Лекция
Сразу хочу сказать, что здесь никакой воды про датчик движения, и только нужная информация. Для того чтобы лучше понимать что такое датчик движения, датчик присутствия, датчик объема , настоятельно рекомендую прочитать все из категории Датчики и сенсоры, Технические измерения и измерительные приборы .
датчик движения — датчик, обнаруживающий перемещение каких-либо объектов. О датчике присутствия в конце статьи.
датчик объема - этот термин для систем сигнализации применяется некорректно. Датчик объема не измеряет объем и не контролирует его изменение. Название это происходит от типа зоны обнаружения, которая имеет раскрыв в вертикальной и горизонтальной плоскостях порядка 90 0, то есть является объемной. В пределах этой зоны фиксируется перемещение контролируемого объекта, то есть по сути такое устройство является датчиком движени
В быту чаще всего под датчиком движения подразумевается электронный инфракрасный датчик RIR , обнаруживающий присутствие и перемещение человека, и коммутирующий питание электроприборов (чаще всего освещения).
Иногда датчиками движения ошибочно называют акселерометры; в действительности акселерометры не могут почувствовать прямолинейное равномерное движение, зато чувствуют ориентацию относительно вертикальной оси даже в полном покое.
Нередко датчики движения называют объемными — это справедливо, но лишь отчасти, поскольку перемещения обнаруживают и другие варианты их исполнения: линейные и поверхностные. Все эти три названия происходят от внешнего вида (конфигурации) зоны обнаружения. Поскольку лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать предлагаю посмотреть на рис. 1.
Срабатывание извещателей происходит при обнаружении движения в соответствующей зоне. В первом случае это объем помещения, во втором — плоскость, поверхностные датчики еще называют "штора", в третьем — луч.
излучает волны в диапазоне частот от 20 до 60 кГц. Звук отражается от объекта, улавливается и анализируется датчиком. Дальность действия таких устройств не высока, также при медленном перемещении иногда возможно несрабатывание устройства. Ультразвук может неплохо отпугивать комаров, но если в доме есть собаки и кошки, устанавливать такой датчик не стоит.
В основе работы такого датчика лежат два метода – диффузный и оппозиционный:
В основе принципа работы ультразвуковых датчиков лежит эффект Доплера. Это явление, при котором волна изменяет свою длину при движении излучателя или приемника. Такие устройства состоят из двух элементов – излучателя и приемника. Они закреплены неподвижно на стене или потолке.
В нормальном состоянии, когда ничто в поле действия не движется – посылаемые и принятые отраженные волны одинаковы, при возникновении движений – волны изменяются.На это реагирует схема приема сигнала УЗ-датчика, после чего включается исполнительный (силовой) элемент – реле или симистор.
Кстати, таким же образом в пространстве ориентируются некоторые птицы и животные, например, летучие мыши
Временная диаграмма:
Диаграмма направленности:
Преимущества датчика ультразвукового
высокая точность,
Из недостатков отметить можно достаточно высокие затраты на монтаж, поскольку установить необходимо два датчика а также низкое расстояние обнаружение и влияние на домашних животных.
.
В них есть излучатель (например ИК-светодиод) и приемник (фотодиод аналогичного спектра). Об этом говорит сайт https://intellect.icu . Это простой датчик, возможна реализация в двух исполнениях:
1. Излучатель и фотодиод монтируются в проходе (контролируемой зоне) напротив друг друга. Когда вы проходите через него вы заслоняете излучение и оно не достигает приемника, тогда срабатывает датчик и включается реле. Это можно использовать и в системах сигнализации.
2. Излучатель и фотодиод стоят рядом друг с другом, когда вы находитесь в зоне действия датчика излучение отражается от вас и попадает на фотодиод. Это называется также датчиком препятствия, с успехом применяется в робототехнике.
Микроволновые датчики движения: вместо звуковой волны используется электромагнитная волна, частотой примерно 1ГГц. Устройство имеет маленький размер и может быть скрыто при монтаже. Радиус действия этого типа датчиков может быть достаточно большим и определяется мощностью СВЧ передатчика и конечно чувствительности приемника. На работу сенсора окружающая среда особо не влияет. Цена — самый большой недостаток этого прибора.
Микроволновые датчики движения очень чувствительны, позволяют «увидеть» объект даже за дверью или за стеклом, однако это вызывает и проблемы ложного срабатывания, когда объект находится вне поля предполагаемой видимости.
Подобным образом работают и емкостные приборы.
Пассивные инфракрасные датчики движения
Мультисенсор 3 в одном: Инфракрасный датчик движения и освещенности и ИК-приемник
Разобранный датчик движения
Некоторые кристаллические вещества обладают свойством поляризоваться под действием падающего на них излучения. С изменением интенсивности излучения изменяется и поляризация, а, следовательно, и напряженность электрического поля в кристалле. Отсюда и название — пироэлектрики. Далее измеряя разность потенциалов между разными точками кристалла можно судить о величине излучения. Правда возникающая разность потенциалов довольно быстро компенсируется «налипающими» на кристалл заряженными частицами, которых в окружающем пространстве достаточно. По этой причине для измерения постоянной интенсивности излучения пироэлектрик не очень пригоден. Внятно может быть зафиксировано именно изменение излучения. Но в целях, в которых подобные датчики применяются — фиксация движения, это то, что нужно.
