Пироэлектрические датчики ик излучения. Инфракрасные охранные извещатели

Д.В. Сукачев , руководитель направления «Домашняя автоматизация», ООО «Марбел М»

Введение

План мероприятий по энергосбережению и повышению энергетической эффективности в Российской Федерации, утвержденный распоряжением Правительства РФ № 1830-р 1.12.2009 (полный текст распоряжения и плана можно посмотреть на веб-портале - прим. ред.) , направленный на реализацию Федерального закона «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации», в частности предусматривает «разработку примерной формы перечня мероприятий для многоквартирного дома (группы многоквартирных домов) как в отношении общего имущества собственников помещений в многоквартирном доме, так и в отношении помещений в многоквартирном доме, проведение которых в большей степени способствует энергосбережению и повышению эффективности использования энергетических ресурсов» (п. 47).

Результаты многочисленных круглых столов, посвященных повышению энергоэффективности в ЖКХ позволяют с большой долей вероятности предположить, что одним из мероприятий будет установка датчиков движения или присутствия для автоматического включения светильников на лестницах, в лифтовых холлах и других проходных зонах, где люди появляются на относительно небольшое время и поэтому держать светильники постоянно включенными нецелесообразно и затратно.

Автоматизация управления освещением позволит снизить расход электроэнергии до 75% .

Датчики движения и присутствия одни из основных элементов систем автоматизации.

Устройство и принципы работы датчиков движения и присутствия

Датчики движения и присутствия автоматически включают/выключают освещение в помещении в зависимости от интенсивности естественного потока света и/или присутствия людей. Принцип их действия основан на регистрации изменения инфракрасного (ИК) излучения , вызванного перемещением или деятельностью человека.

По физической природе видимый свет и ИК излучение одинаковы. ИК излучение также можно сфокусировать линзой, как обычный свет. При попадании ИК излучения на фотоэлемент он меняет свои параметры. При комнатной температуре в видимом свете тела не светятся, а в ИК диапазоне - просто сияют.

На рис. 1 представлена фотография человеческого тела, сделанная в полной темноте.

Рис. 1. Распределение температуры человеческого тела в инфракрасном спектре

Назовем это излучение «инфракрасным светом» или сокращенно - ИК свет. А словом «свет» будем обозначать обычный видимый свет. Яркость ИК света зависит от температуры тела. Что горячее - светится ярче, что холоднее, светится слабее. Контраст между ИК свечением человека и, например, ИК свечением холодного окна значительный. Присутствие человека распознается сразу, см. рис. 1.

ИК свет человека и ИК свет теплого пола практически одинаковы. Распознать человека по контрасту ИК света человека и ИК света теплого пола почти невозможно.

Датчики движения и датчики присутствия реагируют на появление и исчезновение ИК света на фотоэлементе. Такие появления-исчезновения ИК света чаще всего вызваны деятельностью человека, реже факторами, не связанными с человеком, например, движением теплого воздуха от батареи и т.п.

Поэтому ошибочные срабатывания присущи всем датчикам движения (присутствия). Датчики движения более просты по конструкции и реагируют только на активные движения, например, идущего человека.

Датчик присутствия реагирует на все незначительные движения, обычно совершаемые человеком, когда он стоит или сидит: движение пальцев по клавиатуре, покачивание головы и т.п. Если человек будет сидеть абсолютно неподвижно, то через заданное время датчик отключит свет.

На рис. 2 представлено устройство ИК датчика. В середине датчика расположены приемники ИК света - фотоэлементы. Эти элементы накрыты похожей на колпак или цилиндр мультилинзой (рис. 3).

Мультилинза состоит из множества маленьких линз, каждая из которых фокусирует ИК свет на плоскость фотоэлемента, а одна из них - непосредственно на сам фотоэлемент (сигнал регистрируется). При движении человека через какое-то время фокус линзы уходит с фотоэлемента и сигнал пропадает. Затем уже другая линза фокусирует ИК свет человека на фотоэлемент - сигнал опять появляется. Такое появление-исчезновение-появление сигнала - признак присутствия человека.

