Принцип работы ИК датчика движения

Принцип работы и назначение инфракрасного датчика движения

Среди большого многообразия охранных извещателей, инфракрасный датчик движения является самым распространенным устройством. Доступная цена и эффективность, вот качества, обеспечившие им популярность. А все благодаря тому, что в начале девятнадцатого века обнаружили инфракрасное излучение.

Оно находится за границей видимого красного света в диапазоне 0,74-2000 мкм. Оптические свойства веществ сильно различаются и зависят от типа облучения. Небольшой слой воды является непрозрачным для ИК излучения. Инфракрасное излучение солнца составляет 50 процентов всей излучаемой энергии.

Область применения

Инфракрасные датчики движения для охраны применяются давно. Они фиксировали перемещения теплых объектов в помещениях, и передавали сигнал тревоги на контрольную панель. Их стали совмещать с видеокамерами и фотоаппаратами. При нарушении происходила фиксация происшествия. Потом область применения расширилась. Зоологи стали применять в фотоловушках для контроля исследуемых животных.

Больше всего ИК датчики применяются в системе умный дом, где играют роль сенсора присутствия. При попадании теплокровного объекта в область действия устройства, оно включает освещение в помещении или на улице. Экономится электричество и облегчается жизнь людям.

В системах контроля доступа извещатели движения управляют открыванием и закрыванием дверей общественных сооружений. По расчетам экспертов рынок ИК сенсоров будет расти на 20% ежегодно ближайшие 3-5 лет.

Принцип работы ИК датчика движения

Работа ИК извещателя заключается в контроле инфракрасного излучения определенной области, сравнении его с фоновым уровнем, и по результатам анализа выдачи сообщения.

ИК датчики движения для охраны используют активные и пассивные виды сенсоров. Первые для контроля используют собственный передатчик, облучающие все в зоне действия устройства. Приемник получает отраженную часть ИК излучения и по его характеристикам определяет, было нарушение зоны охраны или нет. Активные датчики бывают комбинированного типа, когда принимающие и передающие блоки разделены, это извещатели контролирующие периметр объекта. Имеют большую дальность действия по сравнению с пассивными устройствами.

Пассивный инфракрасный датчик движения не имеет излучателя, он реагирует на изменение окружающего ИК излучения. В общем случае, извещатель имеет два чувствительных элемента, способных фиксировать инфракрасное излучение. Перед сенсорами устанавливается линза Френеля, разбивающая пространство на несколько десятков зон.

Маленькая линза собирает излучение с конкретного участка пространства и посылает на свой чувствительный элемент. Соседняя линза, контролирующая смежный участок посылает поток излучения на второй сенсор. Излучения соседних участков примерно одинаковы. При нарушении баланса, превышении какого-то порогового значения, прибор извещает контрольную панель о нарушении зоны охраны.

Схема ИК датчика

Каждый производитель имеет уникальную принципиальную схему ИК извещателя, но функционально они примерно одинаковы.

ИК датчик имеет оптическую систему, пирочувствительный элемент, блок обработки сигналов.

Оптическая система

Рабочая область современных датчиков движения весьма разнообразна благодаря различным формам оптической системы. От устройства расходятся лучи в радиальном направлении в различных плоскостях.

Так как извещатель имеет сдвоенный сенсор, то все лучи раздваиваются.

Оптическая система ориентируется таким образом, что будет контролировать только одну плоскость или несколько плоскостей на разных уровнях. Может контролировать пространство вкруговую или по лучу.

При построении оптики ИК-датчиков часто используются линзы Френеля, представляющих множество призматических фасеток на выпуклой пластиковой чашке. Каждая линза собирает ИК поток со своего участка пространства и отправляет на ПИР элемент.

Конструкция оптической системы такова, что избирательность по всем линзам одинакова. Чтобы защититься от собственного тепла элементов, насекомых в устройстве устанавливается герметичная камера. Редко используется зеркальная оптика. Это значительно повышает дальность действия устройства и цену прибора.

Пирочувствительный элемент

Роль сенсора в ИК датчике играет пироэлектрический преобразователь на чувствительных полупроводниковых элементах. Он состоит из двух сенсоров. На каждый из них от двух соседних лучей поступает поток излучения. При одинаковом равномерном фоне сенсор молчит. При возникновении дисбаланса, в одной зоне появляется дополнительный источник тепла, а в другой нет, сенсор срабатывает.

Для повышения надежности и уменьшения ложных срабатываний в последнее время стали применять счетверенные ПИР элементы. Это увеличило чувствительность и помехозащищенность прибора. Но уменьшило расстояние уверенного распознавания нарушителя. Для решения этого приходится использовать прецизионную оптику.

Блок обработки сигналов

Главной задачей блока является надежное распознавание человека на фоне помех.

