PIR-Bewegungsmelder: Funktionsmerkmale, Funktionsprinzip, Verwendung im Alltag

Geräte, die das Vorhandensein von Bewegungen in ihrem Wirkungsbereich erkennen, werden als Bewegungssensoren bezeichnet. Sie werden am häufigsten verwendet, um Einbruchmeldeanlagen und -systeme zu erstellen. Das gebräuchlichste dieser Geräte ist der IR-Bewegungssensor. Es reagiert auf für das menschliche Auge unsichtbare Infrarotwellen und signalisiert durch den Vergleich ihrer Intensität mit dem Hintergrund die Erscheinung ihrer Quelle – zum Beispiel einer Person.

Funktionsprinzip

Jedes Objekt, das Wärme abgibt, erzeugt Infrarotstrahlung. Die Aufzeichnung dieses Vorgangs ist das Funktionsprinzip des Bewegungssensors. Es vergleicht die Strahlung in einem bestimmten Bereich mit dem Hintergrund und sendet bei Erreichen einer bestimmten Differenz ein Signal an die angeschlossenen Geräte, sei es ein Lampenschalter oder ein Alarm.

Ein wichtiges Detail bei diesem Vorgang ist der richtige Empfindlichkeitsbereich des Gerätes. Ist er zu hoch, kann es vorkommen, dass der Sensor falsch arbeitet – zum Beispiel bei warmer Luft. Ist der Indikator niedriger als nötig, reagiert das Gerät auch dann nicht, wenn eine Person in seinem Wirkungsbereich auftaucht.

Gerät Gerät

Der einfachste Infrarotsensor besteht aus zwei kleinen Fresnel-Linsen – komplexe Verbundstrukturen aus vielen prismatischen Facetten, die eine konvexe Schale bilden. Sie sammeln Informationen über Hitzewellen aus einem bestimmten Bereich und übermitteln diese an empfindliche Sensoren, die mit ihnen verbunden sind. Normalerweise sind die mit beiden Objektiven erhaltenen Daten ungefähr gleich - das bedeutet, es gibt keine Bewegung. Wenn zwischen ihnen ein erheblicher Unterschied besteht, erscheint eine Person oder ein anderes Objekt, das eine große Wärmemenge abgibt, im "Sichtfeld" des Detektors.

Tatsächlich wäre eine Doppellinsenvorrichtung aufgrund der zu geringen Empfindlichkeit unpraktisch. In modernen Sensormodellen gibt es mehrere Dutzend davon - von 20 bis 60.

Der genaue Aufbau von Bewegungsmeldern ist von Hersteller zu Hersteller unterschiedlich, das ungefähre Design ist jedoch ähnlich. Das Gerät besteht aus die folgenden Elemente:

• Optisches System. Enthält eine Vielzahl von Linsen, die je nach Gerätemodell unterschiedliche Formen und Größen haben können, um den gewünschten Raumbereich abzudecken. Vom Rest des Systems durch eine abgedichtete Kammer getrennt, um die von ihnen erzeugte Hitze nicht auszusetzen. Es kann eine oder mehrere Raumebenen steuern, sowie kreisförmig oder entlang eines Balkens.
• Sensor. Meistens ist es ein pyroelektrisches Element, aber manchmal gibt es Modelle mit Thermoelementen, Mikrobolometern und Halbleitern. Es registriert die vom optischen System empfangenen Messwerte und sendet, wenn eine Inhomogenität darin auftritt, ein Signal an das erforderliche Gerät.
• Signalverarbeitungseinheit. Analysiert Länge, Amplitude und Form von Infrarotinterferenzen, um Fehlalarme zu vermeiden. Sie können durch Faktoren wie Sonnenlicht, Vibrationen, elektromagnetische Wellen, Tierbewegungen, Hitze von Geräten oder Elektronik und sogar durch Luftströmungen verursacht werden. Einfachere Verarbeitungsblöcke "filtern" nur zu schwache Signale heraus, während komplexe Versionen Geräte analysieren Dauer und Häufigkeit von Unregelmäßigkeiten und stellen anhand dieser fest, ob es sich um Störungen oder Nein.

Es ist erwähnenswert, dass das Funktionsprinzip des Bewegungssensors nur darin besteht, Informationen über die Anwesenheit einer Person in seinem Wirkungsbereich zu erhalten. Daher wird es fast nie verwendet, ohne mit anderen Geräten verbunden zu sein, die diese Informationen verwenden. Sie können solche Geräte sein:

• Signalisierung, die den Alarm auslöst;
• Sicherheitssysteme, die eine Benachrichtigung an den Besitzer des Sensors und den Sicherheitsdienst senden;
• Lampen, Poolbeleuchtung und andere Beleuchtungsgeräte, die sich je nach Anwesenheit von Personen in ihrem Bereich ein- oder ausschalten;
• Klimatechnik, die ihre Parameter nach dem gleichen Prinzip ändert.