Рис. 2. Устройство ИК датчика

Рис. 3. Мультилинза ИК датчика

Рис. 4. Принцип работы датчика движения или присутствия

Каждая линза охватывает свой сегмент. Сигнал пропадает при выходе человека (руки человека) за границы этого сегмента. При перемещении внутри сегмента сигнал не меняется.

Первый вывод. Чем больше таких линз, тем более мелкие движения может улавливать датчик.

Вывод второй. С удалением от датчика размер сегмента увеличивается и с какого-то расстояния все мелкие движения, например, движение рук, покачивания головы будут находиться в границах одного сегмента. После этого расстояния датчик присутствия может работать уже только как датчик движения.

У датчиков движения сегменты более крупные по сравнению с датчиками присутствия. Датчики движения загрублены и реагируют на более яркий ИК свет по сравнению с датчиками присутствия.

Установка датчика

На датчик не должен падать прямой свет ламп (рис. 5).

Рис. 5. Размещение светильников и датчика движения или присутствия

В зоне обнаружения датчика не должно быть посторонних объектов, ограничивающих обзор датчика, например подвесных светильников (рис. 6).

Рис. 6. Размещение подвесных светильников

Так же в зоне обнаружения не должно быть перегородок, даже стеклянных, т.к. ИК свет сквозь стекло не проходит.

Основная характеристика датчика движения - радиус обнаружения. Для датчика присутствия - радиус обнаружения сидящего или стоящего человека и радиус обнаружения идущего человека. Этот радиус должен «дотягиваться» до углов помещения. Если не дотягивается, то в комнате придется ставить 2, а то и 3 датчика. Охватить прямоугольное помещение датчиками с круговыми диаграммами можно только с перехлестом диаграмм.

Почти все датчики движения (присутствия) на сегодня - это датчики с круговыми или овальными диаграммами обнаружения. Датчики присутствия с квадратной зоной обнаружения на сегодня выпускаются только единственной немецкой компанией. Квадратная зона обнаружения значительно упрощает проектирование, да и самих датчиков требуется меньше: 4 «квадратных» вместо 7 с круговой диаграммой. Углы помещения надежно перекрываются (рис.7).

Рис. 7. Сравнение круговых и квадратных зон обнаружения

Датчики движения и присутствия следует устанавливать подальше от отопительных приборов, кондиционеров или вентиляторов.

Заключение

и датчики присутствия, и датчики движения реагируют на изменение ИК света;

• изменение ИК света вызывает движение, как человека, так и любых нагретых объектов (животные, поток теплого воздуха);
• у датчиков присутствия более высокая чувствительность по сравнению с датчиками движения, поэтому у них бывает значительно больше ложных срабатываний;
• настройка чувствительности датчика может носить сезонный характер;
• настройка чувствительности датчика присутствия - кропотливый и долгий процесс;
• встроенный микропроцессор обеспечивает стабильную работу датчика практически без ложных срабатываний, ручная настройка чувствительности не требуется;
• датчики с квадратной диаграммой более удобны. В среднем требуется 4 датчика с квадратной диаграммой вместо 7 с круглой.

Литература:

1. «Справочная книга по светотехнике» под редакцией Ю.Б.Айзенберга, Москва, 2008 г.

Датчик движения обычно является частью комплекса средств защиты. Однако эти датчики могут использоваться не только в качестве защиты, но и для автоматизации определенных процессов, к примеру, для срабатывания сигнализации, включения или отключения освещения, открытия или закрытия дверей и так далее. Существуют несколько типов датчиков движения, среди которых инфракрасные, ультразвуковые, микроволновые, смешанные и другие. Однако все они обладают общей отличительной чертой: они реагируют на передвижение в зоне своего действия, хотя каждый вид работает по своему отдельному принципу.

