Acasă Incalzire calorifere IR pasiv. Principiul de funcționare și scopul unui senzor de mișcare cu infraroșu

IR pasiv. Principiul de funcționare și scopul unui senzor de mișcare cu infraroșu

1.3.1. Senzori de mișcare cu infraroșu (IR) optoelectronici pasivi

Pentru a crea sistemul, am decis să selectez module care să fie potrivite pentru crearea sistemului și monitorizarea perimetrului.

Am ales urmatoarele componente:

senzor de mișcare cu infraroșu pasiv;
modul GSM;
sirenă.

Să le aruncăm o privire mai atentă.

În secolul 21 toată lumea este familiarizată Senzori IR– deschid ușile în aeroporturi și magazine când te apropii de ușă. De asemenea, detectează mișcarea și sună o alarmă în sistemul de alarmă de securitate.

În prezent, detectoarele pasive electro-optice în infraroșu (IR) ocupă o poziție de lider atunci când aleg să protejeze spațiile de intruziunea neautorizată în unitățile de securitate. Aspectul estetic, ușurința de instalare, configurare și întreținere le oferă adesea prioritate față de alte mijloace de detectare.

Detectoare optoelectronice pasive în infraroșu (IR).(se numesc adesea senzori de mișcare sau Senzori PIR) detectează faptul pătrunderii omului în porțiunea protejată (controlată) a spațiului, generează un semnal de alarmă și prin deschiderea contactelor releului executiv (releul stației de monitorizare) transmit semnalul „ anxietate» la mijloace de avertizare.

Dispozitivele terminale (TD) ale sistemelor de transmisie a notificărilor (TPS) sau un panou de control al alarmei de incendiu (PPKOP) pot fi utilizate ca mijloace de avertizare. La rândul lor, dispozitivele menționate mai sus (CU sau Panoul de control) transmit notificarea de alarmă primită prin diverse canale de transmitere a datelor către stația centrală de monitorizare (CMS) sau consola locală de securitate.

Principiul de funcționare al detectoarelor IR optic-electronice pasive se bazează pe percepția modificărilor nivelului de radiație infraroșie a fondului de temperatură, ale căror surse sunt corpul uman sau animalele mici, precum și tot felul de obiecte din câmpul lor vizual.

Senzor, sensibil la radiațiile infraroșii în intervalul 5-15 microni, detectează radiațiile termice din corpul uman. În acest interval, radiația maximă de la corpuri scade la o temperatură de 20-40 de grade Celsius.

Cu cât un obiect este mai fierbinte, cu atât emite mai mult.
spoturi cu iluminare în infraroșu pentru camere video, detectoare cu fascicul (cu două poziții) " intersecții ale grinzilor„iar telecomenzile televizorului funcționează în intervalul de lungimi de undă mai mic de 1 micron, vizibilă pentru oameni regiunea spectrală este în regiunea 0,45–0,65 µm.

Senzori pasivi se numesc acest tip pentru că ei înșiși nu emit nimic, ei percep doar radiații termice din corpul uman.

Problema este că orice obiect la o temperatură chiar și de 0º C emite destul de mult în domeniul IR. Și mai rău, detectorul în sine emite radiații - corpul său și chiar materialul elementului sensibil.

Prin urmare, primii astfel de detectoare au funcționat dacă doar detectorul în sine a fost răcit, să zicem, la azot lichid (-196 ° C). Astfel de detectoare nu sunt foarte practice în viața de zi cu zi.

Adică, este important ca radiațiile de la o persoană să se concentreze numai pe unul dintre site-uri și, în plus, se schimbă.

Detectorul funcționează cel mai fiabil dacă imaginea unei persoane lovește mai întâi un loc, semnalul de la acesta devine mai mare decât cel de la al doilea, iar apoi persoana se mișcă, astfel încât imaginea sa lovește acum al doilea loc și semnalul de la al doilea crește, iar din prima scade.

Astfel de modificări destul de rapide ale diferenței de semnal pot fi detectate cu ușurință chiar și pe fundalul unui semnal uriaș și variabil cauzat de toate celelalte obiecte din jur (și în special de lumina soarelui).

Orez. 1.

ÎN detectoare IR optic-electronice pasive căldură în infraroșu Toată radiația lovește lentila Fresnel, după care este focalizată pe un piroelement sensibil situat pe axa optică a lentilei.

Detectoarele IR pasive primesc fluxuri de energie infraroșu de la obiecte și sunt convertite de un receptor piroelectric într-un semnal electric, care este furnizat printr-un amplificator și un circuit de procesare a semnalului la intrarea generatorului de notificare de alarmă ( orez. 1).

Pentru ca un intrus să fie detectat de un senzor IR pasiv, trebuie îndeplinite următoarele condiții:

intrusul trebuie să traverseze fasciculul zonei de sensibilitate a senzorului în direcția transversală;
mișcarea infractorului trebuie să aibă loc într-un anumit interval de viteză;
Sensibilitatea senzorului trebuie să fie suficientă pentru a înregistra diferența de temperatură dintre suprafața corpului intrusului (ținând cont de influența îmbrăcămintei sale) și fundal (pereți, podea).

un sistem optic care formează modelul direcțional al senzorului și determină forma și tipul zonei de sensibilitate spațială;
un piroreceptor care înregistrează radiația termică umană;
unitate de procesare a semnalului a receptorului piro, care separă semnalele cauzate de o persoană în mișcare de fundalul interferenței de origine naturală și artificială.

Orez. 2.

În funcție de versiune Lentile Fresnel Detectoarele IR optic-electronice pasive au dimensiuni geometrice diferite ale spațiului controlat și pot fi fie cu o zonă de detecție volumetrică, fie cu una de suprafață sau liniară.

Raza de acțiune a acestor detectoare variază de la 5 la 20 m. Aspectul acestor detectoare este prezentat în orez. 2.

Un senzor de mișcare este un dispozitiv care vă permite să identificați orice mișcare în zona dvs. de responsabilitate. Nivelul logic al electronicii digitale este de obicei folosit ca semnal de răspuns. Ca urmare, devine posibilă detectarea prezenței mișcării în sistemele de alarmă, iluminat, control automat uși etc.

Tipuri și principii de funcționare a senzorilor de mișcare

Senzori de mișcare cu infraroșu pasiv

În literatura internă, vorbim adesea despre senzori de mișcare cu infraroșu pasiv (PIR). Această categorie de produse are o serie de dezavantaje. De obicei, un senzor pasiv cu infraroșu funcționează pe baza efectului piroelectric: detectează căldura de la distanță. Dezvoltatorii, de regulă, se adaptează la temperatura corpului uman și prind unde medii în infraroșu în regiunea de 10 microni. Aceasta este mult mai mică decât radiația vizibilă; îmi amintesc filmul cu participarea marelui Arnie și vânătoarea Predatorului. Sistemul senzorial al extratereștrilor a răspuns la valurile de căldură.

Din acest motiv, senzorul cu infraroșu pasiv poate fi păcălit. Acestea nu sunt utilizate în sistemele de alarmă serioase. Un senzor de mișcare piroelectric conține un cristal care transformă o anumită lungime de undă într-o sarcină electrică. Pentru a elimina interferența la intrare există un filtru sub forma unei lentile din silicon. Limitează foarte mult spectrul de radiații primite, de exemplu, de la 7 la 15 microni, reducând nivelul de interferență externă.

