Kustības sensoru ierīce un darbības princips

Kustības sensors (sensors, detektors) ir ierīce, kas bezkontakta nosaka kustīgu objektu klātbūtni uztveršanas zonā. Šie sensori lielākoties nereaģē uz kustību, bet gan uz jaunu objektu parādīšanos. Bet nosaukums ir iestrēdzis un tiek plaši izmantots.

Lietošanas jomas

Kustību detektori tiek izmantoti dažādās automatizācijas jomās. Katrai zonai ir savi vēlamie sensoru veidi.

Drošības sistēmas

Visloģiskākais kustību detektoru pielietojums ir sistēmās objektu aizsardzība. Sensors var noteikt iekļūšanu aizsargātā teritorijā vai telpās un dot trauksmi vai ieslēgt papildu ierīces.

Bieži vien virs novērošanas kameras tiek novietots prožektors ar kustības sensoru.

Avārijas apgaismojuma ieslēgšana

Vietās ar neregulāru cilvēku uzturēšanos, izmantojot šādus sensorus, jūs varat iegūt ievērojamu enerģijas ietaupījumu. Šādas vietas ietver dzīvojamo ēku un rūpniecisko ēku, noliktavu un citu telpu ieejas. Gaisma tajos ir jāieslēdz tikai uz iemītnieku vai darbinieku uzturēšanās laiku. Pēc kustības noteikšanas sensors ģenerē signālu, lai aktivizētu apgaismes ierīces.

Viedās mājas sistēmas

Viedās mājas detektoru sistēmās jūs varat atrast daudz plašāku darbības jomu nekā vienkārša apgaismojuma vadība. Pēc signāla no sensora, valdīt apkures, ventilācijas, gaisa kondicionēšanas un citas inženiertehniskās sistēmas. Darbības režīms mainās atkarībā no cilvēku klātbūtnes kontrolētajā zonā.

Kustību un durvju atvēršanas sensors ar Aliexpress (Smart Home sistēma).

Sensoru veidi un to darbības tehnoloģijas

Kustības sensori ir veidoti pēc dažādiem principiem. Katram kustību sensoru veidam ir savi plusi un mīnusi, kas nosaka ierīču darbības jomu.

infrasarkanie sensori

Visizplatītākie sensori, kas uztver infrasarkano starojumu. Tie pieder pasīvajiem sensoriem - kontrolētā telpa netiek “izcelta” ar atbilstošo signālu. Vienkāršākajā gadījumā tas sastāv no divām lēcām, kas fokusē gaismas starojumu (infrasarkanajam starojumam piemīt gaismas īpašības, lai gan tas ir neredzams ar neapbruņotu aci) no divām kontrolējamās telpas zonām. Lēcas ir vērstas tā, lai zonas nekrustotos. Normālā režīmā tie saņem tādas pašas intensitātes starojumu.Ja kādā no zonām parādās cilvēks vai cita siltasiņu būtne, paaugstinās radiācijas līmenis, ko "redz" kāds no sensoriem – kura zonā objekts atrodas. Salīdzināšanas ķēde redz intensitātes atšķirību. Sasniedzot noteiktu līmeni, tiek ģenerēts trauksmes signāls.

Cilvēka attēls spektra IS apgabalā.

Praksē ar divām zonām nepietiek uzticamai trokšņu imūnsistēmas darbībai, un redzes lauks tiek sadalīts daudzās apakšnozarēs, izmantojot vairākus objektīvus. Faktiski šis sensors ir klātbūtnes sensors – tas fiksēs cilvēka klātbūtni pat tad, ja viņš ir nekustīgs. Šādas ierīces trūkumi ir tendence uz viltus trauksmēm termisko traucējumu dēļ (apsildāmas gaisa strūklas, lokāla apkure apgaismojuma izmaiņu dēļ utt.).

