Принцип работы ИК датчика движения

Ик датчик движения: особенности работы, принцип действия, использование в повседневной жизни

Принцип работы ИК датчика движения

Устройства, которые определяют наличие перемещений в своей зоне действия, называют датчиками движения. Их чаще всего используют для создания охранных сигнализаций и систем.

Самым распространённым из таких приборов является ИК-датчик движения.

Он реагирует на невидимые человеческому глазу инфракрасные волны и, сравнивая их уровень с фоновым, подаёт сигнал о появлении их источника — например, человека.

Каждый объект, излучающий тепло, вырабатывает инфракрасное излучение. В фиксировании этого процесса заключается принцип работы датчика движения. Он сравнивает уровень излучения на конкретном участке с фоновым и при достижении определённой разницы между ними подаёт сигнал соединённой с ним аппаратуре, будь то выключатель лампы или сигнализация.

Важной деталью в этом процессе является правильный диапазон чувствительности устройства. Если он слишком высокий, то датчик может срабатывать ложно — например, на тёплый воздух. Если же показатель ниже, чем нужно, то прибор не среагирует даже тогда, когда в поле его действия появится человек.

Устройство прибора

Простейший ИК-датчик состоит из двух небольших линз Френеля — сложных составных конструкций из множества призматических фасеток, образующих выпуклую чашу.

Они собирают информацию о тепловых волнах с конкретного участка и передают её подсоединённым к ним чувствительным сенсорам. Обычно полученные обеими линзами данные примерно одинаковы — это значит, что движения нет.

Если же между ними появляется существенная разница, то в «поле зрения» детектора появился человек или другой объект, излучающий большое количество тепла.

На деле устройство с двумя линзами будет непрактичным из-за слишком низкой чувствительности. В современных моделях датчиков их установлено по несколько десятков — от 20 до 60.

Точные схемы детекторов движения отличаются у разных производителей, но их примерное устройство похоже. Прибор состоит из следующих элементов:

  • Оптическая система. Включает в себя множество линз, которые в зависимости от модели устройства могут быть разных форм и размеров, необходимых для покрытия нужного участка пространства. Отделена от прочих элементов системы герметической камерой, чтобы избежать воздействия вырабатываемого ими тепла. Может контролировать одну или несколько плоскостей пространства, а также делать это вкруговую или по лучу.
  • Сенсор. Чаще всего им является пироэлектрический элемент, но иногда встречаются модели с термопарами, микроболометрами и полупроводниками. Регистрирует показания, полученные от оптической системы, и при возникновении в них неоднородности подаёт сигнал необходимому прибору.
  • Блок обработки сигнала. Анализирует длину, амплитуду и форму помех в инфракрасном излучения, чтобы предотвратить ложные срабатывания. Их могут вызвать такие факторы, как солнечный свет, вибрация, электромагнитные волны, движения животных, тепло бытовых приборов или электроники и даже перемещение потоков воздуха. Более простые блоки обработки всего лишь «отсеивают» слишком слабые сигналы, в то время как сложные версии устройств анализируют длительность и частоту неоднородностей и на их основании определяют, помехи это или нет.

Стоит отметить, что всё, в чём заключается принцип действия датчика движения — это получение информации о наличии в его зоне действия человека. Поэтому он почти никогда не используется без подключения к другим устройствам, которые эту информацию используют. Ими могут быть такие приборы:

  • сигнализация, включающая тревогу;
  • охранные системы, отправляющие уведомление владельцу датчика и службе безопасности;
  • лампы, подсветка бассейна и прочие осветительные приборы, которые включаются или выключаются в зависимости от наличия в их зоне действия людей;
  • климатическая техника, изменяющая свои параметры по такому же принципу.

Чаще всего продаются ИК датчики тоже не самостоятельно, а в комплекте с охранными системами или другой техникой.

Но бывают и исключения — тогда подключать и настраивать устройства придётся самостоятельно. Пользователю для этого будет предоставлен доступ к личному кабинету на сайте и в мобильном приложении, откуда он сможет задать параметры взаимодействия приборов.

