Устройство и принцип работы датчиков движения

Датчик движения (датчик, детектор) — это устройство, бесконтактно определяющее наличие движущихся объектов в зоне обнаружения. Большинство этих датчиков реагируют не на движение, а на появление новых объектов. Но это название хорошо зарекомендовало себя и широко используется.

Области применения

Детекторы движения используются в различных областях автоматизации. В каждой области предпочтительны различные типы датчиков.

Системы охраны

Наиболее логичное применение детекторов движения — в системах безопасности объектов. Датчик может обнаруживать вторжение в охраняемую территорию или помещение и генерировать тревогу или активировать дополнительные устройства.

Устройство и принцип работы датчиков движения

Прожектор с датчиком движения часто размещается над камерой наблюдения.

Включение дежурного освещения

В местах с нерегулярным пребыванием людей с помощью таких датчиков можно добиться значительной экономии энергии. К таким местам относятся входы в жилые дома и производственные здания, склады и другие территории. Свет в них следует включать только на время проживания жильцов или персонала. При обнаружении движения датчик выдает сигнал на включение осветительных приборов.

Системы «Умный дом»

В системах умного дома детекторы могут использоваться для гораздо более широкого круга задач, чем просто для управления освещением. Сигнал датчика можно использовать для управления системами отопления, вентиляции, кондиционирования и другими инженерными системами. Режим работы меняется в зависимости от присутствия людей в контролируемой зоне.

Датчик движения и открыватель дверей с Алиэкспресс (система Умный дом).

Разновидности сенсоров и технологии их работы

Датчики движения построены на разных принципах. У каждого типа датчика движения есть свои плюсы и минусы, которые определяют дальность действия устройств.

Инфракрасные датчики

Чаще всего используются датчики, улавливающие инфракрасное излучение. Они относятся к пассивным датчикам — контролируемое пространство не «подсвечивается» соответствующим сигналом. В простейшем случае он состоит из двух линз, которые фокусируют световое излучение (инфракрасное излучение имеет свойства света, хотя и невидимо невооруженным глазом) из двух зон контролируемого помещения. Линзы ориентированы так, чтобы зоны не перекрывались. В нормальном режиме они получают излучение одинаковой интенсивности. Если в одной из зон появляется человек или другое теплокровное существо, уровень радиации повышается, что «видит» один из датчиков, в зоне которого находится объект. Схема сравнения видит разницу в интенсивности. При достижении определенного уровня генерируется сигнал тревоги.

Устройство и принцип работы датчиков движения

Изображение человека в инфракрасной области спектра.

На практике двух зон недостаточно для надежной, помехоустойчивой работы, и поле зрения делится на большое количество подсекторов с использованием нескольких линз. По сути, этот датчик является датчиком присутствия: он обнаружит присутствие человека, даже если он неподвижен. К недостаткам такого устройства относят склонность к ложным срабатываниям из-за тепловых помех (струи нагретого воздуха, локальный нагрев из-за изменения освещения и т.д.).

Ультразвуковые детекторы

Принцип работы этого датчика движения основан на явлении эхолокации. Передатчик генерирует звуковые волны, которые не слышны людям. После серии передач детектор переключается в режим приема. Если в поле зрения нет движущихся объектов, отраженный и возвращаемый датчику ультразвуковой сигнал будет иметь ту же частоту, что и излучаемый. Если сигнал отражается от движущегося объекта, частота отраженных ультразвуков будет другой (эффект Доплера). Схема анализирует параметры и генерирует сигнал тревоги при обнаружении движения. Такой датчик более устойчив к шуму, поскольку он реагирует только на движущиеся объекты, независимо от их природы и температуры. Но он не может обнаружить медленно движущиеся объекты — они не будут сдвигать частоту в нужном диапазоне.

Устройство и принцип работы датчиков движения

Иллюстрация эффекта Доплера: изменение частоты при движении объекта.

Радиочастотные сенсоры

Этот тип датчика также действует по принципу локатора, работает только на радиочастотах. Излучаемый сигнал должен иметь достаточно высокую частоту для обнаружения мелких объектов. Эффект Доплера в таких условиях не используется: чтобы получить достаточный разрез, объекты должны двигаться со скоростью, сравнимой со скоростью света. Таким образом, датчики регистрируют только изменение интенсивности и фактически являются датчиками присутствия. Этот детектор срабатывает, когда объекты, отражающие сигнал, появляются (или исчезают) в области, независимо от того, движутся они или нет.

Преимущество заключается в том, что сигнал может проникать сквозь светопрозрачные стены и перегородки (из дерева, кирпича и т.д.), Поэтому их можно использовать для управления большими комнатами с несколькими комнатами. Недостатком является высокая стоимость устройства, а также невозможность обнаружения объектов, не отражающих радиоволны. Еще одно ограничение к применению — воздействие радиоизлучения на живые организмы. Уровень сигнала должен быть минимальным.

Устройство и принцип работы датчиков движения

Детектор СВЧ REXANT ДДПМ 02.

Комбинированные системы

В целях надежности два или более принципа обнаружения аномальных ситуаций могут быть объединены в одном датчике. В системах безопасности инфракрасный датчик часто сочетается с датчиком разбития стекла или акустическим реле. Это позволяет надежно фиксировать несанкционированное проникновение в квартиру и избегать ложных срабатываний.