De regulă, sistemul este format din două părți pentru a înregistra simultan fundalul extern. Fereastra de cip care transmite radiația este împărțită în două părți echivalente, fiecare orientată spre centru. Ca urmare, dacă există un corp cald în mișcare în câmpul de vedere al ferestrei, diferența va deveni imediat evidentă. Dezvoltatorii asigură că, datorită lentilelor Fresnel, o putere de aproximativ 1 μW este suficientă pentru a obține un răspuns. Având în vedere cele de mai sus, majoritatea senzorilor de mișcare cu infraroșu pasiv necesită timp și pregătire. Pentru o perioadă scurtă, niciun obiect în mișcare nu trebuie să intre în câmpul vizual al lentilelor.

Perioada durează până la un minut, apoi este permisă utilizarea senzorului de mișcare. Principiul transmisiei semnalului variază. De regulă, un producător produce un senzor și un controler multifuncțional corespunzător într-o serie de microcircuite, cu sarcinile de a lucra cu tipul de echipament însoțitor. Acest lucru face posibilă crearea unor sisteme complexe. Nivelul corespunde, de exemplu, unei unități logice CMOS sau produce o serie de impulsuri cu o frecvență specificată. Sunt cunoscuți senzori cu infraroșu pasiv, cu capacitatea de a configura acest parametru, ceea ce face ca cipurile să fie mai flexibile.

Există un amplificator în interior pentru a genera răspunsul dorit. Aceasta necesită alimentare externă. Schema conectorului este extrem de simplă:

Picior de putere.
Legare la pământ (circuit zero).
Ieșire semnal informațional.

Dezavantajele senzorilor de mișcare cu infraroșu pasiv

Orice persoană cu cunoștințe în electronică este conștientă de dezavantajele senzorilor descriși mai sus: radiația este ușor de ecranat. Este suficient să plasați un obiect solid în câmpul vizual al senzorului pentru a perturba funcționarea sistemului. Radiația termică nu va mai ajunge la elementul sensibil. O persoană îmbrăcată, de exemplu, generează un răspuns mult mai mic.

În plus, gama este limitată. Determinată de sensibilitatea elementului și de puterea radiației termice a obiectului. În cele mai multe cazuri, doar câțiva metri, ceea ce impune restricții de utilizare.

Temperatura mediului este de mare importanță; pe măsură ce scade, modelul de temperatură va începe să scadă pe scara de frecvență, distorsionând sensibilitatea senzorului. Opțiunea când prima fereastră a senzorului dă spre stradă, iar a doua spre cameră, este considerată controversată. Trebuie să vă bazați pe recomandările producătorului în ceea ce privește condițiile de utilizare.

Întrerupătoare cu laser

Senzorii laser sunt celebri în filmele despre băncile de bani. Aceasta este o tehnică de fixare a mișcării pe o linie dreaptă. Sursa de radiație și receptorul sunt plasate unul față de celălalt. Când un obiect se află între ele, este generat un semnal de alarmă. Laserul este uneori invizibil, utilizarea cutiilor speciale de gaz care strălucește sub influența razelor infraroșii sau ultraviolete nu este o invenție a realizatorilor de film. Fenomenul luminiscenței este folosit pentru a determina locația căilor invizibile.

Pe măsură ce lungimea de undă crește, proprietățile direcționale ale radiației scad brusc, iar benzile radio nu mai sunt folosite ca raze. În ceea ce privește frecvențele înalte, care pot trece prin obstacole precum razele X, acestea nu sunt potrivite pentru utilizare din motive evidente.

Senzori bazați pe efectul Doppler

Grupul include două familii separate: senzori de mișcare cu ultrasunete și cu microunde. Principiul de funcționare se bazează pe un singur efect. Doppler a descoperit fenomenul în 1842, observând sisteme de stele duble și alte corpuri cerești. Trei ani mai târziu, Beuys-Ballot a demonstrat că s-a observat o schimbare în spectru și pentru sursele de sunet.

Fiecare locuitor al capitalei și locuitorii altor orașe mari au observat că fluierul unui tren care se apropia era mai mare decât cel al unui tren care pleacă. Astfel, o persoană care este mai mult sau mai puțin talentată din punct de vedere muzical este capabilă să determine dacă un tren se apropie de peron sau fuge. Acesta este efectul Doppler: orice undă emisă de un obiect este percepută de un observator staționar în conformitate cu viteza relativă de mișcare. Mărimea deplasării în spectru depinde de viteză.

Steaua în retragere pare puțin mai rece decât este de fapt: spectrul se va deplasa în jos pe scara frecvenței. Dimpotrivă, culoarea celui care se apropie pare mai caldă. Un efect similar este observat în orice domeniu: radio, sunet și altele. Cititorii au ghicit deja cum funcționează senzorii cu efect Doppler. O vibrație cu ultrasunete sau radiofrecvență este emisă în aer și este prins un răspuns. În prezența obiectelor în mișcare, imaginea se schimbă radical: în loc de o undă emisă omogenă, se primește o întreagă serie de frecvențe diferite de cea originală.

Avantajul metodei: radiația se îndoaie cu ușurință în jurul obstacolelor sau trece prin ele. Dar mișcarea este înregistrată în legătură cu orice obiecte, inclusiv cu cele neînsuflețite. Temperatura corpului nu contează. Caracteristicile de funcționare ale sistemului depind de frecvența radiației. De exemplu, raza radio este în mare parte interzisă pentru utilizare. Au rămas ferestre mici, editate de un comitet special de stat. Ecografia nu are restricții, dar este dăunătoare pentru auzul uman (chiar dacă nu este simțită direct). De exemplu, respingătoarea pentru câini și gândaci funcționează în intervalul specificat.

Deci, senzorii de mișcare cu ultrasunete și RF sunt mult mai greu de protejat.

Senzori de mișcare tomografici

Cuvântul seamănă cu echipamente medicale; potrivit dezvoltatorilor, înseamnă prezența unei rețele de transmițători activi în sistem. Complexul funcționează în banda permisă de 2,4 Hz, unde funcționează modemuri WiFi, cuptoare cu microunde și o serie de dispozitive. Ceea ce impune imediat restricții: sistemul ar trebui să limiteze utilizarea produselor enumerate mai sus.

Efectul se bazează pe binecunoscuta absorbție a radiației de 2,4 Hz de către moleculele de apă. Cel mai comun lichid de pe planetă intră din abundență în corpul unei creaturi vii, făcând posibilă construirea unei imagini în interior. Undele de 2,4 Hz trec prin pereți relativ ușor și este posibil să acoperiți zone relativ mari de configurație complexă. O rețea de transceiver, similară cu punctele de acces WiFi, este instalată la sol.

Un sistem computerizat complex analizează distribuția câmpului. Aceasta implică o etapă de antrenament în care sunt evaluate condițiile de propagare a undelor într-o anumită încăpere. În viitor, folosind algoritmi speciali, sistemul este capabil să indice locația oricăror corpuri în spațiu. De asemenea, este posibil să se detecteze corpuri vii nemișcate. Când o formă de viață biologică intră în zona de acțiune a valurilor, puterea lor începe să se estompeze conform anumitor legi. Energia se transformă în căldură, așa cum se întâmplă în cuptor cu microunde. Ca rezultat, devine posibilă generarea unui semnal de alarmă.

Emițătorii nu sunt periculoși pentru oameni, iar puterea de funcționare este reglementată în conformitate cu legea. Administratorul local este invitat, începând de la o anumită dimensiune, să înregistreze sistemul în modul prescris. Senzorii sunt mai scumpi decât alții prezentați în recenzie. Cele Doppler costă și ele mult.

Camere video ca senzori

Astăzi majoritatea camerele video digitale detectează opțiunea de captare a mișcării. Devine posibilă înregistrarea unui semnal pe reportofon și generarea unei alarme în modul prescris. Senzorul este destul de suficient pentru nevoile organizației. Procesul de înregistrare, începutul și sfârșitul înregistrării evenimentului sunt determinate de capacitățile echipamentului individual.