Плюсы и минусы

Детекторы движения, которые реагируют на инфракрасное излучение, конкурируют с ультразвуковыми, микроволновыми и комбинированными датчиками. У каждого из них имеются свои плюсы и минусы, позволяющие каждому типу оставаться на рынке. Среди преимуществ ИК датчиков можно выделить такие их особенности:

  • Абсолютная безопасность для здоровья. Устройство не генерирует никаких волн, а только принимает их от окружающих объектов и анализирует. Это выгодно выделяет его на фоне приборов, которые подвергают помещение пусть и небольшому, но постоянному воздействию ультразвука (он безопасен для человека, но может вызвать дискомфорт или даже серьёзные проблемы со здоровьем у домашних животных) или СВЧ-излучения.
  • Возможность точной настройки расстояния и угла, под которым должен находиться движущийся объект для подачи сигнала.
  • Возможность работы на улице. Датчик реагирует только на объекты, создающие разницу температур.

Есть у него и существенные недостатки. К ним можно отнести такие свойства:

  • Высокая вероятность ложных срабатываний от безобидных воздействий.
  • Зависимость от окружающей среды. Датчик не может эффективно работать при слишком высокой или низкой температуре — выше +50 °C или ниже -35 °C.
  • Возможность обмануть детектор. Если перед ним двигаться очень медленно, то прибор может посчитать возникшие от этого колебания в инфракрасном излучении помехами. Кроме того, датчик не видит объекты, покрытые не пропускающими ИК-излучения материалами или обладающие отличной теплоизоляцией и сливающиеся с температурным фоном.

При всех этих плюсах и минусах он относится к средней ценовой категории — дешевле, чем СВЧ-детекторы, но дороже ультразвуковых.

Иногда ИК датчик совмещается с ними в комбинированные устройства, чтобы разные типы улавливателей излучения могли покрыть недостатки и слабые места друг друга.

Сферы использования

Среди всех этих видов датчиков именно инфракрасные наиболее распространены — и судя по аналитике, их рынок будет только расти. Устройства довольно часто встречаются в повседневной жизни и используются в следующих сферах деятельности:

  • производство электроники, в том числе сенсорных телефонов и планшетов, игровых консолей и умных часов;
  • установка систем автоматического открывания дверей в домах и общественных зданиях;
  • автомобилестроение — датчики входят в конструкции подушек безопасности, систем для облегчения маневрирования при парковке и автомобилей с системами автоматического управления;
  • здравоохранение;
  • оборонное производство;
  • строительство самолётов.

Но наибольшая их доля приходится на системы безопасности различного рода и контроль за системами умного дома.

Охрана помещений

Установка ИК детектора движения — очень распространённый способ узнать о проникновении нарушителей в жилой дом или на любую другую территорию. Для этого его подключают к охранным системам, которые помогут предотвратить дальнейший ущерб и оповестить о нарушении границ собственности не только её владельца, но и правоохранительные органы, охрану и службы безопасности.

В зависимости от настроек охранная система может послать владельцу СМС, электронное письмо, уведомление или даже позвонить при получении сигнала от прибора. Кроме того, ею могут быть активированы дополнительные защитные механизмы: включение сигнализации или оповещателя, закрытие автодверей и блокировка замков, выключение света или полное обесточивание помещения.

Эффективность такой охраны во многом зависит от правильности размещения инфракрасного сенсора на охраняемом периметре.

Помимо покрытия всей территории, он должен располагаться на определённой высоте и под правильным углом, чтобы минимизировать шансы злоумышленника слиться с тепловым фоном.

При установке также учитывается наличие козырьков, оконных и дверных рам, украшений — всё это может оказать воздействие на сенсор при его неправильном монтаже.

Кроме того, для охранных датчиков очень важно наличие антисаботажной системы, которая активирует сигнал и оповещает владельца, если кто-то попытался сломать устройство или оказать воздействие на его радиус обзора.

Системы «умного дома»

Помимо использования в охранной сфере, инфракрасные датчики движения широко применяются для автоматизации освещения и регуляции температуры в жилых домах, офисах и прочих помещениях, где часто бывают люди.