Meistens werden IR-Sensoren auch nicht einzeln verkauft, sondern komplett mit Sicherheitssystemen oder anderen Geräten.

Aber es gibt Ausnahmen - dann müssen Sie die Geräte selbst anschließen und konfigurieren. Dazu erhält der Nutzer auf der Website und in der mobilen Anwendung Zugang zu einem persönlichen Account, von dem aus er die Parameter für die Interaktion der Geräte einstellen kann.

Vorteile und Nachteile

Bewegungsmelder, die auf Infrarotstrahlung reagieren, konkurrieren mit Ultraschall-, Mikrowellen- und Kombisensoren. Jeder hat seine eigenen Vor- und Nachteile, sodass jeder Typ auf dem Markt bleiben kann. Zu den Vorteilen von IR-Sensoren ihre Merkmale können unterschieden werden:

• Absolute Gesundheitssicherheit. Das Gerät erzeugt keine Wellen, sondern empfängt diese nur von umgebenden Objekten und analysiert sie. Dies unterscheidet es günstig vor dem Hintergrund von Geräten, die den Raum aussetzen, wenn auch klein, aber ständig dem Ultraschall ausgesetzt. (es ist für den Menschen ungefährlich, kann aber bei Haustieren Beschwerden oder sogar ernsthafte Gesundheitsprobleme verursachen) oder Mikrowellenstrahlung.
• Die Möglichkeit, die Entfernung und den Winkel, in denen sich ein sich bewegendes Objekt befinden muss, fein abzustimmen, um ein Signal zu erzeugen.
• Möglichkeit, im Freien zu arbeiten. Der Sensor reagiert nur auf Objekte, die Temperaturunterschiede erzeugen.

Es hat auch erhebliche Nachteile. Diese beinhalten solche Eigenschaften:

• Hohe Wahrscheinlichkeit von Fehlalarmen durch harmlose Einflüsse.
• Abhängigkeit von der Umgebung. Der Sensor kann bei zu hohen oder niedrigen Temperaturen - über +50 ° C oder unter -35 ° C - nicht effektiv arbeiten.
• Die Fähigkeit, den Detektor auszutricksen. Bewegt man sich sehr langsam davor, dann kann das Gerät die dadurch entstehenden Schwingungen in der Infrarotstrahlung als Störung zählen. Außerdem sieht der Sensor keine Objekte, die mit Materialien bedeckt sind, die keine Infrarotstrahlung durchlassen oder eine hervorragende Wärmedämmung aufweisen und mit dem Temperaturhintergrund verschmelzen.

Mit all diesen Vor- und Nachteilen gehört er zur mittleren Preisklasse - günstiger als Mikrowellendetektoren, aber teurer als Ultraschalldetektoren.

Manchmal wird der IR-Sensor mit ihnen in Kombinationsgeräten kombiniert, so dass unterschiedliche Arten von Strahlungsdetektoren gegenseitig ihre Schwächen und Schwächen abdecken können.

Einsatzgebiete

Unter all diesen Arten von Sensoren ist Infrarot die gebräuchlichste - und der Analyse nach zu urteilen, wird ihr Markt nur wachsen. Geräte sind im Alltag durchaus üblich und werden genutzt in folgenden Tätigkeitsbereichen:

• Produktion von Elektronik, einschließlich Touchscreen-Telefonen und -Tablets, Spielkonsolen und Smartwatches;
• Installation von automatischen Türöffnungssystemen in Häusern und öffentlichen Gebäuden;
• Automobil - Sensoren sind in der Konstruktion von Airbags, Systemen zur Erleichterung des Manövrierens beim Einparken und Autos mit automatischen Kontrollsystemen enthalten;
• Gesundheitspflege;
• Verteidigungsproduktion;
• Flugzeugbau.

Ihr größter Anteil entfällt jedoch auf Sicherheitssysteme verschiedener Art und die Kontrolle über Smart-Home-Systeme.

Sicherheit der Räumlichkeiten

Die Installation eines IR-Bewegungsmelders ist eine sehr gängige Methode, um Einbrecher, die ein Wohngebäude oder ein anderes Gebiet betreten, herauszufinden. Dazu ist es mit Sicherheitssystemen verbunden, die weitere Schäden verhindern und alarmieren Verletzung der Eigentumsgrenzen, nicht nur des Eigentümers, sondern auch der Strafverfolgungsbehörden, der Sicherheit und der Dienste Sicherheit.

Abhängig von den Einstellungen kann das Sicherheitssystem eine SMS, E-Mail, Benachrichtigung senden oder sogar den Besitzer anrufen, wenn es ein Signal vom Gerät erhält. Darüber hinaus kann es zusätzliche Schutzmechanismen aktivieren: den Alarm einschalten oder Signalgeber, Autotüren schließen und Schlösser blockieren, Licht ausschalten oder ganz stromlos schalten Firmengelände.