Они бывают самые разнообразные:

1. солнечное излучение;
2. искусственные ИК источники;
3. кондиционеры и холодильники;
4. животные;
5. конвекция воздуха;
6. электромагнитные помехи;
7. вибрация.

Блок обработки для анализа использует амплитуду, форму и длительность выходного сигнала пироэлектрического преобразователя. Воздействие нарушителя вызывает симметричный двухполярный сигнал. Помехи выдают несимметричные значения на обрабатывающий модуль. В простейшем варианте сравнивается амплитуда сигнала с пороговым значением.

При превышении порога извещатель сообщает об этом, подавая определенный сигнал на контрольную панель. В более сложных датчиках измеряется длительность превышения порога, количество этих превышений. Для повышения помехозащищенности прибора используется автоматическая термокомпенсация. Она обеспечивает постоянную чувствительность во всем диапазоне температур.

Обработка сигнала осуществляется аналоговыми и цифровыми устройствами. В новейших устройствах начали применять цифровые алгоритмы обработки сигнала, что позволило улучшить избирательность прибора.

Эффективность использования ИК извещателя в охранной сигнализации

От правильности выбора вида сенсора, расположения на объекте охраны во многом зависит его эффективность. Пассивные ИК датчики движения уличные и внутреннего применения реагируют на перемещения теплых по сравнению с фоном объектов при определенных скоростях перемещения. При маленькой скорости движения, изменения потоков инфракрасного излучения в соседних секторах настолько незначительны, что он воспринимается, как фоновый дрейф, и не реагирует на нарушение зоны охраны.

Если нарушитель облачится в защитный костюм с отличной теплоизоляцией, то ИК датчик движения не отреагирует, не будет нарушения баланса излучения в соседних зонах. Человек сольется с фоновым излучением.

Нарушитель двигается вдоль лучей извещателя движения с малой скоростью, в этом случае он нередко молчит.

Изменения потоков оказываются недостаточными для срабатывания устройства. Особенно свойственно извещателям с функцией защиты от животных. В них уменьшают чувствительность, чтобы избежать реакции на появления домашних питомцев.

Важно правильно установить инфракрасный датчик. Требуется по конфигурации здания применять устройство типа «шторка», следует так и делать. Производитель рекомендует монтаж прибора на определенной высоте, надо соблюсти и это.

Для повышения эффективности работы инфракрасных датчиков их применяют совместно с сенсорами, работающими на других принципах.

Обычно, дополнительно придается радиоволновой извещатель с высокой чувствительностью, что снижает процент ложных срабатываний и повышает надежность охранной сигнализации. При защите окон от проникновения дополнительно устанавливается ультразвуковой извещатель, реагирующий на разбитие стекла.

Заключение

Постепенно ИК датчики усложняются, повышается их чувствительность, улучшается избирательность. Сенсоры находят широкое распространение в системах «умный дом», видеонаблюдения, контроль доступа. Совместное использование с различными устройствами повысило потребительские свойства датчиков. Им уготована долгая жизнь.

Видео: Датчик движения, принцип работы

Как устроены и работают инфракрасные датчики движения

Инфракрасный датчик движения – это электронное устройство, способное реагировать на изменение интенсивности фонового теплового излучения в зоне его действия. Тепловым излучением обладают абсолютно любые объекты, а не только человек.

Если объект достаточного размера перемещается с достаточной скоростью, пересекая рабочую зону такого датчика, то происходит срабатывание, и датчик подает сигнал на электронную схему управления для выполнения того или иного действия тем или иным устройством. Таким устройством может быть как выключатель или регулятор освещенности помещения, так и охранная сигнализация, либо что-нибудь еще.

Очевидно, что такой инфракрасный датчик может быть применен для различных целей автоматизации, как в домашних условиях, так и на производственных и прочих предприятиях и объектах. Принципиально нет ограничений на области применения инфракрасных датчиков.

В основе конструкции инфракрасного датчика – пироприемники, служащие для распознавания инфракрасного излучения, и мультилинза, состоящая из множества мелких линз. Мультилинза внешне похожа на матовый цилиндр с мелким узором, нанесенным на его поверхность. Пироприемники расположены внутри корпуса датчика за мультилинзой.

Каждая маленькая линза (каждый сегмент мультилинзы) фокусирует инфракрасный свет на один из этих приемных элементов, благодаря чему создается конфигурация сфокусированных лучей, затем, когда объект (источник инфракрасного излучения) перемещается, инфракрасный свет падает уже на другую микролинзу, фокусируясь на другом пироприемнике.

Получается, что на пироприемник то подается сфокусированный инфракрасный свет, то – исчезает. Так обеспечивается условие для срабатывания электронной схемы датчика, подается электрический сигнал на блок обработки, и выполняется то или иное действие тем или иным устройством.

Ясно, что чем больше сегментов содержит мультилинза, тем чувствительней будет работать датчик, поскольку каждая микролинза работает со своим сегментом, охватывая собственную часть объема рабочего пространства, и при перемещении объекта внутри этого сегмента срабатывания не произойдет.