Un mare plus al sistemului este capacitatea de a funcționa automat și șansa de a înregistra acțiuni ilegale dacă este necesar. Singurul obstacol este considerat a fi legea privind viața privată a cetățenilor. Se propune distingerea clară a acțiunilor ilegale de altele. Și nu distribuiți informațiile primite cu încălcarea legii.

Pentru a lucra în întuneric, se folosesc reportofoare cu infraroșu cu iluminare indispensabilă a peisajului înconjurător. Există tutoriale pe Internet care sugerează realizarea unui reportofon cu infraroșu din vizorul camerei pentru fotografia de noapte. Iluminarea de fundal este asamblată pe baza diodelor infraroșii convenționale. Raza de fotografiere în acest caz depinde în mare măsură de puterea razelor infraroșii. În scopuri de amplificare, se recomandă utilizarea reflectoarelor.

Utilizarea senzorilor de mișcare

Adesea, utilizarea senzorilor de mișcare întâmpină anumite limitări. Senzorii cu infraroșu pasiv sunt cei mai simpli în acest sens; utilizarea lor nu este standardizată în niciun fel. Unde încep ultrasunetele și undele radio - se propune să se calculeze cu atenție consecințele. Laserele nu sunt sigure, eticheta de avertizare de pe o imprimantă laser nu este o glumă. Radiația coerentă arde prin retină nu mai rău decât hârtia, provocând răni grave.

Strâns legate de senzorii de mișcare sunt sistemele de detectare a prezenței fumului într-o încăpere. În acest caz, se folosesc fenomenele de schimbare a condițiilor de trecere a radiațiilor, plus efectul Doppler. Metodele pur chimice sunt destul de rare.

Senzorii de mișcare sunt utilizați în sisteme:

alarma si securitate;
comenzile ușilor;
complexe de divertisment;
iluminare.

Gama de aplicații depinde doar de imaginația autorilor, motiv pentru care producătorii străini produc sisteme integrate cu capacitatea de a le integra în altele mai complexe. Deci, pentru a acoperi o anumită zonă, este permisă asamblarea unui set de senzori ca un constructor. Sistemele tomografice au cea mai mare flexibilitate in acest sens, dar sunt si mai scumpe. Cei mai simpli senzori cu infraroșu sunt mai potriviti pentru controlul obiectelor individuale, de exemplu, ușile.

Detectoarele pasive opto-electronice în infraroșu (IR) (se numesc adesea senzori de mișcare) detectează faptul pătrunderii omului în partea protejată (controlată) a spațiului, generează un semnal de alarmă și, prin deschiderea contactelor releului executiv (monitorizare). releu stație), transmite un semnal de „alarma” către echipamentul de avertizare. Dispozitivele terminale (TD) ale sistemelor de transmisie a notificărilor (TPS) sau un panou de control al alarmei de incendiu (PPKOP) pot fi utilizate ca mijloace de avertizare. La rândul lor, dispozitivele menționate mai sus (CU sau Panoul de control) transmit notificarea de alarmă primită prin diverse canale de transmitere a datelor către stația centrală de monitorizare (CMS) sau consola locală de securitate.

Principiul de funcționare al detectorilor IR optic-electronici pasivi se bazează pe percepția modificărilor nivelului de radiație infraroșie a fondului de temperatură, ale căror surse sunt corpul uman sau animalele mici, precum și tot felul de obiecte din domeniul lor. de viziune.

Radiația infraroșie este căldură care este emisă de toate corpurile încălzite. În detectoarele IR optic-electronice pasive, radiația infraroșie lovește o lentilă Fresnel, după care este focalizată pe un element piroelectric sensibil situat pe axa optică a lentilei (Fig. 1).

Detectoarele IR pasive primesc fluxuri de energie infraroșu de la obiecte și sunt convertite de un receptor piroelectric într-un semnal electric, care este trimis printr-un amplificator și un circuit de procesare a semnalului la intrarea driverului de alarmă (Fig. 1)1.

Pentru ca un intrus să fie detectat de un senzor IR pasiv, trebuie îndeplinite următoarele condiții:

Senzorii IR pasivi constau din trei elemente principale:

În funcție de designul lentilei Fresnel, detectoarele IR optic-electronice pasive au dimensiuni geometrice diferite ale spațiului controlat și pot fi fie cu o zonă de detecție volumetrică, fie cu una de suprafață sau liniară. Raza de acțiune a unor astfel de detectoare variază de la 5 la 20 m. Aspectul acestor detectoare este prezentat în Fig. 2.

Sistem optic

Senzorii IR moderni sunt caracterizați printr-o mare varietate de posibile modele de radiație. Zona de sensibilitate a senzorilor IR este un ansamblu de raze de diferite configurații divergente de la senzor în direcții radiale în unul sau mai multe planuri. Datorită faptului că detectoarele IR folosesc receptori piroelectrici duali, fiecare fascicul în plan orizontal este împărțit în două:

Zona de sensibilitate a detectorului poate arăta astfel:

Varietatea și configurația complexă a formelor zonei de sensibilitate se datorează în primul rând următorilor factori:

Este recomandabil să ne oprim mai detaliat asupra cerinței de sensibilitate uniformă. Semnalul la ieșirea detectorului piroelectric, toate celelalte lucruri fiind egale, este mai mare, cu cât gradul de suprapunere a intrusului în zona de sensibilitate a detectorului este mai mare și cu atât lățimea fasciculului și distanța până la detector sunt mai mici. Pentru a detecta un intrus la o distanță mare (10...20 m), este de dorit ca lățimea fasciculului în plan vertical să nu depășească 5°...10°; în acest caz, persoana blochează aproape complet fasciculul. , care asigură o sensibilitate maximă. La distanțe mai scurte, sensibilitatea detectorului în acest fascicul crește semnificativ, ceea ce poate duce la alarme false, de exemplu, de la animalele mici. Pentru a reduce sensibilitatea neuniformă, se folosesc sisteme optice care formează mai multe fascicule oblice, în timp ce detectorul IR este instalat la o înălțime peste înălțimea omului. Lungimea totală a zonei de sensibilitate este astfel împărțită în mai multe zone, iar fasciculele „cel mai apropiate” de detector sunt de obicei mai largi pentru a reduce sensibilitatea. Acest lucru asigură o sensibilitate aproape constantă la distanță, ceea ce, pe de o parte, ajută la reducerea alarmelor false și, pe de altă parte, crește capacitatea de detectare prin eliminarea zonelor moarte din apropierea detectorului.

La construirea sistemelor optice de senzori IR, se pot utiliza următoarele:

De obicei, fiecare segment al lentilei Fresnel formează propriul fascicul al modelului de radiație. Utilizare tehnologii moderne Fabricarea lentilelor face posibilă asigurarea unei sensibilități aproape constantă a detectorului pentru toate razele datorită selecției și optimizării parametrilor fiecărui segment de lentilă: zona segmentului, unghiul de înclinare și distanța față de receptorul piro, transparență, reflectivitate, grad de defocalizare . Recent, a fost stăpânită tehnologia de fabricare a lentilelor Fresnel cu geometrie precisă complexă, ceea ce oferă o creștere cu 30% a energiei colectate față de lentilele standard și, în consecință, o creștere a nivelului de semnal util de la o persoană la distanțe mari. Materialul din care sunt realizate lentilele moderne oferă protecție receptorului piro de lumina albă. Funcționarea nesatisfăcătoare a senzorului IR poate fi cauzată de efecte precum fluxurile de căldură rezultate din încălzirea componentelor electrice ale senzorului, insectele care cad pe detectoare piroelectrice sensibile și posibile reflectii ale radiației infraroșii din părțile interne ale detectorului. Pentru a elimina aceste efecte, cea mai recentă generație de senzori IR utilizează o cameră etanșă specială între lentilă și piro-receptor (optic etanșat), de exemplu, în noii senzori IR de la PYRONIX și C&K. Potrivit experților, lentilele Fresnel moderne de înaltă tehnologie nu sunt practic inferioare în caracteristicile lor optice față de optica oglindă.

