Aufbau und Funktionsweise von Bewegungsmeldern
Ein Bewegungsmelder (Sensor, Detektor) ist ein Gerät, das das Vorhandensein von sich bewegenden Objekten im Erfassungsbereich berührungslos erkennt. Die meisten dieser Sensoren reagieren nicht auf Bewegungen, sondern auf das Auftauchen neuer Objekte. Aber der Name ist bekannt und weit verbreitet.
Anwendungsbereiche
Bewegungsmelder werden in einer Vielzahl von Automatisierungsanwendungen eingesetzt. In jedem Bereich wird eine andere Sorte von Sensoren bevorzugt.
Sicherheitssysteme
Die logischste Anwendung für Bewegungsmelder ist in Objektschutzsysteme. Der Sensor kann ein Eindringen in einen geschützten Bereich oder Raum erkennen und einen Alarm auslösen oder zusätzliche Geräte aktivieren.
Einschalten der Standby-Beleuchtung
Dort, wo sich nicht regelmäßig Menschen aufhalten, können diese Sensoren ebenfalls zu erheblichen Energieeinsparungen führen. Zu diesen Bereichen gehören Eingänge zu Wohn- und Industriegebäuden, Lagerhallen und andere Bereiche. Das Licht in diesen Bereichen muss nur dann eingeschaltet werden, wenn die Bewohner oder das Personal anwesend sind. Wenn ein Sensor eine Bewegung erkennt, erzeugt er ein Signal, um die Beleuchtung zu aktivieren.
Intelligente Heimsysteme
Es gibt viel mehr Anwendungsmöglichkeiten für Melder in Smart-Home-Systemen als die einfache Lichtsteuerung. Ein Sensorsignal kann Kontrolle Heizung, Lüftung, Klimaanlagen und andere technische Systeme. Die Betriebsart ändert sich in Abhängigkeit von der Anwesenheit von Personen im überwachten Bereich.
Bewegungsmelder und Türöffner von Aliexpress (Smart Home System).
Arten von Sensoren und Technologie ihrer Arbeit
Bewegungssensoren beruhen auf unterschiedlichen Prinzipien. Jede Art von Bewegungsmelder hat ihre eigenen Vor- und Nachteile, die den Anwendungsbereich der Geräte bestimmen.
Infrarotsensoren
Die gebräuchlichsten Sensoren sind solche, die Infrarotstrahlung erkennen. Es handelt sich um passive Sensoren - der zu überwachende Raum wird durch das entsprechende Signal nicht "beleuchtet". Im einfachsten Fall bestehen sie aus zwei Linsen, die Lichtstrahlung (Infrarotstrahlung hat Eigenschaften von Licht, ist aber für das bloße Auge unsichtbar) aus zwei Bereichen des überwachten Bereichs bündeln. Die Linsen sind so ausgerichtet, dass sich die Zonen nicht überschneiden. Im Normalbetrieb erhalten sie Strahlung mit der gleichen Intensität. Wenn eine Person oder ein anderes warmblütiges Wesen in einer der Zonen auftaucht, erhöht sich die Strahlung, die von einem der Sensoren "gesehen" wird - in dessen Zone sich das Objekt befindet. Eine Vergleichsschaltung erkennt den Unterschied in der Intensität. Wenn ein bestimmter Wert erreicht wird, wird ein Alarm ausgelöst.
In der Praxis reichen zwei Zonen für eine zuverlässige Störfestigkeit nicht aus, und der Sichtbereich wird mit Hilfe mehrerer Objektive in eine große Anzahl von Teilbereichen unterteilt. Der Sensor ist eigentlich ein Anwesenheitsdetektor - er erkennt die Anwesenheit einer Person, auch wenn sie sich nicht bewegt. Als Nachteil dieses Geräts gilt die Neigung zu Fehlalarmen aufgrund thermischer Störungen (heiße Luftstrahlen, lokale Erwärmung aufgrund von Beleuchtungsänderungen usw.).