В конструкции инфракрасного датчика зачастую применяются сдвоенные или даже счетверенные пироэлементы, это делается для более точного срабатывания устройства, исключая незначительные световые помехи, вызываемые сменой температуры фона. Счетверенные пироэлементы (два сдвоенных), применяемые в самых последних моделях инфракрасных датчиков, полностью исключают ложные срабатывания.

При установке инфракрасного датчика движения следует соблюсти некоторые важные условия. Во-первых, на датчик не должен падать прямой свет от лампы, он будет мешать правильной работе. Во-вторых, в зоне действия датчика не должно быть никаких посторонних предметов, как то: подвесные светильники, люстры, колонны, высокие элементы мебели, и другие объекты, ограничивающие обзор датчика.

Стеклянные перегородки в зоне действия датчика также будут мешать, поскольку инфракрасный свет не проходит через стекло. Если мешающий предмет все же попадет в зону действия датчика, то это чревато возникновением так называемой «мертвой зоны», в которой перемещение фиксироваться не сможет просто в силу того, что инфракрасный свет не попадет на линзу датчика.

Главной характеристикой инфракрасного датчика движения является радиус обнаружения идущего человека. Радиус перемещения должен обязательно дотягиваться до углов помещения, а в случае, если этого не выходит, в помещении придется установить два или три таких датчика.

Каждый датчик обладает собственной круговой диаграммой обнаружения, и если одной такой диаграммы не достаточно для перекрытия всего пространства, например комнаты, придется установить несколько датчиков, чтобы их диаграммы обнаружения перехлестывались между собой, это обеспечит качество монтируемой системы автоматизации в целом.

Владельцы собак, кошек и других домашних животных часто задаются вопросом, можно ли создать стабильную систему, которая бы выдерживала домашних животных. Лучшим решением будет изолировать животных от территории, которую мы собираемся защищать.

Однако обычно это невозможно, поэтому производители инфракрасных датчиков движения удовлетворяют потребности пользователей, предлагая датчики, оснащенные технологиями и алгоритмами обнаружения, которые позволяют минимизировать причины ложных срабатываний, вызванных, среди прочего, животными.

Технология цифрового трехуровневого покрытия поля обнаружения, используемая в современных датчиках движения, исключает явление ложных тревог, вызванных мелкими животными.

Наружные ИК-датчики OPTEX не обнаруживают домашних животных и животных, а только обнаруживают присутствие человека, создавая более надежное решение для датчиков безопасности

Инфракрасные датчики движения бывают разными. Самые обычные модели реагируют на перемещение, но есть и более функциональные модели, расширяющие возможности для автоматизации.

Например, есть модели, могущие вести мониторинг освещенности, если движущийся человек присутствует в рабочей зоне. Когда света из окон достаточно, такой датчик может отключить искусственный свет, и включить его, когда начнет темнеть.

В таких датчиках есть возможность настройки такой чувствительности именно к свету. Особенно актуально это для подъездов домов, когда важно оптимизировать энергопотребление, включая свет только в темное время суток, или только тогда, когда по подъезду идет человек. Материальные расходы, благодаря такой автоматизированной системе могут быть существенно снижены.

Любите умные гаджеты и DIY? Станьте специалистом в сфере Internet of Things и создайте сеть умных гаджетов!

Записывайтесь в онлайн-университет от GeekBrains:

Изучить C, механизмы отладки и программирования микроконтроллеров;

Получить опыт работы с реальными проектами, в команде и самостоятельно;

Получить удостоверение и сертификат, подтверждающие полученные знания.

Starter box для первых экспериментов в подарок!

После прохождения курса в вашем портфолио будет: метостанция с функцией часов и встроенной игрой, распределенная сеть устройств, устройства регулирования температуры (ПИД-регулятор), устройство контроля влажности воздуха, система умного полива растений, устройство контроля протечки воды.

Вы получите диплом о профессиональной переподготовке и электронный сертификат, которые можно добавить в портфолио и показать работодателю.

Почему необходимо обратить внимание на инфракрасные датчики движения

Все мы стремимся к комфорту. А где его можно создать максимально отвечающим требованиям, как не дома? Самым частым неудобством, с которым сталкивается человек в своем доме, является система освещения и необходимость включения света в вечернее и ночное время суток. Современные технологии в лице сенсорных выключателей и датчиков движения позволят автоматизировать систему включения и управления света. Используя для включения света датчик движения, можно в разы повысить комфортность любого помещения в плане пребывание или перемещения по нему. Среди современных аппаратов наибольшей популярностью пользуются инфракрасные модели.