Optica oglindă ca singur element al unui sistem optic este folosită destul de rar. Senzorii IR cu optică în oglindă sunt produși, de exemplu, de SENTROL și ARITECH. Avantajele opticii oglinzilor sunt capacitatea de a focaliza mai precis și, ca urmare, de a crește sensibilitatea, ceea ce vă permite să detectați un intrus la distanțe mari. Utilizarea mai multor oglinzi cu formă specială, inclusiv a celor multisegment, face posibilă asigurarea unei sensibilități la distanță aproape constantă, iar această sensibilitate la distanțe lungi este cu aproximativ 60% mai mare decât la lentilele Fresnel simple. Folosind oglinda optică, este mai ușor să protejați zona apropiată situată direct sub locul de instalare a senzorului (așa-numita zonă anti-sabotaj). Prin analogie cu lentilele Fresnel înlocuibile, senzorii IR cu oglindă optică sunt echipați cu măști de oglindă detașabile înlocuibile, a căror utilizare vă permite să selectați forma necesară a zonei de sensibilitate și face posibilă adaptarea senzorului la diferite configurații ale spațiilor protejate. .

Detectoarele IR moderne de înaltă calitate folosesc o combinație de lentile Fresnel și optica oglindă. În acest caz, lentilele Fresnel sunt folosite pentru a forma o zonă de sensibilitate la distanțe medii, iar optica oglindă este folosită pentru a forma o zonă anti-manipulare sub senzor și pentru a oferi o distanță de detectare foarte mare.

Receptor piro:

Sistemul optic concentrează radiația IR pe un receptor piroelectric, care în senzorii IR utilizează un convertor piroelectric semiconductor ultra-sensibil capabil să înregistreze o diferență de câteva zecimi de grad între temperatura corpului unei persoane și fundal. Schimbarea temperaturii este transformată într-un semnal electric, care, după o prelucrare corespunzătoare, declanșează o alarmă. Senzorii IR folosesc de obicei piroelemente duble (diferențiale, DUAL). Acest lucru se datorează faptului că un singur piroelement reacționează în același mod la orice schimbare de temperatură, indiferent de ceea ce este cauzat de - corpul uman sau, de exemplu, încălzirea unei încăperi, ceea ce duce la o creștere a frecvenței false. alarme. Într-un circuit diferențial, semnalul unui piroelement este scăzut de la altul, ceea ce face posibilă suprimarea semnificativă a interferențelor asociate cu modificările temperaturii de fundal, precum și reducerea semnificativă a influenței luminii și a interferențelor electromagnetice. Semnalul de la o persoană în mișcare apare la ieșirea elementului dublu piroelectric numai atunci când persoana traversează fasciculul zonei de sensibilitate și este un semnal bipolar aproape simetric, apropiat ca formă de perioada unei sinusoide. Din acest motiv, fasciculul în sine pentru un element piroelectric dublu este împărțit în două în plan orizontal. În cele mai recente modele de senzori IR, pentru a reduce și mai mult frecvența alarmelor false, se folosesc piroelemente cvadruple (QUAD sau DOUBLE DUAL) - este vorba de doi senzori piroelectrici duali amplasați într-un senzor (de obicei plasați unul deasupra celuilalt). Razele de observare ale acestor piroreceptoare sunt făcute diferite și, prin urmare, o sursă termică locală de alarme false nu va fi observată în ambele piroreceptoare în același timp. În acest caz, geometria amplasării piroreceptorilor și circuitul lor de conectare este selectată astfel încât semnalele de la o persoană să fie de polaritate opusă, iar interferența electromagnetică provoacă semnale pe două canale de aceeași polaritate, ceea ce duce la suprimare. a acestui tip de interferenţă. Pentru piroelemente cvadruple, fiecare fascicul este împărțit în patru (a se vedea fig. 2) și, prin urmare, distanța maximă de detectare atunci când se utilizează aceeași optică este aproximativ înjumătățită, deoarece pentru o detectare fiabilă o persoană trebuie, cu înălțimea sa, să blocheze ambele fascicule de la două piroelectrice. detectoare. Distanța de detecție pentru piroelemente cvadruple poate fi mărită prin utilizarea opticii de precizie care formează un fascicul mai îngust. O altă modalitate de a corecta într-o oarecare măsură această situație este utilizarea piroelementelor cu geometrie complexă împletită, pe care compania PARADOX le folosește în senzorii săi.

Bloc de procesare a semnalului

Unitatea de procesare a semnalului a receptorului piro trebuie să asigure recunoașterea fiabilă a unui semnal util de la o persoană în mișcare pe un fundal de interferență. Pentru senzorii IR, principalele tipuri și surse de interferență care pot provoca alarme false sunt:

Identificarea de către unitatea de procesare a unui semnal util pe un fundal de interferență se bazează pe o analiză a parametrilor semnalului la ieșirea detectorului piroelectric. Acești parametri sunt mărimea semnalului, forma și durata acestuia. Semnalul de la o persoană care traversează fasciculul zonei de sensibilitate a senzorului IR este un semnal bipolar aproape simetric, a cărui durată depinde de viteza de mișcare a intrusului, distanța până la senzor, lățimea fasciculului și poate fi aproximativ 0,02...10 s cu o gamă înregistrată de viteze de mișcare de 0,1...7 m/s. Semnalele de interferență sunt în mare parte asimetrice sau au o durată diferită de semnalele utile (vezi Fig. 3). Semnalele prezentate în figură sunt foarte aproximative; în realitate, totul este mult mai complicat.

Parametrul principal analizat de toți senzorii este mărimea semnalului. La cei mai simpli senzori, acest parametru înregistrat este singurul, iar analiza lui se realizează prin compararea semnalului cu un anumit prag, care determină sensibilitatea senzorului și afectează frecvența alarmelor false. Pentru a crește rezistența la alarmele false, senzorii simpli folosesc o metodă de numărare a impulsurilor, care numără de câte ori semnalul a depășit pragul (adică, în esență, de câte ori a traversat intrusul fasciculul sau de câte fascicule a traversat). În acest caz, nu se emite o alarmă la prima depășire a pragului, ci numai dacă, într-un anumit timp, numărul depășirilor devine mai mare decât o valoare specificată (de obicei 2...4). Dezavantajul metodei de numărare a impulsurilor este deteriorarea sensibilității, care este vizibilă în special pentru senzorii cu o zonă de sensibilitate, cum ar fi o singură perdea și altele asemenea, atunci când un intrus poate traversa doar un fascicul. Pe de altă parte, la numărarea impulsurilor, sunt posibile alarme false din cauza interferențelor repetate (de exemplu, electromagnetice sau vibrații).

În mai mult senzori complexi Unitatea de procesare analizează bipolaritatea și simetria formei semnalului de la ieșirea receptorului piroelectric diferențial. Implementarea specifică a unei astfel de prelucrări și terminologia utilizată pentru a se referi la aceasta1 pot varia de la producător la producător. Esența procesării este de a compara un semnal cu două praguri (pozitiv și negativ) și, în unele cazuri, de a compara mărimea și durata semnalelor de polarități diferite. Este posibilă, de asemenea, o combinație a acestei metode cu numărarea separată a exceselor de praguri pozitive și negative.

