Dříve byly pohybové senzory běžné především ve výrobních závodech a v korporátním segmentu jako součásti zabezpečovacího systému. Nyní jsou ale tato zařízení hojně využívána i v soukromých prostředích – například proto, že pohybové senzory usnadňují život a pomáhají šetřit elektrickou energii.
Pohybový senzor je zařízení, které vám umožňuje automaticky ovládat vaše osvětlení (nebo i jakoukoli jinou elektroniku), když je detekován pohyb. Pokud například zapojíte senzor do okruhu pouličního osvětlení, pak prakticky zmizí nutnost použití spínače – světlo se samo rozsvítí, když se objeví nějaká aktivita „v rámu“.
Ale ne všechny senzory jsou stejné – některé jsou dobré za určitých podmínek, zatímco jiné jsou lepší pouze v určitých úkolech. Například existuje mnoho typů senzorů, z nichž každý má své výhody a nevýhody. Pojďme se podívat na ty nejoblíbenější.
Princip činnosti senzorů
Začněme tím, že snímače pohybu se liší nejen typem, ale také principem činnosti. Mohou být pasivní, rušivé a reflexivní.
Interrupt je nejprimitivnější technologie, která se již v životě prakticky nepoužívá, ale stále ji lze nalézt ve sci-fi filmech a filmech o špionech. Vše funguje velmi jednoduše – na fotobuňku senzoru nepřetržitě svítí laserový paprsek, takže nedochází k žádnému pohybu. Jakmile paprsek zmizí ze zorného pole fotobuňky, senzor vydá pohybový signál, což znamená, že někdo prošel kolem. Toto není nejúčinnější systém, protože jeden paprsek lze snadno obejít.
Pasivní – takové senzory jsou schopny detekovat vlny vycházející z objektů. Například infračervené vlny nebo teplo. Tento typ konstrukce je nejběžnější, protože umožňuje vytvoření účinných senzorů za nízkou cenu. Nevýhoda – funguje pouze na teplo, takže může falešně reagovat na proudy stoupající z radiátorů a jiných vytápěných předmětů.
Reflexní – říká se jim také aktivní. Tyto senzory samy vysílají vlny a kontrolují, zda se v signálu odraženém od objektů nenacházejí sebemenší změny. Jakmile jakýkoli objekt vstoupí do zorného pole, systém vidí změny na pozadí a identifikuje to jako pohyb.
Infračervené senzory
Takové senzory detekují pohyb podle změn infračerveného záření – tedy tepla. Reagují především na lidi a zvířata, i když se s největší pravděpodobností započítá i projíždějící auto, jehož teplota se bude zřetelně lišit od okolního.
Výhodou infračervených senzorů je, že jsou celkem jednoduché a levné a navíc jsou pro člověka naprosto bezpečné, protože nic nevyzařují. Jsou také odolné vůči vibracím, zvukům a necitlivé na pohyby neživých předmětů – například robotických vysavačů nebo záclon.
Nevýhodou IR senzorů je, že nefungují dobře ve větru a extrémních teplotách – například pokud je venku nebo uvnitř příliš chladno nebo příliš horko. Mají také malý detekční rádius (až 10 metrů) a také postrádají schopnost „cítit“ pohyb za překážkami.
Takové senzory jsou nejběžnější v systémech chytré domácnosti, vchodech a také v pouličních LED lampách.
Mikrovlnné senzory
Říká se jim také indukční, protože pracují pomocí vysokofrekvenčních elektromagnetických vln. Jedná se o reflexní senzory, které nepřetržitě vyzařují mikrovlny a následně měří změny odraženého signálu. Jakmile se v „rámečku“ objeví nějaký předmět nebo předmět, systém spustí alarm nebo jednoduše rozsvítí světlo.
Indukční senzory jsou vysoce citlivé a dokážou detekovat pohyb i přes stěny. Existuje však významná nevýhoda – mohou narušovat provoz zařízení: mobilní telefony, Wi-Fi routery a dokonce i zvukové systémy. Proto se takové senzory nejčastěji používají v bezpečnostních systémech, které fungují pouze v noci, kdy v továrně nebo v kanceláři nejsou žádní zaměstnanci.