Они получают информацию об изменении внешней среды — например, о появлении в зоне действия датчика излучения, вызванного теплом человеческого тела — и передают её другим устройствам, которыми могут быть лампы, кондиционеры, системы для открытия дверей и прочие полезные в быту устройства.

Они реагируют на сигнал и изменяют свои параметры соответствующим образом.

По подсчётам зарубежной компании исследования рынка Markets and Markets, которые были проведены в 2015 году, автоматизация техники с помощью датчиков снижает траты на освещение на 60—70%, а общий расход электроэнергии — на 40%.

В зависимости от типа отслеживающего устройства, его возможности фиксировать длительное присутствие и реагировать на движения, оно может как просто контролировать включение-выключение света, так и регулировать его яркость, цвет, мощность и прочие параметры.

Инфракрасный датчик движения в таких системах часто совмещают с другими типами отслеживающих устройств, например, с детектором света.

Такая комбинация позволяет поддерживать в определённом помещении один и тот же уровень освещённости в любое время суток, когда там кто-то находится.

Регуляция температуры работает похожим образом. ИК датчик улавливает присутствие или отсутствие людей в помещении и передаёт технике соответствующие сигналы: включиться, выключиться или изменить настройки. Например, он может дать обогревателю или тёплому полу команду повысить мощность или включить кондиционер, если кто-то вошёл в слишком холодное или тёплое помещение.

В комплексах для автоматической регуляции климата, помимо детекторов ИК излучения, почти всегда присутствуют датчики температуры и другие механизмы, дополняющие друг друга для достижения лучших результатов.

Критерии выбора

Чтобы правильно выбрать инфракрасный датчик движения, необходимо сначала определить цель, для которой он будет использоваться. Для дома можно выбрать прибор с меньшим диапазоном рабочих температур, но с большим углом обзора.

Для улицы устройство должно обладать определённым классом защиты — 55 или 65 — и быть защищённым от воздействия ветра, дождя и прочих факторов окружающей среды.

Кроме того, стоит обратить внимание на следующие параметры:

  • угол и дальность обнаружения неоднородностей в тепловом фоне;
  • точность и удобство настройки параметров включения и выключения, например, промежуток времени срабатывания и порог чувствительности;
  • потребление электричества, наличие энергосберегающей функции;
  • сфера деятельности, под которую приспособлен датчик;
  • эффективность как охранного устройства.

Немаловажную роль в выборе датчика движения играет и его финансовая доступность для покупателя.

Однако стоит отметить, что в случае с этим прибором самый дорогой вариант всегда является лучшим: например, оснащённый зеркальной оптикой детектор с огромным радиусом действия будет не нужен при установке умного освещения в небольшой ванной, а сверхчувствительный датчик будет лишним на улице, где животные и машины будут провоцировать ложные срабатывания.

Инфракрасный датчик движения: оптическая схема и блок обработки сигналов

Принцип работы ИК 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.

Инфракрасный датчик движения для освещения

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.

Зона действия инфракрасного датчика

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.

Устройство инфракрасного датчика

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.

Сенсор инфракрасного датчика

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.

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.

Распознавание животных инфракрасным датчиком

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.

Схема работы инфракрасного датчика движения

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.

Принцип работы датчика движения – схема и особенности

Принцип работы ИК датчика движения

В отличие от точечных датчиков, к которым относятся магнитоконтактные устройства, датчики движения обладают способностью контролировать определённый объём внутри помещения или достаточно протяжённый участок периметра. Работа датчика движения базируется на некоторых физических принципах. Датчики, в зависимости от конструкции, могут реагировать на температуру, массу, магнитное поле, вибрацию или звук.

Типы датчиков движения

На основе современной элементной базы можно разработать устройство, которое будет соответствующим образом реагировать на любой параметр материального объекта.

Например, приборы, реагирующие на металл или радиоактивность, широко применяются в аэропортах, а датчики фиксирующие увеличение концентрации бытового газа могут быть использованы в домашних и промышленных системах.