Analiza duratei semnalelor poate fi efectuată fie printr-o metodă directă de măsurare a timpului în care semnalul depășește un anumit prag, fie în domeniul frecvenței prin filtrarea semnalului de la ieșirea receptorului piro, inclusiv folosind un „plutitor”. ” prag, în funcție de intervalul de analiză a frecvenței.

Un alt tip de procesare conceput pentru a îmbunătăți performanța senzorilor IR este compensarea termică automată. În intervalul de temperatură ambientală de 25°C...35°C, sensibilitatea receptorului piro scade din cauza scăderii contrastului termic dintre corpul uman și fundal; cu o creștere suplimentară a temperaturii, sensibilitatea crește din nou. , dar „cu semnul opus”. În așa-numitele circuite de compensare termică „convențională”, temperatura este măsurată, iar atunci când crește, câștigul crește automat. Compensarea „adevărată” sau „în două sensuri” ia în considerare creșterea contrastului termic pentru temperaturi peste 25°C...35°C. Utilizarea compensării automate a temperaturii asigură o sensibilitate aproape constantă a senzorului IR pe o gamă largă de temperatură.

Tipurile de prelucrare enumerate pot fi efectuate prin mijloace analogice, digitale sau combinate. Senzorii IR moderni încep să utilizeze din ce în ce mai mult metode de procesare digitală folosind microcontrolere specializate cu ADC-uri și procesoare de semnal, ceea ce permite procesarea detaliată a structurii fine a semnalului pentru a-l distinge mai bine de zgomotul de fond. Recent, au existat rapoarte despre dezvoltarea unor senzori IR complet digitali care nu folosesc deloc elemente analogice.
După cum se știe, datorită naturii aleatorii a semnalelor utile și interferente, cei mai buni algoritmi de procesare sunt cei bazați pe teoria soluțiilor statistice.

Alte elemente de protectie pentru detectoare IR

Senzorii IR destinati utilizării profesionale folosesc așa-numitele circuite anti-mascare. Esența problemei este că senzorii IR convenționali pot fi dezactivați de către un intrus prin înregistrarea sau pictarea mai întâi (când sistemul nu este armat) peste fereastra de intrare a senzorului. Pentru a combate această metodă de ocolire a senzorilor IR, se folosesc scheme anti-mascare. Metoda se bazează pe utilizarea unui canal special de radiație IR, care este declanșat atunci când apare o mască sau un obstacol reflectorizant la o distanță mică de senzor (de la 3 la 30 cm). Circuitul anti-mascare funcționează continuu în timp ce sistemul este dezarmat. Atunci când faptul de mascare este detectat de un detector special, un semnal despre acest lucru este trimis de la senzor către panoul de control, care, totuși, nu emite o alarmă până când vine momentul armării sistemului. În acest moment operatorului i se vor oferi informații despre mascare. Mai mult, dacă această mascare a fost accidentală (o insectă mare, apariția unui obiect mare de ceva timp în apropierea senzorului etc.) și până la setarea alarmei s-a ștears de la sine, semnalul de alarmă nu este emis.

Un alt element de securitate cu care sunt echipate aproape toate detectoarele IR moderne este un senzor de manipulare a contactului, care semnalează o încercare de deschidere sau spargere în carcasa senzorului. Releele senzorului de manipulare și de mascare sunt conectate la o buclă de securitate separată.

Pentru a elimina declanșarea senzorului IR de la animalele mici, se folosesc fie lentile speciale cu o zonă moartă (aleea animalelor de companie) de la nivelul podelei până la o înălțime de aproximativ 1 m, fie se folosesc metode speciale de procesare a semnalului. Trebuie avut în vedere faptul că procesarea specială a semnalului permite ignorarea animalelor numai dacă greutatea lor totală nu depășește 7...15 kg și se pot apropia de senzor nu mai aproape de 2 m. Deci, dacă există o pisică care săritură în o zonă protejată, atunci o astfel de protecție nu va ajuta.

Pentru a proteja împotriva interferențelor electromagnetice și radio, se utilizează montarea pe suprafață densă și ecranare metalică.

Instalarea detectoarelor

Detectoarele IR optic-electronice pasive au un avantaj remarcabil față de alte tipuri de dispozitive de detectare. Este ușor de instalat, configurat și întreținere. Detectoarele de acest tip pot fi instalate fie pe o suprafață plană perete portant, și în colțul camerei. Există detectoare care sunt plasate pe tavan.

O alegere competentă și utilizarea corectă din punct de vedere tactic a unor astfel de detectoare sunt cheia pentru funcționarea fiabilă a dispozitivului și a întregului sistem de securitate în ansamblu!

Atunci când alegeți tipurile și numărul de senzori pentru a asigura protecția unui anumit obiect, ar trebui să țineți cont de posibilele rute și metode de penetrare a unui intrus, nivelul necesar de fiabilitate a detectării; costuri pentru achiziția, instalarea și exploatarea senzorilor; caracteristicile obiectului; caracteristicile tactice și tehnice ale senzorilor. O caracteristică a senzorilor pasivi IR este versatilitatea lor - prin utilizarea lor este posibil să blochezi o mare varietate de încăperi, structuri și obiecte de la apropierea și intrarea: ferestre, vitrine, ghișee, uși, pereți, tavane, pereți despărțitori, seifuri și obiecte individuale. , coridoare, volume camere. Mai mult, în unele cazuri, nu va fi necesar un număr mare de senzori pentru a proteja fiecare structură; poate fi suficient să folosiți unul sau mai mulți senzori cu configurația necesară a zonei de sensibilitate. Să aruncăm o privire la câteva dintre caracteristicile utilizării senzorilor IR.

Principiul general al utilizării senzorilor IR este că razele zonei de sensibilitate trebuie să fie perpendiculare pe direcția de mișcare prevăzută a intrusului. Locația de instalare a senzorului trebuie aleasă astfel încât să minimizeze zonele moarte cauzate de prezența obiectelor mari în zona protejată care blochează grinzile (de exemplu, mobilier, plante de apartament). Dacă ușile din cameră se deschid spre interior, ar trebui să luați în considerare posibilitatea de a masca intrusul cu uși deschise. Dacă punctele moarte nu pot fi eliminate, trebuie utilizați mai mulți senzori. La blocarea obiectelor individuale, senzorul sau senzorii trebuie instalați astfel încât razele zonei de sensibilitate să blocheze toate apropierile posibile la obiectele protejate.

Trebuie respectat intervalul de înălțimi admisibile de suspensie specificat în documentație (înălțimi minime și maxime). Acest lucru se aplică în special modelelor de radiație cu fascicule înclinate: dacă înălțimea suspensiei depășește valoarea maximă admisă, aceasta va duce la o scădere a semnalului din zona îndepărtată și la o creștere a zonei moarte în fața senzorului, dar dacă înălțimea suspensiei este mai mică decât minimul permis, aceasta va duce la o scădere a detectării intervalului, reducând simultan zona moartă de sub senzor.

1. Detectoarele cu o zonă de detectare volumetrică (Fig. 3, a, b), de regulă, sunt instalate în colțul camerei la o înălțime de 2,2-2,5 m. În acest caz, acopera uniform volumul camera protejata.

2. Amplasarea detectoarelor pe tavan este de preferată în încăperi cu tavane înalte de la 2,4 la 3,6 m. Acești detectoare au o zonă de detecție mai densă (Fig. 3, c), iar funcționarea lor este mai puțin afectată de mobilierul existent.

3. Detectoarele cu zonă de detectare a suprafeței (Fig. 4) sunt utilizate pentru a proteja perimetrul, de exemplu, pereții nepermanenți, deschiderile ușilor sau ferestrelor și pot fi, de asemenea, utilizați pentru a limita accesul la orice obiect de valoare. Zona de detectare a unor astfel de dispozitive ar trebui direcționată, opțional, de-a lungul unui perete cu deschideri. Unele detectoare pot fi instalate direct deasupra deschiderii.