Принцип работы инфракрасных датчиков движения

Инфракрасные датчики — одни из самых популярных и частоиспользуемых в охранных системах. Такой датчик реагирует на инфракрасное излучение и изменение теплового фона в пределах зоны своего действия. Для того чтобы инфракрасный датчик сработал, нужно, чтобы объект определенных размеров пересек зону рабочего действия такого датчика, после чего специальный рабочий элемент передает цифровой сигнал на определенные электронные схемы. Далее выполняется одно из запрограммированых действий.

Основой работы инфракрасных датчикой движения являются так называемые пироприемники, которые используются с целью улавливания инфракрасного излучения. Проще говоря, пироприемник реагирует на изменения температуры. Другим важным элементов устройсва является мультилинза, которая состоит из многих небольших линз, которые фокусируют свет на пироприемниках. Далее полученный сигнал преобразовывается в цифровой, передается на специальное реле, которое и замыкает контакты, после чего, например, срабатывает сигнализация, открывается дверь либо включается свет.

При монтаже и настройке инфракрасных датчиков движения важно помнить и соблюдать некоторые правила. Например, датчик следует устанавливать в местах, куда не попадает прямой свет от ламп, поскольку это может препятствовать корректной работе устройства. Кроме этого, датчик не должен закрываться всевозможными предметами, к примеру, лампами, вазами, мебелью, колоннами, так как подобные предметы ограничивают обзорность датчика, что так же приводит к его некорректной работе.

Помните, что стекло и стеклянные предметы не пропускают инфракрасное излучение. Если препятствие попадает в зону действия устройства, в этом месте образуется так называемая «мертвая зона», где движения не регистрируются датчиком, поскольку инфракрасный пучок не попадает на линзу. При выборе инфракрасного датчика движения, в зависимости от ваших целей, основной характеристикой, на которую следует ориентироваться, является радиус обнаружения объекта, который движется.

Недостатки инфракрасного датчика движения

Из-за особенностей своей работы инфракрасные датчики имеют ряд недостатков, которые могут повлиять на ваше решение при выборе типа датчика. Например, существует вероятность ложного срабатывания системы, ведь датчик отвечает на любое инфракрасное излучение (в том числе и на теплый воздух, который поступает из кондиционера, радиатора и тому подобное). При установке такого датчика вне помещения снижается точность его работы ввиду внешних факторов, среди которых прямой солнечный свет или осадки. Инфракрасный датчик также имеет ограниченный диапазон температур, на которые срабатывает система.

Преимущества инфракрасного датчика

Одним из главных достоинств инфракрасных датчиков является их безопасность для здоровья человека и животных, так как устройство работает без излучения. Кроме этого, такие датчики удобны в использовании за пределами помещения, так как срабатывают только на те объекты, которые излучают собственное тепло. Также инфракрасные датчики можно достаточно точно регулировать и настраивать на определенный угол обнаружения движения.

Инфракрасный датчик движения представляет собой одну из разновидностей техники автоматического управления осветительными приборами. Подобные устройства включают и, спустя определенное время, отключают светильник или прожектор при условии обнаружения движущегося объекта в рабочей зоне. А нерегулярное освещение в темное время суток позволяет сократить расходы на электроэнергию.

Подробнее о направлениях применения

Функция включения света исключительно по необходимости востребована в большей мере на охраняемых территориях, а значит, при организации системы безопасности обычно задействуют автоматические узлы управления освещением. Кроме того, параллельно с датчиком движения можно подключить приборы, выдающие звуковой сигнал (сирену), а также систему видеонаблюдения. Все эти меры целесообразно использовать как в помещении, так и за его пределами.

Различные виды приборов

Устройства автоматического включения света, которые используют внутри объекта, обычно устанавливают на участках, где люди находятся непостоянно: лестничные клетки и пролеты, кладовые помещения, санузлы, коридоры. Датчики для внутреннего монтажа более чувствительны к перепадам температур, поэтому их не следует устанавливать на улице, для этого есть специальные устройства. Еще одно направление применения – системы управления типа «умный дом».

