Принцип роботи і сфера застосування ІК датчика руху

Пристрої, які визначають наявність переміщень в своїй зоні дії, називають датчиками руху. Їх найчастіше використовують для створення охоронних сигналізацій і систем. Найпоширенішим з таких приладів є ІК-датчик руху. Він реагує на невидимі людському оку інфрачервоні хвилі і, порівнюючи їх рівень з фоновим, подає сигнал про появу їх джерела – наприклад, людини.

Принцип дії

Кожен об'єкт, що випромінює тепло, виробляє інфрачервоне випромінювання. У фіксуванні цього процесу полягає принцип роботи датчика руху. Він порівнює рівень випромінювання на конкретній ділянці з фоновим і при досягненні певної різниці між ними подає сигнал з'єднаної з ним апаратурі, будь то вимикач лампи або сигналізація.

Важливою деталлю в цьому процесі є правильний діапазон чутливості пристрою. Якщо він занадто високий, то датчик може спрацьовувати хибно – наприклад, на тепле повітря. Якщо ж показник нижчий, ніж потрібно, то пристрій не зреагує навіть тоді, коли в поле його дії з'явиться людина.

пристрій приладу

Найпростіший ІК-датчик складається з двох невеликих лінз Френеля – складних складових конструкцій з безлічі призматичних фасеток, що утворять опуклу чашу. Вони збирають інформацію про теплових хвилях з конкретної ділянки і передають її приєднаним до них чутливим сенсорам. Зазвичай отримані обома лінзами дані приблизно однакові – це значить, що руху немає. Якщо ж між ними з'являється істотна різниця, то в «поле зору» детектора з'явилася людина або інший об'єкт, що випромінює велику кількість тепла.

На ділі пристрій з двома лінзами буде непрактичним через занадто низьку чутливість. У сучасних моделях датчиків їх встановлено по кілька десятків – від 20 до 60.

Точні схеми детекторів руху відрізняються у різних виробників, але їхня приблизна пристрій схожий. Прилад складається з наступних елементів:

• Оптична система. Включає в себе безліч лінз, які в залежності від моделі пристрою можуть бути різних форм і розмірів, необхідних для покриття потрібної ділянки простору. Відокремлена від інших елементів системи герметичною камерою, щоб уникнути впливу виробляється ними тепла. Може контролювати одну або кілька площин простору, а також робити це вкруговую або по променю.
• Сенсор. Найчастіше їм є піроелектричний елемент, але іноді зустрічаються моделі з термопарами, мікроболометр і напівпровідниками. Реєструє показання, отримані від оптичної системи, і при виникненні в них неоднорідності подає сигнал необхідного приладу.
• Блок обробки сигналу. Аналізує довжину, амплітуду і форму перешкод в інфрачервоному випромінювання, щоб запобігти помилкові спрацьовування. Їх можуть викликати такі чинники, як сонячне світло, вібрація, електромагнітні хвилі, руху тварин, тепло побутових приладів або електроніки і навіть переміщення потоків повітря. Простіші блоки обробки всього лише «відсівають» занадто слабкі сигнали, в той час як складні версії пристроїв аналізують тривалість і частоту неоднорідностей і на їх підставі визначають, перешкоди це чи ні.

Варто відзначити, що все, в чому полягає принцип дії датчика руху – це отримання інформації про наявність в його зоні дії людини. Тому він майже ніколи не використовується без з'єднання з іншими пристроями, які цю інформацію використовують. Ними можуть бути такі прилади:

• сигналізація, що включає тривогу;
• охоронні системи, котрі відправляють повідомлення власнику датчика і службі безпеки;
• лампи, підсвічування басейну та інші освітлювальні прилади, які включаються або вимикаються в залежності від наявності в їх зоні дії людей;
• кліматична техніка, яка зраджує свої параметри за таким же принципом.

Найчастіше продаються ІК датчики теж не самостійно, а в комплекті з охоронними системами або іншою технікою.

Але бувають і виключення – тоді підключати і налаштовувати пристрої доведеться самостійно. Користувачеві для цього буде надано доступ до особистого кабінету на сайті і в мобільному додатку, звідки він зможе задати параметри взаємодії приладів.

Плюси і мінуси

Детектори руху, які реагують на інфрачервоне випромінювання, конкурують з ультразвуковими, мікрохвильовими і комбінованими датчиками. У кожного з них є свої плюси і мінуси, що дозволяють кожному типу залишатися на ринку. Серед переваг ІК датчиків можна виділити такі їх особливості:

• Абсолютна безпека для здоров'я. Пристрій не генерує ніяких хвиль, а тільки приймає їх від навколишніх об'єктів і аналізує. Це вигідно виділяє його на тлі приладів, які піддають приміщення нехай і невеликого, але постійного впливу ультразвуку (він безпечний для людини, але може викликати дискомфорт або навіть серйозні проблеми зі здоров'ям у домашніх тварин) або СВЧ-випромінювання.
• Можливість точного налаштування відстані і кута, під яким повинен знаходитися об'єкт, що рухається для подачі сигналу.
• Можливість роботи на вулиці. Датчик реагує тільки на об'єкти, що створюють різницю температур.

Є у нього і суттєві недоліки. До них можна віднести такі властивості:

• Висока ймовірність помилкових спрацьовувань від нешкідливих впливів.
• Залежність від навколишнього середовища. Датчик не може ефективно працювати при дуже високій або низькій температурі – вище +50 ° C або нижче -35 ° C.
• Можливість обдурити детектор. Якщо перед ним рухатися дуже повільно, то прилад може порахувати виникли від цього коливання в інфрачервоному випромінюванні перешкодами. Крім того, датчик не бачить об'єкти, покриті не пропускають ІК-випромінювання матеріалами або володіють відмінною теплоізоляцією і зливаються з температурним фоном.