4. Detectoarele cu zonă de detecție liniară (Fig. 5) sunt utilizate pentru a proteja coridoarele lungi și înguste.

Interferențe și alarme false

Atunci când se utilizează detectoare IR optic-electronice pasive, este necesar să se țină cont de posibilitatea apariției alarmelor false care apar din cauza diferitelor tipuri de interferențe.

Interferența de natură termică, luminoasă, electromagnetică sau vibrațională poate duce la alarme false ale senzorilor IR. În ciuda faptului că senzorii IR moderni au un grad ridicat de protecție împotriva acestor influențe, este totuși recomandabil să respectați următoarele recomandări:

razele de soare

Interferența termică - cauzată de încălzirea fondului de temperatură atunci când este expus la radiația solară, fluxurile de aer convectiv din funcționarea radiatoarelor sistemelor de încălzire, aparatelor de aer condiționat și curenților de aer.
Interferență electromagnetică - cauzată de interferența de la surse de emisii electrice și radio la elementele individuale ale părții electronice a detectorului.
Interferență străină - asociată cu mișcarea animalelor mici (câini, pisici, păsări) în zona de detectare a detectorului. Să luăm în considerare mai detaliat toți factorii care afectează funcționarea normală a detectorilor IR optic-electronici pasivi.

Interferență termică

Acesta este cel mai periculos factor, care se caracterizează prin modificări ale temperaturii mediului ambiant. Expunerea la radiația solară determină o creștere locală a temperaturii secțiunilor individuale ale pereților camerei.

Interferența convectivă este cauzată de influența fluxurilor de aer în mișcare, de exemplu de la curenții cu o fereastră deschisă, crăpăturile în deschiderile ferestrelor, precum și în timpul funcționării aparatelor de uz casnic. dispozitive de încălzire- calorifere si aparate de aer conditionat.

Interferență electromagnetică

Acestea apar atunci când sunt pornite orice surse de radiații electrice și radio, cum ar fi echipamentele de măsurare și de uz casnic, iluminatul, motoarele electrice și dispozitivele de transmisie radio. Interferența puternică poate fi cauzată și de loviturile de fulger.

Interferență străină

Insectele mici precum gândacii, muștele și viespile pot fi o sursă unică de interferență în detectoarele IR pasive optic-electronice. Dacă se deplasează direct de-a lungul lentilei Fresnel, poate apărea o alarmă falsă a acestui tip de detector. Așa-numitele furnici de casă, care pot pătrunde în interiorul detectorului și se pot târa direct pe elementul piroelectric, reprezintă și ele un pericol.

Erori de instalare

Un loc special în funcționarea incorectă sau incorectă a detectorilor IR optic-electronici pasivi îl ocupă erorile de instalare la efectuarea lucrărilor de instalare a acestor tipuri de dispozitive. Să fim atenți exemple vii plasarea incorectă a detectoarelor IR pentru a evita acest lucru în practică.

În fig. 6 a; 7a și 8a arată instalarea corectă și corectă a detectoarelor. Trebuie doar să le instalați așa și nu altfel!

în figurile 6 b, c; 7 b, c și 8 b, c prezintă opțiuni pentru instalarea incorectă a detectoarelor IR optic-electronice pasive. Cu această instalare, intruziunile reale în spațiile protejate pot fi ratate fără a emite un semnal de „Alarmă”.

Nu instalați detectoare optic-electronice pasive în așa fel încât să fie expuse la razele directe sau reflectate ale soarelui, precum și farurile vehiculelor care trec în trecere.
Nu îndreptați zona de detectare a detectorului către elemente de incalzire sisteme de incalzire si aer conditionat, pe perdele si perdele, care pot fluctua din cauza curentilor de aer.
Nu amplasați detectoare optic-electronice pasive în apropierea surselor de radiații electromagnetice.
Sigilați toate deschiderile detectorului IR optic-electronic pasiv cu materialul de etanșare furnizat împreună cu produsul.
Distrugeți insectele care sunt prezente în zona protejată.

În prezent, există o mare varietate de instrumente de detectare, care diferă prin principiul de funcționare, domeniul de aplicare, designul și caracteristicile de performanță.

Alegerea potrivita Un detector IR optic-electronic pasiv și locația sa de instalare sunt cheia pentru funcționarea fiabilă a sistemului de alarmă de securitate.

La redactarea acestui articol s-au folosit materiale din revista „Sisteme de securitate” nr. 4, 2013.

Dintre varietatea mare de detectoare de securitate, senzorul de mișcare cu infraroșu este cel mai comun dispozitiv. Preț accesibilși eficiența sunt calitățile care le-au făcut populare. Și totul datorită faptului că radiația infraroșie a fost descoperită la începutul secolului al XIX-lea.

Se află dincolo de limita luminii roșii vizibile în intervalul 0,74-2000 microni. Proprietati optice substanțele variază foarte mult și depind de tipul de iradiere. Un strat mic de apă este opac la radiația IR. Radiația infraroșie de la soare reprezintă 50% din toată energia emisă.

Zona de aplicare

Senzorii de mișcare cu infraroșu au fost folosiți pentru securitate de mult timp. Aceștia au înregistrat mișcările obiectelor calde din incintă și au transmis un semnal de alarmă către panoul de control. Au început să fie combinate cu camere video și camere. Când a avut loc o încălcare, incidentul a fost înregistrat. Apoi domeniul de aplicare sa extins. Zoologii au început să folosească capcane pentru a controla animalele studiate.

Cel mai mult, senzorii IR sunt folosiți în sistemele de casă inteligentă, unde joacă rolul unui senzor de prezență. Când un obiect cu sânge cald intră în raza de acțiune a dispozitivului, acesta aprinde iluminarea în interior sau în exterior. Economisește energie electrică și face viața mai ușoară oamenilor.

În sistemele de control al accesului, detectoarele de mișcare controlează deschiderea și închiderea ușilor din clădirile publice. Potrivit experților, piața senzorilor IR va crește cu 20% anual în următorii 3-5 ani.

Principiul de funcționare al senzorului de mișcare IR

Lucrarea detectorului IR este de a monitoriza radiația infraroșie a unei anumite zone, de a o compara cu nivelul de fundal și de a emite un mesaj pe baza rezultatelor analizei.

Senzorii de mișcare IR pentru securitate folosesc tipuri de senzori activi și pasivi. Primii își folosesc propriul transmițător pentru control, iradiind totul în zona de acoperire a dispozitivului. Receptorul primește partea reflectată a radiației IR și, pe baza caracteristicilor sale, determină dacă a existat sau nu o încălcare a zonei de securitate. Senzorii activi sunt de tip combinat, când unitățile de recepție și de transmisie sunt separate; aceștia sunt detectoare care monitorizează perimetrul unui obiect. Au o rază de acțiune mai mare în comparație cu dispozitivele pasive.

Un senzor de mișcare cu infraroșu pasiv nu are un emițător; el reacționează la modificările radiației IR din jur. În general, detectorul are două elemente sensibile capabile să detecteze radiația infraroșie. O lentilă Fresnel este instalată în fața senzorilor, împărțind spațiul în câteva zeci de zone.

O lentilă mică colectează radiația dintr-o anumită zonă a spațiului și o trimite la elementul său sensibil. O lentilă adiacentă care controlează zona adiacentă trimite un flux de radiație către al doilea senzor. Radiația din zonele învecinate este aproximativ aceeași. Dacă echilibrul este deranjat sau este depășită o anumită valoare de prag, dispozitivul anunță centrala că zona de securitate a fost încălcată.