Другой вариант — комбинация датчика движения и фотореле. Эта система при обнаружении человека включает свет на входе, но только ночью. Днем фотореле выключает детектор, чтобы днем ​​не тратить энергию.

Популярны наружные камеры наблюдения с датчиком движения. Система включается только тогда, когда объект попадает в поле зрения комплекса. Это дает два преимущества:

  • более удобный просмотр и анализ записи за счет отсутствия необходимости просматривать длинные участки без событий.
  • запись ведется только в нужное время, что экономит место на устройстве хранения информации;

Есть и другие варианты объединения датчиков. Такой подход улучшает производительность систем обнаружения объектов.

Параметры для выбора датчиков

Некоторые функции датчика движения применимы к любому устройству с электрическим приводом. Это степень защиты, напряжение питания, размеры, тип атаки и т.д. Но есть и специфические параметры, которые есть только у этой категории извещателей. Очень важно описать эти характеристики.

Угол обзора

Угол обзора зависит от конструкции сенсора. Потолочные датчики имеют диаграмму на 360 градусов и «видят» всю комнату.

Устройство и принцип работы датчиков движения

Отображает сенсорную область потолка.

Схема настенного датчика из-за своей конструкции имеет меньший угол раскрытия, от 120 до 180 градусов.

Устройство и принцип работы датчиков движения

Поле зрения стенного детектора.

Прямо под датчиком находится зона невидимости. Злоумышленник может подкрасться к датчику и повредить его, сделав систему обнаружения непригодной для использования. Чтобы этого не произошло, необходимо выбирать датчик с дополнительным полем обзора: противоугонный или антивандализм.

Дальность обнаружения

Диапазон зависит от конструкции датчика. Но помните, что расстояние, на котором датчик может обнаружить движущийся объект, зависит от направления движения. Большинство датчиков имеют максимальную чувствительность, если движение направлено по касательной к окружности, в центре которой расположен датчик (перпендикулярное расстояние). Самый маленький — если объект движется в направлении извещателя (фронтальное или радиальное расстояние). В первом случае интервал будет больше. Для ультразвуковых аппаратов ситуация прямо противоположная. Это связано с разной степенью проявления эффекта Доплера для разных направлений движения. Производители не всегда указывают эту разницу в характеристиках, особенно для бюджетных устройств. В технических характеристиках можно найти цифру — и это на совести производителя.

Устройство и принцип работы датчиков движения

Разное направление движения объекта.

В таблице указано рабочее расстояние некоторых из самых популярных датчиков движения.
Тип устройства Принцип действия Заявленная дальность, м
DD-024-W Инфракрасный 6
Steinel US 360 COM2 Ультразвуковой 10 в радиальном направлении
MW32S Черный СВЧ 6
MW03 СВЧ восемь
IEK DD 008 Инфракрасный 12

Место использования

Место, где можно использовать оборудование, в основном определяется степенью защиты. Внутренний IP может быть минимальным. Внешние извещатели необходимо защищать от проникновения пыли и воды. Кроме того, на выбор места подачи заявления может повлиять способ обращения взыскания.

Видеообзор: внутреннее устройство и назначение датчика движения Finder.

Дополнительные функции

Для улучшения работы системы, повышения ее эффективности и исключения ложных срабатываний датчики могут иметь дополнительные функции. Уже упоминалось фотореле, позволяющее отключать систему в светлое время суток, а также дополнительный датчик зоны взлома. Но этим список вспомогательных опций не ограничивается.

Задержка отключения света

Датчики, оснащенные световыми реле, могут иметь полезную функцию. Когда движущийся объект исчезает из поля зрения, освещение выключается не сразу, а с задержкой в ​​несколько десятков секунд. Незначительное превышение расхода электроэнергии окупается удобством: человек может покинуть зону действия детектора, но не полностью покинуть зону наблюдения. Благодаря этой функции он не будет работать в темноте.

Защита от животных

Мелкие животные часто вызывают несанкционированное срабатывание датчиков. При их появлении не обязательно включать освещение, как и реакцию охранников. Поэтому некоторые датчики изначально разработаны так, чтобы не реагировать на появление небольших движущихся объектов. В инфракрасных датчиках эта функция реализована как ограничение минимального размера теплового пятна.

Устройство и принцип работы датчиков движения

Сравнение теплового пункта от человека и животного в дальней местности.

Важно! Если небольшое животное движется в непосредственной близости от датчика, угловой размер теплового пятна может быть достаточно большим, чтобы вызвать ложную тревогу. Поэтому необходимо ограничить доступ к зоне, прилегающей к месту установки датчика.

Автономность

Если есть проблемы с организацией питания датчиков от домашней электросети, хорошим выбором могут стать автономные устройства. Энергонезависимость обеспечивается обычными батареями. Многие устройства гальванического элемента работают по несколько месяцев. В этом случае имеет смысл выбирать датчики с беспроводной передачей сигнала — чтобы полностью избавиться от кабелей.

Устройство и принцип работы датчиков движения

Автономный беспроводной датчик Motion Sense 02.

Детекторы движения — универсальные устройства. Их можно использовать для построения различных систем безопасности, сигнализации и регулирования. Возможно и нестандартное использование устройств — все ограничивается только фантазией и инженерной смекалкой.

Оцените статью
Добавить комментарий