Diseño y funcionamiento de los detectores de movimiento
Un sensor de movimiento (sensor, detector) es un dispositivo que detecta la presencia de objetos en movimiento en el área de detección sin contacto. La mayoría de estos sensores no responden al movimiento, sino a la aparición de nuevos objetos. Pero el nombre está bien establecido y es ampliamente utilizado.
Ámbitos de aplicación
Los detectores de movimiento se utilizan en una gran variedad de aplicaciones de automatización. En cada zona se prefiere una variedad diferente de sensor.
Sistemas de seguridad
La aplicación más lógica de los detectores de movimiento es en sistemas de seguridad de objetos. El sensor puede detectar una intrusión en una zona o habitación protegida y hacer sonar una alarma o activar dispositivos adicionales.
Encendido de la iluminación de emergencia
En los casos en los que no hay personas presentes de forma habitual, estos sensores también pueden producir un importante ahorro de energía. Estas zonas incluyen las entradas a edificios residenciales e industriales, almacenes y otras áreas. Las luces de estas zonas sólo deben encenderse cuando los ocupantes o el personal estén presentes. Cuando un sensor detecta movimiento, genera una señal para activar las luces.
Sistemas domésticos inteligentes
En los sistemas Smart Home, se puede encontrar una gama de aplicaciones mucho más amplia para los detectores que el simple control de la iluminación. La señal de un sensor puede controlar calefacción, ventilación, aire acondicionado y otros sistemas de ingeniería. El modo de funcionamiento cambia en función de la presencia de personas en la zona vigilada.
Sensor de movimiento y abrepuertas de Aliexpress (Sistema de hogar inteligente).
Tipos de sensores y tecnología de su funcionamiento
Los sensores de movimiento se basan en diferentes principios. Cada tipo de sensor de movimiento tiene sus propias ventajas e inconvenientes, lo que determina el alcance de los dispositivos.
Sensores infrarrojos
Los sensores más comunes son los que detectan la radiación infrarroja. Son sensores pasivos: el espacio a vigilar no es "iluminado" por la señal correspondiente. En su caso más sencillo, consisten en dos lentes que enfocan la radiación luminosa (la radiación infrarroja tiene propiedades de la luz pero es invisible a simple vista) de dos zonas del área vigilada. Las lentes se dirigen de manera que las zonas no se superpongan. En funcionamiento normal, reciben radiaciones de la misma intensidad. Si una persona u otra criatura de sangre caliente aparece en una de las zonas, aumenta el nivel de radiación, que es "visto" por uno de los sensores, en cuya zona se encuentra el objeto. Un circuito de comparación ve la diferencia de intensidad. Cuando se alcanza un determinado nivel, se genera una alarma.
En la práctica, dos zonas no son suficientes para una inmunidad al ruido fiable, y el sector de visión se divide en un gran número de subsectores utilizando múltiples lentes. El sensor es, de hecho, un detector de presencia: detectará la presencia de una persona, incluso si está parada. Se considera que las desventajas de este dispositivo son la tendencia a las falsas alarmas debido a las interferencias térmicas (chorros de aire caliente, calentamiento local debido a los cambios de iluminación, etc.).
Detectores ultrasónicos
El principio de funcionamiento de este detector de movimiento basado en el fenómeno de la ecolocalización. Un transmisor genera ondas sonoras inaudibles para el ser humano. Tras una serie de transmisiones, el detector pasa al modo de recepción. Si no hay objetos en movimiento en el campo de visión, la señal ultrasónica reflejada y devuelta al sensor tendrá la misma frecuencia que la señal emitida. Si la señal es reflejada por un objeto en movimiento, la frecuencia de los ultrasonidos devueltos será diferente (efecto Doppler). El circuito analiza los parámetros y, si se detecta movimiento, genera una alarma. Un sensor de este tipo es más inmune a las interferencias, ya que sólo reacciona ante los objetos en movimiento, independientemente de su naturaleza y temperatura. Pero es incapaz de detectar objetos que se mueven lentamente, ya que no desplazan la frecuencia dentro de los límites requeridos.
Sensores de radiofrecuencia
Este tipo de sensor también funciona según el mismo principio que un localizador, pero utiliza frecuencias de radio. La señal emitida debe ser de una frecuencia lo suficientemente alta como para detectar objetos pequeños. El efecto Doppler no se utiliza en este entorno: los objetos deben viajar a la velocidad de la luz para lograr un desplazamiento suficiente. Por lo tanto, los sensores sólo detectan los cambios de intensidad y también son, de hecho, detectores de presencia. Este detector se activará cuando aparezcan (o desaparezcan) en la zona objetos que reflejen la señal, estén o no en movimiento.
El lado positivo es la capacidad de la señal de penetrar paredes y tabiques radio-transparentes (de madera, ladrillo, etc.), por lo que puede utilizarse para vigilar grandes salas con varias habitaciones. Las desventajas son el elevado coste del aparato y la imposibilidad de detectar objetos que no reflejan las ondas de radio. Otra limitación del uso es el efecto de la radiación radioeléctrica en los organismos vivos. El nivel de la señal debe minimizarse.
Sistemas combinados
Se pueden combinar dos o más principios de detección en un sensor para garantizar la fiabilidad. En los sistemas de seguridad, el sensor de infrarrojos suele combinarse con un detector de rotura de cristales o un relé acústico. Así se detecta de forma fiable una entrada no autorizada y se evitan las falsas alarmas.
