Progettazione e funzionamento dei rilevatori di movimento

Un sensore di movimento (sensore, rilevatore) è un dispositivo che rileva la presenza di oggetti in movimento nell'area di rilevamento senza contatto. La maggior parte di questi sensori non risponde al movimento, ma alla comparsa di nuovi oggetti. Ma il nome è consolidato e ampiamente utilizzato.

Aree di applicazione

I rilevatori di movimento sono utilizzati in un'ampia varietà di applicazioni di automazione. Una varietà diversa di sensore è preferita in ogni area.

Sistemi di sicurezza

L'applicazione più logica per i rilevatori di movimento è in sistemi di sicurezza degli oggetti. Il sensore può rilevare un'intrusione in un'area protetta o in una stanza e suonare un allarme o attivare dispositivi aggiuntivi.

Un riflettore con rilevatore di movimento è spesso collocato sopra la telecamera di sorveglianza.

Accensione dell'illuminazione di standby

Dove le persone non sono regolarmente presenti, questi sensori possono anche produrre grandi risparmi energetici. Queste aree includono ingressi a edifici residenziali e industriali, magazzini e altre aree. Le luci in queste aree devono essere accese solo quando gli occupanti o il personale sono presenti. Quando un sensore rileva un movimento, genera un segnale per attivare le luci.

Sistemi per la casa intelligente

Nei sistemi Smart Home, si può trovare una gamma molto più ampia di applicazioni per i rilevatori rispetto al semplice controllo dell'illuminazione. Il segnale di un sensore può controllare riscaldamento, ventilazione, aria condizionata e altri sistemi di ingegneria. La modalità di funzionamento cambia a seconda della presenza di persone nell'area monitorata.

Sensore di movimento e apriporta da Aliexpress (Sistema di casa intelligente).

Tipi di sensori e tecnologia del loro lavoro

I sensori di movimento sono costruiti su principi diversi. Ogni tipo di sensore di movimento ha i suoi vantaggi e svantaggi, determinando la portata dei dispositivi.

Sensori a infrarossi

I sensori più comuni sono quelli che rilevano le radiazioni infrarosse. Sono sensori passivi - lo spazio da monitorare non è "illuminato" dal segnale corrispondente. Nel loro caso più semplice consistono in due lenti che focalizzano la radiazione luminosa (la radiazione infrarossa ha proprietà della luce ma è invisibile a occhio nudo) da due zone dell'area monitorata. Le lenti sono dirette in modo che le zone non si sovrappongano. In funzionamento normale ricevono radiazioni della stessa intensità. Se una persona o un'altra creatura a sangue caldo appare in una delle zone, il livello di radiazione aumenta, il che viene "visto" da uno dei sensori - nella cui zona si trova l'oggetto. Un circuito di confronto vede la differenza di intensità. Quando viene raggiunto un certo livello, viene generato un allarme.

Un'immagine di una persona nello spettro infrarosso.

In pratica, due zone non sono sufficienti per un'immunità al rumore affidabile, e il settore di visualizzazione è diviso in un gran numero di sotto-settori utilizzando lenti multiple. Il sensore è infatti un rilevatore di presenza - rileverà la presenza di una persona, anche se è ferma. Gli svantaggi di questo dispositivo sono considerati la tendenza ai falsi allarmi dovuti a interferenze termiche (getti d'aria calda, riscaldamento locale dovuto a cambiamenti di illuminazione, ecc.)

