Pohybové čidlo je citlivé zařízení, které registruje pohyb živých (nejen) předmětů v místnosti, načež dává signál příslušnému zařízení. Jeden z prvních snímačů pohybu se objevil v poplašných systémech proti vloupání – tam pomohly zjistit pronikání cizince do místnosti nebo území a poté spustily výstrahu. Dnes se rozsah těchto zařízení výrazně rozšířil a začal se aktivně používat v soukromém bydlení pro nejklidnější účely. Zavádění pohybových senzorů je aktivní zejména v systémech chytré domácnosti.
Typy snímačů pohybu
Existuje mnoho klasifikací zařízení pro záznam pohybu, ale hlavním zůstává princip gradace podle typu zařízení. Aby zařízení ucítilo pohyb, potřebuje zaregistrovat změnu určitých parametrů. To lze realizovat různými způsoby – pomocí mikrovln, ultrazvukových vibrací a dalších fyzikálních jevů. Takové senzory jsou aktivní – neustále vydávají proud záření a po objevení se pohybujícího se tělesa registrují odrazy kmitů vln.
V obytných prostorách, včetně integrace se systémem Smart Home, se nejčastěji používají infračervené senzory. Mají řadu výhod, které je činí optimálními pro provádění úkolů.
Princip činnosti infračerveného snímače pohybu
Teplo vyzařované živými bytostmi je záření v infračerveném spektru. Vzhledem k tomu, že teplokrevní živočichové mají tělesnou teplotu 30 až 40 °C, je síla těchto paprsků poměrně vysoká a lze ji zaznamenat citlivým zařízením. Uvnitř infračerveného senzoru bývá soustava čoček (u levnějších – jedna segmentová), která soustřeďuje tepelné záření na speciální prvek – pyrodetektor.
Když je překročena určitá prahová hodnota (obvykle se nastavuje při instalaci a je to z velké části způsobeno citlivostí zařízení), pyroelektrický prvek se spustí a vyšle signál do přidružených zařízení.
Na listu. Teplo je vyzařováno nejen živými bytostmi, ale také klimatizací, která slouží k vytápění, a systémem podlahového vytápění. Pohybové senzory jsou proto konstruovány tak, aby reagovaly na náhlou změnu – tedy vzhled člověka v zorném poli. Pravda, pokud slunce v okně „střílí“ paprsky do čočky infračerveného senzoru, zařízení bude fungovat. Proto není umístěn naproti oknu a vždy se věší pod strop.
Jaké jsou výhody infračerveného senzoru
Zařízení, které registruje pohyb tepelným zářením, má značné výhody a nevýhody:
Nízká spotřeba proudu. Na rozdíl od aktivních senzorů, které vyzařují ultrazvuk nebo mikrovlny, patří infračervený senzor do rodiny pasivních senzorů, spotřeba energie je velmi nízká, což umožňuje jeho autonomní montáž, napájení z baterie.
Neexistují žádné falešné poplachy pro pohybující se předměty jiné než teplokrevné předměty (například robotický vysavač, houpající se okenní závěs).
Lze jej snadno připojit k chytré domácí bráně (rozbočovači) nebo přímo připojit k osvětlovacímu zařízení pomocí elektromagnetického relé.
Ale právě tyto nedostatky jsou v podmínkách vnitřního použití nedůležité, protože v bytě a domě není mráz a lidé nenosí kožichy. Pokud jde o oblast pokrytí, je vždy omezena rozměry místnosti.
Tyto funkce umožňují považovat infračervené senzory za nejlepší nástroj pro automatizaci scénářů chytré domácnosti.
Aplikace
Pohybový senzor je všestranné zařízení, které lze použít v různých oblastech domácnosti. Průmyslová aplikace takových zařízení je ještě širší, ale to je samostatný problém.
Automatizace domácího osvětlení
Nejběžnější scénář používaný v obytných oblastech – byty a domy. Při spuštění detektoru pohybu vyšle senzor signál do ovladače, který zapne osvětlení v odpovídající místnosti. Může to být jak místní, tak obecné světlo, stejně jako všechny druhy doplňkových zdrojů: LED pásky, noční osvětlení a další.
Použití světelných senzorů pro automatizaci zapínání a vypínání světel v místnostech umožňuje ušetřit až 40 % peněz za elektřinu.
Spolu s instalací infračervených senzorů je možné vyřešit situaci, kdy majitelé opustí místnost a zapomenou v ní zhasnout světlo.
