Датчик движения: что это такое и как работает?

Электронный датчик движения что такое? Ответ очевиден – чувствительный прибор, как правило, из класса устройств систем безопасности. Правда, есть также конструкции, предназначенные, к примеру, для управления источниками освещения и другими устройствами. Работа датчика движения строится по принципу генерации сигнала в случае обнаружения какого-либо движения в границах контролируемой зоны. Приборы делаются на базе разных технологий. Применение таких чувствительных сенсоров становится всё более востребованным и не только в хозяйственно-промышленной сфере, но также в сфере бытовой. Рассмотрим, какие выпускаются устройства, а также примеры использования.

СОДЕРЖИМОЕ ПУБЛИКАЦИИ :

Типичное исполнение детекторов движения

Рассматриваемые датчики классифицируются в зависимости от способа обнаружения движения объекта. Существуют две классификации приборов:

1. Активные.
2. Пассивные.

Детекторы активного действия

Детекторы активного действия являются устройствами, функционирующими по принципу радарной схемы. Этот тип приборов излучает радиоволны (микроволны) в границах контролируемой зоны. Микроволны отражаются от существующих объектов и принимаются сенсором датчика движения.

Детекторы АД

Упрощённая схематика конструкции сенсора активного действия: 1 – источник (передатчик) микроволнового излучения; 2 – приёмник отражённого микроволнового сигнала; 3 – сканируемый объект

Если в зоне контроля обнаруживается движение в момент трансляции датчиком микро-излучения, создаётся эффект — доплеровский (частотный) сдвиг волны, который воспринимается вместе с отражённым сигналом.

Этот фактор сдвига указывает на то, что волна отразилась от движущегося объекта. Будучи электронным устройством, датчик сканирования движения способен вычислить такие изменения и отправить электрический сигнал:

• в систему сигнализации,
• на переключатель света,
• на другие устройства,

схематично подключенные к датчику обнаружения движения.

Активные микроволновые датчики сканирования движения, в основном используются, к примеру, на автоматически работающих дверях торговых центров. Но вместе с тем этот тип приборов удачно подходит для домашних охранных систем или коммутации внутреннего освещения.

Этот вид электроники не подходит для коммутации наружного освещения или аналогичных применений. Обусловлено это массовостью активных объектов в условиях улицы, которые постоянно двигаются.

Например, движение ветвей деревьев от ветра, перемещение мелких животных, птиц и даже крупных насекомых, фиксируются активным сенсором, что приводит к ошибке срабатывания.

Детекторы пассивного действия (PIR – passive infrared)

Пассивные датчики движения – полная противоположность активным сенсорам. Пассивные системы ничего не посылают. Попросту обнаруживают инфракрасную энергию.

Пассивный ДД

Конструктивное исполнение сенсора пассивного типа: 1 – Мульти объектив; 2 – Оптический фильтр; 3 – счетверённый инфракрасный элемент; 4 – металлический корпус; 5 – инфракрасное излучение; 6 – стабилизированный источник питания; 7 – усилитель; 8 — компаратор

Инфракрасные (тепловые) уровни энергии воспринимаются пассивными детекторами, непрерывно сканирующими область контроля или объект.

Учитывая, что инфракрасное тепло излучается не только от живых организмов, но также от любого объекта с температурой выше абсолютного нуля, можно сделать выводы о пригодности применения.

Эти датчики обнаружения движения не были бы эффективными, если бы их можно было активировать маленьким животным или насекомым, которое перемещается в диапазоне обнаружения.

Однако большинство существующих пассивных датчиков допустимо настроить на восприятие движение так, чтобы контролировать объекты с определенным уровнем испускаемого тепла. Например, прибор вполне можно настроить только на восприятие людей.

Сенсоры гибридной (комбинированной) конструкции

Комбинированный (гибридный) технологический датчик сканирования движения представляет собой систему комбинации активной и пассивной схемы. Такая электроника активирует действие только в случае обнаружения движения и той и другой схемой.

Комбинированные системы видятся полезными под применение в модулях сигнализации, так как уменьшают вероятность срабатывания на ложных тревогах.

Вместе с тем, эта технология обладает своими недостатками. Комбинированный прибор не в состоянии обеспечить такой же уровень безопасности, как отдельно взятые PIR и СВЧ-датчики.

Это очевидно, поскольку сигнал тревоги срабатывает только при обнаружении движения активным и пассивным датчиками одновременно.

Допустим, если злоумышленнику удастся каким-то способом предотвратить обнаружение одним из датчиков комбинированного прибора, движение останется незамеченным.

Соответственно, сигнал тревоги не будет отправлен на микропроцессор центральной системы сигнализации. На сегодня самым популярным типом комбинированных датчиков считается конструкция, где объединяются схемы PIR и микроволнового датчика.

Исполнение датчиков движения

Датчики сканирования на движение, разработанные и выпускаемые на текущий момент времени, обладают различными формами и габаритными размерами. Ниже приводятся несколько примеров исполнения устройств.

Пассивные инфракрасные конструкции (PIR) — пример

Одна из широко используемых конструкций, которые применяются в составе схем домашних системах безопасности.

Пассивные инфракрасные детекторы нацелены на отслеживание изменения уровня инфракрасной энергии, вызванного движением объектов (человека, домашних животных и т. п.).

Пассивный PIR

Распространённая конструкция пассивного сенсора, которая отличается простейшей электронной схемой и не создаёт затруднений при подключении. Используются всего три электрических контакта

Сканеры пассивного действия  изменчивостью источников тепла и солнечного света, поэтому детектор движения PIR более подходит для обнаружения движения внутри помещений или в иной закрытой среде.

Активные инфракрасные датчики — пример

Активные инфракрасные детекторы используют структуру двунаправленной передачи. Одна сторона – передатчик, используется для испускания инфракрасного луча.