Ultrazvukové senzory
Další typ reflexních senzorů, které pracují s vlnami. Pouze bezpečné pro lidi – pomocí ultrazvuku. Systém vysílá zvukové vlny a čte, co se odráží od objektů. Typicky se tento typ používá pro automatické řízení ventilace, méně často pro řízení osvětlení v obytných prostorách.
Jsou přesné a mohou pracovat v jakýchkoli podmínkách prostředí a také nereagují na různé přírodní jevy. Ale je tu nuance – mohou ovlivnit zvířata, která detekují zvuk v tomto frekvenčním rozsahu. Například domácí mazlíčci se doslova zblázní, pokud je takový senzor instalován v bytě nebo na dvoře soukromého domu. Obvykle se používají pro technické účely – například v robotech jako snímač vzdálenosti.
Akustické senzory
Nejde vyloženě o pohybová čidla, ale spíše čidla pro detekci přítomnosti nebo například vloupání. Akustický senzor samozřejmě reaguje na hluk. Přesněji řečeno změnit jeho hlasitost nebo tón. Mimochodem, jsou tací, kteří reagují pouze na hlasité zvuky jako tleskání. Toto je také možnost ovládání světla: tleskněte rukama a lampa se rozsvítí.
Takový systém však není příliš přesný. Nejvíc jí můžeš věřit, že bude hlídat okna. Například pro detekci rozbití nebo manipulace. Lze je také použít k ovládání světla klapáním.
Kombinované senzory
Existují pohybové senzory, které kombinují několik typů. Nejběžnější modely jsou směs infračerveného a mikrovlnného záření. Jedná se o nejpřesnější snímače, ale také nejdražší. Používají se v klenotnictvích i na strategicky důležitých místech.
Jaký senzor si vybrat?
Senzory jsou nyní obzvláště běžné mezi těmi, kteří rádi automatizují osvětlení a další akce v domácnosti. Pohybové senzory umožňují ušetřit spoustu elektrické energie – například zapnou pouliční osvětlení, až když opustíte dům nebo se přiblížíte k bráně. Obdobně můžete na senzor „pověsit“ chod odsavače ve sprše.
Je zřejmé, že na takto specifické úkoly budou stačit schopnosti infračervených senzorů, které jsou nejen relativně levné, ale také zcela bezpečné pro každého. Nejsou precizně vyrobené, ale skvěle poslouží jako automatický vypínač světla na dvoře nebo před domem.
Nyní však nemáte příliš na výběr – na trhu jsou běžné hotové LED světelné zdroje, které jsou ihned vybaveny pohybovým senzorem. Stačí jej pověsit na zeď a připojit k síti. A v některých případech nebudete potřebovat ani elektřinu, protože diodové lampy lze napájet z vestavěné baterie. Přes den se nabíjí pomocí solárních panelů a v noci osvětluje prostor pouze pohybem, čímž šetří náboj nahromaděný během denního světla.
Když zmiňujete zařízení zvané „pohybový senzor“, v první řadě vyvstávají asociace s bezpečností bank, muzeí a tajných objektů. Představivost vykresluje obraz protínajících se laserových paprsků, kterými se mistrně prodírá špión nebo lupič.
To je částečně pravda, protože některé typy snímačů detekce pohybu se používají v bezpečnostních systémech. Jak však technologie zlevňovala, tato zařízení se stala dostupnou pro masy. Princip fungování pohybového senzoru navíc nebyl nikdy tajemstvím a pouze vysoká cena nám bránila v jeho používání doma.
K čemu slouží pohybový senzor?
Ve špionážních akčních filmech je zobrazen jako impozantní strážce, který při infiltraci do důležitého zařízení zapíná kulomety. Možná takový systém existuje, nebudeme to kontrolovat. Ve skutečnosti pohybové senzory zaznamenávají jakýkoli typ pohybu objektů a hlásí informace do nějakého elektronického systému.
Co se stane dál
V závislosti na tom, jak je navržen operační algoritmus, může po spuštění senzoru nastat následující:
- zapnutí (vypnutí) osvětlení;
- spuštění ventilace;
- začátek (ukončení) činnosti určitého mechanismu;
- zapnutí topného systému;
- spuštěn bezpečnostní alarm;
- spustit nahrávání videa;
- přenos informací do centrálního ovládacího panelu objektu nebo mechanismu.
