Czujnik ruchu PIR: cechy działania, zasada działania, zastosowanie w życiu codziennym

Urządzenia wykrywające obecność ruchów w ich obszarze działania nazywane są czujnikami ruchu. Najczęściej wykorzystywane są do tworzenia alarmów i systemów antywłamaniowych. Najczęstszym z tych urządzeń jest czujnik ruchu IR. Reaguje na niewidoczne dla ludzkiego oka fale podczerwone i porównując ich poziom z tłem, sygnalizuje pojawienie się ich źródła – np. osoby.

Zasada działania

Każdy obiekt emitujący ciepło wytwarza promieniowanie podczerwone. Zapis tego procesu to zasada działania czujnika ruchu. Porównuje poziom promieniowania w określonym obszarze z tłem i gdy zostanie osiągnięta pewna różnica między nimi, wysyła sygnał do podłączonego do niego sprzętu, czy będzie to włącznik lampy, czy alarm.

Ważnym szczegółem w tym procesie jest odpowiedni zakres czułości urządzenia. Jeśli jest za wysoko, to czujnik może działać fałszywie – np. dla ciepłego powietrza. Jeśli wskaźnik jest niższy niż to konieczne, urządzenie nie zareaguje nawet wtedy, gdy osoba pojawi się w jego polu działania.

Urządzenie urządzenia

Najprostszy czujnik podczerwieni składa się z dwóch małych soczewek Fresnela - złożonych struktur kompozytowych o wielu pryzmatycznych fasetach, które tworzą wypukłą misę. Zbierają informacje o falach upałów z określonego obszaru i przekazują je do podłączonych do nich wrażliwych czujników. Zwykle dane uzyskane z obu obiektywów są w przybliżeniu takie same - oznacza to, że nie ma ruchu. Jeśli istnieje między nimi znacząca różnica, to w „polu widzenia” detektora pojawia się osoba lub inny obiekt emitujący dużą ilość ciepła.

W rzeczywistości urządzenie z dwoma obiektywami byłoby niepraktyczne ze względu na zbyt niską czułość. W nowoczesnych modelach czujników jest ich kilkadziesiąt – od 20 do 60.

Dokładny układ czujek ruchu różni się w zależności od producenta, ale przybliżony projekt jest podobny. Urządzenie składa się z następujące elementy:

• System optyczny. Zawiera różnorodne soczewki, które w zależności od modelu urządzenia mogą mieć różne kształty i rozmiary wymagane do pokrycia pożądanego obszaru przestrzeni. Oddzielone od reszty systemu szczelną komorą, aby uniknąć narażenia na wytwarzane przez nie ciepło. Może sterować jedną lub kilkoma płaszczyznami przestrzeni, a także robić to w sposób kołowy lub wzdłuż belki.
• Czujnik. Najczęściej jest to element piroelektryczny, ale zdarzają się modele z termoparami, mikrobolometrami i półprzewodnikami. Rejestruje odczyty odbierane z układu optycznego, a gdy wystąpi w nich niejednorodność, wysyła sygnał do wymaganego urządzenia.
• Jednostka przetwarzania sygnału. Analizuje długość, amplitudę i kształt zakłóceń podczerwieni, aby zapobiec fałszywym alarmom. Mogą być spowodowane takimi czynnikami jak światło słoneczne, wibracje, fale elektromagnetyczne, ruchy zwierząt, ciepło z urządzeń lub elektroniki, a nawet ruch prądów powietrza. Prostsze bloki przetwarzania tylko "odfiltrowują" zbyt słabe sygnały, podczas gdy złożone wersje urządzenia analizują czas trwania i częstotliwość występowania nieprawidłowości i na ich podstawie określają, czy są to zakłócenia, czy nie.

Warto zauważyć, że wszystko, na czym polega zasada działania czujnika ruchu, to pozyskanie informacji o obecności osoby w jej obszarze działania. Dlatego prawie nigdy nie jest używany bez połączenia z innymi urządzeniami, które wykorzystują te informacje. Mogą to być takie urządzenia:

• sygnalizacja wyzwalająca alarm;
• systemy bezpieczeństwa, które wysyłają powiadomienie do właściciela czujnika i służby bezpieczeństwa;
• lampy, oświetlenie basenowe i inne urządzenia oświetleniowe, które włączają się lub wyłączają w zależności od obecności osób na ich terenie;
• technologia klimatyczna, która zmienia swoje parametry zgodnie z tą samą zasadą.

