Датчик движения
Датчик движения – бесконтактный датчик, фиксирующий перемещение объектов и используемый для контроля за окружающей обстановкой или автоматического запуска требуемых действий в ответ на перемещение объектов.
Работа такого датчика основана на нескольких физических принципах. Поэтому датчики классифицируются на:
— инфракрасные,
— ультразвуковые,
— микроволновые.
В быту чаще всего под этим термином подразумевается электронный инфракрасный датчик, обнаруживающий присутствие и перемещение человека, и коммутирующий питание электроприборов (чаще всего освещения) или включающий реакцию охранной сигнализации.
Датчики движения — это простой и удобный способ решения проблем связанных с охраной и освещением, а также другими задачами которые требуют бесконтактного воздействия. Любой электрический прибор можно заставить реагировать на появление человека в зоне охвата датчика и также заставить прекратить свою работу при его исчезновении. Иногда, на основе датчиков движения строят систему «Умного Дома». Камеры видеонаблюдения будут снимать только при появлении в зоне датчика человека, а это значит, что впустую камера больше записывать не будет, что экономит архив видеозаписи, увеличивая его потенциал.
Принцип работы
Принцип работы основан на отслеживании уровня инфракрасного (ИК) излучения в поле зрения датчика (сенсора), чаще всего, пироэлектрического. Сенсор — это первичный преобразователь, элемент измерительного, сигнального устройства системы, преобразующий контролируемую величину в удобный для использования сигнал.
Другими словами, сенсор – это элемент, который служит для электрического измерения неэлектрических величин. Сигнал на выходе датчика зависит от уровня ИК излучения, усредненного по полю зрения датчика.
Мало кто задумывается что всё вокруг нас испускает инфракрасное излучение, в той или иной степени. Животные и камни, мебель и люди, всё что имеет температуру (следовательно, всё вокруг нас), все излучает ИК-волны.
При появлении человека (или другого массивного объекта с температурой большей, чем температура фона) на выходе пироэлектрического датчика повышается напряжение. Для того чтобы определить, движется ли объект, в датчике используется оптическая система — линза Френеля.
Иногда вместо линзы Френеля используется система вогнутых сегментных зеркал. Сегменты оптической системы (линзы или зеркала) фокусируют ИК-излучение на пироэлементе, выдающем при этом электроимпульс. По мере перемещения источника ИК-излучения, оно улавливается и фокусируется разными сегментами оптической системы, что формирует несколько последовательных импульсов. В зависимости от установки чувствительности датчика, для выдачи итогового сигнала на пироэлемент датчика должно поступить 2 или 3 импульса.
Датчики движения и датчики присутствия реагируют на появление или исчезновение ИК-света на фотоэлементе, являющимся основой этих устройств. Эти факторы, прежде всего связаны с деятельностью человека, гораздо реже — воздействием тепловых излучений, вырабатываемые бытовыми приборами, что приводит к ошибочным срабатываниям датчиков. Например: распознать человека на фоне теплых полов датчик практически не может. По физической природе, ИК-излучение и видимый свет одинаковы. При попадании ИК-света на линзу, фотоэлемент меняет свои параметры.
Яркость ИК-света зависит от температуры тела человека (чем горячее, тем светится ярче, чем холоднее — тем свечение становится слабее). Поэтому ИК-излучение человеческого тела самое значительное и распознается датчиком мгновенно. Датчики движения менее чувствительны, усилительный тракт фотоэлемента ограничен в тепловой восприимчивости. Поэтому, они реагируют только на движущегося человека.
В центре устройства, на котором размещена схема обработки сигналов,
находится приемник ИК-света (точнее пироэлектрический ИК-датчик). Основная линза (линза Френеля) состоит из множества маленьких линз, каждая из которых фокусирует ИК-свет на плоскость фотоэлемента, а одна из них непосредственно на сам фотоэлемент и происходит регистрация сигналов.
Во время движения человека, на какое-то время фокус линзы смещается с фотоэлемента и сигнал пропадает. Другая линза фокусирует ИК-свет человека и сигнал вновь появляется. Каждая из линз охватывает свой сегмент, поэтому сигнал пропадает при выходе человека из зоны этого сегмента. Поэтому чем больше линза, тем больше чувствительность этого датчика. При удалении от датчика размер сегмента увеличивается, все незначительные движения будут находится в зоне только одного сегмента.
Активная зона (не выделена). Инфракрасное излучение из этой области регистрируется пиродетектором.
Пассивная зона (выделена серым цветом). Её пиродетектор не учитывает. Сегмент охвата (выделен фигурной скобкой): активная и пассивная зоны.
Для того, чтобы движение человека вызывало колебания инфракрасного излучения, воспринимаемого пиродетектором, область охвата должна быть разделена на отдельные зоны сегментными линзами. Детектор обнаруживает воздействующие на сегменты движение источника тепла как колебания ИК излучения на границе зон и посылает соответствующий импульс.
Итак, сегодня использование датчиков движения, как средств управления искусственным освещением, а также как часть системы охранной сигнализации, крайне оправдано. В наше время сложно представить себе коммерческое или жилое помещение без систем охраны. Это следствие доступности данных средств защиты для каждого.
А сколько будет стоить система охранной сигнализации для вашего объекта?