Конструкционные особенности прибора

Прибор автоматического включения света характеризуется отсутствием излучения во время работы, как, например, ультразвуковой аналог. Поэтому его называют – пассивный датчик движения. Такая техника функционирует по принципу регулярного отслеживания инфракрасного излучения в рабочей зоне пироэлектрического датчика.

Определение движения объекта осуществляется посредством оптического элемента – линзы Френеля. При обнаружении в радиусе действия движущегося объекта достаточно крупных размеров пассивный датчик включения света генерирует несколько импульсов, на базе которых формируется сигнал для подачи на пироэлемент. Важным условием при этом является изменение интенсивности теплового излучения фона.

Точность работы подобной техники определяется типом пироэлемента, используемого в конструкции, а также количеством сегментов оптической системы. В последнее время стали популярными сдвоенные и счетверенные пироэлементы, что способствует повышению уровня чувствительности прибора для автоматического включения света и в результате приводит к полному исключению ложных срабатываний.

Но для корректной работы прибора следует устанавливать его в области, куда не попадают прямые лучи от прожектора.

Еще необходимо проследить, чтобы пассивный ИК-датчик располагался в зоне, где отсутствуют стеклянные перегородки и посторонние объекты. Это обусловлено тем, что люстры, колонны, предметы мебели с высокими стенками, а также стекло являются непреодолимыми преградами для проникновения ИК-излучения.

Устройство ИК датчика

Инфракрасный датчик движения может настраиваться в соответствии с условиями эксплуатации. Зимой нередко требуется повышение уровня чувствительности, так как тепловое излучение объекта в холодное время года будет соответствовать фоновому уровню в рабочей зоне прибора автоматического включения света.

Обычно такая техника предполагает наличие возможности настройки временного интервала отключения. При этом пассивный датчик отключит осветительный прибор по прошествии заданного промежутка времени, который может варьироваться от нескольких секунд до 8-10 мин. в зависимости от модели.

Достоинства ИК-датчика

Пассивный прибор для автоматического включения света должен характеризоваться достаточным уровнем точности, простотой и удобством эксплуатации. Все это можно сказать об инфракрасном варианте конструкции. Сравнительно высокую степень точности определения движущегося объекта в радиусе действия обеспечивает оптическая система, а также способность распознавать изменения интенсивности фонового теплового излучения.

Кроме того, пассивный прибор благодаря особенностям конструкции и функционирования характеризуется полной безопасностью во время работы. Это обусловлено отсутствием каких-либо излучений. Например, если сравнивать подобную технику с ультразвуковым исполнением, который не следует использовать в помещении, где постоянно находятся животные, то пассивный датчик является более предпочтительным вариантом.

Как сделать правильный выбор

Устройства автоматического включения света в первую очередь подбираются на основании условий эксплуатации: где планируется установка (на потолке или стене), на улице или в помещении. Существуют разнотипные по степени защиты варианты конструкций, поэтому при выборе нужно определить интенсивность загрязнения участка установки датчика, а также подверженность влаге. Еще один важный критерий – радиус предполагаемого действия прибора. Например, если подключить пассивный датчик на территории, где множество преград (перегородки, предметы мебели и прочее), то качество его работы будет заметно ниже.

Далее, подбирается исполнение для автоматического включения света в соответствии с мощностью осветительных приборов. Нужно сначала определиться с тем, какое количество светильников или прожекторов планируется подключить, а также учесть общую мощность этих осветительных приборов.

Пассивный ИК-датчик должен иметь соответствующие переключатели, позволяющие изменить уровень чувствительности и временной интервал отключения. Это позволит настроить качественную работу прибора в разное время года.

На выбор влияет угол обзора модели. Данный параметр определяется типом крепления: на стене, к потолку. Последний вариант обеспечит более широкую область просмотра. Средняя стоимость подобной техники: от 300 до 600 руб.