Инфракрасный датчик движения является специальным устройством, которое позволит вам своими руками создать в своем доме систему «умный свет». Но чтобы вопросы подключения к сети и осветительным приборам не ставили вас в тупик, нужна не только схема, но и знание особенностей данного изделия. Разобраться во всех этих вопросах и даже больше поможет сегодняшняя статья. После этого вы сможете своими руками проделать любые процедуры подключения.

Приступим к азам

Детектор движения представляет собой тепловой (инфракрасный) датчик. Он способен обнаружить в исследуемой зоне перемещение любых живых объектов и использовать полученные данные для включения или выключения света. Устройство и схема прибора практически ничем не отличается от других аналогичных аппаратов (микроволновых, комбинированных и ультразвуковых датчиков).

Обратите внимание! Различия между всеми возможными вариантами заключаются в принципе работы сенсора.

В ИК-датчике сенсор представлен в виде пироэлектрического элемента, который основан на принципе повышения на его выходе напряжения в ситуации возрастания величины инфракрасного излучения по сравнении с фоновым.
Чтобы данное устройство могло использоваться для включения света, в него вмонтировано специальное реле. В результате получается, что инфракрасный датчик движения, применяемый для влечения света, представляет собой специальное электронное устройство, которое способно реагировать в зоне его действия на даже незначительные изменения интенсивности теплового фонового излучения.

Обратите внимание! Любой живой объект является источником теплового излучения. Поэтому при неправильной настройке, или если схема неисправна, датчик может срабатывать на появление в помещении не только людей, но и животных.

Принцип работы инфракрасного извещателя базируется на обнаружении в установленной зоне изменений в тепловом излучении объектов, находящихся в этой области.

Принцип работы ИК-датчика

Прибор, благодаря наличию в его устройстве специальных линз, а также сегментированных вогнутых зеркал, пропускает через них испускаемое инфракрасное излучение. Это излучение попадает внутрь приемника и регистрируется сенсором. При приеме неизменного сигнала датчик продолжает работать в пассивном режиме.
Этот принцип воплощается в следующем алгоритме функционирования ИК-устройства:

• при перемещении объекта в зоне, которая контролируется прибором, происходит поочередное фокусирование инфракрасного излучения на системе линз сенсора. В различных моделях количество линз может варьироваться в пределах от 20 до 60 штук;

Обратите внимание! Чем большее число линз в устройстве, тем большей чувствительностью он будет обладать. Это следует помнить при выборе модели для организации системы автоматического включения света в доме или квартире. Также следует знать, что чем больше поверхностная площадь системы линз, тем шире будет зона обхвата прибора.

• фокусирование излучения на линзах служит сигналом для перехода датчика в активное состояние;
• при улавливании сигнала происходит срабатывание датчика. Здесь в работу вступает электронная схема устройства. В результате того, что схема была активирована и происходит передача сигнала на осветительный прибор, что сопровождается активацией света.

Инфракрасные излучатели могут подключаться и к другим электроприборам.

Область применения

Использовать ИК-датчик, установив его своими руками, можно для подключения самых разнообразных приборов. Наиболее часто они применяются для подключения разнообразных осветительных приборов. Также их можно использовать для подключения различных элементов охранной системы. К примеру, к ИК-извещателю можно подключить звуковую сигнализацию. Для подключения допускается даже одновременное подсоединение нескольких приборов для включения звуковой сигнализации и света.

Обратите внимание! В каждой ситуации имеется своя схема для подключения того или иного электроприбора. Схема иллюстрирует правильный вариант подключения, при котором прибор будет функционировать качественно и эффективно.

В результате того, что инфракрасные устройства для отслеживания движения в контролируемой зоне имеют доступную цену и простую установку, их монтаж может проводиться своими руками. Такие изделия на сегодняшний день широко используются в следующих областях:

Автоматическая подсветка улиц

• создание системы «умный дом» в домашних условиях и своими руками;
• автоматизация подсветки в помещениях общественного назначения: офисы, коридоры, лестничные проемы и т.д.;

Обратите внимание! Установка любого типа датчика движения наиболее эффективна в тех помещениях, где люди не задерживаются на длительный период времени.

• подсветка улиц, парков, дорог и жилмассивов;
• освещение промышленных и производственных объектов.

Стоит отметить, что в данной ситуации не существует принципиальных различий в том, где будет функционировать инфракрасный датчик, реагирующий на движение.

Недостатки модели

Все приборы обладают определенными недостатками. И их в обязательном порядке необходимо учитывать при выборе изделия для создания автоматизированной системы включения освещения в доме или на улице.
Обычно, превалирующее большинство недостатков базируются на конструкционных особенностях изделия, а также принципе его работы. При рассмотрении инфракрасных моделей к негативным сторонам их установки можно отнести:

• наличие ложного срабатывания. Ложные срабатывания связаны с тем, что сенсор прибора способен воспринимать любые инфракрасные излучения. К примеру, ложное срабатывание может случиться от чрезмерно нагретого воздуха, который бывает на улице в жаркую погоду или поступает от кондиционера, батарей отопления, обогревателей и радиаторов;

Датчик внутри дома

Обратите внимание! Активация устройства может быть вызвана перемещением через контролируемую область домашних питомцев: собак и кошек. При этом маленькие дети также могут спровоцировать срабатывание включения света. Чтобы избежать этого, необходима точная настройка своими руками прибора. Схема настройки будет указана в инструкции к датчику.