Вроде все просто, но есть небольшая проблема. Нам не интересно изменение излучения вообще, а интересно его изменение по причине прохода нарушителя. Но солнце встает и заходит, лето сменяется зимой, отопление включают и выключают, и падающее на сенсор инфракрасное излучение меняется в очень больших пределах, хотя никто и не думал покушаться на наше имущество. Понятно, что практическая ценность устройства, реагирующего на что попало, близка к нулю. Обходят эту неприятность довольно просто — вместо одного чувствительного элемента используют два. Включая их в цепь последовательно так, чтобы изменения напряженности на них происходили в противоположных направлениях. А конструктивно располагая с тем расчетом, чтобы «глобальное» изменение уровня инфракрасного излучения (скажем при изменении температуры воздуха) влияло на них в равной степени, а «локальное» (перемещение объекта вроде человека) — в разной. Чтобы было понятнее перейдем к иллюстрации (рисунки намеренно сделаны от руки, дабы несколько разнообразить засилье компьютерной графики).
Внутри металлического корпуса (изображено синим) помещают два кристалла пироэлектрика. Для измеряемого излучения в корпусе имеется окошко, закрытое фильтром (красный), пропускающим только нужный нам диапазон длин волн.
Принцип работы основан на отслеживании уровня ИК-излучения в поле зрения датчика (как правило, пироэлектрического).Реагируют они на изменение излучения в инфракрасном диапазоне, а именно в средней его части — 5-15 мкм (тело среднего здорового человека излучает в диапазоне около 9 мкм). Сигнал на выходе датчика монотонно зависит от уровня ИК излучения, усредненного по полю зрения датчика. При появлении человека (или другого массивного объекта с температурой большей, чем температура фона) на выходе пироэлектрического датчикаповышается напряжение. Для того чтобы определить, движется ли объект, в датчике используется оптическая система — линза Френеля. Иногда вместо линзы Френеля используется система вогнутых сегментных зеркал. Сегменты оптической системы (линзы или зеркала) фокусируют ИК-излучение на пироэлементе, выдающем при этом электроимпульс. По мере перемещения источника ИК-излучения, оно улавливается и фокусируется разными сегментами оптической системы, что формирует несколько последовательных импульсов. В зависимости от установки чувствительности датчика, для выдачи итогового сигнала на пироэлемент датчика должно поступить 2 или 3 импульса.
Инфракрасный датчик движения вид реагирует на тепловое излучение объекта. Понятно, что теплые потоки воздуха от радиаторов отопления и кондиционеров, а также от животных могут вызывать ложное срабатывание. Выполняйте настройку и монтаж с учетом этого. Такие датчики применяются только внутри помещений. Этот тип абсолютно безвреден для здоровья.
Датчики, использующиеся в системах охранной сигнализации, имеют выходное реле типа «сухой контакт» (нормально замкнутый).
В датчиках, используемых для управления освещением, для коммутации нагрузки обычно применяются твердотельные выключатели на основе тиристоров или симисторов.
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. ).
Рис. Сравнение круговых и квадратных зон обнаружения
Датчики движения и присутствия следует устанавливать подальше от отопительных приборов, кондиционеров или вентиляторов.
Фактически датчик движения и присутствия - это синонимы и разновидности одного вида приборов с возможностью использования для организации энергосберегающего освещения. В их основе идентичные механизмы и принципы действия. Но есть и отличия. Так, важное преимущество и особенность таких инфракрасных устройств - повышенный уровень чувствительности, обеспечиваемый большим числом линз Френеля. Каждая их пара отвечает за малый участок помещения и детектирует малейшие движения, к примеру, нажатия пальцами по компьютерной клавиатуре или даже глубокий вдох человека. В результате датчик присутствия обеспечивает: максимально чувствительное реагирование; возможность уловить малейшее движение на объекте; определение двигательной активности в конкретной зоне объекта.
Сферы использования Применяют такие датчики преимущественно в крупных помещениях, где нужно человек может находится длительно и возможно с малой двигательной активностью, например сидячая работа. Если людей нет, датчик присутствия отключает освещение. Когда же появляется даже мелкая двигательная активность, свет загорается.
1. составьте талицу достоинств и недостатков каждого типа датчика движения
Пожалуйста, пиши комментарии, если ты обнаружил что-то неправильное или если ты желаешь поделиться дополнительной информацией про датчик движения Надеюсь, что теперь ты понял что такое датчик движения, датчик присутствия, датчик объема и для чего все это нужно, а если не понял, или есть замечания, то не стесняйся, пиши или спрашивай в комментариях, с удовольствием отвечу. Для того чтобы глубже понять настоятельно рекомендую изучить всю информацию из категории Датчики и сенсоры, Технические измерения и измерительные приборы
Ответы на вопросы для самопроверки пишите в комментариях, мы проверим, или же задавайте свой вопрос по данной теме.
Комментарии
Оставить комментарий
Датчики и сенсоры, Технические измерения и измерительные приборы
Термины: Датчики и сенсоры, Технические измерения и измерительные приборы