Otra opción es una combinación de sensor de movimiento y relé fotográfico. Este sistema enciende la luz del vestíbulo cuando se detecta una persona, pero sólo por la noche. Durante el día, el ojo fotoeléctrico apaga el detector para que no desperdicie energía durante las horas de luz.
También son populares las cámaras de exterior con sensor de detección de movimiento. El sistema sólo se activará si un objeto se pone a la vista. Eso tiene dos ventajas:
- grabar sólo cuando se necesita, lo que ahorra espacio en el dispositivo de almacenamiento;
- La revisión y el análisis se facilitan al no tener que pasar por largos periodos sin un evento.
También son posibles otras combinaciones de detectores. Este enfoque mejora el rendimiento de los sistemas de detección de objetos.
Opciones para la selección de sensores
Algunas de las características de un sensor de movimiento se aplican a cualquier dispositivo alimentado eléctricamente. Se trata del grado de protección, la tensión de alimentación, las dimensiones, el tipo de montaje, etc. Pero también hay parámetros específicos que sólo tiene esta categoría de detectores. Estas características son las más importantes que hay que describir.
Ángulo de visión
El ángulo de visión depende del diseño del sensor. Los sensores de techo tienen un ángulo de visión de 360 grados y pueden "ver" toda la habitación.
Los sensores de pared, por su diseño, tienen un ángulo de visión menor, de entre 120 y 180 grados.
Inmediatamente debajo del sensor está la zona de invisibilidad. Un intruso puede acercarse sigilosamente al sensor y dañarlo, dejando inoperativo el sistema de detección. Para evitarlo, elija un sensor con un campo de visión adicional -antidisturbios o antivandalismo-.
Rango de detección
El rango de detección depende de la construcción del sensor. Sin embargo, hay que tener en cuenta que la distancia a la que el sensor puede detectar un objeto en movimiento depende de la dirección en la que se mueve. La mayoría de los sensores son más sensibles si el movimiento es tangencial al círculo en cuyo centro se encuentra el sensor (distancia perpendicular). La sensibilidad más baja se produce cuando el objeto se mueve en la dirección del detector (distancia frontal o radial). En el primer caso, el alcance será mayor. Lo contrario ocurre con los equipos de ultrasonidos. Esto se debe al diferente grado del efecto Doppler en las distintas direcciones de conducción. Los fabricantes no siempre indican esta diferencia en las especificaciones, especialmente en el caso de los dispositivos económicos. Una cifra que se encuentra en el pliego de condiciones, y que queda a discreción del fabricante.
| Tipo de dispositivo | Principio de funcionamiento | Rango declarado, m |
| DD-024-W | Infrarrojos | 6 |
| Steinel US 360 COM2 | Ultrasonidos | 10 en dirección radial |
| MW32S Negro | Microondas | 6 |
| MW03 | Microondas | 8 |
| IEK DD 008 | Infrarrojos | 12 |
Lugar de uso
El lugar donde se puede utilizar el equipo viene determinado principalmente por el grado de protección. En el interior, la IP puede ser mínima. En el exterior, los detectores deben estar protegidos contra el polvo y la penetración del agua. El método de montaje también puede influir en la elección de la aplicación.
Resumen en vídeo: Estructura interna y finalidad del detector de movimiento Finder.
Funciones adicionales
Para mejorar el rendimiento del sistema, aumentar su eficacia y evitar falsas alarmas, los detectores de movimiento pueden tener funciones adicionales. Ya hemos mencionado el ojo fotoeléctrico para poner el sistema fuera de servicio durante las horas de luz, así como el sensor de zona furtiva opcional. Pero estas no son las únicas opciones auxiliares.
Retraso en el apagado de la luz
Los sensores equipados con un sensor de luz pueden tener una función útil. Si un objeto en movimiento desaparece de la vista, las luces no se apagan inmediatamente, sino tras un retraso de decenas de segundos. La mínima sobrecarga de energía se ve compensada por la comodidad: una persona puede salir del área de detección, pero no abandonar permanentemente la zona vigilada. Con esta función, no lo hará en la oscuridad.
Protección contra los animales
Los animales pequeños suelen ser la causa de la activación no autorizada de los detectores. Cuando aparecen, el encendido de las luces es innecesario, al igual que la reacción de los guardias. Por ello, algunos sensores son intrínsecamente insensibles a los pequeños objetos en movimiento. En los sensores de infrarrojos, esta función adopta la forma de un límite del tamaño mínimo del punto de calor.
¡Importante! Si un pequeño animal se mueve en las inmediaciones del sensor, el tamaño angular del punto de calor puede ser suficiente para activar una falsa alarma. Por lo tanto, se debe restringir el acceso a la zona que rodea al sensor.
Autonomía
Si hay problemas con el suministro de electricidad a los detectores, las unidades autónomas son una buena opción. La autonomía se consigue con baterías convencionales. Muchos dispositivos tienen una duración de la batería de varios meses. En este caso tiene sentido elegir sensores con transmisión inalámbrica de la señal, para prescindir totalmente de los cables.
Los detectores de movimiento son dispositivos universales. Pueden utilizarse para construir diversos sistemas de seguridad, alerta y regulación. También son posibles las aplicaciones no estándar: todo está limitado únicamente por la imaginación y el ingenio de los ingenieros.