Rilevatori a ultrasuoni

Il principio di funzionamento di questo rilevatore di movimento basato sul fenomeno dell'ecolocalizzazione. Un trasmettitore genera onde sonore che sono impercettibili per gli esseri umani. Dopo una serie di trasmissioni, il rilevatore passa alla modalità di ricezione. Se non ci sono oggetti in movimento nel campo visivo, il segnale ultrasonico riflesso e restituito al sensore avrà la stessa frequenza del segnale emesso. Se il segnale viene riflesso da un oggetto in movimento, la frequenza degli ultrasuoni restituiti sarà diversa (effetto Doppler). Il circuito analizza i parametri e, se viene rilevato un movimento, genera un allarme. Un tale sensore è più immune alle interferenze grazie al fatto che reagisce solo agli oggetti in movimento, indipendentemente dalla loro natura e temperatura. Ma non è in grado di rilevare oggetti che si muovono lentamente - non sposteranno la frequenza entro i limiti richiesti.

Un'illustrazione dell'effetto Doppler è il cambiamento di frequenza quando un oggetto si muove.

Sensori a radiofrequenza

Anche questo tipo di sensore funziona sullo stesso principio di un localizzatore, ma utilizza le frequenze radio. Il segnale emesso deve essere di frequenza abbastanza alta per rilevare piccoli oggetti. L'effetto Doppler non viene utilizzato in questo ambiente - gli oggetti devono viaggiare alla velocità della luce per ottenere uno spostamento sufficiente. I sensori rilevano quindi solo i cambiamenti di intensità e sono anche in realtà dei rilevatori di presenza. Questo rilevatore si attiva quando gli oggetti che riflettono il segnale appaiono (o scompaiono) nell'area, che siano in movimento o meno.

Il lato positivo è la capacità del segnale di penetrare le pareti e le partizioni radiotrasparenti (legno, mattoni, ecc.), quindi può essere utilizzato per monitorare grandi stanze con diverse stanze. Gli svantaggi sono il costo elevato del dispositivo e l'incapacità di rilevare oggetti che non riflettono le onde radio. Un'ulteriore limitazione all'uso è l'effetto delle radiazioni radio sugli organismi viventi. Il livello del segnale dovrebbe essere ridotto al minimo.

Il rilevatore di microonde REXANT DDPM 02.

Sistemi combinati

Due o più principi di rilevamento possono essere combinati in un solo sensore per garantire l'affidabilità. Nei sistemi di sicurezza, il sensore a infrarossi è spesso combinato con un rilevatore di rottura vetri o un relè acustico. Questo rileva in modo affidabile un ingresso non autorizzato ed evita i falsi allarmi.

Un'altra opzione è una combinazione di sensore di movimento e foto relè. Questo sistema accende la luce nell'ingresso quando viene rilevata una persona, ma solo di notte. Durante il giorno, la fotocellula spegne il rilevatore in modo da non sprecare energia durante le ore di luce.

Le telecamere esterne con un sensore di rilevamento del movimento sono anche popolari. Il sistema si attiva solo se un oggetto entra in vista. Questo ha due vantaggi:

• registrando solo quando necessario, il che permette di risparmiare spazio sul dispositivo di memorizzazione;
• La revisione e l'analisi sono facilitate dal non dover passare lunghi periodi senza un evento.

Sono possibili anche altre combinazioni di rivelatori. Questo approccio migliora le prestazioni dei sistemi di rilevamento degli oggetti.

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Schema di collegamento di un sensore di movimento a un proiettore a LED

 

Opzioni per la selezione del sensore

Alcune delle caratteristiche di un sensore di movimento si applicano a qualsiasi dispositivo alimentato elettricamente. Questi sono il grado di protezione, la tensione di alimentazione, le dimensioni, il tipo di montaggio, ecc. Ma ci sono anche parametri specifici che solo questa categoria di rivelatori possiede. Sono queste caratteristiche che sono più importanti da descrivere.

Angolo di visualizzazione

L'angolo di visione dipende dal design del sensore. I sensori a soffitto hanno un angolo di visione di 360 gradi e possono "vedere" l'intera stanza.

Campo visivo di un sensore da soffitto.

I sensori a muro, per progettazione, hanno un angolo di visione più piccolo, tra 120 e 180 gradi.

Campo visivo del sensore a muro.