Ultraschalldetektoren
Das Funktionsprinzip dieses Bewegungsmelders basierend auf dem Phänomen der Echoortung. Ein Sender erzeugt Schallwellen, die für den Menschen unhörbar sind. Nach einer Reihe von Übertragungen schaltet der Detektor in den Empfangsmodus. Wenn sich keine beweglichen Objekte im Sichtfeld befinden, hat das reflektierte und zum Sensor zurückkehrende Ultraschallsignal die gleiche Frequenz wie das ausgesendete Signal. Wenn das Signal von einem sich bewegenden Objekt reflektiert wird, ändert sich die Frequenz des zurückgesendeten Ultraschalls (Dopplereffekt). Der Schaltkreis analysiert die Parameter und löst bei Erkennung einer Bewegung einen Alarm aus. Ein solcher Sensor ist unempfindlicher gegen Störungen, da er nur auf sich bewegende Objekte reagiert, unabhängig von deren Art und Temperatur. Langsam bewegte Objekte können jedoch nicht erkannt werden - sie verschieben die Frequenz nicht innerhalb der erforderlichen Grenzen.
Funkfrequenzsensoren
Dieser Sensortyp arbeitet ebenfalls nach dem gleichen Prinzip wie ein Ortungsgerät, verwendet aber Funkfrequenzen. Das ausgesendete Signal muss eine ausreichend hohe Frequenz haben, um kleine Objekte zu erkennen. Der Doppler-Effekt kommt in dieser Umgebung nicht zum Tragen - die Objekte müssen sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegen, um eine ausreichende Verschiebung zu erreichen. Sensoren erfassen also nur Intensitätsänderungen und sind eigentlich auch Präsenzmelder. Dieser Detektor wird ausgelöst, wenn Objekte, die das Signal reflektieren, in dem Bereich erscheinen (oder verschwinden), unabhängig davon, ob sie sich bewegen oder nicht.
Ein Pluspunkt ist die Fähigkeit des Signals, funkdurchlässige Wände und Trennwände (aus Holz, Ziegeln usw.) zu durchdringen, so dass es zur Überwachung großer Räume mit mehreren Zimmern verwendet werden kann. Die Nachteile sind die hohen Kosten des Geräts sowie die Unfähigkeit, Objekte zu erkennen, die keine Funkwellen reflektieren. Eine weitere Einschränkung der Nutzung ist die Wirkung der Funkstrahlung auf lebende Organismen. Der Signalpegel sollte auf ein Minimum reduziert werden.
Kombinierte Systeme
Zwei oder mehr Detektionsprinzipien können in einem Sensor kombiniert werden, um die Zuverlässigkeit zu gewährleisten. In Sicherheitssystemen wird der Infrarotsensor oft mit einem Glasbruchmelder oder einem akustischen Relais kombiniert. So wird ein unbefugtes Eindringen zuverlässig erkannt und Fehlalarme werden vermieden.
Eine weitere Option ist eine Kombination aus Bewegungssensor und Fotostaffel. Dieses System schaltet das Licht in der Eingangshalle ein, wenn eine Person erkannt wird, allerdings nur bei Nacht. Tagsüber schaltet das Fotoauge den Melder ab, um Energieverschwendung bei Tageslicht zu vermeiden.
Beliebt sind auch Außenkameras mit einem Bewegungserkennungssensor. Das System wird nur aktiviert, wenn ein Objekt in Sichtweite kommt. Das hat zwei Vorteile:
- Aufzeichnung nur bei Bedarf, was Platz auf dem Speichermedium spart;
- Die Überprüfung und Analyse wird dadurch erleichtert, dass keine langen Zeiträume ohne ein Ereignis vergehen müssen.
Es sind auch andere Melderkombinationen möglich. Dieser Ansatz verbessert die Leistung von Objekterkennungssystemen.
Optionen für die Sensorauswahl
Einige der Merkmale eines Weg- und/oder Geschwindigkeitsgebers gelten für jedes elektrisch betriebene Gerät. Dazu gehören die Schutzart, die Versorgungsspannung, die Abmessungen, die Montageart usw. Aber es gibt auch spezifische Parameter, die nur diese Kategorie von Detektoren hat. Es sind diese Merkmale, die am wichtigsten zu beschreiben sind.
Betrachtungswinkel
Der Betrachtungswinkel hängt von der Bauart des Sensors ab. Deckensensoren haben einen Sichtwinkel von 360 Grad und können den gesamten Raum "sehen".
Wandsensoren haben bauartbedingt einen kleineren Betrachtungswinkel von 120 bis 180 Grad.
Unmittelbar unter dem Sensor befindet sich die Unsichtbarkeitszone. Ein Eindringling kann sich an den Sensor heranschleichen und ihn beschädigen, wodurch das Erkennungssystem unbrauchbar wird. Um dies zu vermeiden, wählen Sie einen Sensor mit einem zusätzlichen Sichtfeld - Anti-Sniffing oder Anti-Vandalismus.