• снижена точность функционирования прибора при установке на улице. Такая особенность основана на том, что датчик может неправильно работать из-за разнообразных климатических условий: жары, осадков (снег, дождь, град) и т.д. Это следует учитывать при создании автоматической системы наружного освещения;
• незначительный диапазон рабочей температуры;
• наличие материалов, не пропускающих инфракрасное излучение.

Эти недостатки следует учитывать при выборе модели датчика движения. Здесь обязательно необходимо учитывать место размещения и предназначение прибора, а также то, что вы хотите получить от него в конечном счете.

Достоинства прибора

Инфракрасные датчики, помимо недостатков, обладают еще и достаточно внушительным перечнем достоинств. К ним следует отнести следующие моменты:

• наличие возможности достаточно точной и тонкой настройки. Здесь можно своими руками настроить дальность действия, а также угол для обнаружения в контролируемой зоне движущихся объектов;
• отлично подходит для эксплуатации в домашних условиях;
• можно использовать вне дома, на улице. Но в данной ситуации необходимо учитывать все вышеперечисленные недостатки, чтобы избежать скорой порчи прибора или его неадекватной работы.

Отдельно необходимо отметить, что в отличие от остальных датчиков движения, применяемых для включения света в доме или на улице, инфракрасный извещатель не несет вреда здоровью человека. Это устройство безопасно не только для взрослых и детей, но и для домашних питомцев. Поэтому такой прибор можно спокойно устанавливать в детской комнате, спальне и другом домашнем помещении.

Виды датчиков

Несмотря на то, что инфракрасные детекторы сами являются подвидом датчиков движения, здесь есть над чем подумать при выборе. На сегодняшний день ИК-детекторы бывают:

• для внутреннего размещения. Приборы подходят по своим техническим характеристикам для установки внутри помещений. Здесь нет необходимости в защите устройства от негативного влияния климатических условий;

Наружный датчик с лампой

• для наружного размещения. Такого рода приборы обладают определенной степенью защиты от негативных факторов окружающей среды.

Помимо этого инфракрасные модели бывают:

• проводные. Это означает, что они для питания должны подключаться к электросети. Схема подключения здесь будет стандартной для всех моделей;
• беспроводные. Это автономные устройства, которые работают на аккумуляторах и батарейках. Они не подключаются к общей электросети дома, что позволяет их более свободное размещение как в доме, так и на улице. Здесь, для подключения нужна схема, на которой отображено соединение датчика с любым осветительным прибором.

Помимо этого здесь следует указать о существовании комбинированных видов детекторов движения, к которым помимо инфракрасного сенсора будет размещен второй датчик (ультразвуковой или микроволновой).
Какой вид изделия вам нужен для той или иной деятельности. Поэтому делайте свой выбор взвешенно и обдуманно, чтобы не потратить деньги на ненужное приобретение.

Варианты установки

Подключение датчика инфракрасного типа может вестись по разнообразным схемам. Наиболее часто востребованы схемы, указывающие подключение изделия к осветительным приборам. Подключение ИК-датчика возможно двумя способами:

• через распределительную коробку;
• непосредственно в месте размещения.

Какой бы способ вы не выбрали, нужна специальная схема, отвечающая тем или иным вашим запросам.
Самым простым способом подключения данного типа детектора является установка его с помощью выключателя. В этой ситуации подключение лампы происходит на другую электрическую цепь. Здесь, если выключатель полностью снять, датчик сможет самостоятельно отвечать за включение и выключение света. Схема такого подключения приведена ниже.

Схема подключения через выключатель

Можно подключить детектор непосредственно к проводке. Здесь следует определить провод, идущий к лампе. От него протягиваем новый и соединяем с красным контактом датчика. Схема подключения в такой ситуации имеет следующий вид.

Схема подключения к проводке

Для того чтобы датчик исправно работал, схема подключения должна соблюдаться неукоснительно.

Заключение

Для создания в доме системы «умный свет» инфракрасный датчик отлично подойдет. Он обладает массой преимуществ, которые позволят вам автоматизировать систему управления светом наилучшим образом, а также снизить собственные затраты на потребление электроэнергии. Кроме этого подобного рода устройства, установленные своими руками, вполне могут применяться и для создания наружного освещения. Здесь они отлично впишутся в охранные системы, обеспечив вас дополнительной безопасностью.