Охранные системы предназначены, чтобы защитить объект или территорию  от проникновения посторонних лиц, поэтому датчики движения фиксируют перемещение и массу объекта. В системах сигнализации используются следующие типы датчиков движения:

  • Тепловые (инфракрасные) детекторы
  • Ультразвуковые активные датчики
  • Радиоволновые датчики
  • Комбинированные устройства

Инфракрасный датчик

Принцип работы теплового датчика движения основан на определении температуры объекта, которая отличается от температуры окружающей среды. Инфракрасное или тепловое излучение фокусируется специальной оптической системой и направляется на чувствительный полупроводниковый элемент, который называется PIR-сенсор.

Для того чтобы датчик не реагировал на нагретые, но неподвижные объекты типа радиаторов отопления, линзы разбивают зону чувствительности датчика на несколько отдельных лучей.

В горизонтальной плоскости, диаграмма чувствительности инфракрасного датчика больше всего напоминает развёрнутый веер. Датчик сработает в том случае, если объект последовательно пересечёт несколько лучей.

За подсчёт числа импульсов отвечает микроконтроллер устройства.

Тепловое излучение объекта вызывает изменение электрического потенциала PIR-сенсора. Схема сравнения или компаратор фиксирует разницу между температурой окружающей среды и температурой объекта. Эта разница обрабатывается по определённому алгоритму и в конечном итоге вызывает срабатывание реле, включающего сигнал тревоги.

Таким образом, для срабатывания инфракрасного детектора движения необходимо соблюдение двух условий:

  • Объект должен испускать тепловое излучение
  • Объект должен перемещаться

Одним из важных параметров, влияющих на работу тепловых датчиков, является скорость движения физического тела. Передвижение с очень малой скоростью может не зафиксироваться, как нарушение контролируемой зоны.

Обычно инфракрасные датчики уверенно реагируют на скорость перемещения объекта от 0,3 до 3,0 м/сек.

Тепловые охранные устройства имеют две основные модификации:

  • Объёмный датчик
  • Поверхностный датчик.

Модификация определяется конфигурацией зоны обнаружения. Эта зона у объёмного датчика по вертикали и горизонтали имеет форму лепестка, который расширяется на протяжении 10-15 метров от датчика.

Поверхностный датчик (штора) образует узкую по горизонтали и широкую по вертикали зону захвата.

Датчики, использующие регистрацию теплового излучения от объекта, называются пассивными датчиками.

Примером объёмного датчика может служить охранный извещатель «Фотон-9» (ИО409-8) с углом обзора 90 градусов и длиной зоны 10 метров, а датчик «Астра-531» работает по принципу «штора».

Активные датчики состоят из источника инфракрасного излучения и приёмного устройства, между которыми находится блокируемая зона. Пересечение нарушителем невидимого луча фиксируется приёмником. Такие устройства применяются для охраны периметра.

Обычно излучающая система выдаёт несколько параллельных лучей, которые невозможно пересечь незаметно.

Ультразвуковой датчик движения

Схема работы ультразвукового датчика движения основана на принципе звуковой локации. Основу такого датчика составляет звуковой генератор, вырабатывающий колебания с частотой порядка 25-40 КГц.

Эти колебания не слышны человеческим ухом, но, как любые звуковые волны, отражаются от препятствия и возвращаются обратно к источнику. Датчик движения имеет излучатель колебаний и микрофон, который воспринимает отражённый сигнал.

В соответствии с эффектом Доплера любое движущееся тело пересекающее поток излучения изменяет интерференционную картину. Поэтому частота отражённого сигнала будет немного отличаться от излучаемой частоты.

Если в тепловом датчике происходит сравнение разности напряжений, то в ультразвуковом сравнивается разность частот. В результате, после обработки сигнала, включается реле тревоги.

В качестве излучателя и приёмника используются элементы из пьезокерамики. Для повышения помехоустойчивости в схеме устройства применяются активные полосовые фильтры.

Ультразвуковой датчик «Астра-642» образует объёмную зону обнаружения всего помещения протяжённостью 10 метров.

Радиоволновый датчик движения

Этот тип охранного извещателя, как и ультразвуковой датчик работает на эффекте Доплера и в компараторе происходит сравнение двух частот – излучаемой и отражённой. Вместо звуковой частоты микрочип охранного датчика генерирует СВЧ излучение с частотой 5,0-12 ГГц.