Bezpečnostní funkce
Toto použití tepelného snímacího zařízení bylo první a nadále poskytuje dobré výsledky. Pomocí pohybového senzoru můžete:
- Zorganizujte zaslání push zprávy na chytrý telefon majitele (funkce se aktivuje při odchodu z bytu).
- Naprogramujte aktivaci poplachu včetně vyslání poplachového signálu na strážní stanoviště.
- Čas příjezdu rodinných příslušníků si prohlédněte v sekci „protokol“, kde je uchovávána historie aktivací senzorů.
ovládání HVAC
Takový svazek se používá méně často než u osvětlení, ale také probíhá. Na signál čidla lze zapnout zařízení, která udržují parametry chladu a tepla v bytě: baterie nebo systém podlahového vytápění, klimatizace, ventilátor, zvlhčovač a další zařízení. K maximální spotřebě energie tedy dochází pouze ve správný čas a ne stále.
Stojí za zmínku, že širokému použití infračervených snímačů pohybu v oblasti domácího klimatu brání fenomén tepelné setrvačnosti. Aby se místnost plně zahřála, trvá to čas – a musíte to udělat předem, než do ní vstoupíte. V důsledku toho není okamžitě dosaženo příjemné teploty, ale když to často není nutné, jde člověk jinam.
Kritéria pro výběr infračerveného snímače pohybu
Všechna zařízení, která jsou na trhu, jsou si navzájem velmi podobná, nicméně mají i dostatek odlišností, které vážně ovlivní praxi jejich používání v systému „chytré domácnosti“.
Jídlo
Všechny senzory jsou rozděleny na drátové a bezdrátové. Ty první jsou napájeny kabelem, ty druhé potřebují k napájení baterii nebo i obyčejnou baterii, která navíc díky nízké spotřebě vydrží dlouho.
Na poznámku. V domácích bezdrátových senzorech pro systém chytré domácnosti se nejčastěji používá lithiová baterie CR2032. Trvá v průměru jeden a půl až dva roky.
Každý typ má své výhody: drátová zařízení fungují z konstantního napájení, ale bezdrátová se umisťují snadněji – nemusíte pokládat slaboproudý kabel.
Přenos dat
Zde vše opět spočívá na drátech. Čidla lze k bráně připojit přímo, prostřednictvím systému kabelů skrytých za napínacími stropy, soklovými lištami nebo ve stroboskopech. Bezdrátová zařízení se připojují k rozbočovači přes Wi-Fi nebo Bluetooth. Například systém Aqara používá speciální protokol Zigbee.
Pozorovací úhel
Zařízení, která se montují na stěnu, obvykle pokrývají 150 – 180°. Pokud se budeme bavit o stropním senzoru, tak ten má kruhový výhled a registruje jakýkoli pohyb v místnosti ve svém dosahu.
Akční rádius
To je rozsah zařízení. U infračervených senzorů pro domácnost zřídka přesahuje 7 – 9 metrů. Více však většinou není potřeba. Pro venkovní instalaci byste měli volit výkonnější a citlivější modely s dosahem až 15 m.
Vybavení ubytování
Nejčastěji se senzory umisťují buď na stěny (nebo jakékoli jiné svislé plochy) nebo na strop. První modely mají polokouli objektivu vpředu, druhý – zespodu. Někdy jsou senzory umístěny v rohu, aby bylo dosaženo optimálního pokrytí.
Některé modely jsou dodávány včetně nohy. Tato konfigurace umožňuje obě možnosti umístění.
Zařízení fotobuňky
Díky přídavnému fotosenzoru zařízení rozpozná stupeň osvětlení a během dne nerozsvítí světlo, když to není potřeba.
Populární pohybové senzory
Infračervené snímače pohybu dnes lze zakoupit jak v elektro obchodech, tak na různých online obchodních platformách.
REV DDV-3
Malý snímač ve formátu prvků pro vlastní montáž a připojení systému odezvy na pohyb. Určeno pro skrytou instalaci. Kompaktní, jednoduchý, ale rozsah je malý. Má vestavěný časovač vypnutí s regulátorem.
IEC LDD10-009-1100-001
Výkonný senzor s dosahem 12 m umožňuje umístění venku. Ochrana proti vlhkosti je pouze nominální, proti stříkající vodě (třída IP44), proto se doporučuje umístění pod přístřešek. Při poměrně velkých velikostech jsou regulátory velmi malé – k nastavení budete potřebovat pinzetu.
IEC LDD11-024-1100-001
Další zařízení od IEK, tentokrát polokulového typu. Je povolena montáž na stěnu i na strop. Vypínače jsou umístěny pod krytem. Má zabudované relé, ale cvakání je středně tiché.