Immediatamente sotto il sensore c'è la zona di invisibilità. Un intruso può avvicinarsi di soppiatto al sensore e danneggiarlo, rendendo il sistema di rilevamento inutilizzabile. Per evitarlo, scegliete un sensore con un campo visivo extra - anti-sniffing o anti-vandalo.

Campo di rilevamento

Il campo di rilevamento dipende dalla costruzione del sensore. Tuttavia, tenete presente che la distanza alla quale il sensore può rilevare un oggetto in movimento dipende dalla direzione in cui si sta muovendo. La maggior parte dei sensori sono più sensibili se il movimento è tangenziale al cerchio nel cui centro si trova il sensore (distanza perpendicolare). La sensibilità più bassa si ha quando l'oggetto si muove nella direzione del rilevatore (distanza frontale o radiale). Nel primo caso la portata sarà maggiore. L'opposto è vero per le apparecchiature ad ultrasuoni. Ciò è dovuto al diverso grado dell'effetto Doppler nelle diverse direzioni di guida. I produttori non sempre indicano questa differenza nelle specifiche, soprattutto per i dispositivi economici. Una cifra si trova nelle specifiche - ed è a discrezione del produttore.

Diversa direzione di movimento dell'oggetto.

Luogo di utilizzo

Il luogo in cui l'attrezzatura può essere utilizzata è determinato principalmente dal grado di protezione. All'interno l'IP può essere minimo. All'esterno, i rilevatori devono essere protetti dalla polvere e dalla penetrazione dell'acqua. Il metodo di montaggio può anche influenzare la scelta dell'applicazione.

Panoramica video: struttura interna e scopo del rilevatore di movimento Finder.

Funzioni aggiuntive

Per migliorare le prestazioni del sistema, aumentarne l'efficienza ed evitare falsi allarmi, i rilevatori di movimento possono avere funzioni aggiuntive. Abbiamo già menzionato l'occhio fotografico per mettere il sistema fuori uso durante le ore di luce del giorno, così come il sensore di zona opzionale. Ma queste non sono le uniche opzioni ausiliarie.

Ritardo di spegnimento della luce

I sensori dotati di un sensore di luce possono avere una funzione utile. Se un oggetto in movimento scompare dalla vista, le luci non si spengono immediatamente, ma dopo un ritardo di decine di secondi. Il superamento minimo della potenza è ripagato dalla comodità - una persona può lasciare l'area di rilevamento, ma non lasciare permanentemente l'area monitorata. Con questa caratteristica, non lo farà al buio.

Protezione dagli animali

I piccoli animali sono spesso la causa dell'attivazione non autorizzata dei rilevatori. Quando appaiono, accendere le luci non è necessario, così come la reazione delle guardie. Alcuni sensori sono quindi intrinsecamente insensibili ai piccoli oggetti in movimento. Nei sensori a infrarossi, questa funzione è implementata sotto forma di un limite sulla dimensione minima del punto di calore.

Confronto del punto di calore di una persona e di un animale in campo lontano.

Importante! Se un piccolo animale si muove nelle immediate vicinanze del sensore, la dimensione angolare del punto di calore può essere sufficiente a far scattare un falso allarme. L'accesso all'area intorno al sensore dovrebbe quindi essere limitato.

Autonomia

Se ci sono problemi con l'alimentazione elettrica di rete ai rilevatori, le unità autonome sono una buona opzione. L'autosufficienza si ottiene con batterie convenzionali. Molti dispositivi hanno una durata della batteria di diversi mesi. In questo caso, ha senso scegliere sensori con trasmissione del segnale senza fili - per sbarazzarsi completamente dei cavi.

Sensore Motion Sense 02 autonomo senza fili.

I rilevatori di movimento sono dispositivi universali. Possono essere utilizzati per costruire vari sistemi di sicurezza, di allarme e di regolazione. Sono possibili anche applicazioni non standard - tutto è limitato solo dall'immaginazione e dall'ingegno ingegneristico.