Najczęściej czujniki podczerwieni są również sprzedawane nie niezależnie, ale w komplecie z systemami bezpieczeństwa lub innym sprzętem.

Ale są wyjątki - wtedy trzeba samemu podłączyć i skonfigurować urządzenia. W tym celu użytkownik otrzyma dostęp do konta osobistego na stronie internetowej i w aplikacji mobilnej, z którego będzie mógł ustawić parametry interakcji urządzeń.

Zalety i wady

Czujki ruchu reagujące na promieniowanie podczerwone konkurują z czujnikami ultradźwiękowymi, mikrofalowymi i kombinowanymi. Każdy ma swoje zalety i wady, co pozwala każdemu typowi pozostać na rynku. Wśród zalet czujników IR można wyróżnić ich cechy:

• Absolutne bezpieczeństwo zdrowotne. Urządzenie nie generuje żadnych fal, a jedynie odbiera je od otaczających obiektów i analizuje. To korzystnie wyróżnia go na tle urządzeń eksponujących pomieszczenie, choć niewielką, ale stałą ekspozycję na ultradźwięki. (jest bezpieczny dla ludzi, ale może powodować dyskomfort lub nawet poważne problemy zdrowotne u zwierząt) lub Promieniowanie mikrofalowe.
• Możliwość precyzyjnego dostrojenia odległości i kąta, pod jakim musi znajdować się poruszający się obiekt, aby wygenerować sygnał.
• Możliwość pracy na zewnątrz. Czujnik reaguje tylko na obiekty, które tworzą różnice temperatur.

Ma też istotne wady. Obejmują one takie właściwości:

• Wysokie prawdopodobieństwo fałszywych trafień z nieszkodliwych wpływów.
• Zależność od środowiska. Czujnik nie może pracować efektywnie w zbyt wysokich lub niskich temperaturach - powyżej +50 °C lub poniżej -35 °C.
• Możliwość oszukania detektora. Jeśli poruszasz się przed nim bardzo wolno, urządzenie może zaliczyć wynikające z tego oscylacje promieniowania podczerwonego jako zakłócenia. Ponadto czujnik nie widzi obiektów pokrytych materiałami, które nie przepuszczają promieniowania podczerwonego lub mają doskonałą izolację termiczną i łączą się z temperaturowym tłem.

Przy tych wszystkich zaletach i wadach należy do średniej kategorii cenowej - tańszej niż czujki mikrofalowe, ale droższej niż ultradźwiękowe.

Czasami czujnik IR jest łączony z nimi w połączonych urządzeniach, dzięki czemu różne typy detektorów promieniowania mogą nawzajem pokrywać swoje słabości i słabości.

Obszary zastosowania

Wśród wszystkich tych typów czujników, podczerwień jest najbardziej powszechna - a sądząc po analitykach, ich rynek będzie tylko rósł. Urządzenia są dość powszechne w życiu codziennym i są używane w następujących obszarach działalności:

• produkcja elektroniki, w tym telefonów i tabletów z ekranem dotykowym, konsol do gier i inteligentnych zegarków;
• montaż automatycznych systemów otwierania drzwi w domach i budynkach użyteczności publicznej;
• Motoryzacja - czujniki są uwzględnione w konstrukcji poduszek powietrznych, systemy ułatwiające manewrowanie podczas parkowania oraz samochody z automatycznymi systemami sterowania;
• opieka zdrowotna;
• produkcja obronna;
• budowa samolotów.

Jednak największy ich udział przypada na różnego rodzaju systemy bezpieczeństwa i kontrolę nad systemami inteligentnego domu.

Bezpieczeństwo lokalu

Zainstalowanie czujnika ruchu na podczerwień to bardzo częsty sposób, aby dowiedzieć się o intruzach wchodzących do budynku mieszkalnego lub na inne terytorium. Aby to zrobić, jest podłączony do systemów bezpieczeństwa, które pomogą zapobiec dalszym uszkodzeniom i alarmowi naruszenie granic mienia nie tylko jego właściciela, ale także organów ścigania, ochrony i służb bezpieczeństwo.

W zależności od ustawień system alarmowy może wysłać SMS, e-mail, powiadomienie, a nawet zadzwonić do właściciela, gdy otrzyma sygnał z urządzenia. Ponadto może aktywować dodatkowe mechanizmy ochronne: włączenie alarmu lub sygnalizator, zamykanie drzwi samochodu i blokowanie zamków, wyłączanie światła lub całkowite odłączenie zasilania lokal.