Генератор реализован на диоде Ганна, а передающая и приёмная антенны представляют собой микрополосковые линии. Радиоволновый датчик движения работает как локатор и при необходимости может определять не только появление движущегося объекта, но и расстояние до него.

Датчики движения, работающие на микроволновом излучении, эффективно применяются для сканирования больших площадей и в условиях акустических и тепловых помех, то есть в тех условиях, когда применение инфракрасных и ультразвуковых устройств затруднено или невозможно.

Ограничение на использование СВЧ датчиков движения накладывает негативное воздействие микроволнового излучения на живые организмы, поэтому мощность передатчика выбирается минимальной. Радиоволновый датчик «Аргус-2» (ИО407-5/4) обеспечивает зону обнаружения 16 Х 8 метров или 90 м2 при использовании четырёх частотных диапазонов (литер).

Комбинированные датчики движения

Одним из существенных недостатков микроволновых датчиков является то, что СВЧ излучение свободно проникает через лёгкие строительные конструкции.

Срабатывание устройства может произойти от помехи, находящейся в соседнем помещении. Чтобы этого избежать в охранных системах применяются комбинированные извещатели.

Такая конструкция представляет собой два датчика, работающих на общий контроллер, то есть они включаются по схеме «И».

Обычно в одно устройство объединяются инфракрасный и радиоволновый датчик. Эта схема отличается высокой помехоустойчивостью, надёжностью и отсутствием ложных срабатываний.

Комбинированный датчик движения «Сокол-3» (ИО414-3) совмещает в себе инфракрасный и радиоволновый датчики движения.

Он устанавливается на потолке и формирует зону обнаружения типа «Шатёр» диаметром до 10 метров.

Инфракрасный датчик движения

Принцип работы ИК датчика движения

Инфракрасный датчик движения – электронное устройство, реагирующее на изменение уровня теплового фона контролируемого пространства. Все организмы излучают тепло в инфракрасном диапазоне, в том числе тело человека.

Инфракрасные датчики движения

Когда применяются ИКДД

Прибор в первую очередь предназначен для фиксации движения людей. Перемещения объекта в зоне обзора инфракрасного датчика движения (ИКДД) замечают фотоэлементы головки прибора. Сигнал подаётся в электронный блок управления, который, в свою очередь, через реле включает то или иное устройство.

Датчики движения эксплуатируются, преследуя различные цели в определённых условиях. ДД различаются по назначению:

  • охранные системы;
  • управление освещением;
  • система «Умный дом».

Охранные системы

Проблема охраны придомовых территорий и помещений в зданиях и сооружениях во многом решается за счёт установки ИКДД. Контрольные устройства работают совместно с системой видеонаблюдения, звуковой сигнализацией.

В отсутствии хозяина детектор движения, установленный в салоне автомобиля, при приближении человека к машине включает камеру видеорегистратора. Если произошло воровство, водитель потом может увидеть, кто это сделал.

Управление освещением

Установленные датчики в доме или квартире могут существенно сэкономить затраты на оплату электроэнергии. Подсоединенные к приборам освещения в доме или на улице инфракрасные датчики мгновенно включают свет при появлении человека в зоне охвата ИК детекторов.

ИКДД, управляющие освещением, имеют три опции настроек, это:

  • освещённость;
  • чувствительность;
  • время задержки.

Освещённость

Реакцию прибора на степень освещённости зоны контроля регулируют винтом «LUX». В зависимости от места установки регулятор поворачивают в определённую позицию. В закрытых помещениях от наружного света шлиц винт ставят напротив отметки «Max». Если прибор должен срабатывать при наступлении сумерек, то положение регулятора фиксируют опытным путём.

Чувствительность

Винтом «Sens» добиваются реакции ИКДД на определённый объём движущегося объекта. Особенно это нужно для уличных приборов, чтобы они не реагировали на мелких животных.

Время задержки

Время задержки регулируют поворотом винта «Time». Это даёт возможность работать освещению некоторое время после прекращения какого-либо движения в поле обзора ДД. Временной промежуток устанавливают в пределах от 5 секунд до 10 минут.