При всіх цих плюсах і мінусах він відноситься до середньої цінової категорії – дешевше, ніж СВЧ-детектори, але дорожче ультразвукових.

Іноді ІК датчик поєднується з ними в комбіновані пристрої, щоб різні типи улавливателей випромінювання могли покрити недоліки і слабкі місця один одного.

сфери використання

Серед усіх цих видів датчиків саме інфрачервоні найбільш поширені – і судячи з аналітики, їх ринок буде тільки рости. Пристрої досить часто зустрічаються в повсякденному житті і використовуються в наступних сферах діяльності:

• виробництво електроніки, в тому числі сенсорних телефонів і планшетів, ігрових консолей і розумних годин;
• установка систем автоматичного відкривання дверей в будинках і громадських будівлях;
• автомобілебудування – датчики входять в конструкції подушок безпеки, систем для полегшення маневрування при парковці і автомобілів з системами автоматичного управління;
• охорону здоров'я;
• оборонне виробництво;
• будівництво літаків.

Але найбільша їх частка припадає на системи безпеки різного роду і контроль за системами розумного будинку.

охорона приміщень

Установка ІК детектора руху – дуже поширений спосіб дізнатися про проникнення порушників в житловий будинок або на будь-яку іншу територію. Для цього його підключають до охоронних систем, які допоможуть запобігти подальшому збиток і оповістити про порушення кордонів власності не тільки її власника, а й правоохоронні органи, охорону і служби безпеки.

Залежно від налаштувань охоронна система може послати власнику СМС, електронного листа, повідомлення або навіть подзвонити при отриманні сигналу від приладу.Крім того, нею можуть бути активовані додаткові захисні механізми: включення сигналізації або оповіщувача, закриття автодверей і блокування замків, вимикання світла або повне знеструмлення приміщення.

Ефективність такої охорони в чому залежить від правильності розміщення інфрачервоного сенсора на периметрі. Крім покриття всієї території, він повинен розташовуватися на певній висоті і під правильним кутом, щоб мінімізувати шанси зловмисника злитися з тепловим фоном. При установці також враховується наявність козирків, віконних і дверних рам, прикрас – все це може вплинути на сенсор при його неправильному монтажі.

Крім того, для охоронних датчиків дуже важлива наявність антісаботажной системи, яка активує сигнал і оповіщає власника, якщо хтось спробував зламати пристрій або вплинути на його радіус огляду.

Системи «розумного будинку»

Крім використання в охоронній сфері, інфрачервоні датчики руху широко застосовуються для автоматизації освітлення і регуляції температури в житлових будинках, офісах і інших приміщеннях, де часто бувають люди. Вони отримують інформацію про зміну зовнішнього середовища – наприклад, про появу в зоні дії датчика випромінювання, викликаного теплом людського тіла – і передають її іншим пристроям, якими можуть бути лампи, кондиціонери, системи для відкриття дверей та інші корисні в побуті пристрої. Вони реагують на сигнал і змінюють свої параметри відповідним чином.

За підрахунками зарубіжної компанії дослідження ринку Markets and Markets, які були проведені в 2015 році, автоматизація техніки за допомогою датчиків знижує витрати на освітлення на 60-70%, а загальна витрата електроенергії – на 40%.

Залежно від типу відслідковує пристрої, його можливості фіксувати тривалу присутність і реагувати на рухи, воно може як просто контролювати включення-виключення світла, так і регулювати його яскравість, колір, потужність і інші параметри. Інфрачервоний датчик руху в таких системах часто поєднують з іншими типами відстежують пристроїв, наприклад, з детектором світла. Така комбінація дозволяє підтримувати в певному приміщенні один і той же рівень освітленості в будь-який час доби, коли там хтось перебуває.

Регуляція температури працює схожим чином. ІК датчик уловлює присутність або відсутність людей в приміщенні і передає техніці відповідні сигнали: включитися, вимкнутися або змінити налаштування. Наприклад, він може дати обігрівача або теплій підлозі команду підвищити потужність або включити кондиціонер, якщо хтось увійшов в занадто холодну або тепле приміщення.

У комплексах для автоматичного регулювання клімату, крім детекторів ІЧ випромінювання, майже завжди присутні датчики температури і інші механізми, що доповнюють один одного для досягнення кращих результатів.

критерії вибору

Щоб правильно вибрати інфрачервоний датчик руху, необхідно спочатку визначити мету, для якої він буде використовуватися. Для будинку можна вибрати прилад з меншим діапазоном робочих температур, але з великим кутом огляду. Для вулиці пристрій повинен володіти певним класом захисту – 55 або 65 – і бути захищеним від впливу вітру, дощу та інших факторів навколишнього середовища. Крім того, варто звернути увагу на наступні параметри:

• кут і дальність виявлення неоднорідностей в тепловому фоні;
• точність і зручність настройки параметрів включення і виключення, наприклад, проміжок часу спрацьовування і поріг чутливості;
• споживання електрики, наявність енергозберігаючої функції;
• сфера діяльності, під яку пристосований датчик;
• ефективність як охоронного пристрою.

Важливу роль у виборі датчика руху грає і його фінансова доступність для покупця.Однак варто зазначити, що у випадку з цим приладом найдорожчий варіант завжди є кращим: наприклад, оснащений дзеркальною оптикою детектор з великим радіусом дії буде не потрібен при установці розумного освітлення в невеликій ванній, а надчутливий датчик буде зайвим на вулиці, де тварини і машини провокуватимуть помилкові спрацьовування.