Sensore di movimento PIR: caratteristiche di funzionamento, principio di funzionamento, uso nella vita di tutti i giorni

I dispositivi che rilevano la presenza di movimenti nella loro area di azione sono chiamati sensori di movimento. Sono più spesso utilizzati per creare allarmi e sistemi antifurto. Il più comune di questi dispositivi è il sensore di movimento IR. Reagisce alle onde infrarosse invisibili all'occhio umano e, confrontando il loro livello con lo sfondo, segnala l'aspetto della loro fonte, ad esempio una persona.

Principio operativo

Ogni oggetto che emette calore produce radiazioni infrarosse. Il principio di funzionamento del sensore di movimento risiede nella registrazione di questo processo. Confronta il livello di radiazione in un'area specifica con lo sfondo e quando viene raggiunta una certa differenza tra loro, invia un segnale all'apparecchiatura ad esso collegata, che si tratti di un interruttore della lampada o di un allarme.

Un dettaglio importante in questo processo è il corretto intervallo di sensibilità del dispositivo. Se è troppo alto, il sensore potrebbe funzionare in modo errato, ad esempio per l'aria calda. Se l'indicatore è inferiore al necessario, il dispositivo non reagirà anche quando una persona appare nel suo campo d'azione.

Dispositivo dispositivo

Il sensore a infrarossi più semplice è costituito da due piccole lenti di Fresnel - complesse strutture composite di molte sfaccettature prismatiche che formano una ciotola convessa. Raccolgono informazioni sulle ondate di calore da un'area specifica e le trasmettono a sensori sensibili ad esse collegati. Di solito, i dati ottenuti con entrambi gli obiettivi sono approssimativamente gli stessi - questo significa che non c'è movimento. Se c'è una differenza significativa tra loro, nel "campo visivo" del rilevatore appare una persona o un altro oggetto che emette una grande quantità di calore.

In effetti, un dispositivo a doppia lente sarebbe poco pratico a causa della sensibilità troppo bassa. Nei moderni modelli di sensori, ce ne sono diverse dozzine, da 20 a 60.

Il layout esatto dei rilevatori di movimento varia da produttore a produttore, ma il design approssimativo è simile. Il dispositivo è composto da i seguenti elementi:

• Sistema ottico. Include una varietà di lenti, che, a seconda del modello del dispositivo, possono essere di diverse forme e dimensioni necessarie per coprire l'area desiderata dello spazio. Separati dal resto del sistema da una camera stagna per evitare l'esposizione al calore da essi generato. Può controllare uno o più piani dello spazio, nonché farlo in modo circolare o lungo un raggio.
• Sensore. Molto spesso è un elemento piroelettrico, ma a volte ci sono modelli con termocoppie, microbolometri e semiconduttori. Registra le letture ricevute dal sistema ottico e, quando si verifica una disomogeneità in esse, invia un segnale al dispositivo richiesto.
• Unità di elaborazione del segnale. Analizza la lunghezza, l'ampiezza e la forma dell'interferenza a infrarossi per prevenire falsi allarmi. Possono essere causati da fattori quali luce solare, vibrazioni, onde elettromagnetiche, movimenti di animali, calore di elettrodomestici o dispositivi elettronici e persino movimenti di correnti d'aria. I blocchi di elaborazione più semplici "filtrano" solo i segnali troppo deboli, mentre le versioni complesse i dispositivi analizzano la durata e la frequenza delle irregolarità e, sulla base di esse, determinano se si tratta di interferenza o no.

Vale la pena notare che tutto ciò in cui consiste il principio di funzionamento di un sensore di movimento è ottenere informazioni sulla presenza di una persona nella sua area di azione. Pertanto, non viene quasi mai utilizzato senza essere collegato ad altri dispositivi che utilizzano queste informazioni. Possono essere tali dispositivi:

• segnalazione che fa scattare l'allarme;
• sistemi di sicurezza che inviano una notifica al proprietario del sensore e al servizio di sicurezza;
• lampade, illuminazione per piscine e altri dispositivi di illuminazione che si accendono o si spengono a seconda della presenza di persone nella loro zona;
• tecnologia climatica che cambia i suoi parametri secondo lo stesso principio.