Другая сторона – приемник, используется для приема инфракрасного сигнала. Действие тревоги происходит при обнаружении прерывания луча, связывающего две точки.

Активный ИД

Пример однолучевого активного детектора обнаружения подвижек. Между тем существуют конструкции более сложной конфигурации, благодаря которым есть возможность решать различные задачи

Активные датчики сканирования движения типа «Infra Red Beam» в основном устанавливаются снаружи (в условиях улицы).

Обнаружение происходит благодаря  использованию теории передатчика и приемника. Важно, чтобы инфракрасный луч проходил через зону сканирования и доходил до приемника.

Ультразвуковой детектор — пример

Датчики сканирования движения с помощью ультразвука выпускаются конструкциями, способными работать как в активном, так и в пассивном режиме. Теоретически ультразвуковой детектор действует по принципу передачи-приёма.

ДД Ультразвук

Один из примеров конструкции на основе ультразвука. Универсальные системы, которыми поддерживается функциональность как в активном, так и в пассивном режимах

Посылаются высокочастотные звуковые волны, которые отражаются от предметов и воспринимаются сканирующим приёмным устройством прибора. Если последовательность звуковых волн прерывается, активный ультразвуковой датчик подаёт сигнал тревоги.

Применение датчиков обнаружения движения

Некоторые из ключевых применений детекторов, когда необходимо отслеживать движение:

• аварийные сигналы вторжения
• управление автоматическими воротами,
• переключение освещения на входе,
• аварийное освещение безопасности,
• туалетные сушилки рук,
• автоматическое открывание дверей и др.

Ультразвуковые датчики используются для управления камерой слежения жилой недвижимости или, например, для съемки живой природы.

Инфракрасные сенсоры применяются для подтверждения наличия продуктов на конвейерных лентах

Ниже приведён практический пример использования датчиков активного и пассивного обнаружения движения.

Контроллер уровня жидкости на ультразвуковых датчиках

На приведенной ниже схеме показано, как контроллер (из набора Arduino) управляет уровнем жидкости, используя ультразвуковой датчик.

Система работает, обеспечивая точные уровни жидкости в баке, управляя двигателем, определяя заданные пределы жидкости.

Контроллер

Практический пример реализации задачи на базе ультразвукового прибора и популярного набора Arduino, наглядно демонстрирующий ультразвуковой датчик движения что такое и как работает

Когда жидкость в резервуаре достигает нижнего и верхнего пределов, ультразвуковой датчик обнаруживает эти пределы и посылает сигналы на микроконтроллер.

Микроконтроллер запрограммирован таким образом, чтобы управлять реле, которым в свою очередь управляется двигатель насоса. За основу берутся сигналы предельных условий, заданных на ультразвуковом датчике движения.

Автоматическое открывание дверей на PIR

Как и в приведенной выше системе, автоматическая система открывания дверей с использованием датчика движения PIR. В этом случае обнаруживается присутствие людей и выполняется операция с дверьми (открытие или закрытие).

Дверные ДД

Другая схема, где задействован уже прибор пассивного действия. Здесь также используется популярный конструктор Arduino – инструмент удобный для экспериментов и построения реальных электронных систем

Детектором PIR обнаруживается присутствие людей, после чего отправляется сигнал обнаружения движения микроконтроллеру.

В зависимости от сигналов от датчика PIR, микроконтроллер управляет двигателем дверей в режимах прямого и обратного хода с помощью IC-драйвера.

---

 

особенности работы, принцип действия, использование в повседневной жизни

Устройства, которые определяют наличие перемещений в своей зоне действия, называют датчиками движения. Их чаще всего используют для создания охранных сигнализаций и систем. Самым распространённым из таких приборов является ИК-датчик движения. Он реагирует на невидимые человеческому глазу инфракрасные волны и, сравнивая их уровень с фоновым, подаёт сигнал о появлении их источника — например, человека.

Принцип действия

Каждый объект, излучающий тепло, вырабатывает инфракрасное излучение. В фиксировании этого процесса заключается принцип работы датчика движения. Он сравнивает уровень излучения на конкретном участке с фоновым и при достижении определённой разницы между ними подаёт сигнал соединённой с ним аппаратуре, будь то выключатель лампы или сигнализация.

Важной деталью в этом процессе является правильный диапазон чувствительности устройства. Если он слишком высокий, то датчик может срабатывать ложно — например, на тёплый воздух. Если же показатель ниже, чем нужно, то прибор не среагирует даже тогда, когда в поле его действия появится человек.

Устройство прибора

Простейший ИК-датчик состоит из двух небольших линз Френеля — сложных составных конструкций из множества призматических фасеток, образующих выпуклую чашу. Они собирают информацию о тепловых волнах с конкретного участка и передают её подсоединённым к ним чувствительным сенсорам. Обычно полученные обеими линзами данные примерно одинаковы — это значит, что движения нет. Если же между ними появляется существенная разница, то в «поле зрения» детектора появился человек или другой объект, излучающий большое количество тепла.

На деле устройство с двумя линзами будет непрактичным из-за слишком низкой чувствительности. В современных моделях датчиков их установлено по несколько десятков — от 20 до 60.

Точные схемы детекторов движения отличаются у разных производителей, но их примерное устройство похоже. Прибор состоит из следующих элементов:

• Оптическая система. Включает в себя множество линз, которые в зависимости от модели устройства могут быть разных форм и размеров, необходимых для покрытия нужного участка пространства. Отделена от прочих элементов системы герметической камерой, чтобы избежать воздействия вырабатываемого ими тепла. Может контролировать одну или несколько плоскостей пространства, а также делать это вкруговую или по лучу.
• Сенсор. Чаще всего им является пироэлектрический элемент, но иногда встречаются модели с термопарами, микроболометрами и полупроводниками. Регистрирует показания, полученные от оптической системы, и при возникновении в них неоднородности подаёт сигнал необходимому прибору.
• Блок обработки сигнала. Анализирует длину, амплитуду и форму помех в инфракрасном излучения, чтобы предотвратить ложные срабатывания. Их могут вызвать такие факторы, как солнечный свет, вибрация, электромагнитные волны, движения животных, тепло бытовых приборов или электроники и даже перемещение потоков воздуха. Более простые блоки обработки всего лишь «отсеивают» слишком слабые сигналы, в то время как сложные версии устройств анализируют длительность и частоту неоднородностей и на их основании определяют, помехи это или нет.