Инфракрасный датчик движения – особенности устройства и применения

Датчик движения – это чувствительный прибор, который регистрирует перемещение в комнате живых (и не только) объектов, после чего даёт сигнал на соответствующее оборудование. Одними из первых датчики движения появились в системах охранной сигнализации – там они помогали установить проникновение постороннего в помещение или на территорию, а затем включали оповещение. Сегодня сфера применения этих устройств значительно расширилась и стала активно применяться в частном жилье в самых мирных целях. Особенно активно внедрение датчиков движения наблюдается в системах «умного дома».

Виды датчиков движения

Есть множество классификаций регистрирующих движение приборов, но главным остаётся принцип градации по типу устройства. Для того, чтобы почувствовать движение, прибору нужно зарегистрировать изменение определённых параметров. Реализовано это может быть различными способами – с помощью микроволн, ультразвуковых колебаний и других физических явлений. Такие датчики являются активными – они постоянно испускают поток излучений, а после появления движущегося тела регистрируют отражения волновых колебаний.

Принцип действия инфракрасного датчика движения

При превышении определённого порога (обычно он выставляется при монтаже и во многом обусловлен чувствительностью прибора) пироэлектрический элемент срабатывает и посылает сигнал на сопряжённые устройства.

В чём преимущества инфракрасного датчика

Прибор, регистрирующий движение по тепловому излучению, имеет весомые плюсы и минусы:

Но именно эти недостатки малосущественны в условиях комнатного использования, ведь в квартире и доме не стоит мороз, а люди не ходят в шубах. Что касается зоны охвата, то она всегда ограничена габаритами помещения.

Данные особенности позволяют рассматривать инфракрасные датчики как оптимальный инструмент для автоматизации сценариев «умного дома».

Область применения

Автоматизация домашнего освещения

Наиболее частый сценарий, используемый в жилых помещениях – квартирах и домах. При срабатывании детектора движения датчик посылает сигнал контроллеру, а тот включает освещение в соответствующей комнате. Это может быть как местный, так и общий свет, а также всевозможные дополнительные источники: светодиодные ленты, подсветка прикроватной зоны и другое.

Вместе с установкой инфракрасных сенсоров удаётся разрешить ситуацию, когда хозяева выходят из комнаты, забывая выключить в ней свет.

Охранные функции

Подобное использование тепловой воспринимающей аппаратуры было первым, и оно продолжает давать хорошие результаты. С помощью датчика движения можно:

1. Организовать отправку push-сообщения на смартфон владельца (функция активируется в моменты ухода из квартиры).
2. Запрограммировать включение сигнализации, в том числе отправку тревожного сигнала на пост охраны.
3. Просмотреть время прихода членов семьи в разделе «лог», где ведётся история срабатываний датчика.

Управление климатической техникой

Такая связка применяется реже, чем с освещением, однако также имеет место быть. По сигналу датчика могут быть включены устройства, поддерживающие параметры холода и тепла в квартире: батареи или система тёплого пола, кондиционер, вентилятор, увлажнитель и другие приборы. Таким образом, максимальный расход энергии происходит лишь в нужное время, а не постоянно.

Критерии выбора инфракрасного датчика движения

Все устройства, которые есть на рынке, весьма похожи друг на друга, однако и у них есть достаточно отличий, которые будут серьёзно влиять на практику их применения в системе «умный дом».

Питание

Все датчики делятся на проводные и беспроводные. Первые получают питание по кабелю, вторым для питания нужен аккумулятор или даже обычная батарейка, которой тоже хватает надолго в силу малого энергопотребления.

У каждого вида есть свои преимущества: проводные устройства действуют от постоянной электросети, зато беспроводные легче размещать – не нужно прокладывать слаботочный кабель.

Передача данных

Здесь всё снова упирается в провода. Датчики могут соединяться со шлюзом напрямую, через систему кабелей, скрытых за натяжными потолками, плинтусами или в штробах. Беспроводные устройства соединяются с хабом по Wi-Fi или Bluetooth. Например, в системе Aqara используется специальный протокол Zigbee.

Угол обзора

Устройства, которые крепятся на стену, охватывают обычно 150 – 180°. Если говорить о потолочном датчике, то он имеет круговой обзор и регистрирует любое движение в комнате в радиусе действия.

Радиус действия

То есть дальность действия устройства. У бытовых инфракрасных датчиков она редко превышает 7 – 9 метров. Впрочем, больше обычно и не нужно. Для установки на улице стоит выбрать более мощные и чувствительные модели с дальностью действия до 15 м.

Особенности размещения

Чаще всего датчики располагают либо на стенах (или любых других вертикальных поверхностях), либо на потолке. Первые модели имеют полусферу линзы в передней части, вторые – снизу. Иногда датчики размещают в углу, чтобы добиться оптимального охвата.

Оснащение фотоэлементом

Популярные датчики движения

Инфракрасные датчики движения сегодня можно приобрести как в магазинах электротехники, так и на различных торговых интернет-площадках.