REV 15283 5
Klasické nástěnné čidlo s dosahem 12 m je určeno pro umístění v dlouhých chodbách, ale i v prostorách soukromých domů.
Zařízení „nemá dostatek hvězd z nebe“, ale poctivě plní všechny funkce. Zlobit může jen malý pozorovací úhel – 110°.
TDM ELECTRIC SQ0324-0016
Originální řešení – snímač je kombinovaný s paticí E27, našroubován do standardní kazety a slouží jako jakýsi adaptér pro žárovku, kterou ovládá.
Může to být dobré řešení, pokud potřebujete nainstalovat pouze jeden pohybem aktivovaný světelný zdroj.
HIPER IoT M1
Dobrý design, vynikající citlivost, snadnost a všestrannost instalace – vše pro systém „chytré domácnosti“. Komunikační protokol s bránou je Wi-Fi, přes router. Z mínusů lze zaznamenat poměrně dlouhou dobu odezvy a občasné poruchy, které vyžadují restart.
Pohybový senzor Aqara
Snímač spolupracuje nejen s proprietární bránou Aqara, ale také s Apple Homekit a také s obecným Xiaomi MiHome. Díky kulové základně jej lze umístit kamkoli. Implementace softwarového skriptování z něj činí jednu z nejlepších možností.
Použití elektronických zařízení, která zaznamenávají změny jakýchkoli fyzických parametrů, umožňuje automaticky řídit činnost mnoha zařízení a mechanismů. Infračervené senzory se používají právě pro tyto účely, ale s příchodem „chytrých“ zařízení se rozsah použití produktů výrazně rozšířil.
Tento článek bude podrobně diskutovat o principu fungování senzoru, který reaguje na infračervené záření, a také o zařízeních, ve kterých jsou instalovány produkty tohoto typu.
Co je IR senzor
IR senzory jsou zařízení, která mohou reagovat na infračervené záření pozadí. Zařízení registruje jakékoli tepelné záření. To znamená, že takové zařízení může fungovat nejen tehdy, když jsou v oblasti pokrytí senzorem teplokrevná zvířata nebo lidé, ale i když je detekován pohybující se neživý objekt.
Infračervený tepelný senzor lze použít v různých prostředích. Pokud se provoz provádí v místech, kde může být zařízení vystaveno fyzickému nárazu, je vyrobeno v chráněném krytu. V různých gadgetech, jako jsou chytré telefony, je na předním panelu umístěn IR detektor, který zajišťuje, že senzor může reagovat na pohyby rukou majitele telefonu.
Princip činnosti IR senzoru
Infračervené senzory mohou mít různé konstrukce a princip fungování takových zařízení se může lišit v závislosti na způsobu záznamu infračerveného záření. Taková zařízení mohou být vybavena aktivními nebo pasivními IR prvky a také kombinací těchto dvou typů detektorů IR záření.
Aktivní
Činnost aktivních senzorů je podobná jako u leteckého radarového detekčního systému, ale pouze v infračerveném rozsahu. Systém tohoto typu se skládá ze dvou hlavních prvků: generátoru infračerveného záření a přijímače. První prvek vysílá signál v infračervené oblasti a druhý zpracovává odražený signál.
Pokud se v oblasti pokrytí tohoto typu systému objeví jakýkoli pohyb, dojde k posunu Dopplerovy frekvence, na který přijímač signálu reaguje. Kvůli vysoké citlivosti takových senzorů se rozšířily, ale ze stejného důvodu se taková zařízení často spouštějí falešně, například když se větve stromů kývají při silném větru.
Pasivní
Pasivní zařízení se skládají pouze z přijímačů signálu. V takových zařízeních není žádný zářič, ale díky vysoké citlivosti snímačů a použití Frenalovy čočky je možné dosáhnout vysokých výsledků při detekci infračerveného záření v interiéru i exteriéru. Optický systém rozbíjí detekovaný prostor na velké množství samostatných částí, což umožňuje elektronickému systému porovnávat úroveň IR záření vycházejícího z různých bodů v prostoru. Pokud jsou zjištěny výrazné rozdíly v úrovních radiace, zařízení se spustí a signál o přítomnosti pohybu je přenesen do zvukového výstražného systému.