Стоит отметить, что всё, в чём заключается принцип действия датчика движения — это получение информации о наличии в его зоне действия человека. Поэтому он почти никогда не используется без подключения к другим устройствам, которые эту информацию используют. Ими могут быть такие приборы:

• сигнализация, включающая тревогу;
• охранные системы, отправляющие уведомление владельцу датчика и службе безопасности;
• лампы, подсветка бассейна и прочие осветительные приборы, которые включаются или выключаются в зависимости от наличия в их зоне действия людей;
• климатическая техника, изменяющая свои параметры по такому же принципу.

Чаще всего продаются ИК датчики тоже не самостоятельно, а в комплекте с охранными системами или другой техникой.

Но бывают и исключения — тогда подключать и настраивать устройства придётся самостоятельно. Пользователю для этого будет предоставлен доступ к личному кабинету на сайте и в мобильном приложении, откуда он сможет задать параметры взаимодействия приборов.

Плюсы и минусы

Детекторы движения, которые реагируют на инфракрасное излучение, конкурируют с ультразвуковыми, микроволновыми и комбинированными датчиками. У каждого из них имеются свои плюсы и минусы, позволяющие каждому типу оставаться на рынке. Среди преимуществ ИК датчиков можно выделить такие их особенности:

• Абсолютная безопасность для здоровья. Устройство не генерирует никаких волн, а только принимает их от окружающих объектов и анализирует. Это выгодно выделяет его на фоне приборов, которые подвергают помещение пусть и небольшому, но постоянному воздействию ультразвука (он безопасен для человека, но может вызвать дискомфорт или даже серьёзные проблемы со здоровьем у домашних животных) или СВЧ-излучения.
• Возможность точной настройки расстояния и угла, под которым должен находиться движущийся объект для подачи сигнала.
• Возможность работы на улице. Датчик реагирует только на объекты, создающие разницу температур.

Есть у него и существенные недостатки. К ним можно отнести такие свойства:

• Высокая вероятность ложных срабатываний от безобидных воздействий.
• Зависимость от окружающей среды. Датчик не может эффективно работать при слишком высокой или низкой температуре — выше +50 °C или ниже -35 °C.
• Возможность обмануть детектор. Если перед ним двигаться очень медленно, то прибор может посчитать возникшие от этого колебания в инфракрасном излучении помехами. Кроме того, датчик не видит объекты, покрытые не пропускающими ИК-излучения материалами или обладающие отличной теплоизоляцией и сливающиеся с температурным фоном.

При всех этих плюсах и минусах он относится к средней ценовой категории — дешевле, чем СВЧ-детекторы, но дороже ультразвуковых.

Иногда ИК датчик совмещается с ними в комбинированные устройства, чтобы разные типы улавливателей излучения могли покрыть недостатки и слабые места друг друга.

Сферы использования

Среди всех этих видов датчиков именно инфракрасные наиболее распространены — и судя по аналитике, их рынок будет только расти. Устройства довольно часто встречаются в повседневной жизни и используются в следующих сферах деятельности:

• производство электроники, в том числе сенсорных телефонов и планшетов, игровых консолей и умных часов;
• установка систем автоматического открывания дверей в домах и общественных зданиях;
• автомобилестроение — датчики входят в конструкции подушек безопасности, систем для облегчения маневрирования при парковке и автомобилей с системами автоматического управления;
• здравоохранение;
• оборонное производство;
• строительство самолётов.

Но наибольшая их доля приходится на системы безопасности различного рода и контроль за системами умного дома.

Охрана помещений

Установка ИК детектора движения — очень распространённый способ узнать о проникновении нарушителей в жилой дом или на любую другую территорию. Для этого его подключают к охранным системам, которые помогут предотвратить дальнейший ущерб и оповестить о нарушении границ собственности не только её владельца, но и правоохранительные органы, охрану и службы безопасности.

В зависимости от настроек охранная система может послать владельцу СМС, электронное письмо, уведомление или даже позвонить при получении сигнала от прибора. Кроме того, ею могут быть активированы дополнительные защитные механизмы: включение сигнализации или оповещателя, закрытие автодверей и блокировка замков, выключение света или полное обесточивание помещения.

Эффективность такой охраны во многом зависит от правильности размещения инфракрасного сенсора на охраняемом периметре. Помимо покрытия всей территории, он должен располагаться на определённой высоте и под правильным углом, чтобы минимизировать шансы злоумышленника слиться с тепловым фоном. При установке также учитывается наличие козырьков, оконных и дверных рам, украшений — всё это может оказать воздействие на сенсор при его неправильном монтаже.

Кроме того, для охранных датчиков очень важно наличие антисаботажной системы, которая активирует сигнал и оповещает владельца, если кто-то попытался сломать устройство или оказать воздействие на его радиус обзора.

Системы «умного дома»

Помимо использования в охранной сфере, инфракрасные датчики движения широко применяются для автоматизации освещения и регуляции температуры в жилых домах, офисах и прочих помещениях, где часто бывают люди. Они получают информацию об изменении внешней среды — например, о появлении в зоне действия датчика излучения, вызванного теплом человеческого тела — и передают её другим устройствам, которыми могут быть лампы, кондиционеры, системы для открытия дверей и прочие полезные в быту устройства. Они реагируют на сигнал и изменяют свои параметры соответствующим образом.