Skuteczność takiej ochrony w dużej mierze zależy od prawidłowego umieszczenia czujnika podczerwieni na chronionym obwodzie. Oprócz zasłaniania całego obszaru, powinien znajdować się na określonej wysokości i pod odpowiednim kątem, aby zminimalizować szanse na wtopienie się intruza w tło cieplne. Instalacja uwzględnia również obecność wizjerów, ram okiennych i drzwiowych, ozdób – wszystko to może mieć wpływ na czujnik, jeśli zostanie nieprawidłowo zamontowany.

Ponadto bardzo ważne jest, aby czujniki bezpieczeństwa posiadały system antysabotażowy, który aktywuje sygnał i powiadamia właściciela, jeśli ktoś próbował złamać urządzenie lub wpłynąć na jego promień przejrzeć.

Systemy inteligentnego domu

Oprócz zastosowania w dziedzinie bezpieczeństwa, czujniki ruchu na podczerwień są szeroko stosowane do automatyka oświetlenia i sterowania temperaturą w budynkach mieszkalnych, biurach i innych pomieszczeniach, gdzie często tam są ludzie. Otrzymują informacje o zmianach w środowisku zewnętrznym – np. pojawieniu się w obszarze czujnika promieniowania wywołanego przez ludzkie ciepło. nadwozia - i przenieść na inne urządzenia, którymi mogą być lampy, klimatyzatory, systemy otwierania drzwi i inne przydatne w życiu codziennym urządzenia. Reagują na sygnał i odpowiednio zmieniają swoje parametry.

Według szacunków zagranicznej firmy badanie rynku Markets and Markets, które zostało przeprowadzone w 2015 roku, automatyzacja urządzeń za pomocą czujników zmniejsza koszty oświetlenia o 60-70%, a łączne zużycie energii o 40%.

W zależności od rodzaju urządzenia śledzącego, jego zdolność do rejestrowania długiej obecności i reagowania na ruchy, może po prostu sterować włączaniem światła i dostosowywać jego jasność, kolor, moc i inne opcje. Czujnik ruchu na podczerwień w takich systemach jest często łączony z innymi typami urządzeń śledzących, na przykład z detektorem światła. Ta kombinacja pozwala utrzymać ten sam poziom oświetlenia w określonym pomieszczeniu o każdej porze dnia, gdy ktoś tam jest.

W podobny sposób działa regulacja temperatury. Czujnik podczerwieni wykrywa obecność lub nieobecność osób w pomieszczeniu i wysyła do sprzętu odpowiednie sygnały: włącz, wyłącz lub zmień ustawienia. Na przykład może wydać polecenie grzejnikowi lub ciepłej podłodze, aby zwiększyć moc lub włączyć klimatyzator, jeśli ktoś wszedł do pomieszczenia, które jest zbyt zimne lub ciepłe.

W kompleksach do automatycznej regulacji klimatu, oprócz detektorów promieniowania podczerwonego prawie zawsze istnieją czujniki temperatury i inne mechanizmy, które wzajemnie się uzupełniają, aby osiągnąć lepsze wyniki.

Kryteria wyboru

Aby wybrać odpowiedni czujnik ruchu na podczerwień, należy najpierw określić cel, w jakim będzie on używany. Do domu możesz wybrać urządzenie o mniejszym zakresie temperatur pracy, ale o szerszym kącie widzenia. Do użytku na zewnątrz urządzenie musi mieć określoną klasę ochrony - 55 lub 65 - i być chronione przed wiatrem, deszczem i innymi czynnikami środowiskowymi. Warto również zwrócić uwagę dla następujących parametrów:

• kąt i zakres wykrywania nieprawidłowości tła termicznego;
• Dokładność i wygoda ustawiania parametrów włączania i wyłączania, np. czasu reakcji i progu czułości;
• zużycie energii elektrycznej, obecność funkcji oszczędzania energii;
• dziedzina działalności, do której czujnik jest przystosowany;
• skuteczność jako urządzenie zabezpieczające.

Ważną rolę w wyborze czujnika ruchu odgrywa jego dostępność finansowa dla kupującego. Należy jednak zaznaczyć, że w przypadku tego urządzenia zawsze najlepsza jest opcja najdroższa: np. detektor wyposażony w optykę lustrzaną o ogromnym zasięgu nie będzie potrzebny przy instalacji inteligentnego oświetlenia w małej łazience, a ultraczuły czujnik będzie zbędny na ulicy, gdzie zwierzęta i samochody będą prowokować fałszywe wyzwalanie.