Konstrukce a fungování detektorů pohybu

Snímač pohybu (senzor, detektor) je zařízení, které bezdotykově detekuje přítomnost pohybujících se objektů v oblasti detekce. Většina těchto senzorů nereaguje na pohyb, ale na výskyt nových objektů. Název je však zavedený a hojně používaný.

Oblasti použití

Detektory pohybu se používají v celé řadě automatizačních aplikací. V každé oblasti se upřednostňuje jiná odrůda senzoru.

Bezpečnostní systémy

Nejlogičtější použití detektorů pohybu je v oblasti systémy zabezpečení objektů. Senzor může detekovat narušení chráněného prostoru nebo místnosti a spustit alarm nebo aktivovat další zařízení.

Nad sledovací kamerou je často umístěn reflektor s detektorem pohybu.

Zapnutí pohotovostního osvětlení

Tam, kde se lidé pravidelně nevyskytují, mohou tyto senzory rovněž přinést významné úspory energie. Tyto oblasti zahrnují vchody do obytných a průmyslových budov, skladů a dalších prostor. Světla v těchto prostorách je třeba zapínat pouze v době přítomnosti osob nebo personálu. Když senzor zaznamená pohyb, vygeneruje signál, který aktivuje světla.

Chytré domácí systémy

V systémech Smart Home mají detektory mnohem širší možnosti využití než jen pro ovládání osvětlení. Signál ze senzoru může ovládání vytápění, větrání, klimatizace a dalších technických systémů. Provozní režim se mění v závislosti na přítomnosti osob v monitorovaném prostoru.

Senzor pohybu a otvírač dveří z Aliexpressu (systém Smart home).

Typy senzorů a technologie jejich práce

Snímače pohybu jsou postaveny na různých principech. Každý typ snímače pohybu má své výhody a nevýhody, které určují rozsah použití zařízení.

Infračervené senzory

Nejběžnější jsou senzory detekující infračervené záření. Jedná se o pasivní senzory - sledovaný prostor není "osvětlen" příslušným signálem. V nejjednodušším případě se skládají ze dvou čoček, které soustřeďují světelné záření (infračervené záření má vlastnosti světla, ale pouhým okem je neviditelné) ze dvou oblastí sledované oblasti. Čočky jsou nasměrovány tak, aby se zóny nepřekrývaly. Při běžném provozu přijímají záření stejné intenzity. Pokud se v jedné ze zón objeví člověk nebo jiný teplokrevný tvor, úroveň záření se zvýší, což "zaznamená" jeden ze senzorů - v jehož zóně se objekt nachází. Srovnávací obvod vidí rozdíl v intenzitě. Po dosažení určité úrovně se spustí alarm.

Obraz osoby v infračerveném spektru.

V praxi dvě zóny nestačí pro spolehlivou odolnost proti šumu a sektor zobrazení se rozdělí na velký počet dílčích sektorů pomocí několika čoček. Snímač je ve skutečnosti detektor přítomnosti - zjistí přítomnost osoby, i když stojí. Za nevýhodu tohoto zařízení je považována náchylnost k falešným poplachům v důsledku tepelných rušivých vlivů (proudy horkého vzduchu, lokální zahřívání v důsledku změn osvětlení atd.).

Ultrazvukové detektory

Princip činnosti tohoto detektoru pohybu na základě fenoménu echolokace.. Vysílač generuje zvukové vlny, které jsou pro člověka neslyšitelné. Po sérii vysílání se detektor přepne do režimu příjmu. Pokud se v zorném poli nenacházejí žádné pohybující se objekty, bude mít ultrazvukový signál odražený a vrácený do snímače stejnou frekvenci jako vysílaný signál. Pokud se signál odráží od pohybujícího se objektu, frekvence vráceného ultrazvuku se liší (Dopplerův jev). Obvod analyzuje parametry a v případě detekce pohybu generuje alarm. Takový senzor je odolnější vůči rušení, protože reaguje pouze na pohybující se objekty bez ohledu na jejich povahu a teplotu. Není však schopen detekovat pomalu se pohybující objekty - ty neposunou frekvenci v požadovaných mezích.

Dopplerův jev ilustruje změnu frekvence při pohybu objektu.

Radiofrekvenční senzory

Tento typ senzoru funguje na stejném principu jako lokátor, ale využívá rádiové frekvence. Vysílaný signál musí mít dostatečně vysokou frekvenci, aby bylo možné detekovat malé objekty. Dopplerův jev se v tomto prostředí neuplatňuje - objekty se musí pohybovat rychlostí světla, aby dosáhly dostatečného posunu. Senzory tedy detekují pouze změny intenzity a jsou vlastně také detektory přítomnosti. Tento detektor se spustí, když se v oblasti objeví (nebo zmizí) objekty, které odrážejí signál, ať už se pohybují, nebo ne.

Plusem je schopnost signálu pronikat přes rádiově neprůhledné (dřevěné, cihlové atd.) stěny a příčky, takže jej lze použít k monitorování velkých místností s několika pokoji. Nevýhodou je vysoká cena zařízení a nemožnost detekovat objekty, které neodrážejí rádiové vlny. Dalším omezením použití je vliv rádiového záření na živé organismy. Úroveň signálu by měla být minimalizována.

Mikrovlnný detektor REXANT DDPM 02.