По подсчётам зарубежной компании исследования рынка Markets and Markets, которые были проведены в 2015 году, автоматизация техники с помощью датчиков снижает траты на освещение на 60—70%, а общий расход электроэнергии — на 40%.

В зависимости от типа отслеживающего устройства, его возможности фиксировать длительное присутствие и реагировать на движения, оно может как просто контролировать включение-выключение света, так и регулировать его яркость, цвет, мощность и прочие параметры. Инфракрасный датчик движения в таких системах часто совмещают с другими типами отслеживающих устройств, например, с детектором света. Такая комбинация позволяет поддерживать в определённом помещении один и тот же уровень освещённости в любое время суток, когда там кто-то находится.

Регуляция температуры работает похожим образом. ИК датчик улавливает присутствие или отсутствие людей в помещении и передаёт технике соответствующие сигналы: включиться, выключиться или изменить настройки. Например, он может дать обогревателю или тёплому полу команду повысить мощность или включить кондиционер, если кто-то вошёл в слишком холодное или тёплое помещение.

В комплексах для автоматической регуляции климата, помимо детекторов ИК излучения, почти всегда присутствуют датчики температуры и другие механизмы, дополняющие друг друга для достижения лучших результатов.

Критерии выбора

Чтобы правильно выбрать инфракрасный датчик движения, необходимо сначала определить цель, для которой он будет использоваться. Для дома можно выбрать прибор с меньшим диапазоном рабочих температур, но с большим углом обзора. Для улицы устройство должно обладать определённым классом защиты — 55 или 65 — и быть защищённым от воздействия ветра, дождя и прочих факторов окружающей среды. Кроме того, стоит обратить внимание на следующие параметры:

• угол и дальность обнаружения неоднородностей в тепловом фоне;
• точность и удобство настройки параметров включения и выключения, например, промежуток времени срабатывания и порог чувствительности;
• потребление электричества, наличие энергосберегающей функции;
• сфера деятельности, под которую приспособлен датчик;
• эффективность как охранного устройства.

Немаловажную роль в выборе датчика движения играет и его финансовая доступность для покупателя. Однако стоит отметить, что в случае с этим прибором самый дорогой вариант всегда является лучшим: например, оснащённый зеркальной оптикой детектор с огромным радиусом действия будет не нужен при установке умного освещения в небольшой ванной, а сверхчувствительный датчик будет лишним на улице, где животные и машины будут провоцировать ложные срабатывания.

Беспроводные датчики движения. Виды и принцип работы.

Для контроля своего участка и охраны имущества, многими домашними хозяевами используются специальные системы и устройства. Одними из самых популярных приборов данной группы является беспроводные датчики движения.

Виды и их принцип действия

Беспроводные датчики движения – это миниатюрные приборы, которые используются для контроля за порядком определенной территории. Главной их функцией является определение движущегося объекта в поле действия и включение сигнализации. Существует несколько видов таких датчиков:

1. инфракрасный
2. пироэлектрический
3. комбинированный
4. ультразвуковой

Инфракрасные (ИК) датчики движения

В большинстве своем извещатели этого типа являются пассивными, то есть никакого сигнала не излучают, а работают только на прием. Зона обнаружения ИК извещателя состоит из секторов (сегментов), нарезаемых специальной линзой (Френеля). Чувствительный элемент, называемый модулем, отслеживает изменение инфракрасной обстановки, вызванной последовательным пересечением этих сегментов движущимся объектом. В свою очередь электронная схема анализирует полученный сигнал и формирует соответствующее извещение.

   Инфракрасный датчик движения

Таким образом, инфракрасный датчик реагирует только на движение. Если вы будете неподвижно стоять в зоне его обнаружения он на вас не отреагирует. Другое дело, что туда надо еще зайти, вот это движение ИК извещатель заметит. Отсюда следует, что одной из технических характеристик является диапазон обнаруживаемых скоростей. Как правило, он лежит в пределах 0,3-3 м/с.

Кстати, такие приборы еще называют оптико-электронными — это вполне естественно вытекает из описанного принципа их действия.

Пироэлектрические датчики движения

Эти приборы, в свою очередь выпускают из контактов электрические сигналы определенного уровня. Они также незаметны для человеческого глаза, но требуют гораздо больших затрат энергии, нежели ИК-лучи. Поэтому пироэлектрические приборы в основном используются в бытовых условиях или для охраны небольших предприятий.

Пироэлектрический датчик выполнен из кристаллического материала, он генерирует достаточный поверхностный электрический заряд, который реагирует на появление источника тепла в поле действия. Если количество излучения при возвращении из отражающего бока или от сенсора противоположенного датчика не соответствует силе заряда на выходе – то срабатывает тревога. Сравнение сигналов и их контроль производится при помощи специального чувствительного FET устройства или управляющего блока, встроенного в датчик. Нужно отметить, что такие датчики очень чувствительны даже к сотым градуса, поэтому очень важно их правильно настроить.

Комбинированные датчики движения

Комбинированный датчик — это комбинированный извещатель, который идеально подходит для применения как вне охраняемых объектов, так и в помещениях со специфическими условиями работы (напр., в ангарах или под навесными крышами). Извещатель использует для обнаружения движения ИК и СВЧ технологию. Кроме того, он оснащен функцией антимаскирования, осуществляемой СВЧ каналом.

   Комбинированный датчик движения

Комбинация этих технологий в сочетании с алгоритмом автоматической адаптации к условиям окружающей среды обеспечивает высокую устойчивость устройств к ложным тревогам и стабильную работу в тяжелых атмосферных условиях, то есть, в случае дождя, снега, под прямыми солнечными лучами и при сильных порывах ветра. Устройство работает стабильно в широком диапазоне температур: от -40°C до +55°C, а изменения температуры окружающей среды компенсируются автоматически.