Пассивный ИК-датчик подбирается также на основании собственных параметров:

• номинальное напряжение сети (220-230 В), что учитывается при подключении;
• мощность нагрузки может быть указана для разных типов источника света (ламп накаливания, люминесцентных исполнений);
• дальность обнаружения объекта при различных условиях эксплуатации, при этом обычно указываются разные диапазоны значений температур окружающей среды;
• рекомендуемое сечение проводов, что также важно, когда выполняется подключение прибора;
• климатическое исполнение.

Последний параметр из названных наряду с показателем степени защиты позволяет определить наиболее приемлемые условия эксплуатации для работы выбранного устройства.

Схема подключения

Принцип соединения проводов можно понять из инструкции к прибору. Классическая схема, описывающая подключение датчика движения к нагрузке, выглядит следующим образом:

Кроме того, существует вариант, позволяющий дополнительно установить выключатель. Схема в этом случае имеет несколько иной вид:

Можно встретить информацию о том, что датчики движения невозможно повредить, соединив провода неправильно. Это не так и в ситуации, когда подключение выполняется иначе, без оглядки на схему, прибор может сгореть при попытке подать нагрузку.

Особенности монтажа

Для установки в комплектации к датчику предусмотрен соответствующий крепеж. Схема выполнения этих и других работ обычно прилагается в инструкции. Последовательность действий: подключение и монтаж на поверхность, может варьироваться в зависимости от модели прибора. Это обусловлено расположением клеммной колодки. Наличие маркировки внутри короба датчика движения делает подключение более простой задачей.

Для работы потребуется трехжильный провод в соответствующей цветовой гамме, что также должно упростить работу: красный цвет – «нагрузка», синий – «ноль», коричневый – «фаза», желто-зеленый – «земля». Для соединений проводов используются клеммные зажимы или специального типа изолированные наконечники.

Если цвета изоляции проводов не соответствуют стандартным, то чтобы определить «фазу» или «ноль» рекомендуется задействовать индикатор. Работа производится при отключенной нагрузке. Все дальнейшие действия по соединению должны выполняться в соответствии с выбранным вариантом (схема с выключателем или же без него). Таким образом, инфракрасный датчик движения представляет собой подходящее по многим параметрам исполнение, вне зависимости от того, какая схема подключения выбрана.

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

В системах охранной сигнализации используются различные типы датчиков , каждый из которых реагирует на определённый внешний фактор, вызывающий их срабатывание. Следствием срабатывания охранного датчика является формирование сигнала «тревога» на приёмно-контрольном приборе. Наиболее распространённым типом датчиков можно считать тепловые объёмные датчики. Охранные инфракрасные датчики движения отличаются высокой надёжностью, простотой эксплуатации, безопасностью для окружающих и доступной ценой.

Принцип работы ИК-датчиков движения

Принцип действия датчиков такого типа основан на том, что каждый биологический объект является источником теплового излучения , которое ещё называется инфракрасным излучением. Биологическими объектами, в данном случае, считаются любые теплокровные животные и человек.

Основным элементом теплового датчика является PIR (Passive Infrared Sensor) элемент. Он реагирует на инфракрасное излучение с определённого расстояния.

PIR-сенсор состоит из двух чувствительных элементов, заключённых в общий корпус. Два элемента образуют две зоны чувствительности и необходимы, чтобы датчик реагировал на динамические (перемещающиеся) объекты.

После включения питания датчика, оба элемента PIR-сенсора фиксируют одинаковый уровень инфракрасного излучения . Это, как правило, тепловой фон помещения или температура воздуха на улице. В этом случае потенциалы на выходе обоих элементов одинаковые. Когда объект пересекает зону захвата одного из двух чувствительных элементов, полупроводниковый кристалл воспринимает тепловое излучение и уровень напряжения на его выходе меняется.

Именно разность потенциалов элементов PIR-сенсора и вызывает срабатывание датчика.

