O čem to mluvíme? Při organizaci bezpečnostního systému je dobré pochopit, jak funguje pohybový senzor. Existují různé typy tohoto zařízení, jejich výběr je spojen s konkrétními úkoly, které je třeba na místě vyřešit. Kromě zabezpečení mají pohybové senzory další užitečné funkce.
jak fungují? Fungování zařízení souvisí se schopností generovat a analyzovat vlny. V souladu se získaným výsledkem senzor spustí akční algoritmus definovaný uživatelem.
Co je pohybový senzor
Pohybové senzory jsou kritickou součástí mnoha bezpečnostních systémů. Tato zařízení umožňují nejen automaticky rozsvítit světla a klimatizační zařízení v bytech, kancelářích atd., ale také rychle odhalit cizí osoby, které vstoupily do zařízení.
Zařízení, které zaznamenává pohyb objektů a přenáší tato data do řídicího centra, se nazývá snímač pohybu. Pohybový senzor funguje takto: shromažďuje a vysílá signál, který obvykle spustí nějakou akci (zapne se jiné zařízení atd.).
Detektory pohybu tedy monitorují a hlásí jakékoli pohyby v chráněném prostoru a používají se jako elektrické spínače, které na tyto pohyby reagují. Naše každodenní realita je takovými senzory doslova napěchována, ačkoliv si jich ne vždy všimneme. Například, když někam vstoupíme a nemusíme provádět další akce pro rozsvícení světla, otevření posuvných dveří supermarketu nebo metra atd.
Takové vybavení, původně používané pouze ve velkých zařízeních jako součást bezpečnostních komplexů, se stalo dostupným pro běžné spotřebitele, protože technologie zlevnila.
Detektory pohybu jsou součástí systému, který je naprogramován tak, aby automaticky prováděl následující akce:
- ústředna přijímá data ze snímače;
- spustí se bezpečnostní alarm;
- osvětlení na místě je vypnuto nebo zapnuto;
- připojený mechanismus začne pracovat nebo se zastaví;
- spustí se nahrávání videa;
- jsou zapnuta světla, ventilace, topení.
Můžete naprogramovat další akce, ale princip je stejný: jakmile začne pracovat snímač pohybu, algoritmus se okamžitě spustí.
Rozdíly v pohybových senzorech podle generování vln
Na rozdíl od jednoduchých mechanických zařízení, jako jsou natažené nitě nebo dráty, známé dlouho před vynálezem elektřiny, jsou senzory elektronické součástky. Pohyb objektu v prostoru snímá něco jako radar. Echolokátor i radar jsou ve skutečnosti také senzory, ale větší. Domácí (civilní) pohybové senzory fungují na stejném principu: detekovat objekt vstupující do jakéhokoli typu záření.
Různé detektory jsou nakonfigurovány tak, aby analyzovaly různé typy vln a také se liší typem vln, které samy generují.
Senzory v senzorech jsou:
Aktivní
Tato zařízení nezávisle vyzařují určitou vlnu (rádiovou vlnu, ultrazvukovou vlnu atd.) v určitém poloměru. Jakmile ji protne cizí předmět, odrazí se od ní vlna, změní se její charakteristika a zaostřovací čočka tuto vlnu odvede k citlivému prvku.
Porovnáním vyzařovaného a odraženého vlnění zařízení detekuje pohyb a vyšle signál do ovladače. To zase spustí svůj vlastní algoritmus propojený s dalšími zařízeními: osvětlovací zařízení, zvukové alarmy atd.
Tento rozdíl v charakteristikách musí překročit určitý stanovený práh citlivosti. Bez tohoto prahu začne pohybový senzor fungovat, když místností proběhne pes nebo kočka, proletí pták nebo jiný malý pohyblivý předmět.
Pasivní
Tento typ detektoru je navržen poněkud jinak. Samy nevyzařují žádné vlny, ale zachycují vlny odražené předměty. Infračervený pohybový senzor funguje takto: detekuje teplo vycházející z osoby.
Zařízení analyzuje charakteristiky pomocí dvou citlivých prvků. Při absenci pohybu v pozorované oblasti dostávají vlny stejné intenzity a kvantity. A když se pohybující objekt dostane do dosahu akce, hodnoty prvků se začnou lišit. Senzor zaznamenává tento rozdíl a odesílá data do ovladače.
kombinovaný
Jedná se o senzor ze dvou polovin: jedné, která vysílá vlnu toho či onoho typu, a druhé, která analyzuje její vlastnosti v určité vzdálenosti. Systém, jeho cena, vybavení a způsoby instalace se liší podle typu vln.