Важно! Универсальность применения ДД позволяет создавать комбинированные схемы охраны различных объектов. Датчики устанавливают на огородах и в полях, гаражах и мастерских, складских помещениях и т.д. ИК датчик может производить одновременное включение света, сирены, видеокамеры и передать по беспроводной связи информацию на смартфон.

Система «Умный дом»

Операционная система «Умный дом» приобретает всё большую популярность у населения страны. Управляющий комплекс может устанавливать режимы работы различных домашних устройств и оборудования. Датчики движения являются неотъемлемой частью этой системы.

Инфракрасные детекторы при появлении хозяев в жилище передают сигналы в операционную систему, которая может включить тёплые полы, вентиляцию, открыть шторы на окнах и многое другое. Управлять «Умным домом» можно дистанционно с помощью мобильного телефона.

Разновидности и особенности ИК датчиков

Инфракрасные датчики движения по энергопитанию делятся на два вида:

  1. Сетевые приборы;
  2. Автономные датчики.

Сетевые приборы

ИК детекторы подключают к бытовой электросети напряжением 220 вольт. ДД устанавливают стационарно потому, что они привязаны к электропроводке. Чтобы датчик перенести в другое место, нужно переместить провода вслед за прибором.

Автономные датчики

Мобильные ИКДД можно закрепить на любой плоскости внутри дома. Датчик питается от батареек, поэтому не зависит от точек подключения к электросети. Обычно приборы оснащены электронной схемой с динамиком. Крепят их к любым поверхностям с помощью двустороннего скотча.

По месту установки датчика приборы изготавливают в двух видах:

  1. Уличные (наружные);
  2. Внутренние.

Уличные

ДД используют для контроля открытых пространств. Максимальное расстояние до объекта для прибора составляет 10-15 м.

Оперативная дальность реагирования устройства зависит от высоты его установки (максимум 3 м). Наружные датчики являются составляющими элементами охранной системы.

Отличительной особенностью приборов является усиленная защита от негативных воздействий атмосферы (мороза, дождя и ветра).

Внутренние

Приборы для помещений изготовители помещают в корпуса белого или серого цвета, в отличие от чёрных уличных ДД. Внутренние ИК детекторы не защищены от низкой температуры и ветровой нагрузки. Влагозащита у них на низком уровне. То есть эти приборы предназначены для эксплуатации только в закрытых пространствах.

Датчики различают по виду крепления:

  • потолочные;
  • настенные;
  • угловые;
  • универсальные.

Потолочные модели монтируют на перекрытиях, когда нужно контролировать пространство вокруг на 3600. Настенные – реагируют узконаправленно: на выход/вход помещения. Угловые ДД нужны для контроля смежных комнат или коридоров. Крепление универсальных датчиков позволяет устанавливать их в любом положении.

Потолочный детектор движения

Принцип работы ДД

Датчик движения в прожекторе

Чтобы понять, как работают датчики движения, нужно рассмотреть схему ИК детектора, понять из чего состоит прибор, и как функционируют его элементы.

Устройство и схема работы ИКДД

Принцип строения схемы ДД основан на совокупности трёх элементов: это оптическая система, пироприёмник и блок обработки сигналов.

Пироприёмник

Пирочувствительный элемент чутко реагирует на изменение фокусировки оптической системы. В случае появления объекта в зоне наблюдения микропроцессор пироприёмника передаёт сигнал в операционный блок.

Преимущества

Датчик движения своими руками

Инфракрасные датчики движения обладают рядом преимуществ, таких как:

  • простота монтажа;
  • удобная и понятная настройка режимов работы;
  • широкая сфера применения;
  • долговечность;
  • высокая точность настройки чувствительности;
  • низкая стоимость.

Где устанавливаются ДД

В зависимости от предназначения ИК датчика выбирают место для его установки. На улице датчики размещают на столбах и стенах фасадов зданий и сооружений. ДД на опорах обязательно должны быть защищены козырьком от атмосферных осадков. Максимальная высота датчика не должна превышать 3 м.