Circuitul senzorului IR

Fiecare producător are o diagramă unică a circuitului detectorului IR, dar din punct de vedere funcțional sunt aproximativ aceleași.

Senzorul IR are un sistem optic, un element pirosensibil și o unitate de procesare a semnalului.

Sistem optic

Zona de lucru a senzorilor moderni de mișcare este foarte diversă datorită diferitelor forme ale sistemului optic. Fasciculele diverg de la dispozitiv într-o direcție radială în planuri diferite.

Deoarece detectorul are un senzor dublu, toate fasciculele sunt bifurcate.

Sistemul optic este orientat în așa fel încât să monitorizeze un singur plan sau mai multe planuri la diferite niveluri. Poate controla spațiul într-o manieră circulară sau fasciculă.

La construirea opticii senzorilor IR, lentilele Fresnel sunt adesea folosite, reprezentând multe fațete prismatice pe o cupă de plastic convexă. Fiecare lentilă colectează fluxul IR din zona sa de spațiu și îl trimite la elementul PIR.

Designul sistemului optic este astfel încât selectivitatea pentru toate lentilele este aceeași. Pentru a proteja insectele de căldura proprie de la elemente, în dispozitiv este instalată o cameră etanșă. Optica oglindă este rar folosită. Acest lucru crește semnificativ raza de acțiune a dispozitivului și prețul dispozitivului.

Element pirosensible

Rolul senzorului în senzorul IR este jucat de un convertor piroelectric bazat pe elemente semiconductoare sensibile. Este format din doi senzori. Fiecare dintre ele primește un flux de radiație de la două fascicule adiacente. Cu același fundal uniform, senzorul este silentios. Dacă apare un dezechilibru, într-o zonă apare o sursă suplimentară de căldură, dar nu în cealaltă, senzorul este declanșat.

Pentru a crește fiabilitatea și a reduce alarmele false, au început recent să fie utilizate elemente PIR cvadruple. Acest lucru a crescut sensibilitatea și imunitatea la zgomot a dispozitivului. Dar a redus distanța de recunoaștere încrezătoare a intrusului. Pentru a rezolva acest lucru, trebuie să utilizați optică de precizie.

Bloc de procesare a semnalului

Sarcina principală a blocului este să recunoască în mod fiabil o persoană pe un fundal de interferență.

Ele vin într-o mare varietate:

radiatie solara;
surse IR artificiale;
aparate de aer condiționat și frigidere;
animale;
convecția aerului;
interferență electromagnetică;
vibratie.

Unitatea de procesare pentru analiză utilizează amplitudinea, forma și durata semnalului de ieșire al convertorului piroelectric. Impactul intrusului determină un semnal bipolar simetric. Interferența produce valori asimetrice la modulul de procesare. În cea mai simplă versiune, amplitudinea semnalului este comparată cu o valoare de prag.

Dacă pragul este depășit, detectorul semnalează acest lucru trimițând un anumit semnal către panoul de control. La senzorii mai complecși, se măsoară durata depășirii pragului și numărul acestor depășiri. Pentru a crește imunitatea la zgomot a dispozitivului, se utilizează compensarea termică automată. Oferă o sensibilitate constantă pe întregul interval de temperatură.

Procesarea semnalului este efectuată de dispozitive analogice și digitale. Cele mai recente dispozitive au început să folosească algoritmi de procesare a semnalului digital, ceea ce a îmbunătățit selectivitatea dispozitivului.

Eficacitatea utilizării unui detector IR în alarmele de securitate

Eficacitatea acestuia depinde în mare măsură de alegerea corectă a tipului de senzor și a locației la locul de securitate. Senzorii de mișcare IR pasivi pentru utilizare în exterior și în interior răspund la mișcările obiectelor care sunt calde în comparație cu fundalul la anumite viteze de mișcare. La viteze mici, modificările fluxurilor de radiații infraroșii în sectoarele învecinate sunt atât de nesemnificative încât este percepută ca o derivă de fundal și nu reacționează la încălcarea zonei de securitate.

Dacă intrusul își îmbracă un costum de protecție cu izolație termică excelentă, atunci senzorul de mișcare IR nu va reacționa și nu va exista nicio perturbare a echilibrului radiațiilor în zonele învecinate. Persoana se va contopi cu radiația de fundal.

Intrusul se deplasează de-a lungul fasciculelor detectorului de mișcare cu viteză mică, caz în care este adesea tăcut.

Modificările debitului nu sunt suficiente pentru a declanșa dispozitivul. Acest lucru este valabil mai ales pentru detectoarele cu funcții de protecție a animalelor. Acestea reduc sensibilitatea pentru a evita reacțiile la apariția animalelor de companie.

Este important să instalați corect senzorul infraroșu. În funcție de configurația clădirii, este necesară utilizarea unui dispozitiv de tip „perdele”, iar acest lucru ar trebui făcut. Producătorul recomandă instalarea dispozitivului la o anumită înălțime, acest lucru trebuie respectat și el.

Pentru a crește eficiența senzorilor cu infraroșu, aceștia sunt utilizați împreună cu senzori care funcționează pe alte principii.

De obicei, dat suplimentar detector de unde radio cu sensibilitate ridicată, ceea ce reduce procentul de alarme false și crește fiabilitatea alarmei de securitate. La protejarea ferestrelor împotriva pătrunderii, este instalat suplimentar un detector cu ultrasunete care răspunde la spargerea sticlei.

Concluzie

Treptat, senzorii IR devin mai complexi, sensibilitatea lor crește, iar selectivitatea se îmbunătățește. Senzorii sunt utilizați pe scară largă în sistemele de case inteligente, supraveghere video și control acces. Partajarea cu diverse dispozitive a crescut proprietățile consumatorilor ale senzorilor. Sunt destinate unei vieți lungi.

Video: Senzor de mișcare, principiu de funcționare

Ce este un senzor electronic de mișcare? Răspunsul este evident - un dispozitiv sensibil, de obicei din clasa dispozitivelor de sistem de securitate. Adevărat, există și modele concepute, de exemplu, pentru a controla sursele de iluminat și alte dispozitive. Funcționarea senzorului de mișcare se bazează pe principiul generării unui semnal dacă este detectată orice mișcare în limitele zonei controlate. Dispozitivele sunt realizate pe baza diferitelor tehnologii. Utilizarea unor astfel de senzori sensibili devine din ce în ce mai solicitată, nu numai în sfera economică și industrială, ci și în sfera casnică. Să ne uităm la ce dispozitive sunt produse, precum și la exemple de utilizare.

Considerat în funcție de metoda de detectare a mișcării unui obiect. Există două clasificări de dispozitive:

Activ.
Pasiv.

Detectoare active

Detectoarele active sunt dispozitive care funcționează pe principiul unui circuit radar. Acest tip de dispozitiv emite unde radio (micunde) în zona controlată. Microundele sunt reflectate de obiectele existente și recepționate de senzorul de mișcare.

Schema schematică simplificată a proiectării unui senzor activ: 1 – sursă (emițător) de radiație cu microunde; 2 – receptorul semnalului de microunde reflectat; 3 – obiect scanat

Dacă mișcarea este detectată în zona de control în momentul transmiterii de către un senzor de microradiații, se creează un efect - o schimbare a undei Doppler (frecvență), care este percepută împreună cu semnalul reflectat.

Acest factor de forfecare indică faptul că unda a fost reflectată de un obiect în mișcare. Fiind un dispozitiv electronic, un senzor de scanare de mișcare este capabil să calculeze astfel de modificări și să trimită un semnal electric:

la sistemul de alarma,
la comutatorul luminii,
la alte dispozitive,

conectat schematic la un senzor de detectare a mișcării.