Для корректной работы устройства сигнал сначала усиливается и затем подаётся на компаратор, где выполняется сравнение двух уровней. Усилитель и компаратор выполнены на счетверённом операционном усилителе. Разница между опорным напряжением и напряжением, поступающим с сенсора, вызывает срабатывание реле, контакты которого, через шлейф сигнализации, управляют работой приёмно-контрольного прибора. Нормальная работа ИК датчика невозможна без автоматической термокомпенсации. Эта схема корректирует чувствительность детектора движения в зависимости от температуры окружающей среды.

Конструкция инфракрасного детектора

Охранные ИК датчики представляют собой компактные устройства, размещаемые на стенах или потолке и предназначенные для работы в системах охранной сигнализации. Электронная схема обеспечивает срабатывание датчика при перемещении объекта в зоне обнаружения , которая может составлять 12-15 метров по горизонтали и образовывать угол захвата до 120 градусов.

Исключение составляют потолочные ИК датчики движения, которые обеспечивают круговую зону обзора за счёт применения нескольких чувствительных сенсоров и оригинальной конструкции фокусирующей линзы.

Конструктивно охранный датчик представляет собой пластмассовую коробочку, размерами не более пачки сигарет. На передней стенке корпуса расположена матрица из линз Френеля, которая играет роль фокусирующего устройства. Она концентрирует тепловое излучение от объекта в узкий пучок и фокусирует его на ИК-сенсоре.

На внутренней плате расположены следующие элементы:

• Инфракрасный PIR-сенсор
• Электронные компоненты схемы
• Контактная колодка
• Потенциометр регулировки чувствительности
• Светодиодный индикатор

Контактная колодка предназначена для подключения проводов питания и шлейфа охранной сигнализации. С помощью потенциометра можно отрегулировать чувствительность датчика таким образом, чтобы он не реагировал на домашних животных. Работоспособность детектора движения можно проверить с помощью индикатора. При включении питания светодиод светится красным светом. При пересечении зоны обнаружения биологическим объектом, светодиод гаснет, затем загорается снова.

В некоторых охранных системах применяются радиоканальные детекторы движения. Беспроводной ИК датчик оборудован встроенным передатчиком сигнала, а приёмник подключается к приёмно-контрольному прибору. Алгоритм работы такого датчика ничем не отличается от проводных моделей, только сигнал о срабатывании транслируется не по проводной линии, а с помощью радиосигнала.

Реакция PIR-сенсора на тепловое излучение широко применяется для дистанционного измерения температуры. ИК датчик температуры применяется для решения следующих задач:

• Измерение температуры удалённых объектов
• Контроль температуры объектов, находящихся в опасных условиях (высокое напряжение, радиоактивность)
• Определение температуры движущихся объектов

Инфракрасные дистанционные термометры отличаются большим диапазоном температур и высокой точностью измерения.

Модели датчиков движения

Фотон-10 (ИО-409-12)

• Настенный инфракрасный датчик движения
• Сферическая линза
• Зона обнаружения – 12 Х 10 метров
• Угол обзора – 90 0
• Два уровня чувствительности
• Напряжение питания – 12 В
• Цена – 660 рублей

DG-467

• Потолочный детектор движения
• Горизонтальная зона – 8 метров
• Угол обзора – 360 0
• Высота установки – 2,4-3,7 метра
• Управление – микропроцессор
• Автоматическая термокомпенсация
• Цена – 2 300 рублей

Atis-803W

• Беспроводной ИК детектор движения
• Зона обнаружения объекта – 8 метров
• Угол обзора – 110 0
• Частота передатчика – 433 МГц
• Дальность действия в пределах прямой видимости – 150 метров
• Питание – 5 В (3 батарейки типа АА)
• Цена – 770 рублей

При приобретении ИК датчиков движения следует отдавать предпочтение моделям известных компаний, которые длительное время работают в сфере охранных систем. Датчик должен иметь автоматическую термокомпенсацию и регулировку чувствительности.