В помещениях определяют место крепления в зависимости от выбора зоны контроля. Если нужно охватить всю площадь комнаты, то выбирают потолочный вариант. В проходных помещениях устанавливают угловые и настенные модели.

Взаимодействие с другими устройствами

Инфракрасные датчики движения оснащены электромеханическими реле, которые в экстренном случае включают питание сопутствующего оборудования. Подключение к приборам освещения выполняется просто. Так же обстоит дело и с другими устройствами. Операционной системе «Умный дом» достаточно получить от ДД сигнал, и запрограммированные действия произведёт блок управления.

Дополнительная информация. Возможности интернета позволяют подобрать и купить нужную модель инфракрасного датчика движения, не выходя из дома. Товар доставят прямо по адресу за короткое время.

Использование

В основном инфракрасные датчики движения используются на следующих направлениях:

  • защита от проникновения;
  • автоматизация света;
  • автоматизация климата.

Защита от проникновения

В ночное время суток ИКДД эффективно «выявляют» лиц, незаконно проникающих на частную территорию, в жилые помещения, склады и пр. Одновременно могут включиться сирена и яркое освещение объекта. Также к системе оповещения можно подключить видеорегистратор. Для охвата больших площадей устанавливают несколько ДД.

Автоматизация света

Автоматическое включение света в помещениях при появлении людей исключает траты электроэнергии во время их отсутствия. В тёмных местах на улице, где наблюдаются редкие прохожие, датчики включают свет на время пересечения людьми этих участков. Тем самым достигается экономия электричества, которые было бы потрачено на бесполезное освещение.

ИК датчик с беспроводной сигнализацией (звонком)

Автоматизация климата

В вопросе автоматизации температурного режима в домах и квартирах ИК детекторы играют важную роль. Они подают команды в блоки управления кондиционерами, тёплыми полами и прочего оборудования в зависимости от присутствия или отсутствия людей в подконтрольном пространстве.

Многофункциональность ИК датчиков движения привлекает большое количество потенциальных покупателей. Простота монтажа и эксплуатации, долговечность и невысокая стоимость приборов – всё это делает их самыми популярными устройствами на рынке электротехники.

Инфракрасный датчик движения. Как устроен и работает?

Принцип работы ИК датчика движения

Инфракрасный датчик движения, это прибор в основу функционирования которого положена его способность срабатывать в случаях, когда возникает интенсивное тепловое фоновое излучение.

Данные устройства реагируют, когда источник излучения попадает в непосредственную зону действия. Точность работы прибора зависит от места расположения объекта, вызвавшего срабатывание.

Важно учесть, что тепловое излучение вырабатывают не только люди, но и животные, и неодушевленные предметы.

Во избежание ложного срабатывания устройство настроено таким образом, что реагирует в случаях, когда объект имеет соответствующую скорость перемещения, а также он непосредственно пребывает в рабочей зоне чувствительного прибора.

При возникновении обоих условий датчик срабатывает и происходит передача сигнала к электронной схеме управления. Этот блок комплексной системы выполняет определенную (заранее запрограммированную) задачу в зависимости от возникшей ситуации.

В частности, используются конкретные устройства, выполняющие определенные задачи. Среди наиболее активно используемых:

  • выключатель освещения
  • охранная сигнализация
  • регулятор интенсивности освещения
  • устройство открывания (закрывания) дверей
  • блокировка доступа

Вариантов много и они зависят от особенностей территории либо помещения, где установлена система.

Сфера применения инфракрасных датчиков движения

Современные инфракрасный датчик движения являются высокотехнологичным устройством, способным эффективно работать в различных системах. Потенциала качественных изделий достаточно для использования как в быту, так и в условиях крупных предприятий. Такими устройствами можно оборудовать:

  • загородные дома
  • лестничные клетки
  • торговые точки
  • подъезды
  • производственные предприятия
  • объекты бизнеса
  • складские помещения
  • офисы
  • общественные здания
  • различные учреждения

Область эффективного использования приборов практически не ограничена.