Ve výčtu lze pokračovat, ale z něj je již jasný účel zařízení: kterákoli z jeho odrůd je navržena tak, aby propojila určitý algoritmus, když se v pozorovacím sektoru objeví objekt nebo živý organismus.
Princip činnosti snímače pohybu
S výjimkou mechanických zařízení, jako je natažený drát nebo lano (tyto typy snímačů pohybu existovaly již před vynálezem elektřiny), jsou snímače elektronickým zařízením. Aby bylo možné detekovat pohyb objektu, je nutné pracovat na principu radaru. Ve skutečnosti jsou radary a echolokátory odrůdy výše zmíněných senzorů, pouze ve větším měřítku. Princip činnosti domácího (civilního) pohybového senzoru je také založen na průniku jakéhokoli typu záření. Na základě principu práce se signálem se senzory dodávají ve třech typech:
- Přerušování (lineární): založený na lineárním emitoru signálu (obvykle laserový paprsek) a přijímači. Zatímco fotosenzor detekuje záření, zařízení je v klidu. Když pohybující se objekt překročí paprsek, zařízení vyšle signál.Výhodou této technologie je snadná implementace. Nedostatek — jeden paprsek lze snadno obejít. Navíc se takový senzor skládá ze dvou částí, což není vždy vhodné.
- Reflexní (objemové): založené na principu činnosti radaru. Zářič vysílá rozptýlený nebo koncentrovaný signál (dle volby zákazníka). Pokud se v jeho dráze nenachází žádná překážka, senzor je v klidu. Jakýkoli předmět, který vstoupí do akčního sektoru, bude odrážet část záření. Odražené vlny jsou zachycovány přijímačem instalovaným ve stejném krytu a senzor je uveden do poplachového stavu. Výhody: široké zorné pole, pohodlná instalace (elektronika v jednom pouzdře), přizpůsobitelné. Nevýhoda: Je nutné odříznout falešné poplachy, jinak zařízení nebude správně fungovat.
- Pasivní: Sami nic nevydávají. Jak tyto pohybové senzory fungují? Jejich citlivé senzory zachycují vlny vyzařované jinými objekty. Výhoda – jednoduchost a nízká cena, absence zbytečného vlnového pozadí. Nevýhoda: Zachycují pouze živé objekty (lidi, zvířata). Většina senzorů tohoto typu je naladěna na tepelné pozadí živých bytostí.
Které zařízení byste si měli vybrat? Záleží na úkolech. Pro ochranu nebo detekci vzhledu předmětu v chodbě nebo nějakém portálu (dveře, otvor, okno) je vhodná přerušovací sada čidel. Pokud potřebujete zaznamenat pohyb ve stísněném prostoru nebo prostoru, je lepší zvolit reflexní nebo objemový senzor.
Právě na tomto principu fungují oblíbené pohybové senzory pro zapínání (vypínání) světel. Pouze když objekt vstoupí do akčního sektoru, alarm nezazní, ale rozsvítí se osvětlení.
Informace: Ekonomové vypočítali, kolik elektřiny se ušetří použitím pohybových senzorů k automatickému rozsvícení světel. Peníze vynaložené na nákup tohoto zařízení se vrátí během 1–2 let.
Existuje však několik upozornění:
- použití senzoru pro osvětlení je rozumné pouze v prostorách (uvnitř), kde jsou lidé zřídka přítomni;
- Při vícenásobném připojení (odpojení) zářivky a spirálové žárovky rychle selhávají: je lepší použít LED nebo halogenové žárovky.
Návrh a technologie pohybového senzoru
- Začněme přerušovači. Jak již víme, zařízení se skládá z vysílače a přijímače. Nejjednodušší implementací je fotografie páru s čočkou, která tvoří směrovaný paprsek. Taková zařízení se však již několik desetiletí nepoužívají. Které čidlo lze považovat za moderní? Takový, který využívá koherentní nebo polarizovaný paprsek. Tedy laser.
Pro informaci: Laserový paprsek může být viditelný nebo neviditelný. To rozšiřuje možnosti zařízení při použití v bezpečnostních systémech.
