnał radioprzepuszczalnych (drewnianych, ceglanych itp.) ścian i ścianek działowych, dzięki czemu można nimi sterować dużymi, wielopokojowymi pomieszczeniami. Minusem jest wysoki koszt urządzenia, a także brak możliwości wykrywania obiektów, które nie odbijają fal radiowych. Kolejnym ograniczeniem aplikacji jest wpływ emisji radiowej na organizmy żywe. Poziom sygnału musi być zminimalizowany.

Detektor mikrofalowy REXANT DDPM 02.

Połączone systemy

Aby zapewnić niezawodność, w jednym czujniku można połączyć dwie lub więcej zasad wykrywania nietypowych sytuacji. W systemach bezpieczeństwa czujnik podczerwieni często łączy się z czujnikiem zbicia szyby lub przekaźnikiem akustycznym. Pozwala to niezawodnie rejestrować nieautoryzowane wejście do mieszkania i unikać fałszywych alarmów.

Inną opcją jest połączenie czujnika ruchu i fotoprzekaźnik. Taki system po wykryciu osoby włącza światło w wejściu, ale tylko w nocy.W ciągu dnia fotoprzekaźnik wyłącza czujnik, aby nie marnować energii elektrycznej w godzinach dziennych.

Popularne są zewnętrzne kamery monitorujące z czujnikiem ruchu. System włącza się dopiero wtedy, gdy obiekt znajdzie się w polu widzenia kompleksu. Osiąga to dwie korzyści:

• nagrywanie odbywa się tylko w odpowiednich momentach, co pozwala zaoszczędzić miejsce na urządzeniu pamięci;
• przeglądanie i analiza zapisu jest ułatwiona ze względu na brak konieczności przeglądania długich odcinków bez zdarzeń.

Istnieją inne możliwości łączenia czujników. Takie podejście usprawnia działanie systemów wykrywania obiektów.

Przeczytaj także

Schemat podłączenia czujnika ruchu do reflektora LED

 

Parametry doboru czujników

Część właściwości czujnika ruchu dotyczy wszelkich urządzeń zasilanych energią elektryczną. Jest to stopień ochrony, napięcie zasilania, wymiary, rodzaj mocowania itp. Ale są też specyficzne parametry, które ma tylko ta kategoria detektorów. Najważniejsze jest dokładne opisanie tych cech.

Kąt widzenia

Kąt widzenia zależy od konstrukcji czujnika. Czujniki sufitowe mają schemat 360 stopni i „widzą” całe pomieszczenie.

Pole widzenia czujnika sufitowego.

Schemat czujników ściennych, ze względu na konstrukcję, ma mniejszy kąt otwarcia – od 120 do 180 stopni.

Pole widzenia czujki ściennej.

Bezpośrednio pod czujnikiem znajduje się strefa niewidzialności. Atakujący może podkraść się do czujnika i uszkodzić go, uniemożliwiając działanie systemu wykrywania. Aby tego uniknąć, należy wybrać czujnik z dodatkowym polem widzenia - anty-sneak lub antywandal.

Zasięg wykrywania

Zasięg zależy od konstrukcji czujnika. Musimy jednak pamiętać, że odległość, na jaką czujnik może wykryć poruszający się obiekt, zależy od kierunku ruchu. Większość czujników ma najwyższą czułość, jeśli ruch jest skierowany stycznie do okręgu, w środku którego znajduje się czujnik (odległość prostopadła). Najmniejszy - jeśli obiekt porusza się w kierunku detektora (odległość czołowa lub promieniowa). W pierwszym przypadku zasięg będzie większy. W przypadku urządzeń ultradźwiękowych sytuacja jest dokładnie odwrotna. Wynika to z różnego stopnia manifestacji efektu Dopplera w różnych kierunkach ruchu. Producenci nie zawsze wskazują tę różnicę w specyfikacjach, zwłaszcza w przypadku niedrogich urządzeń. W specyfikacji można znaleźć jedną figurę - i to na sumieniu producenta.

Inny kierunek ruchu obiektu.

Miejsce użytkowania

Miejsce, w którym można używać sprzętu, zależy głównie od stopnia ochrony. IP w pomieszczeniach może być minimalny. Detektory zewnętrzne należy chronić przed kurzem i wodą. Również sposób zajęcia może mieć wpływ na wybór miejsca złożenia wniosku.

Recenzja wideo: Wewnętrzna struktura i przeznaczenie czujnika ruchu Finder.

Dodatkowe funkcje

Aby poprawić wydajność systemu, zwiększyć jego wydajność i wyeliminować fałszywe alarmy, czujniki mogą mieć dodatkowe funkcje.Wspomnieliśmy już o fotoprzekaźniku pozwalającym na wyłączenie systemu w godzinach dziennych, a także o dodatkowym czujniku strefy pełzania. Ale ta lista nie wyczerpuje opcji pomocniczych.

Opóźnienie wyłączenia światła

Czujniki wyposażone w przekaźnik światła mogą pełnić użyteczną funkcję. Gdy poruszający się obiekt znika z pola widzenia, podświetlenie nie jest wyłączane od razu, ale z kilkudziesięciosekundowym opóźnieniem. Niewielki wydatek energii elektrycznej opłaca się wygodą – osoba może opuścić obszar detekcji czujki, ale nie całkowicie opuścić kontrolowany obszar. Dzięki tej funkcji nie zrobi tego po ciemku.

Ochrona zwierząt

Często nieautoryzowane działanie czujników jest spowodowane przez małe zwierzęta. Gdy się pojawią, nie trzeba włączać oświetlenia, podobnie jak reakcja strażników. Dlatego niektóre czujniki są z natury niewrażliwe na wygląd małych poruszających się obiektów. W czujnikach podczerwieni funkcja ta realizowana jest w postaci ograniczenia minimalnej wielkości plamki termicznej.

Porównanie plamki termicznej człowieka i zwierzęcia w strefie dalekiej.

Ważny! Jeśli małe zwierzę porusza się w bliskiej odległości od czujnika, rozmiar kątowy punktu termicznego może wystarczyć do fałszywego alarmu. Dlatego też należy ograniczyć dostęp do obszaru sąsiadującego z miejscem montażu czujnika.

autonomia

W przypadku problemów z zasilaniem czujników z domowego źródła zasilania, dobrym wyborem mogą być urządzenia wolnostojące. Niezależność energetyczną zapewniają konwencjonalne akumulatory. Wiele urządzeń z jednego ogniwa galwanicznego pracuje przez kilka miesięcy.W takim przypadku warto wybrać czujniki z bezprzewodową transmisją sygnału – aby całkowicie pozbyć się kabli.

Samodzielny bezprzewodowy czujnik Motion Sense 02.

Czujki ruchu to urządzenia uniwersalne. Mogą być wykorzystywane do budowy różnych systemów ochrony, ostrzegania i regulacji. Możliwe jest również zastosowanie niestandardowych urządzeń - wszystko ogranicza tylko wyobraźnia i pomysłowość inżynierska.