Senzorii activi de scanare a mișcării cu microunde sunt utilizați în principal, de exemplu, pe ușile acționate automat ale centrelor comerciale. Dar, în același timp, acest tip de dispozitiv este foarte potrivit pentru uz casnic. sisteme de securitate sau comutarea luminii interioare.

Acest tip de electronică nu este potrivit pentru comutarea iluminatului exterior sau aplicații similare. Acest lucru se datorează numărului mare de obiecte active de pe stradă, care se mișcă constant.

De exemplu, mișcarea ramurilor copacilor din vânt, mișcarea animalelor mici, păsărilor și chiar a insectelor mari sunt înregistrate de un senzor activ, ceea ce duce la o eroare de răspuns.

Detectoare cu infraroșu pasiv (PIR)

Senzorii de mișcare pasivi sunt exact opusul senzorilor activi. Sistemele pasive nu trimit nimic. energie infraroșie.

Proiectarea senzorului de tip pasiv: 1 – Multi lentila; 2 – Filtru optic; 3 – element infrarosu cvadruplu; 4 – corp metalic; 5 – radiații infraroșii; 6 – alimentare stabilizată; 7 – amplificator; 8 - comparator

Nivelurile de energie în infraroșu (termic) sunt detectate de detectoare pasive care scanează continuu zona sau obiectul de testare.

Având în vedere că căldura în infraroșu este emisă nu numai de la organismele vii, ci și de la orice obiect cu o temperatură peste zero absolut, se pot trage concluzii cu privire la adecvarea aplicației.

Acești senzori de detectare a mișcării nu ar fi eficienți dacă ar putea fi activați de un animal mic sau de o insectă care se mișcă în raza de detectare.

Cu toate acestea, majoritatea senzorilor pasivi existenți pot fi configurați pentru a detecta mișcarea pentru a monitoriza obiectele cu un anumit nivel de căldură emisă. De exemplu, dispozitivul poate fi ajustat doar la percepția oamenilor.

Senzori cu design hibrid (combinat).

Un senzor combinat (hibrid) cu tehnologie de scanare a mișcării este un sistem de combinație de circuite active și pasive. activează acțiunea numai dacă mișcarea este detectată de ambele circuite.

Sistemele combinate par utile pentru utilizarea în modulele de alarmă, deoarece reduc probabilitatea declanșării alarmelor false.

Cu toate acestea, această tehnologie are dezavantajele ei. Un dispozitiv combinat nu poate oferi același nivel de siguranță ca senzorii individuali PIR și cu microunde.

Acest lucru este evident, deoarece alarma este declanșată numai atunci când mișcarea este detectată ca activă și senzori pasivi simultan.

Să spunem că dacă un atacator reușește să împiedice cumva unul dintre senzori să detecteze instrumentul combinat, mișcarea va trece neobservată.

În consecință, semnalul de alarmă nu va fi trimis către microprocesorul sistemului central de alarmă. Astăzi, cel mai popular tip de senzori combinați este considerat a fi un design care combină circuite PIR și senzori cu microunde.

Design senzor de mișcare

Senzorii de scanare de mișcare dezvoltați și produși la momentul actual au forme și dimensiuni de ansamblu diferite. Mai jos sunt câteva exemple de design de dispozitive.

Modele cu infraroșu pasiv (PIR) - un exemplu

Unul dintre modelele utilizate pe scară largă care sunt utilizate ca parte a circuitelor sistemului de securitate la domiciliu.

Detectoarele cu infraroșu pasiv au ca scop monitorizarea modificărilor nivelului de energie infraroșu cauzate de mișcarea obiectelor (oameni, animale de companie etc.).

Un design comun al unui senzor pasiv, care se distinge prin cel mai simplu circuit electronicși nu creează dificultăți la conectare. Sunt utilizate doar trei contacte electrice

Scanerele pasive sunt supuse variabilității surselor de căldură și lumină solară, astfel încât PIR este mai potrivit pentru detectarea mișcării în interior sau în alte medii închise.

Senzori activi în infraroșu - exemplu

Detectoarele active cu infraroșu utilizează o structură de transmisie bidirecțională. O parte este emițătorul, folosit pentru a emite un fascicul infraroșu.

Cealaltă parte este receptorul, folosit pentru a recepționa semnalul infraroșu. O alarmă apare atunci când este detectată o întrerupere a fasciculului care conectează două puncte.

Un exemplu de detector de mișcare activ cu un singur fascicul. Între timp, există modele de configurații mai complexe, datorită cărora este posibil să se rezolve diverse probleme

Senzorii activi de scanare a mișcării de tip „Infra Red Beam” sunt instalați în principal în exterior (în condiții de stradă).

Detectarea are loc prin utilizarea teoriei transmițătorului și receptorului. Este important ca rază infraroșie a trecut prin zona de scanare și a ajuns la receptor.

Detector cu ultrasunete - exemplu

Senzorii de scanare a mișcării care utilizează ultrasunete sunt produși în modele care pot funcționa atât în mod activ, cât și în mod pasiv. Teoretic, un detector cu ultrasunete funcționează pe un principiu de transmisie-recepție.

Un exemplu de design bazat pe ultrasunete. Sisteme universale care suportă funcționalitate atât în mod activ, cât și în modul pasiv

Sunt trimise unde sonore de înaltă frecvență, care sunt reflectate de obiecte și percepute de receptorul de scanare al dispozitivului. Dacă secvența undelor sonore este întreruptă, senzorul ultrasonic activ generează o alarmă.

Aplicarea senzorilor de detectare a mișcării

Unele dintre aplicațiile cheie ale detectorilor atunci când mișcarea trebuie urmărită sunt:

alarme de intruziune
control automat al portii,
comutarea luminii la intrare,
iluminat de siguranță,
uscătoare de mâini de toaletă,
deschidere automată a ușii etc.

Senzorii cu ultrasunete sunt utilizați pentru a controla o cameră de securitate a proprietății rezidențiale sau, de exemplu, pentru a fotografia animalele sălbatice.

Senzorii cu infraroșu sunt utilizați pentru a confirma prezența produselor pe benzile transportoare

Mai jos este un exemplu practic de utilizare a senzorilor activi și pasivi de detectare a mișcării.

Controler de nivel al lichidului folosind senzori ultrasonici

Diagrama de mai jos arată modul în care controlerul () controlează nivelul lichidului folosind un senzor ultrasonic.

Sistemul funcționează asigurând niveluri precise de lichid în rezervor, controlând motorul și determinând limite de lichid predeterminate.

Un exemplu practic de implementare a unei sarcini bazate pe un dispozitiv cu ultrasunete și pe popularul kit Arduino, care demonstrează clar ce este un senzor de mișcare cu ultrasunete și cum funcționează

Când lichidul din rezervor atinge limitele inferioare și superioare, senzorul cu ultrasunete detectează aceste limite și trimite semnale către microcontroler.

Microcontrolerul este programat să controleze releul, care la rândul său controlează motorul pompei. Semnalele condițiilor limită specificate pe senzor ultrasonic miscarile.

Deschidere automată a ușii pe PIR

Ca și sistemul de mai sus, sistem automat de deschidere a ușii folosind senzor de mișcare PIR. În acest caz, se detectează prezența persoanelor și se efectuează o operațiune a ușii (deschidere sau închidere).

O altă schemă în care este deja implicat un dispozitiv pasiv. Aici este folosit și popularul constructor Arduino - un instrument convenabil pentru experimente și construirea de sisteme electronice reale

Detectorul PIR detectează prezența oamenilor și apoi trimite un semnal de detectare a mișcării către microcontroler.

În funcție de semnalele de la senzorul PIR, microcontrolerul controlează motorul ușii în modurile înainte și înapoi folosind un driver IC.