Ultraskaņas detektori

Kā darbojas šis kustības sensors pamatojoties uz eholokācijas fenomenu. Raidītājs ģenerē skaņas viļņus, kas cilvēkiem nav dzirdami. Pēc vairākām pārraidēm detektors pārslēdzas uztveršanas režīmā. Ja redzes laukā nav kustīgu objektu, tad ultraskaņas signālam, kas atspoguļots un atgriezts sensorā, būs tāda pati frekvence kā izstarotajam. Ja signāls tiek atstarots no kustīga objekta, tad atgrieztās ultraskaņas frekvence būs atšķirīga (Doplera efekts). Ķēde analizē parametrus un, kad tiek noteikta kustība, ģenerē trauksmi. Šāds sensors ir izturīgāks pret troksni, jo tas reaģē tikai uz kustīgiem objektiem neatkarīgi no to veida un temperatūras. Bet tas nespēj noteikt lēni kustīgus objektus - tie nepārvietos frekvenci vajadzīgajās robežās.

Doplera efekta ilustrācija ir frekvences maiņa objektam kustoties.

RF sensori

Arī šāda veida sensors darbojas pēc lokatora principa, tikai darbojas radiofrekvencēs. Izstarotajam signālam jābūt ar pietiekami augstu frekvenci, lai noteiktu mazus objektus. Doplera efekts šādos apstākļos netiek izmantots – lai iegūtu pietiekamu nobīdi, objektiem jāpārvietojas ar gaismas ātrumu pielīdzināmu ātrumu. Tāpēc sensori fiksē tikai intensitātes izmaiņas un faktiski ir arī klātbūtnes sensori. Šāds detektors darbosies, kad zonā parādās (vai pazūd) objekti, kas atspoguļo signālu, neatkarīgi no tā, vai tie kustas vai nē.

Priekšrocība ir signāla spēja iekļūt radio caurspīdīgās (koka, ķieģeļu u.c.) sienās un starpsienās, tāpēc ar tām var vadīt lielas telpas ar vairākām telpām. Negatīvā puse ir ierīces augstās izmaksas, kā arī nespēja noteikt objektus, kas neatspoguļo radioviļņus. Vēl viens pielietojuma ierobežojums ir radio emisijas ietekme uz dzīviem organismiem. Signāla līmenis ir jāsamazina līdz minimumam.

Mikroviļņu detektors REXANT DDPM 02.

Kombinētās sistēmas

Lai nodrošinātu uzticamību, vienā sensorā var apvienot divus vai vairākus neparastas situācijas noteikšanas principus. Drošības sistēmās infrasarkano staru sensors bieži tiek kombinēts ar stikla plīsuma detektoru vai akustisko releju. Tas ļauj droši reģistrēt nesankcionētu iekļūšanu dzīvoklī un izvairīties no viltus trauksmes.

Vēl viena iespēja ir kustības sensora kombinācija un fotorelejs. Šāda sistēma, konstatējot cilvēku, ieslēdz gaismu ieejā, bet tikai naktī.Dienas laikā fotorelejs izslēdz detektoru, lai dienas gaišajā laikā netērētu elektrību.

Populāras ir āra novērošanas kameras ar kustības detektoru. Sistēma ieslēdzas tikai tad, kad kompleksa redzes laukā nonāk objekts. Tādējādi tiek sasniegtas divas priekšrocības:

• ierakstīšana tiek veikta tikai īstajos brīžos, kas ietaupa vietu atmiņas ierīcē;
• ieraksta apskate un analīze ir atvieglota, jo trūkst nepieciešamības skatīt garas sadaļas bez notikumiem.

Ir arī citas iespējas sensoru apvienošanai. Šī pieeja uzlabo objektu noteikšanas sistēmu darbību.

Izlasi arī

Kustības sensora savienošanas shēma ar LED prožektoru

 

Parametri sensoru izvēlei

Daļa kustības sensora raksturlielumu attiecas uz visām ierīcēm, kuras darbina ar elektrību. Tā ir aizsardzības pakāpe, barošanas spriegums, izmēri, stiprinājuma veids utt. Bet ir arī specifiski parametri, kas ir tikai šīs kategorijas detektoriem. Vissvarīgākais ir precīzi aprakstīt šīs īpašības.

Skata leņķis

Skata leņķis ir atkarīgs no sensora konstrukcijas. Griestu sensoriem ir 360 grādu diagramma un tie "redz" visu telpu.

Griestu sensora redzes lauks.

Sienas sensoru shēmai konstrukcijas dēļ ir mazāks atvēruma leņķis - no 120 līdz 180 grādiem.

Sienas detektora skata lauks.