Комбинированные датчики отличаются широким углом обзора, который составляет 100 градусов, и дальностью обнаружения, превышающей 15 метров. При этом контролируется и пространство непосредственно под извещателем, что позволяет обнаружить попытки злоумышленника подойти под устройство с целью его повреждения, блокирования или удаления.

Кроме того, микропрограмма датчиков разработана таким образом, чтобы перемещение домашних животных не вызывало ложных срабатываний. Извещатель дополнительно оснащен датчиком сумерек, что позволяет применять его и в системах охранной сигнализации, и для домашней автоматики без установки дополнительных сенсоров освещенности.

Конструктивные особенности датчиков

Учитывая, что беспроводные датчики движения довольно часто срабатывают ложно, нужно подстраховать себя и свою семью дополнительным оборудованием. Сейчас очень популярны охранные беспроводные датчики движения с видеокамерой dvr-100 и прочими. Это новейшие устройства, которые помимо сигнализации также управляют видеокамерой типа Mini Q5 Protect. Миниатюрная камера встроена в прибор, поэтому видеорегистратор фактически работает независимо от датчика. При включении сигнализации работа камеры не прекращается, это очень удобно, если имущество уже было повреждено, но вы не успели остановить злоумышленника.

   Датчик с камерой

Датчик при помощи специальных сигнализаторов, подключен к монитору, который может демонстрировать все события, фиксирующиеся регистратором в режиме настоящего времени. Вместе с монитором к датчику также могут быть присоединены системы освещения, сигнализации или автоматической блокировки замков на окнах и дверях (в основном такую систему использует «Умный дом»).

Установка датчиков движения

По месту монтажа, можно классифицировать сигнализаторы следующим образом:

1. дверной детектор
2. уличный
3. оконный
4. потолочный

Дверной и оконный датчики очень схожи между собой по параметрам и принципу подключения. В систему включено два сигнализатора, один принимает сигналы, второй их отправляет. Этот процесс беспрерывен и если по какой-то причине сигнал был нарушен – то сразу срабатывает сирена.

Потолочный действует немного по-другому. У него более широкий спектр контроля, потому он следит за определенным участком. При первичной установке вы настраиваете устройство на частоту, с которой отбивается сигнал от поверхности пола. Сигнализация срабатывает, если импульс вернулся с другой силой.

   Спектр действия потолочного датчика

Уличный и промышленный сигнализаторы известны своей обширной площадью действия. Устанавливают их преимущественно на стены с уличной стороны по периметру здания. Используется несколько приборов, количество рассчитывается исходя из спектра действия и площади здания. Мы рекомендуем для наружной защиты здания отдавать предпочтение устройствам с записью происходящих событий.

Подключение датчиков движения

После того, как подобрана нужная сигнализация, необходимо подключить беспроводной датчик движения, а также, при надобности, к нему светильник и видеокамеру. Зачастую вместе с сигнализаторами в комплекте идет инструкция по их монтажу. Пошагово она выглядит так:

1. нужно открыть коробку и достать комплектующие. Это может быть дин-рейка, саморезы или небольшие крючки
2. в выбранном для установки датчика месте, закрепите держатели
3. после установите на них датчик. Если ваш сигнализатор использует для работы два детектора, то обязательно четко противоположно монтируйте второй прибор
4. проверьте точность направления и настройте датчик

Схема может изменяться, если вы хотите подключить к датчику движения звонок или приборы разного типа действия. Сейчас на многих форумах советуют следующие марки CROWN, Lelux, Paradox, RD-100.

 

Смотрите также по теме:

   Схема подключения датчика движения для освещения.

   Датчик движения для включения света, что это такое и как выбрать?

   Ультразвуковой датчик расстояния. Чем полезен и где применяется?

 

Будем рады, если подпишетесь на наш Блог!

[mailpoet_form id=»1″]

Как работает датчик движения | Наука и жизнь

Датчики движения широко применяются в охранных системах для обнаружения проникновения посторонних лиц, а также для автоматизации освещения и климатической техники в квартирах и офисах. Аналитики ожидают рост использования датчиков движения на 14% ежегодно до 2020 года. При этом наибольший рост ожидается в Европе и России в сфере защиты от постороннего проникновения и в рамках домашней автоматизации.

Работа датчиков движения основана на анализе волн различных типов, поступающих из окружающей среды. В зависимости от типа используемой волны датчики движения бывают инфракрасными, радиоволновыми, ультразвуковыми и комбинированными.

Принцип работы инфракрасного датчика движения основан на определении температуры объекта, которая отличается от температуры окружающей среды. Инфракрасное или тепловое излучение фокусируется специальной оптической системой — линзой Френеля — и направляется на чувствительный полупроводниковый элемент — пироэлектрик. Это вызывает изменение электрического потенциала пироэлектрика, которое обрабатывается по специальному алгоритму и приводит к включению сигнала тревоги. Чтобы датчик не реагировал на нагретые, но неподвижные объекты, линзы разбивают зону чувствительности датчика на несколько отдельных лучей. Датчик сработает в том случае, если объект последовательно пересечёт несколько лучей. При этом перемещение с очень малой скоростью может не зафиксироваться системой.

Принцип работы ультразвукового датчика движения основан на звуковой локации. Основу такого датчика составляет звуковой генератор, вырабатывающий колебания с частотой 25-40 кГц. Они не слышны человеческим ухом, но, как и любые звуковые волны, отражаются от препятствий и возвращаются обратно к источнику. Датчик движения имеет излучатель колебаний и микрофон, который воспринимает отражённый сигнал. В соответствии с эффектом Доплера любое тело, пересекающее поток излучения, изменяет интерференционную картину. Поэтому частота отражённого сигнала будет отличаться от излучаемой частоты. В качестве излучателя и приёмника используются элементы из пьезокерамики.