РЭВ ДДВ-3

Небольшой датчик в формате элемента для самостоятельной сборки и подключения системы реагирования на движения. Предназначен для скрытого монтажа. Компактен, прост, однако радиус действия невелик. Имеет встроенный таймер отключения с регулятором.

ИЭК ЛДД10-009-1100-001

Мощный датчик, дальность действия которого – 12 м – позволяет размещать его на улице. Влагозащита лишь номинальная, от брызг (класс IP44), поэтому рекомендуется размещение под навесом. При довольно крупных размерах регуляторы очень маленькие – для настройки понадобится пинцет.

ИЭК ЛДД11-024-1100-001

Ещё одно устройство от IEK, на этот раз полусферического типа. Допускается как настенный, так и потолочный монтаж. Переключатели размещены под крышкой. Имеет встроенное реле, однако щелчок отличается умеренно тихим звуком.

REV 15283 5

Устройство «не хватает звёзд с неба», но честно выполняет все функции. Может огорчить лишь небольшой угол обзора – 110°.

TDM ЕLECTRIC SQ0324-0016

Может стать хорошим решением в том случае, если нужно установить только один источник света, включающийся от движения.

HIPER IoT M1

Хороший дизайн, отменная чувствительность, удобство и универсальность монтажа – всё для системы «умный дом». Протокол связи со шлюзом – Wi-Fi, через роутер. Из минусов можно отметить довольно длительное время отклика, а также случающиеся сбои в работе, требующие перезагрузки.

Aqara Motion Sensor

Датчик сопрягается не только с фирменным шлюзом Aqara, но и Apple Homekit, а также общим Xiaomi MiHome. Благодаря шаровой ножке может быть размещён в любом месте. Реализация сценариев на основе программного обеспечения делает его одним из лучших вариантов.

ИК датчик движения: Принцип срабатывания, чувствительность, оптические элементы, пироприемник и помехи, блок обработки, защита от помех, типичная модель

Детекторы движения это основа системы безопасности, их тип и технические характеристики определяют уровень ее эффективность и сложность несанкционированного проникновения.

Наиболее распространенными детекторами, применяемыми в системах сигнализации, являются пассивные инфракрасные датчики движения.

Их основная функция – объемный контроль охраняемого пространства всего помещения.

Принцип и условия срабатывания

Устройство регистрирует динамику изменения теплового излучения объекта и общего фона. Мониторинг осуществляется за определенный промежуток времени.

Для срабатывания необходимо совмещение определенных условий. Во-первых, изменение положения объекта в пространстве, контролируемом детектором.

Во-вторых, траектория должна проходить перпендикулярно направлению ИК-излучения, генерируемого устройством.

В-третьих, расстояние от источника излучения должно быть достаточным для его уровня восприятия, то есть он должен определить температурную разницу между объектом (с учетом одежды) и окружающим фоном.

Чувствительность

Основной сканирующий элемент устройства — пироприемник, имеет сдвоенную структуру, и поэтому в плоскости излучения происходит парное расщепление каждого луча.

Исходя из особенностей строения различных моделей инфракрасных датчиков движения, зоны чувствительности различных моделей могут иметь разную конфигурацию. Это могут быть точечные лучи, направленные в небольшой угловой сегмент, формирующие отдаленную точку детекции.

Несколько таких лучей расположенных, горизонтальной или вертикальной плоскости формируют «вертикальный барьер» или «сканирующую поверхность», она может быть горизонтальной или иметь наклон.

Одиночный широкий луч, испускаемый в горизонтальной, или вертикальной плоскости формирует «сканирующий занавес».

Мобильное видеонаблюдение может передавать данные через Wi-Fi, GSM, 3G и 4G сети или CDMA. При этом ключевым параметром, влияющим на эффективность работы системы, является скорость доступа к сети интернет.

Сигнал, который передают камеры, кодируется и преобразовывается в один из форматов поддерживаемый устройством. После чего записывается на HDD диск. Подробнее о системе записи видеонаблюдения читайте тут.

Кроме того, интенсивность генерируемого излучения влияет на протяженность сканируемой зоны срабатывания. Обзорный сектор может составлять от 300 до 1800 для настенных детекторов и круговой – 3600 для потолочных моделей. Так же возможна регуляция количества лучей, и угла их наклона, до 900.

Такое разнообразие обусловлено требованиями к эксплуатации в различных условиях и высоком уровне эффективности, который должен обеспечивать равномерную чувствительность детектора по всему охраняемому объему срабатывания.

Оптические элементы

Чувствительность детектора зависит от процента перекрытия площади луча. Соответственно на расстоянии 15-20 м для выявления объекта размером с человека необходим луч шириной не более 100.

Но при приближении к устройству уровень чувствительности будет возрастать, и с расстояния 5 м тревогу может поднять обычная мышь.