   Инфракрасный датчик движения, применение

Важно перед окончательным выбором типа устройства учесть специфику работы системы в конкретном месте. Благодаря активному внедрению датчиков ощутимо облегчается работа охранников, сторожей и людей многих других профессий. Также при определенных условиях достижима полная автоматизация, при которой практически не требуется присутствие человека.

Конструктивные особенности ИК датчиков движения

Инфракрасное излучение, вырабатываемое движущимся объектом, распознается пироприемником. Вторым важным элементом конструкции служит мультилинза. Фактически эта деталь являет собой многочисленные мелкие линзы в одном корпусе. Внешний вид мультилинзы схож с матовым цилиндром, на поверхности которого нанесен мелкий узор. В корпусах датчиков мультилинзы расположены перед пироприемниками.

   Устройство инфракрасного датчика

Наличие множества сегментов в мультилинзах неслучайно. Функция каждой мелкой линзы состоит в фокусировании инфракрасного света на один из пироприемников.

Как только перемещающийся объект пропадает из зоны видимости одной мелкой линзы, он фиксируется соседней микролинзой. Соответственно, сигнал улавливается другим пироприемником.

Таким способом удалось основательно расширить площадь территории, охватываемой одним датчиком.

На пироприемнике наблюдается попеременное присутствие и отсутствие сфокусированного инфракрасного света, что позволяет электронной схеме датчика срабатывать и приводить в действие определенные устройства.

Чувствительность датчика напрямую зависит от числа используемых в микролинзе сегментов. Каждой парой (микролинза – сегмент) проводится контроль определенного пространства. В результате при перемещении объекта в пределах этого сектора срабатывание устройства не происходит.

   Инфракрасный датчик движения изнутри

Для исключения возникновения помех и во избежание ложного срабатывания системы производители инфракрасных датчиков все чаще отдают предпочтение использованию сдвоенных, а в определенных случаях и счетверенных пироэлементов. Последние модели надежно защищены от ложных срабатываний.

Условия эффективной работы

Для обеспечения эффективности функционирования устройства необходимо строго придерживаться нескольких важных правил.

  1. Избегать попадания прямого света от ламп освещения.
  2. Позаботиться об отсутствии предметов, препятствующих нормальному обзору датчика в зоне его действия, в частности:
    • высоких предметов мебели
    • колонн
    • люстр
    • подвесных осветительных приборов
    • других предметов, препятствующих работе прибора
  3. Наличие стеклянных перегородок снижает эффективность датчика. Стекло блокирует прохождение инфракрасного света, что чревато возникновением «мертвых зон», то есть участков, пребывающих вне зоны действия датчиков.
  4. Монтаж приборов необходимо проводить с учетом их радиусов обнаружения. Важно, чтобы все углы в помещениях попадали в зону контроля системы. Если этого не удается достичь, необходимо установить несколько датчиков. Как правило, 2 или 3 хватает для большинства типов помещений.
  5. У любой модели имеется собственная диаграмма обнаружения. Когда возможностей одного устройства недостаточно, придется монтировать несколько датчиков, чтобы перекрыть все пространство помещения. При таком варианте расположения происходит «перехлестывание» диаграмм обнаружения отдельных приборов, что основательно повышает эффективность системы в целом.

Дополнительные возможности

Современные модели датчиков прекрасно справляются с основными задачами. Однако, благодаря новейшим разработкам удалось существенно расширить возможности автоматизированных систем. Они не только четко фиксируют любые перемещения в контролируемых помещениях и соответствующим образом на них реагируют, но и способны выполнять многие важные полезные функции.

   Виды инфракрасных датчиков движения

Одной из широкой используемых как в промышленных, так и в бытовых условиях возможностей является мониторинг уровня освещенности. Система определяет место нахождения человека, а также проверяет, достаточно ли в этом секторе освещения. Если показатели отличаются от нормы, происходит включение (выключение) соответствующих источников освещения.

Такие системы эффективны не только на различных участках производства и в торговых точках. Их можно активно использовать в подъездах жилых домов, что позволит существенно сэкономить электроэнергию. Хотя подобные приборы несколько дороже от стандартных вариантов, весомое снижение затрат на освещение делает их выгодными в плане материальных затрат.

Будем рады, если подпишетесь на наш Блог!

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.