Радиоволновой датчик движения работает по тому же принципу, что и ультразвуковой, только вместо звуковой частоты микрочип генерирует СВЧ-излучение с частотой 2,5 ГГц. Если в зоне распространения волны появляется движущийся объект, то изменяются длина и частота волны, что сразу определяется приемником. Радиоволны способны проходить через неметаллические преграды, например через стены и деревянную мебель, кроме того, они достаточно дорогие. Потому их обычно используют для наблюдения за большими коммерческими площадями, например за складскими помещениями.

Чтобы избежать ложных срабатываний, применяются комбинированные датчики. Обычно в одно устройство объединяются инфракрасный и радиоволновой датчики. Эта схема отличается высокой помехоустойчивостью, надёжностью и отсутствием ложных срабатываний.

Ноя 3, 2017Геннадий

Виды датчиков движения для систем безопасности и охраны

Охранные датчики, реагирующие на движение физического объекта, являются важнейшим элементом систем безопасности. Благодаря специфике используемых физических принципов, такие устройства образуют зону захвата, размер которой определяется конструкцией датчика и может составлять более десяти метров по горизонтали и вертикали. Промышленность выпускает различные виды датчиков движения, которые широко применяются в любых охранных системах.

Принцип действия детекторов движения

Обнаружение движущегося объекта и подача тревожного сигнала – это основная функция большой группы охранных датчиков. Датчики движения работают на разных физических принципах и могут реагировать на определённые факторы:

• Тепловое излучение
• Масса
• Звук
• Давление

Некоторые типы датчиков могут использоваться только в системах безопасности, а ряд моделей предназначен для дистанционного включения освещения или другой техники.

По физическому принципу датчики классифицируются на следующие типы:

• Детекторы теплового излучения
• Звуковые датчики
• Датчики СВЧ
• Гибридные датчики
• Линейные световые датчики

Детекторы теплового излучения воспринимают инфракрасные волны, исходящие от движущегося объекта, при условии, что его температура отличается от температуры окружающей среды.

Несмотря на высокую чувствительность сенсора, дальность обнаружения объекта инфракрасными датчиками ограничивается 10-15 метрами.

Тепло так же излучают различные отопительные и осветительные приборы. Чтобы избежать ложных срабатываний перед чувствительным элементом инфракрасного датчика находится специальная оптическая система. Она формирует несколько зон обнаружения в виде отдельных сегментов. Срабатывание детектора происходит только в случае последовательного пересечения объектом нескольких зон.

Тепловые

Тепловые инфракрасные детекторы относятся к пассивным устройствам и благодаря хорошей чувствительности, надёжности и невысокой стоимости чаще всего применяются в бытовых системах охранной сигнализации. Отличительной особенностью таких датчиков является отсутствие какого-либо вредного излучения, поэтому они повсеместно используются в системах безопасности детских, общеобразовательных учреждений и объектов здравоохранения.

Датчики движения для освещения работают по тому же принципу. Как только объект с повышенной температурой попадает в зону обнаружения детектора, происходит срабатывание электронной схемы и реле включает источник освещения.

Все тепловые датчики движения имеют регулировку чувствительности, а устройства, применяемые для включения света, дополнительную регулировку времени удержания.

Недостатком тепловых детекторов считается их зависимость от температуры окружающей среды.

Звуковые

Звуковые датчики состоят из излучателя звукового сигнала определённого частотного диапазона и микрофона. Частота излучателя выбирается выше порога слышимости человеческого уха и лежит в интервале 25-45 кГц. Принцип действия ультразвукового датчика основан на эффекте Доплера. Суть его заключается в том, что частота сигнала отражённая от движущегося объекта отличается от частоты сигнала, который отразился от стен или предметов мебели. Микрофон улавливает отражённый сигнал, который сравнивается электронной схемой с частотой генератора. Результатом сравнения и анализа частот по определённому алгоритму, является срабатывание датчика.

Частота излучения ультразвуковых датчиков хорошо слышима собаками и кошками и может вызвать их неадекватное поведение. Это ограничивает использование таких охранных систем. Кроме того, такие датчики имеют небольшой радиус действия.

СВЧ датчики

СВЧ датчики движения для охраны помещения относятся к активным устройствам, так как имеют встроенные передатчик и приёмник. Генератор микроволнового излучения вырабатывает сигнал с  частотой в пределах 2,5-12 ГГц, который посылается в пространство с помощью микрополосковой линии. Сигнал отражается от любых поверхностей помещения и возвращается на антенну приёмника. Любой предмет, который движется в зоне обнаружения, вызовет девиацию частоты отражённой волны. Разность частот между передаваемым и принимаемым сигналом фиксируется и обрабатывается электронной схемой. Таким образом, движущийся объект вызывает включение тревожного сигнала.

Зона обнаружения объекта микроволновых датчиков составляет 10-12 метров. Теоретически её можно сделать сколько угодно большой, но для этого требуется увеличить мощность генератора СВЧ, излучение которого опасно для человека.

По этой причине, использование радиоволновых датчиков движения, ограничено. Поскольку радиоволны высокой частоты без ограничений проходят сквозь некоторые поверхности, микроволновый датчик может реагировать на объект, который движется вне помещения.

Гибридные

Для того чтобы избежать ложных срабатываний в охранных системах часто применяют гибридные датчики, которые состоят из двух различных устройств. Обычно в одном корпусе размещается инфракрасный пассивный детектор и радиоволновой датчик. Это очень надёжная, в отношении  ложных срабатываний, система. Обнаружение движущегося объект микроволновым датчиком должно быть подтверждено фиксацией инфракрасного излучения тепловым детектором. Несмотря на высокую стоимость, комбинированные датчики широко используются в системах безопасности.