Pyroelektrické konvertory se používají jako senzory v pasivních zařízeních. Zařízení používá sudý počet polovodičových prvků. To je nezbytné pro oddělení signálu přicházejícího z různých sektorů čočky.
kombinovaný
Kombinované infračervené systémy využívají aktivní i pasivní senzory. Tím se výrazně snižuje počet falešných poplachů, protože pro rozsvícení elektrického světla, poplašné sirény nebo jiných zařízení je potřeba dostat souhlas z obou senzorů.
Kombinované infračervené detektory nejsou bez svých nevýhod. Pokud z toho či onoho důvodu některý senzor nefunguje při pohybu v oblasti pokrytí zařízení, pak takové akce nepovedou k aktivaci bezpečnostního nebo požárního systému.
Kde koupit
Různé komponenty zabezpečovacího systému jsou snadno dostupné ke koupi ve specializovaných prodejnách ve vašem městě. Je tu ale ještě jedna možnost, která se nedávno dočkala výrazných vylepšení. Na zásilku z Číny již nemusíte dlouho čekat: internetový obchod AliExpress nyní nabízí možnost zasílat zásilky z překladišť umístěných v různých zemích. Například při objednávce můžete zadat možnost „Dodávka z Ruské federace“.
Postupujte podle odkazů a vyberte:
Aplikace v bezpečnostních a požárních signalizacích
Infračervené senzory se nejčastěji používají v bezpečnostních systémech. Přítomnost pohybu je snadno detekována jak pasivními, tak aktivními zařízeními. Alarmy tohoto typu jsou poměrně spolehlivé, což umožňuje rychle přenášet informace o možném narušení perimetru do zvukového zařízení nebo do bezpečnostní konzoly. Podobně fungují zařízení instalovaná před posuvnými dveřmi supermarketů. Při detekci pohybu detektor sepne relé pohonu elektromotoru.
Schopnost účinně detekovat infračervené záření je v systémech požární ochrany nezbytná. Pokud je zjištěn otevřený oheň nebo výrazné zahřátí, začne takový systém také vydávat poplach nebo zapne automatický hasicí systém. Protipožární infračervená zařízení jsou široce používána v továrních halách a v objektech, kde jsou skladovány výbušné a hořlavé látky.
Protipožární zařízení tohoto typu mají vážné nevýhody. K nesprávnému spuštění senzoru může dojít v důsledku vystavení přímému nebo odraženému slunečnímu záření a také tepelným zařízením. Z tohoto důvodu jsou infračervené hlásiče plamene často kombinovány do systémů, které využívají různé principy detekce požáru.
Jak víte, není kouře bez ohně. Z tohoto důvodu lze skutečnost požáru určit pomocí miniaturních infračervených zařízení, která zaznamenávají přítomnost plynných zplodin hoření. Zařízení tohoto typu mají také IR vysílač a přijímač, ale pouze v tomto případě jsou umístěny naproti. Kouř procházející infračerveným paprskem většinu signálu odráží. Přijímač zase zaregistruje „nedostatek“ a zapne elektrický obvod zvukového zařízení nebo hasicího systému.
Využití IR senzorů v každodenním životě i v práci
V moderních přístrojích a výrobních závodech se infračervené senzory používají pro dálkové ovládání, přenos informací, měření vzdálenosti, rychlosti a teploty.
Chcete-li upravit teplotu
Při organizaci mnoha technologických procesů je důležité udržovat teplotu ve stanovených mezích. Mechanická zařízení mají značné chyby, takže pokud je potřeba regulovat ohřev nebo chlazení látek s přesností 0.1˚C, používají se speciální infračervená zařízení. Taková zařízení, spojená do elektrického obvodu s mikroprocesorovou deskou, mohou automaticky měnit teplotní režim.
Hlavní výhodou takových zařízení je možnost dálkového měření tepelných indikátorů. Například při výrobě oceli je možné pomocí infračervených pyrometrů přesně určit teplotu bez přímého kontaktu s tekutým kovem.
Infračervené snímače teploty mohou být navrženy jako přenosné zařízení. Vzhledem k přítomnosti nízké úrovně zkreslení se takové výrobky používají mimo jiné jako zdravotnické prostředky pro okamžité stanovení teploty lidského těla.
Infračervené dálkové ovládání
Princip fungování dálkového ovladače je také založen na infračerveném záření. Na zařízení vysílajícím signál je instalován vysílač, který po stisku tlačítka vyšle zašifrovaný signál do přijímače. Zařízení, které přijímá signál, přijaté informace zpracuje a provede potřebnou akci.
V moderních zařízeních je senzor přijímající signál z dálkového ovládání snímací prvek a zesilovač kombinovaný v jednom krytu. Tím se šetří místo na desce plošných spojů a také se řeší problém rychlé výměny přijímacího zařízení v případě potřeby.