Die Wirksamkeit eines solchen Schutzes hängt weitgehend von der richtigen Platzierung des Infrarotsensors an der geschützten Umgebung ab. Es sollte nicht nur den gesamten Bereich abdecken, sondern auch in einer bestimmten Höhe und im richtigen Winkel platziert werden, um die Wahrscheinlichkeit zu minimieren, dass ein Eindringling mit dem Hitzehintergrund verschmilzt. Die Installation berücksichtigt auch das Vorhandensein von Blenden, Fenster- und Türrahmen, Ornamenten - all dies kann den Sensor beeinträchtigen, wenn er falsch installiert wird.

Darüber hinaus ist es sehr wichtig, dass Sicherheitssensoren über ein Anti-Manipulationssystem verfügen, das das Signal aktiviert und benachrichtigt den Besitzer, wenn jemand versucht hat, das Gerät zu zerstören oder seinen Radius zu beeinträchtigen Rezension.

Smart-Home-Systeme

Infrarot-Bewegungssensoren werden nicht nur im Sicherheitsbereich eingesetzt, sondern auch für Automatisierung der Beleuchtung und Temperaturregelung in Wohngebäuden, Büros und anderen Räumlichkeiten, wo oft da sind Leute. Sie erhalten Informationen über Veränderungen der äußeren Umgebung – zum Beispiel das Auftreten von Strahlung durch menschliche Wärme im Bereich des Sensors. Körper - und übertragen Sie es auf andere Geräte, die Lampen, Klimaanlagen, Systeme zum Öffnen von Türen und andere im täglichen Leben nützlichen sein können Geräte. Sie reagieren auf das Signal und ändern ihre Parameter entsprechend.

Nach Einschätzung eines ausländischen Unternehmens hat die 2015 durchgeführte Marktforschung Markets and Markets Die Automatisierung der Ausrüstung mit Sensoren reduziert die Beleuchtungskosten um 60-70% und den Gesamtenergieverbrauch - um 40%.

Je nach Art des Ortungsgeräts, seiner Fähigkeit, eine lange Anwesenheit aufzuzeichnen und auf Bewegungen zu reagieren, Es kann nur das Ein-Aus-Licht steuern und seine Helligkeit, Farbe, Leistung und andere anpassen Optionen. Infrarot-Bewegungsmelder in solchen Systemen werden oft mit anderen Arten von Ortungsgeräten kombiniert, beispielsweise mit einem Lichtdetektor. Diese Kombination ermöglicht es Ihnen, in einem bestimmten Raum zu jeder Tageszeit die gleiche Beleuchtungsstärke aufrechtzuerhalten, wenn jemand anwesend ist.

Ähnlich funktioniert die Temperaturregelung. Der IR-Sensor erkennt die Anwesenheit oder Abwesenheit von Personen im Raum und sendet die entsprechenden Signale an das Gerät: Einschalten, Ausschalten oder Einstellungen ändern. Er kann beispielsweise einer Heizung oder einem warmen Fußboden den Befehl geben, die Leistung zu erhöhen oder die Klimaanlage einzuschalten, wenn jemand einen zu kalten oder warmen Raum betritt.

In Anlagen zur automatischen Klimaregelung neben Infrarot-Strahlungsmeldern fast immer es gibt Temperatursensoren und andere Mechanismen, die sich ergänzen, um bessere Ergebnisse zu erzielen Ergebnisse.

Auswahlkriterien

Um den richtigen Infrarot-Bewegungssensor auszuwählen, müssen Sie zunächst den Verwendungszweck festlegen. Für zu Hause können Sie ein Gerät mit einem kleineren Betriebstemperaturbereich, jedoch mit einem breiteren Betrachtungswinkel wählen. Für den Außeneinsatz muss das Gerät eine bestimmte Schutzklasse – 55 oder 65 – aufweisen und vor Wind, Regen und anderen Umwelteinflüssen geschützt sein. Auch darauf zu achten für folgende Parameter:

• Winkel und Reichweite der Erkennung von Unregelmäßigkeiten im thermischen Hintergrund;
• Genauigkeit und Komfort bei der Einstellung von Parametern zum Ein- und Ausschalten, z. B. Reaktionszeit und Empfindlichkeitsschwelle;
• Stromverbrauch, das Vorhandensein einer Energiesparfunktion;
• das Tätigkeitsfeld, für das der Sensor angepasst ist;
• Wirksamkeit als Sicherheitsmittel.

Eine wichtige Rolle bei der Wahl eines Bewegungssensors spielt seine finanzielle Verfügbarkeit für den Käufer. Zu beachten ist jedoch, dass bei diesem Gerät die teuerste Option immer die beste ist: zum Beispiel ein Detektor mit Spiegeloptik mit großer Reichweite wird bei der Installation einer intelligenten Beleuchtung in einem kleinen Badezimmer nicht benötigt, und ein ultraempfindlicher Sensor wird auf der Straße überflüssig, wo Tiere und Autos falsch provozieren auslösen.