Pasivní senzory se používají v zabezpečovacích a osvětlovacích systémech, zatímco aktivní jsou běžná v průmyslových objektech. Aktivní pohybová čidla například velmi přesně určují polohu předmětu na dopravníku a úspěšně zabraňují srážce osob nebo věcí s automatickými vraty v garážích (brány se okamžitě zastaví).
Jak pohybové senzory pracují se signálem
Existují tři způsoby zpracování signálů ze senzorů detekujících pohyb:
Lineární (přerušovací) snímače
Skládají se z lineárního vysílače signálu (obvykle laserového paprsku) a jeho přijímače. Jakmile fotosenzor přestane detekovat záření (a paprsek zkříží nějaký pohybující se předmět), zařízení vydá alarm. Tato technologie je velmi snadno implementovatelná. Jediným problémem je, že jeden paprsek lze snadno obejít a přítomnost dvou částí snímače může způsobit další nepříjemnosti.
Objemové nebo reflexní senzory
Fungují jako radar: signál, koncentrovaný nebo rozptýlený (podle toho, co zákazník potřebuje), opustí vysílač a aniž by narazil na překážky v jeho cestě, nechává zařízení v klidu. Ale když narazí na objekt, odráží určitou část záření, které je zachyceno přijímačem (který je umístěn ve stejném krytu). V důsledku toho se spustí alarm.
Pozorovací úhel těchto senzorů je velmi široký, je vhodné je instalovat, protože veškerá elektronika je umístěna v jednom pouzdře a lze ji flexibilně konfigurovat. Problém spočívá v nutnosti eliminace falešných poplachů. V opačném případě nebude takový snímač pohybu správně fungovat.
Pasivní snímač
Neobsahuje žádné zářiče, ale je vybavena citlivými senzory, které detekují vlny z okolních objektů. Jedná se o velmi jednoduchá a levná zařízení, která nevytvářejí dodatečné vlnové pozadí. Je s nimi jediný problém: většina z nich je konfigurována tak, aby zachycovala tepelné záření pouze od živých bytostí – zvířat a lidí.
Který senzor je nejlepší? Záleží na vašich potřebách a cílech. Pokud chcete chránit oblast nebo určit, kdy se v chodbě, otvoru, okně nebo dveřích objeví nějaký předmět, je lepší nainstalovat systém přerušovacích senzorů. A pokud potřebujete hlídat pohyb předmětů v omezeném prostoru nebo v interiéru, pak jsou k tomu vhodnější reflexní senzory.
Tento princip se používá zejména při zapínání a vypínání světel: jakmile někdo vstoupí do dosahu pohybových senzorů, začnou fungovat osvětlovací zařízení (a ne například poplašný systém).
Existuje však několik upozornění:
- Osvětlení pomocí senzorů je vhodné řídit pouze v místech, kam lidé chodí zřídka a kde je potřeba šetřit elektrickou energií.
- Je lepší zvolit halogenové nebo LED žárovky, protože spirálové a zářivky jsou extrémně škodlivé neustálým zapínáním a vypínáním, rychle se rozpadají.
Jak fungují různé typy pohybových senzorů
Neměli byste příliš lpět na názvu „senzor pohybu“: tento termín někdy ubírá na podstatě. Nejpopulárnější modely detektorů pohybu, řečeno čistě technicky, nereagují na pohyb předmětů, ale na kolísání teploty prostředí. To znamená, že se ve skutečnosti jedná o termokamery. V každém případě všechny takové podmínky neustále porovnávají ukazatele v chráněném území a reagují na jejich změny.
Pohybové senzory fungují takto: analyzují vlny různých typů přicházející z okolního prostoru. Podle typu vln se zařízení dělí na ultrazvukové, infračervené, rádiové vlnové senzory a kamerové detektory pohybu.
Existují zařízení, která používají několik typů senzorů najednou. Jde například o dvojité detektory, které detekují pohyb osob pomocí ultrazvukových a infračervených vln.