Molto spesso, i sensori IR vengono venduti anche non in modo indipendente, ma completi di sistemi di sicurezza o altre apparecchiature.

Ma ci sono eccezioni, quindi devi connetterti e configurare i dispositivi da solo. Per questo, l'utente avrà accesso a un account personale sul sito Web e nell'applicazione mobile, da cui può impostare i parametri per l'interazione dei dispositivi.

Vantaggi e svantaggi

I rilevatori di movimento che rispondono alle radiazioni infrarosse competono con i sensori a ultrasuoni, a microonde e combinati. Ognuno ha i suoi pro e contro, consentendo a ciascun tipo di rimanere sul mercato. Tra i vantaggi dei sensori IR le loro caratteristiche possono essere distinte:

• Sicurezza sanitaria assoluta. Il dispositivo non genera onde, ma le riceve solo dagli oggetti circostanti e le analizza. Ciò lo distingue favorevolmente sullo sfondo dei dispositivi che espongono la stanza, sebbene a una piccola ma costante esposizione agli ultrasuoni. (è sicuro per l'uomo, ma può causare disagio o anche gravi problemi di salute negli animali domestici) o Radiazione a microonde.
• La capacità di mettere a punto la distanza e l'angolo a cui un oggetto in movimento deve trovarsi per generare un segnale.
• Possibilità di lavorare all'aperto. Il sensore reagisce solo agli oggetti che creano differenze di temperatura.

Presenta anche notevoli inconvenienti. Questi includono tali proprietà:

• Alta probabilità di falsi positivi da influenze innocue.
• Dipendenza dall'ambiente. Il sensore non può funzionare efficacemente a temperature troppo alte o basse - superiori a +50 ° C o inferiori a -35 ° C.
• La capacità di ingannare il rivelatore. Se ci si muove molto lentamente davanti ad esso, il dispositivo può contare le oscillazioni che ne derivano nella radiazione infrarossa come un'interferenza. Inoltre, il sensore non vede oggetti ricoperti da materiali che non trasmettono radiazioni infrarosse o hanno un ottimo isolamento termico e si fondono con la temperatura di fondo.

Con tutti questi pro e contro, appartiene alla categoria dei prezzi medi: più economico dei rilevatori a microonde, ma più costoso di quelli a ultrasuoni.

A volte il sensore IR è combinato con loro in dispositivi combinati in modo che diversi tipi di rilevatori di radiazioni possano coprire i reciproci punti deboli e punti deboli.

Aree di utilizzo

Tra tutti questi tipi di sensori, l'infrarosso è il più comune e, a giudicare dalle analisi, il loro mercato non farà che crescere. I dispositivi sono abbastanza comuni nella vita di tutti i giorni e vengono utilizzati nei seguenti settori di attività:

• produzione di elettronica, compresi telefoni e tablet touchscreen, console per giochi e smartwatch;
• installazione di sistemi di apertura automatica delle porte in abitazioni ed edifici pubblici;
• Automotive: i sensori sono inclusi nella progettazione di airbag, sistemi per facilitare le manovre in fase di parcheggio e auto con sistemi di controllo automatico;
• assistenza sanitaria;
• produzione di difesa;
• costruzione di aerei.

Ma la loro quota maggiore ricade sui sistemi di sicurezza di vario genere e sul controllo dei sistemi di casa intelligente.

Sicurezza dei locali

L'installazione di un rilevatore di movimento IR è un modo molto comune per scoprire gli intrusi che entrano in un edificio residenziale o in qualsiasi altro territorio. Per fare ciò, è collegato a sistemi di sicurezza che aiuteranno a prevenire ulteriori danni e allertare violazione dei confini della proprietà, non solo del suo proprietario, ma anche delle forze dell'ordine, della sicurezza e dei servizi sicurezza.

A seconda delle impostazioni, il sistema di sicurezza può inviare un SMS, un'e-mail, una notifica o persino chiamare il proprietario quando riceve un segnale dal dispositivo. Inoltre, può attivare ulteriori meccanismi di protezione: attivazione dell'allarme o dispositivo di segnalazione, chiusura porte di cabina e blocco serrature, spegnimento della luce o diseccitazione totale locali.