Existují dvě možnosti provedení: v jednom pouzdře nebo se samostatným přijímačem a vysílačem. V prvním případě je nutné elektricky spojit dva uzly do jednoho elektrického systému. Druhá možnost využívá odraznou plochu a paprsek se vrací zpět do přijímacího senzoru umístěného vedle emitoru.
- Jak funguje mikrovlnný snímač pohybu? Vyzařuje mikrovlnné vlny, které kolem něj tvoří určité pozadí vysokofrekvenčních vln. Odrážejí se od objektů a „mozek“ senzoru si pamatuje trojrozměrný obraz ve formě úrovní záření v různých rovinách. Když se uvnitř tohoto pozadí objeví cizí předmět, změní se úroveň odraženého záření. To je detekováno přijímačem a je aktivován alarm. Po zmizení objektu se senzor vrátí do klidového stavu.
- Další podobnou možností je elektromagnetický senzor. Registruje změny v magnetickém poli, když objemové objekty vstoupí do sektoru. Nižší citlivost, velká závislost na rušení.
- Ultrazvuk. Jeho praktickou aplikaci známe z ultrazvukového přístroje, který se používá v medicíně. Existují i další využití: pohybové senzory. Ultrazvukový generátor neustále vysílá ultrazvukové vlny v daném sektoru. Je obtížné zkontrolovat (odhalit) činnost zařízení, proto jsou tyto typy senzorů oblíbené v bezpečnostních systémech. Když se objeví překážka, zvukové vlny se vrátí a zaznamenají přijímač. Senzor se spustí.
Přes jejich vysokou kvalitu a utajení se tyto typy senzorů používají i v automatických osvětlovacích systémech.
Informace: Jediným omezením je, že není vhodné jej používat v prostorách s domácími mazlíčky. Někteří jedinci reagují na ultrazvuk negativně.
Takové senzory fungují skvěle uvnitř i venku. Vypadají jinak, ale vždy mají v těle válcové okénko.
- časové relé zpožďuje okamžik sepnutí od náhodných krátkodobých operací;
- soumrakový spínač vypíná zařízení během denního světla;
- blok spínacích stupňů je přizpůsoben určité velikosti „objektu“, aby kočky a ptáci nerozsvěcovali světlo.
Je možné si takové zařízení vyrobit sami a jak jej vypnout?
Každý domácí řemeslník se ptá: jak vyrobit snímač pohybu vlastníma rukama? Samotný elektrický řídicí obvod není složitý na sestavení. Problém je ve zdroji a přijímači záření. Je snazší použít hotový vlnový zářič tím, že jej jednoduše integrujete do svého projektu. Nejúspěšnější senzory jsou pro systémy založené na Arduinu.
Dalším oblíbeným domácím výrobkem je laserové ukazovátko s fotodetektorem umístěným na průsečíku. Ale to není nic jiného než zábava: takové zařízení není vhodné pro vážné úkoly.
Další myšlenka, která napadá některé ustarané hlavy, je, jak vypnout pohybový senzor.
Důležité upozornění: Informace nejsou určeny pro kriminální účely!
Pokud vypnutí souvisí s režimem použití, žádný problém. Jednoduše odpojte senzor od napájení a přestane svítit. Například když je objekt zavřený. V ostatních případech udělejte toto (nikoli se zlým úmyslem):
- infračervené senzory jsou utěsněny kovovou páskou;
- mikrovlnné zařízení přestane přijímat signály, pokud zakryjete okno bezbarvým lakem z aerosolové nádobky;
- Ultrazvukový senzor je stíněn pouze kovovou nebo metalizovanou páskou ve 2–3 vrstvách.
V každém případě majitel zaregistruje informaci, že v objektu nefunguje pohybový senzor. Než se vám navíc podaří senzor vypnout, zaznamená se váš vzhled.
Jaký senzor zvolit
Nemluvíme o výrobci, to je každého osobní preference. Na základě informací v tomto článku si můžete vybrat typ senzoru na základě typu záření, který je vhodný pro vaše účely.
Rada: Nesnažte se získat vysoce kvalitní indikátory ze zařízení v nižším cenovém segmentu.
Stejně tak nemá smysl hledat univerzální senzor: typ je dán podmínkami použití.