Tieši zem sensora atrodas neredzamības zona. Uzbrucējs var piezagties sensoram un to sabojāt, padarot noteikšanas sistēmu nederīgu. Lai no tā izvairītos, jāizvēlas sensors ar papildu redzes lauku – pret ložņāšanu vai pretvandālu.

Atklāšanas diapazons

Diapazons ir atkarīgs no sensora konstrukcijas. Taču jāatceras, ka attālums, kādā sensors var noteikt kustīgu objektu, ir atkarīgs no kustības virziena. Lielākajai daļai sensoru ir vislielākā jutība, ja kustība ir vērsta tangenciāli uz apli, kura centrā atrodas sensors (perpendikulāra distance). Mazākais - ja objekts pārvietojas detektora virzienā (frontālais vai radiālais attālums). Pirmajā gadījumā diapazons būs lielāks. Ultraskaņas ierīcēm situācija ir tieši pretēja. Tas ir saistīts ar atšķirīgo Doplera efekta izpausmes pakāpi dažādos kustības virzienos. Ražotāji ne vienmēr norāda šo atšķirību specifikācijās, īpaši lētām ierīcēm. Specifikācijā var atrast vienu skaitli - un tas ir uz ražotāja sirdsapziņas.

Atšķirīgs objekta kustības virziens.

Lietošanas vieta

Vietu, kur aprīkojumu var izmantot, galvenokārt nosaka aizsardzības pakāpe. Iekštelpu IP var būt minimāls. Āra detektori ir jāaizsargā no putekļiem un ūdens. Tāpat pieteikuma vietas izvēli var ietekmēt piestiprināšanas veids.

Video apskats: kustības sensora Finder iekšējā struktūra un mērķis.

Papildu funkcijas

Lai uzlabotu sistēmas veiktspēju, palielinātu tās efektivitāti un novērstu viltus trauksmes, sensoriem var būt papildu funkcijas.Jau pieminējām fotoreleju, kas ļauj atslēgt sistēmu diennakts gaišajā laikā, kā arī papildus sensoru ložņu zonai. Bet šajā sarakstā nav izsmeltas papildu iespējas.

Gaismas izslēgšanas aizkave

Sensoriem, kas aprīkoti ar gaismas releju, var būt noderīga funkcija. Kad kustīgs objekts pazūd no redzes lauka, apgaismojums netiek izslēgts uzreiz, bet pēc vairāku desmitu sekunžu aizkaves. Elektrības niecīgā pārtēriņa atmaksājas ar ērtībām – cilvēks var atstāt detektora pārklājuma zonu, bet ne pilnībā atstāt kontrolēto zonu. Izmantojot šo funkciju, viņš to nedarīs tumsā.

Dzīvnieku aizsardzība

Bieži vien nesankcionētu sensoru darbību izraisa mazi dzīvnieki. Kad tie parādās, nav nepieciešams ieslēgt apgaismojumu, tāpat kā apsargu reakcija. Tāpēc daži sensori pēc būtības ir nejutīgi pret mazu kustīgu objektu izskatu. Infrasarkanajos sensoros šī funkcija tiek īstenota termiskā punkta minimālā izmēra ierobežojuma veidā.

Cilvēka un dzīvnieka termiskā plankuma salīdzinājums tālajā zonā.

Svarīgs! Ja mazs dzīvnieks pārvietojas sensora tiešā tuvumā, termiskās vietas leņķiskais izmērs var būt pietiekams viltus trauksmei. Tāpēc ir jāierobežo piekļuve zonai, kas atrodas blakus sensora uzstādīšanas vietai.

autonomija

Ja rodas problēmas ar sensoru barošanu no mājsaimniecības barošanas avota, atsevišķas ierīces var būt laba izvēle. Enerģētisko neatkarību nodrošina parastās baterijas. Daudzas ierīces no viena galvaniskā elementa darbojas vairākus mēnešus.Šajā gadījumā ir lietderīgi izvēlēties sensorus ar bezvadu signāla pārraidi - lai pilnībā atbrīvotos no kabeļiem.

Motion Sense 02 bezvadu savrupais sensors.

Kustību detektori ir universālas ierīces. Tos var izmantot, lai izveidotu dažādas aizsardzības, brīdinājuma un regulēšanas sistēmas. Iespējams izmantot arī nestandarta ierīces – visu ierobežo tikai izdoma un inženieru atjautība.