Kombinované systémy

Pro zajištění spolehlivosti lze v jednom senzoru kombinovat dva nebo více detekčních principů. V bezpečnostních systémech se infračervený senzor často kombinuje s detektorem rozbití skla nebo akustickým relé. Spolehlivě tak odhalí neoprávněný vstup a zabrání falešným poplachům.

Další možností je kombinace snímače pohybu a foto štafeta. Tento systém zapne světlo ve vstupní hale při detekci osoby, ale pouze v noci. Během dne fotooko vypíná detektor, aby neplýtval energií během denního světla.

Oblíbené jsou také venkovní kamery se senzorem detekce pohybu. Systém se aktivuje pouze v případě, že se v dohledu objeví nějaký objekt. To má dvě výhody:

• nahrávání pouze v případě potřeby, což šetří místo na úložném zařízení;
• Přezkoumání a analýza jsou usnadněny tím, že není nutné procházet dlouhými obdobími bez události.

Možné jsou i jiné kombinace detektorů. Tento přístup zlepšuje výkonnost systémů detekce objektů.

Přečtěte si také

Schéma zapojení pro připojení snímače pohybu k LED reflektoru

 

Možnosti výběru snímače

Některé vlastnosti snímače pohybu platí pro každé elektricky napájené zařízení. Jedná se o stupeň ochrany, napájecí napětí, rozměry, typ montáže atd. Existují však také specifické parametry, které má pouze tato kategorie detektorů. Právě tyto vlastnosti je třeba popsat.

Úhel pohledu

Zorný úhel závisí na konstrukci snímače. Stropní senzory mají úhel záběru 360 stupňů a "vidí" celou místnost.

Zorné pole stropního senzoru.

Nástěnné snímače mají ze své konstrukce menší úhel záběru, který se pohybuje mezi 120 a 180 stupni.

Zorné pole nástěnného snímače.

Bezprostředně pod senzorem se nachází zóna neviditelnosti. Narušitel se může k senzoru připlížit a poškodit jej, čímž se detekční systém stane nefunkčním. Chcete-li tomu předejít, vyberte si snímač s extra zorným polem - proti čmuchání nebo proti vandalismu.

Rozsah detekce

Rozsah detekce závisí na konstrukci senzoru. Mějte však na paměti, že vzdálenost, na kterou může senzor detekovat pohybující se objekt, závisí na směru, kterým se pohybuje. Většina senzorů je nejcitlivější, pokud je pohyb tečný ke kružnici, v jejímž středu senzor stojí (kolmá vzdálenost). Nejnižší citlivost je, když se objekt pohybuje ve směru detektoru (čelní nebo radiální vzdálenost). V prvním případě bude rozsah větší. U ultrazvukových zařízení je tomu naopak. To je způsobeno různým stupněm Dopplerova jevu v různých směrech jízdy. Výrobci tento rozdíl ne vždy uvádějí ve specifikacích, zejména u levných zařízení. Jeden údaj lze nalézt ve specifikaci - a je na uvážení výrobce.

Rozdílný směr pohybu objektu.

Místo použití

Místo, kde lze zařízení používat, je určeno především stupněm ochrany. V interiéru může být IP minimální. Ve venkovním prostředí musí být hlásiče chráněny před vniknutím prachu a vody. Způsob montáže může ovlivnit i výběr aplikace.

Přehled videa: Vnitřní konstrukce a účel detektoru pohybu Finder.

Další funkce

Pro zlepšení výkonu systému, zvýšení jeho účinnosti a zamezení falešným poplachům mohou mít detektory pohybu další funkce. Již jsme se zmínili o fotokomoře, která vyřadí systém z činnosti během denního světla, a o volitelném senzoru plíživé zóny. To však nejsou jediné pomocné možnosti.

Zpoždění vypnutí světla

Senzory vybavené světelným čidlem mohou mít užitečnou funkci. Pokud pohybující se objekt zmizí z dohledu, světla se nevypnou okamžitě, ale se zpožděním několika desítek sekund. Malé překročení výkonu se vyplatí z hlediska pohodlí - osoba může opustit oblast detekce, ale nemůže trvale opustit sledovaný prostor. Díky této funkci tak nebude činit ve tmě.

Ochrana před zvířaty

Malá zvířata jsou často příčinou neoprávněné aktivace detektorů. Když se objeví, je rozsvícení světel zbytečné, stejně jako reakce strážců. Některé senzory jsou proto ze své podstaty necitlivé na malé pohybující se objekty. U infračervených senzorů je tato funkce realizována formou omezení minimální velikosti tepelné skvrny.

Srovnání tepelné skvrny od člověka a zvířete ve vzdáleném poli.

Důležité! Pokud se v bezprostřední blízkosti snímače pohybuje malé zvíře, může být úhlová velikost tepelné skvrny dostatečná k vyvolání falešného poplachu. Přístup do okolí snímače by proto měl být omezen.

Autonomie

V případě problémů s napájením detektorů z elektrické sítě jsou vhodnou volbou samostatné jednotky. Samostatnost je zajištěna běžnými bateriemi. Životnost baterií mnoha zařízení je několik měsíců. V tomto případě má smysl zvolit snímače s bezdrátovým přenosem signálu - zcela se tak zbavit kabelů.

Bezdrátový samostatný senzor Motion Sense 02.

Detektory pohybu jsou univerzální zařízení. Lze je použít k budování různých bezpečnostních, výstražných a regulačních systémů. Možné jsou i nestandardní aplikace - vše je omezeno pouze představivostí a technickou vynalézavostí.