Erfassungsbereich
Der Erfassungsbereich ist von der Konstruktion des Sensors abhängig. Beachten Sie jedoch, dass die Entfernung, in der der Sensor ein sich bewegendes Objekt erkennen kann, von der Richtung abhängt, in die es sich bewegt. Die meisten Sensoren sind am empfindlichsten, wenn die Bewegung tangential zu dem Kreis verläuft, in dessen Mittelpunkt der Sensor steht (senkrechter Abstand). Die geringste Empfindlichkeit ist gegeben, wenn sich das Objekt in Richtung des Detektors bewegt (frontaler oder radialer Abstand). Im ersten Fall wird die Reichweite größer sein. Bei Ultraschallgeräten ist das Gegenteil der Fall. Dies ist auf den unterschiedlichen Grad des Dopplereffekts in verschiedenen Fahrtrichtungen zurückzuführen. Die Hersteller geben diesen Unterschied nicht immer in den technischen Daten an, insbesondere bei preiswerten Geräten. Eine Zahl ist in der Spezifikation zu finden - und sie liegt im Ermessen des Herstellers.
| Gerätetyp | Arbeitsweise | Deklarierter Bereich, m |
| DD-024-W | Infrarot | 6 |
| Steinel US 360 COM2 | Ultraschall | 10 in radialer Richtung |
| MW32S Schwarz | Mikrowelle | 6 |
| MW03 | Mikrowelle | 8 |
| IEK DD 008 | Infrarot | 12 |
Ort der Verwendung
Der Ort, an dem das Gerät eingesetzt werden kann, hängt hauptsächlich von der Schutzart ab. In Innenräumen kann die IP minimal sein. Im Freien müssen die Melder gegen das Eindringen von Staub und Wasser geschützt werden. Auch die Befestigungsmethode kann die Wahl der Anwendung beeinflussen.
Videoübersicht: Interner Aufbau und Zweck des Finder Bewegungsmelders.
Zusätzliche Funktionen
Um die Leistung des Systems zu verbessern, seine Effizienz zu steigern und Fehlalarme zu vermeiden, können Bewegungsmelder zusätzliche Funktionen haben. Wir haben bereits das Fotoauge erwähnt, mit dem das System bei Tageslicht außer Betrieb gesetzt werden kann, sowie den optionalen Sensor für Schleichwege. Aber das sind nicht die einzigen Hilfsmöglichkeiten.
Lichtausschaltverzögerung
Sensoren, die mit einem Lichtsensor ausgestattet sind, können eine nützliche Funktion haben. Wenn ein sich bewegendes Objekt aus dem Blickfeld verschwindet, werden die Lichter nicht sofort, sondern mit einer Verzögerung von mehreren zehn Sekunden ausgeschaltet. Der minimale Stromverbrauch wird durch die Bequemlichkeit wettgemacht - eine Person kann den Erfassungsbereich verlassen, aber nicht dauerhaft den überwachten Bereich. Mit dieser Funktion wird er dies nicht im Dunkeln tun.
Schutz vor Tieren
Kleine Tiere sind häufig die Ursache für die unbefugte Aktivierung von Meldern. Wenn sie auftauchen, ist es überflüssig, das Licht einzuschalten, ebenso wie die Reaktion des Wachpersonals. Einige Sensoren sind daher von Natur aus unempfindlich gegenüber kleinen, sich bewegenden Objekten. Bei Infrarotsensoren hat diese Funktion die Form einer Begrenzung der Mindestgröße des Wärmepunktes.
Wichtig! Wenn sich ein kleines Tier in unmittelbarer Nähe des Sensors bewegt, kann die Winkelgröße des Wärmepunktes ausreichen, um einen Fehlalarm auszulösen. Der Zugang zum Bereich um den Sensor sollte daher eingeschränkt werden.
Autonomie
Wenn es Probleme mit der Netzstromversorgung der Melder gibt, sind autonome Geräte eine gute Option. Die Autarkie wird mit herkömmlichen Batterien erreicht. Viele Geräte haben eine Batterielebensdauer von mehreren Monaten. In diesem Fall ist es sinnvoll, Sensoren mit kabelloser Signalübertragung zu wählen, um ganz auf Kabel verzichten zu können.
Bewegungsmelder sind Universalgeräte. Sie können zum Aufbau verschiedener Sicherheits-, Warn- und Regelsysteme verwendet werden. Auch Nicht-Standardanwendungen sind möglich - nur die Fantasie und der Einfallsreichtum der Ingenieure setzen hier Grenzen.