Линейные

Линейные датчики, в основном, предназначены для охраны периметра и реагируют на пересечение объектом невидимого луча инфракрасного лазера. Расстояние между излучателем и приёмником может достигать нескольких десятков метров. Для увеличения надёжности охранной системы, предающее устройство формирует несколько параллельных лучей. Для периметральной охраны так же применяются датчики давления. Достаточно вступить ногой в определённую зону, как пьезоэлектрический датчик зафиксирует несанкционированное проникновение.

Томографические датчики

Ответ на вопрос, – какие бывают датчики движения – будет неполным без краткого обзора томографических датчиков.

TMD (Tomographic Motion Detection) представляет собой принципиально новую разработку, которая в будущем, может заменить собой все существующие охранные сигнализации.

Компактные датчики, работающие на радиоволновом принципе, организуют на объекте взаимосвязанную сеть, где датчики могут «общаться» между собой и обмениваться информацией. Благодаря специальному программному обеспечению всю территорию можно разбить на зоны, в каждой из которых установить свой контроль доступа. Датчики охранной системы очень точно позиционируют любой движущийся объект и запоминают радиоволновую картину объекта.

Выбор датчика движения

Для того чтобы правильно выбрать датчик движения нужно знать его основные характеристики и тип помещения, где он будет установлен. Для бытовых систем охранной сигнализации, обычно используют инфракрасные объёмные извещатели. Современные устройства этого типа экономичны, обеспечивают достаточно большую объёмную зону обнаружения и подключаются к любым типам приёмно-контрольных приборов. Для того чтобы тепловой датчик не реагировал на домашних животных, его чувствительность можно регулировать, кроме того есть целый ряд датчиков, которые благодаря заложенному алгоритму обработки, не срабатывают на объекты с массой 20-40 килограмм.

При установке, инфракрасные датчики не следует ориентировать на окна и источники искусственного освещения.

Ультразвуковые датчики движения обладают небольшим радиусом действия и негативно влияют на домашних животных, но обладают целым рядом достоинств. К ним можно отнести низкую стоимость и возможность работы в условиях высокой влажности и запылённости. Кроме того ультразвуковые датчики совершенно не реагируют на световое и тепловое излучение и могут работать в широком диапазоне температур.

Микроволновые детекторы обладают высокой чувствительностью, могут фиксировать самые незначительные перемещения объекта и не зависят от влияний температуры. К недостаткам СВЧ датчиков можно отнести высокую стоимость и негативное влияние излучения на организм человека. Некоторые предметы интерьера помещения могут исказить отражённую волновую картину и вызвать нарушения в работе датчика. К таким предметам относятся аквариумы, зеркала, металлические стеллажи и сложные конструкции со многими плоскостями.

Решение, какой датчик движения выбрать, лучше всего принимать после консультации со специалистом охранной компании.

Какой датчик движения выбрать для улицы: как реагируют на перемещение

Однозначный ответ на этот вопрос сможете дать только вы сами. Каждый уличный детектор выбирается в соответствии с потребностями, возможностями, и спецификой местности. Если раньше еще можно было дать ответ, на этот вопрос, выбирая среди пары существующих сигнализаторов, то сейчас их существует великое множество, что выбрать, не глядя, основываясь на паре основных параметров уже невозможно.

 Загрузка …

Главное что необходимо понимать перед выбором конкретной модели, это то какие бывают детекторы, и для чего их можно использовать.

Для чего используют датчики движения?

Казалось бы – уж на этот вопрос ответ очевиден, однако на деле всё не так просто. У всего есть нюансы. Так определяя движение, чего хочет добиться конечный пользователь? Быть может он хочет определить проникновение постороннего на свою территорию. Или же он просто хочет, чтобы во время его появления автоматически включался в гараже свет. Возможно, даже такой что пользователь хочет, чтобы камера автоматически сопровождала передвижения редких гостей помещения. Совершенно разные направления, и одновременно с этим все они используют датчики движения.

Все эти нюансы оснащаются дополнительным оборудованием. Так, например, для включения освещения датчик оснащается дополнительным фотореле, для регулировки освещения при входе в подконтрольную территорию и выходе из нее. Каждый детектор оснащен своими способами защиты от ложных срабатываний и диапазоном рабочих температур.

Главным плюсом работы автоматики от показаний датчика являются снижение расхода электроэнергии до 50-80% без каких-то ухищрений или сложностей для пользователя. Отсюда же вытекает удобство, что вам не нужно делать что-то самостоятельно, за вас всё сделает детектор. Включение света на подходе к дому, охрана территории пока вас дома нет. Автоматическое поддержание нужной освещенности в доме. Всё это обеспечивают датчики сразу после установки и настройки, не требуя от вас никаких дополнительных усилий.

Виды датчиков

Существует 4 основных типа детекторов:

1. инфракрасные;
2. ультразвуковые;
3. микроволновые;
4. гибридные.

На основе их особенностей, сильных и слабых сторон и строится выбор подходящего устройства под свои потребности.

Инфракрасные

Это самые распространенные детекторы перемещений. Принцип их работы заключается в измерении теплового фона в охватываемой прибором зоне. Любые точечные изменения или передвижения температуры тут же будет зафиксировано прибором.

Существуют два основных вида:

• активные;
• пассивные.

Активные осуществляют охрану периметра и состоят из двух связанных между собой устройств организующих между собой невидимую стену, прохождение которой мгновенно отражается в виде срабатывания сигнала тревоги.

Датчик движения уличный Crow EDS 2000

Пассивные устройства покрывают периметр и отслеживают изменения температуры на большой площади. Такие устройства имеют большую погрешность в виде ложных срабатываний. Могут терять сигнал в результате препятствий или объектов находящихся в поле зрения. И в целом они менее точны по сравнению со своими активными собратьями.

Именно инфракрасные чаще всего используют для поддержания автоматических систем «Умный дом». Благодаря им осуществляется подогрев полов, или включение освещения на крыльце дома или в помещении.