L'efficacia di tale protezione dipende in gran parte dal corretto posizionamento del sensore ad infrarossi sul perimetro protetto. Oltre a coprire l'intera area, dovrebbe essere posizionato a una certa altezza e ad angolo retto per ridurre al minimo le possibilità che un intruso si fonda con lo sfondo del calore. L'installazione tiene conto anche della presenza di visiere, telai di finestre e porte, ornamenti: tutto ciò può influire sul sensore se installato in modo errato.

Inoltre è molto importante che i sensori di sicurezza dispongano di un sistema antimanomissione che attivi il segnale e avvisa il proprietario se qualcuno ha cercato di rompere il dispositivo o alterarne il raggio recensione.

Sistemi per la casa intelligente

Oltre ad essere utilizzati nel campo della sicurezza, i sensori di movimento a infrarossi sono ampiamente utilizzati per automazione dell'illuminazione e del controllo della temperatura in edifici residenziali, uffici e altri locali, dove spesso ci sono persone. Ricevono informazioni sui cambiamenti nell'ambiente esterno, ad esempio l'aspetto nell'area del sensore di radiazioni causate dal calore umano. corpo - e trasferirlo su altri dispositivi, che possono essere lampade, condizionatori, sistemi per l'apertura delle porte e altri utili nella vita di tutti i giorni dispositivi. Reagiscono al segnale e modificano i loro parametri di conseguenza.

Secondo le stime di una società straniera, la ricerca di mercato Mercati e mercati, condotta nel 2015, l'automazione delle apparecchiature mediante sensori riduce i costi di illuminazione del 60-70% e il consumo totale di energia - di 40%.

A seconda del tipo di dispositivo di localizzazione, la sua capacità di registrare una lunga presenza e rispondere ai movimenti, può semplicemente controllare la luce on-off e regolarne la luminosità, il colore, la potenza e altro opzioni. Il sensore di movimento a infrarossi in tali sistemi è spesso combinato con altri tipi di dispositivi di localizzazione, ad esempio con un rilevatore di luce. Questa combinazione consente di mantenere lo stesso livello di illuminazione in una determinata stanza in qualsiasi momento della giornata in cui c'è qualcuno.

La regolazione della temperatura funziona in modo simile. Il sensore IR rileva la presenza o l'assenza di persone nella stanza e invia i segnali appropriati all'apparecchiatura: accendi, spegni o modifica le impostazioni. Ad esempio, può dare un comando a un riscaldatore oa un pavimento caldo per aumentare la potenza o accendere il condizionatore se qualcuno entra in una stanza troppo fredda o calda.

Nei complessi per la regolazione automatica del clima, oltre ai rilevatori di radiazioni infrarosse, quasi sempre ci sono sensori di temperatura e altri meccanismi che si completano a vicenda per ottenere risultati migliori risultati.

Criteri di scelta

Per scegliere il sensore di movimento a infrarossi giusto, devi prima determinare lo scopo per il quale verrà utilizzato. Per la casa, puoi scegliere un dispositivo con un intervallo di temperatura di esercizio più piccolo, ma con un angolo di visione più ampio. Per l'uso all'aperto, il dispositivo deve avere una determinata classe di protezione - 55 o 65 - ed essere protetto da vento, pioggia e altri fattori ambientali. Vale anche la pena prestare attenzione per i seguenti parametri:

• angolo e campo di rilevamento delle irregolarità nel fondo termico;
• Precisione e praticità nell'impostazione dei parametri di accensione e spegnimento, ad esempio tempo di risposta e soglia di sensibilità;
• consumo di elettricità, presenza di una funzione di risparmio energetico;
• il campo di attività per il quale il sensore è adattato;
• efficacia come dispositivo di sicurezza.

Un ruolo importante nella scelta di un sensore di movimento è giocato dalla sua disponibilità finanziaria per l'acquirente. Tuttavia, va notato che nel caso di questo dispositivo, l'opzione più costosa è sempre la migliore: ad esempio, un rilevatore dotato di ottica a specchio con una vasta gamma non sarà necessario quando si installa un'illuminazione intelligente in un piccolo bagno e un sensore ultrasensibile sarà superfluo per strada, dove animali e auto provocheranno falsi innescando.