Infračervené senzory v systémech dálkového ovládání poskytují efektivní způsob přenosu informací na krátkou vzdálenost. Mezi hlavní výhody této metody patří vysoká úroveň odolnosti proti rušení. Směrovost systému v jednom směru je jeho vážnou nevýhodou, ale v případě potřeby můžete zvýšit úhel efektivního použití dálkového ovládání pomocí odrazu od zrcadlových ploch.
Snímač vzdálenosti
Vyzařováním a zachycením infračerveného paprsku můžete poměrně přesně změřit vzdálenost od senzoru k nehybnému objektu. Speciální zařízení, která tuto funkci plní, se skládají z IR LED a senzoru, který přijímá odražené záření.
Citlivý prvek generuje elektrické napětí, jehož velikost závisí na úhlu dopadu odraženého infračerveného paprsku. Tato závislost při měření vzdálenosti v určitých hodnotách je lineární. Jak se IR přijímač vzdaluje od objektu, napětí klesá. Procesor zpracovává signál z přijímače a zobrazuje hodnotu vzdálenosti nebo aktivuje nějaký elektrický systém.
Infračervené senzory můžete zakoupit v Moskvě, stejně jako na Aliexpress nebo jiných podobných obchodních platformách.
Počítadlo otáček motoru
V mnoha systémech vybavených motory je potřeba počítat rychlost otáčení pohyblivých částí pohonných jednotek. Mechanická zařízení pro tento účel se již dlouhou dobu nepoužívají kvůli nedostatečné odolnosti proti opotřebení.
Infračervené senzory jsou výbornou náhradou takových zařízení.
Princip činnosti bezkontaktního počítadla rychlosti je velmi jednoduchý:
- Infračervený paprsek je směrován na otočné kolo, které má v sobě štěrbinu.
- Po dokončení celé otáčky paprsek volně prochází otvorem a je registrován přijímačem.
- Procesor vypočítá frekvenci elektrických impulsů a zobrazí hodnotu na digitálním displeji.
Pokud z nějakého důvodu nelze takový návrh pro infračervený výpočet rychlosti otáčení realizovat v praxi, pak je na hřídel umístěn reflexní materiál, který po každé celé otáčkě vrátí IR paprsek.
Připojení snímače
Pokud si infračervený senzor nainstalujete sami, musíte se před organizací připojení seznámit se základními pravidly pro instalaci takových zařízení. Nejčastěji jsou taková zařízení instalována nezávisle, aby automaticky rozsvítila světlo v místnosti nebo automaticky spustila pouliční lampy napájené solárními panely.
Práce na připojení IR senzoru se provádějí v následujícím pořadí:
- Vyberte správné místo instalace. Snímací prvek lépe detekuje pohyby prováděné přes kontrolovanou oblast. Výška instalace závisí na modelu snímače (2.5–4.0 m).
- Vypněte elektřinu v domě a připojte vodiče z panelu nebo rozvodné krabice k bodu připojení snímače.
- Odstraňte ochranný plastový kryt detektoru.
- Připojte vodiče k zařízení podle schématu uvedeného v návodu nebo na samotném zařízení.
- Nainstalujte snímač na předem připravené místo pomocí vestavěné pružinové svorky.
- Zkontrolujte a upravte infračervený spínač.
Většina vyrobených senzorů má vestavěné prvky pro nastavení doby svitu lampy a prahové hodnoty odezvy. Na desce jsou proměnné rezistory označeny TIME a LUXE.
Nejprve je třeba nastavit citlivost zařízení. Za tímto účelem je nutné nastavit nastavení doby svitu lampy na minimální hodnotu. Poté otáčením ovladače citlivosti do různých poloh vyberte nejvhodnější režim provozu osvětlovacího zařízení.
Při nastavení citlivosti senzoru byste měli nastavit časové relé na nejvhodnější dobu provozu osvětlovacího zařízení.
Instalace alarmů a požárního zařízení by měla být svěřena kvalifikovaným odborníkům. Chyby při instalaci takových zařízení mohou stát výrazně více než náklady na profesionálního instalatéra.
Výkon
Infračervené senzory jsou levná a spolehlivá zařízení, která lze použít k tomu, aby byl váš život bezpečnější a pohodlnější. Nákup takových produktů od renomovaných míst a správná instalace zařízení umožní systémům tohoto typu vydržet mnoho let bez nutnosti oprav nebo výměny hlavních komponent.