Ультразвуковые

Они работают на основе отражаемого звука. Прибор издает ультразвук в диапазоне 30-40 кГц и улавливает все его отражения и перемещение объектов внутри его зоны покрытия. Такие приборы достаточно чувствительны к среде, в которой работают и можно назвать их даже «тепличными». Несмотря на то, что звук, издаваемый ими не слышен человеческому уху, его могут услышать животные. Некоторые люди с особенностями восприятия. В любом случае такие приборы рекомендуется использовать в нежилых помещениях.

Микроволновые

Такое устройство работает на основе эффекта Допплера. Микроволны покрывают определенную зону и аналогично ультразвуковым, реагируют на любые изменения этих волн. Однако микроволновые датчики достаточно часто используют в жилых помещениях. Устройства сталкиваются с теми же проблемами что и другие, а именно с отражением сигнала от определенных поверхностей, или наоборот прохождение некоторых из них.

Используемое в комнате устройство может проходить сквозь фанерную стену за пределы помещения, тем самым срабатывая на движения в коридоре, что может оказаться неприемлемым. Одновременно с этим тот же сейф или иная металлическая перегородка может отразить сигнал настолько, что создаст слепые зоны или вовсе изолирует устройство от зоны покрытия.

Гибридные

В связи с тем, что все существующие устройства имеют свои сильные и слабые стороны, их исправить призваны гибриды – смесь двух, или трех типов устройств. Главное слабостью всех устройств является львиная доля их ложных срабатываний. И это не такая уж проблема, если случайно включается отопление пола, или освещение, хотя это, разумеется, и бьет по вашему кошельку. Большая проблема, когда каждые пять минут подается сигнал тревоги на пульт охраны. Например, микроволновые детекторы могут срабатывать даже на движение воды в водопроводе или капель дождя за окном. Само собой такие срабатывания хочется исключить.

Системы умного дома устроены таким образом, что автоматизируют дом просто до основания. Совершенно неприемлемо если пока вы на работе ваш кот способен включить плиту, разогреть три раза борщ, открыть настежь все окна, и разогреть все полы, гоняясь за мухой. Гибридные устройства могут если не решить это проблему, то хотя бы минимизировать потери.

Вообще срабатывание устройства является больной темой у всех устройств, и у каждого есть свои системы защиты от зверя путем настройки чувствительности. Однако самую большую пользу такая настройка дает в гибридных аппаратах, где если не сработала защита одного, то обязательно сработает защита другого и блокирует влияние зверя на сигнал тревоги.

Чаще всего используются гибриды инфракрасного и микроволнового детектора. Они исключает все основные слабые стороны друг друга, и при этом не сопровождают свою работу ультразвуком, который все же не является подходящим для жилого помещения.

Такой гибрид дает сигнал тревоги только в случае срабатывания обоих датчиков. А значит если микроволновой сработает на воду в трубе, инфракрасный никогда не подтвердит данную угрозу и не вызовет срабатывания сигнала. И наоборот, если вспышка света или высокая температура повлияет на срабатывания ИК-датчика, микроволновой никогда не подтвердит угрозу. В результате получается практически идеальный прибор.

Рекомендуем купить

Выбор устройства

Критериями для выбора датчика после определения его типа становятся личные характеристики устройств. По типу монтажа они могут отличаться, в особенности это касается различий установки внутри дома и снаружи. Степень защиты от внешней среды в соответствии со спецификой контролируемой области. Мощность, радиус зоны покрытия, влияние препятствий на устройство. Все эти важные критерии следует продумывать перед покупкой.

Можно обсудить всё со специалистом, но благодаря этой статье вы будете вооружены настолько, что будете способны выбрать устройство самостоятельно.

Рассмотрим пример: вы хотите установить устройство в ваш офис. В конкретно вашем кабинете одна стена несущая, другая примыкающая к первой – уличная, и две хлипкие перегородочные. Существует металлическая передвижная доска для письма маркером и большой сейф. Какой датчик установить?

Если живых существ на момент работу прибора в помещении не остается, то использовать можно любой из четырех приборов. Монтировать его рекомендуется на стыке двух перегородочных стен, чтобы прибор если и заходил областью охвата за границы помещения, то уйти пытался исключительно в стену, которая не пропустит его, и на улицу. Одновременно с этим металлическую доску лучше всего сдвинуть к любой из стен (желательно к одной из хлипких, чтобы обеспечить дополнительную защиту от выхода сигнала за рамки помещения). Сейф необходимо разместить в углу, дабы он не создавал теневых зон.

Как помним, микроволновые достаточно чувствительны к поведению погоды за окном и на окне, поэтому лучше его не использовать. Идеально подойдет ИК-устройство, или комбинированное с ним ультразвуковое.

Аналогично этому примеру происходит исследование улицы, где будет происходить установка прибора. Необходимо определить будут ли живы люди и животные поблизости или внутри охраняемого объекта. Сколько там растительности, насколько шумно, возможно ли проникновение зверей на вверенную территорию. Так удаленные дома нередко снабжают ультразвуковыми устройствами, которые помимо охраны еще и отпугивают животных. В остальных случаях чаще всего используется комбинации инфракрасного и микроволновых датчиков, для избегания влияние погоды на них обоих.

Так какой датчик движения для улицы выбрать? – ответ остается за вами.

Главное что следует помнить – это то, что ваша безопасность важнее и дороже любых устройств. Что покупка даже самого дорого детектора окупится вашим спокойствием, а в случае с системой умного дома окупится еще и в течение ближайшего времени на экономии электроэнергии. Современные датчики обеспечивают надежную бесперебойную работу в среднем на 5-10 лет, что является дополнительным плюсом при покупке любой системы.

Как правильно выбрать датчик движения. Какие бывают, в чем отличия