Для распределения равномерности чувствительных зон оптические элементы формируют несколько секторов излучения с различной шириной и направлением под разными углами. Само устройство, как правило, крепиться немного выше человеческого роста.

Следовательно, весь объем зоны обнаружения, разбит на несколько секторов, с различной степенью чувствительности лучей, подобранных таким образом, чтобы общая чувствительность устройства не изменялась от удаления или приближения к нему.

Этот элемент применяется в большинстве моделей, так как имеет ряд преимуществ, среди которых:

Такая система может быть настроена более точно, что дает возможность увеличения ее чувствительности на дальних дистанциях до 60%. Кроме того, сегментная структура позволяет легче настроить защиту ближней «саботажной» зоны.

Современные высокоэффективные модели используют комбинацию обеих систем, где линза Френеля контролирует среднюю зону, а устройства зеркальной оптики дальние подходы и саботажную зону.

Пироприемник и помехи

Пироэлектрический преобразователь – это полупроводниковое устройство, которое способно регистрировать разницу в температурах и преобразовать ее в электрический импульс.

В таких датчиках используются пары, а в некоторых моделях две пары пироэлектрических элементов. Это позволяет снизить количество ложных срабатываний, которые вызывает простое повышение температуры в помещении.

В парных пироприемниках срабатывание происходит только когда пересекаются один из лучей, обработка происходит по дифференциальному алгоритму, вычитая сигнал одного пироэлемента из сигнала другого.

Основные виды помех, которые могут вызвать ложное срабатывание встраиваемых ИК датчиков движения:

• насекомые, попавшие внутрь или на корпус датчика;
• домашние животные;
• вибрации и сотрясения;
• радио и электромагнитные помехи;
• направленные и яркие источники света;
• кондиционеры, батареи, тепловые завесы и другое климатическое оборудование;
• частичное отражение ИК-лучей от внутренней поверхности устройства;
• нагревание внутренних деталей детектора.

Блок обработки

Аналоговое, цифровое или комбинированное устройство, обеспечивающее обработку поступающих от прироприемника сигналов с целью выделения импульса, вызванного нарушителем, из общего потока помех.

Алгоритм обработки основан на анализе формы, длительности и величины сигнала. Сигнал от человеческой фигуры является симметричным и двухполярным, в отличие от шумовых несимметричных сигналов.

Величина сигнала – основной параметр, по которому происходит анализ поступающего импульса.

В недорогих моделях БО анализируют только его, сравнивая с пороговым показателем и подсчитывая количество срабатываний. После превышения определенного числа за единицу времени включается сигнал тревоги.

Такой метод несовершенен и приводит к большому количеству ложных срабатываний от вибраций или электромагнитных помех.

В более дорогих датчиках дополнительно анализируется полярность и симметрия формы поступающего сигнала.

Методы защиты детекторов движения от помех

Специальный светофильтрующий пластик внешних линз позволяет защитить пироэлемент от белого света, для защиты от насекомых между пироприемным элементом и линзой монтируют герметичную камеру.

Некоторые модели детекторов имеют специальную линзу, с зоной нечувствительности до 1 м от пола, что вполне достаточно для небольших домашних животных. Для защиты от электромагнитных помех используется экранирование.

Наиболее эффективные методы защиты от ложных срабатываний заключены в правильной настройке чувствительности и алгоритмах обработки внешних сигналов.

Одной из таких функций является термокомпенсация, которая автоматически повышает чувствительность датчика, когда температура окружающей среды находится в диапазоне 25-350С. Дополнительно применяется функция антимаскинга, которая предупреждает о заклеивании поверхности линзы датчика.

Организовать безопасность и контроль на автостоянке, автомойках, СТО и АЗС можно с помощью видеонаблюдения, а специализированная СКУД поможет контролировать фальсификации персонала, снизить издержки и, как результат, существенно повысить прибыль.

Направлением развития новых систем видеонаблюдения является применение технологий позволяющих расширить угол съемки. Подробнее о новых системах видеонаблюдения читайте в этой статье.

Так же практически все современные модели оборудованы реле вскрытия, которое сигнализирует о взломе устройства.

Типичная бытовая модель со средним функционалом

NV500 компании PARADOX

Оптика – гибридная цилиндро-сферическая линза с сегментами линз Френеля с углом обзора 1020.

Диаграмма направленности рассчитана на обеспечение равномерной чувствительности по всему контролируемому объему. Super Creep Zone – функция контроля саботажной зоны. Цифровая блокировка детекции животных до 16 кг.

Двухуровневый подсчет импульсов по алгоритму APSP. Автокомпенсация температуры. Автоматическая цифровая регулировка чувствительности 5ти уровней. Защита от вскрытия – твердотельное реле.

Датчики такого типа можно использовать не только в системах безопасности или контроля доступа, но и в устройстве автоматического включения освещения, и системы раннего оповещения и т. д.