Vlastnosti infračerveného senzoru
Připomeňme si, jak funguje infračervený pohybový senzor. Měří teplotu média, a když se v něm objeví předmět s jinou teplotou, jeho tepelné (infračervené) záření je zachycováno Fresnelovou čočkou (speciální optická konstrukce) a přenášeno do pyroelektrika – citlivého polovodičového prvku.
Změní se i jeho elektrický potenciál, tato událost spustí speciální algoritmus, jehož výsledkem je poplach. Zóna citlivosti snímače je čočkami rozdělena do několika paprsků, aby detektor nespouštěl horké, ale statické předměty. Aby došlo ke spouštění, musí objekt překonat několik takových paprsků za sebou. Ale pokud to udělá velmi pomalu, systém také nebude reagovat.
Provozní metoda ultrazvukového senzoru
Takové pohybové senzory fungují následovně. Vestavěný generátor zvuku pomocí emitoru vydává vibrace o frekvenci 25-40 kHz. Jedná se o běžnou zvukovou vlnu, ale mimo rozsah slyšitelný lidským uchem. Po odrazu od překážek se vlna vrací zpět do generátoru a je zachycena mikrofonem. Dopplerův jev způsobí, že se interferenční obrazec změní, jakmile jakékoli těleso projde proudem záření, a odražený signál bude mít jinou frekvenci než vyzařovaný. Funkci přijímače i vysílače zastávají piezokeramické prvky.
Zařízení pro snímání rádiových vln
Tento typ pohybových senzorů je navržen a funguje v podstatě stejně jako ultrazvukové detektory, nevyužívá však zvukovou vlnu, ale mikrovlnné záření o frekvenci 2,5 GHz. Když se v okruhu pokrytí vlny objeví cizí těleso, změní se jeho frekvence a délka a přijímač to okamžitě detekuje. Rádiové vlny procházejí všemi překážkami (stěny, nábytek, dřevěné předměty), kromě kovových. Snímače rádiových vln nejsou levné a kupují se zpravidla pro ochranu velkých komerčních prostor, jako jsou sklady.
Pohybové senzory kamery
Tento typ senzoru se také používá v detektorech pohybu. Změny ve sledovaném prostoru jsou detekovány elektronickým vyhodnocením dat přicházejících z kamery. Porovnáním předchozích a následujících snímků systém zaznamená změny.
Kombinované senzory jsou navrženy tak, aby eliminovaly všechny falešné poplachy. Takové zařízení má zpravidla jak rádiové vlny, tak infračervené senzory. Tento obvod je velmi odolný proti šumu, spolehlivý a eliminuje náhodný provoz.
Rozdíl v činnosti snímače pohybu a snímače přítomnosti
Snímač přítomnosti se od detektoru pohybu liší tím, že v každém případě detekuje přítomnost osob v místnosti – bez ohledu na to, zda se pohybují nebo ne. Hlavní rozdíl je ve stupni citlivosti a četnosti měření: pokud senzory přítomnosti neustále snímají pozadí místnosti, pak se pohybové senzory spouštějí pouze při prvním pohybu velkého předmětu.
Pokud je například osvětlení ve vašem sklepě zapnuto pohybovým senzorem, začne fungovat a aktivuje osvětlení, jakmile jste ve sklepě. Pokud tam ale nestihnete vyřídit vše potřebné, světlo po chvíli zase zhasne. Abyste nezůstali ve tmě, tancujte a mávejte rukama přímo před senzorem, aby se „probudil“.
Senzor přítomnosti ale funguje jinak: také rozsvítí světla, když někdo sestoupí do sklepa, ale pak neustále kontroluje, zda je daná osoba stále v místnosti, nebo odešla. V druhém případě vyšle příkaz k vypnutí světla.
Chodby a schodiště (kde toto zařízení rozsvěcuje světla) jsou proto obvykle vybaveny pohybovými čidly a integrovány do externích bezpečnostních systémů a v obytných místnostech a pracovních prostorách jsou instalovány detektory přítomnosti.
Oba typy zařízení jsou široce používány v každodenním životě: zabezpečení průmyslových objektů a systémy inteligentních domácností. V bytových domech dnes obecní úřady aktivně instalují pohybová čidla pro úsporu elektrické energie. Tím se mimochodem prodlužuje i životnost svítidel.
„Detektor pohybu“ je souhrnný termín, pod kterým se kombinují různé technologie, které detekují pohyb napříč územím, ale fungují na různých principech. Senzory obsazenosti jsou mnohem citlivější než senzory pohybu.
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.
