Как работают датчики движения разных типов

О чем речь? Организуя охранную систему, не лишним будет понимать, как работает датчик движения. Есть разные типы этого устройства, их выбор связан с конкретными задачами, которые нужно решить на объекте. Помимо охраны, у датчиков движения есть и другие полезные функции.

Как работают? Функционирование устройства связано со способностью генерировать и анализировать волны. В соответствии с полученным результатом датчик запускает алгоритм действий, определенный пользователем.

Что такое датчик движения

Датчики движения являются важнейшим компонентом многих охранных систем. Эти приборы позволяют не только автоматически включать свет и климатическую технику в квартирах, офисах и т. д., но и оперативно обнаруживать посторонних, проникших на объект.

Устройство, фиксирующее передвижения объектов и передающее эти данные в центр управления, называется датчиком движения. Датчик движения работает так: собирает и отправляет сигнал, по которому обычно запускаются какие-либо действия (включается другое оборудование, и т. д.).

Таким образом, детекторы движения отслеживают и сообщают о любых перемещениях на охраняемой территории и используются как электрические выключатели, откликающиеся на эти перемещения. Наша повседневная реальность буквально напичкана такими датчиками, хотя мы далеко не всегда их замечаем. Например, когда мы входим куда-либо и нам не приходится совершать дополнительных действий, чтобы включить свет открыть раздвижные двери супермаркета или метро, и т. д.

Такое оборудование, изначально применяемое только на крупных объектах в составе охранных комплексов, по мере удешевления технологий стало доступно и рядовым потребителям.

Детекторы движения являются частью системы, которая запрограммирована на автозапуск следующих действий:

• на пульт управления поступают данные с датчика;
• срабатывает охранная сигнализация;
• выключается либо включается освещение на объекте;
• подключенный механизм начинает работать или останавливается;
• запускается видеозапись;
• включаются свет, вентиляция, отопление.

Можно запрограммировать и другие действия, однако принцип един: как только начинает работать датчик движения, тут же запускается алгоритм.

Различия датчиков движения по генерации волн

В отличие от простейших механических приспособлений вроде натянутой нити или проволоки, известных задолго до изобретения электричества, сенсоры датчика являются электронными компонентами. Перемещение объекта в пространстве засекается чем-то вроде радара. Вообще-то и эхолокатор, и радар тоже являются датчиками, но более крупными. Бытовые (гражданские) датчики движения работают по тому же самому принципу: засечь попадание объекта в излучение любого типа.

Разные детекторы настроены на анализ разных типов волн и также отличаются по виду волн, которые сами генерируют.

Сенсоры в датчиках бывают:

Активные

Эти устройства самостоятельно излучают определённую волну (радиоволну, ультразвуковую, и т. д.) на территории определённого радиуса. Как только её пересекает посторонний объект, от него отражается волна, её характеристики меняются, а фокусирующая линза проводит эту волну к чувствительному элементу.

Сравнивая излучаемую и отражённую волны, прибор засекает движение и отправляет сигнал контроллеру. Тот, в свою очередь, запускает уже собственный алгоритм, связанный с другими устройствами: осветительными приборами, звуковой сигнализацией, и т. п.

Это различие характеристик должно превышать некий установленный порог чувствительности. Без этого порога датчик движения начнёт работать, когда по помещению пробежит собака или кошка, пролетит птица или другой мелкий подвижный объект.

Пассивные

Этот тип детекторов устроен несколько иначе. Сами они никаких волн не испускают, зато улавливают волны, отражаемые объектами. Таким образом работает инфракрасный датчик движения: улавливает тепло, исходящее от человека.

Прибор анализирует характеристики двумя чувствительными элементами. При отсутствии движения в наблюдаемой зоне они получают волны равной интенсивности и количества. А когда в радиус действия попадает движущийся объект, показания элементов начинают отличаться. Вот эту-то разницу и фиксирует датчик, отправляя данные в контроллер.

Комбинированные

Это датчик из двух половин: излучающей волну того или иного типа и анализирующей её свойства на некотором расстоянии. Система, её цена, комплектация и способы монтажа различаются по типу волн.

В охранных системах и системах освещения применяют пассивные сенсоры, а активные распространены на промышленных объектах. Активные датчики движения, например, очень точно устанавливают положение того или иного предмета на конвейере и успешно предотвращают столкновение людей или вещей с автоматическими воротами в гаражах (ворота моментально останавливаются).

Читайте также: Что такое СКУД: виды, устройство, задачи

Как датчики движения работают с сигналом

Есть три способа обработки сигналов у сенсоров, фиксирующих движение:

Линейные (прерывающие) сенсоры

Состоят из излучателя линейного сигнала (обычно лазерного луча) и его приёмника. Как только фотодатчик перестаёт фиксировать излучение (а луч пересекается каким-либо движущимся объектом), прибор подаёт сигнал тревоги. Эту технологию очень просто реализовать. Проблема лишь в том, что один-единственный луч вполне можно обойти, а наличие двух частей сенсора может создать дополнительные неудобства.

Объёмные или отражающие сенсоры

Действуют как радар: сигнал, концентрированный или рассеянный (смотря что нужно заказчику), выходит из излучателя и, не встречая препятствий на своём пути, оставляет прибор в состоянии покоя. Но наткнувшись на предмет, он отражает какую-то часть излучения, что улавливает приёмник (который находится в том же корпусе). В результате срабатывает сигнал тревоги.

Угол обзора у таких датчиков очень широкий, их удобно устанавливать, поскольку вся электроника находится в одном кожухе и можно гибко настраивать. Проблема заключается в необходимости исключить ложные срабатывания. В противном случае такой датчик движения будет работать некорректно.

Пассивный датчик

Не имеет в своём составе никаких излучателей, зато оснащён чувствительными сенсорами, улавливающими волны от окружающих предметов. Это очень простые и дешёвые приборы, не создающие дополнительного волнового фона. Проблема с ними лишь одна: большая их часть настроена так, чтобы улавливать тепловое излучение только от живых существ — животных и людей.

Какой же датчик лучше всего? Это зависит от ваших потребностей и целей. Если вы хотите охранять территорию либо определять, когда в коридоре, проёме, окне или дверях появится объект, лучше установить систему из прерывающих сенсоров. А если нужно следить за движением объектов на замкнутой территории или в помещении, то отражающие датчики для этого подойдут больше.

Этот принцип, в частности, используется при включении и выключении света: как только кто-то заходит в зону действия датчика движения, начинают работать осветительные приборы (а не тревожная сигнализация, например).

Есть несколько нюансов, однако:

• Управлять освещением с помощью сенсоров целесообразно только там, куда люди заходят редко и где нужно экономить электричество.
• Лучше выбирать галогеновые или LED-лампы, поскольку спиральным и люминесцентным крайне вредно постоянное включение-отключение, они быстро ломаются.

Как работают разные типы датчиков движения

Не следует сильно цепляться за название «датчик движения»: этот термин иногда уводит от сути. Самые популярные модели детекторов движения, если говорить чисто технически, реагируют не на перемещение объектов, а на колебания температуры среды. То есть, фактически это тепловизоры. В любом случае, все подобные условия постоянно сравнивают показатели в охраняемой зоне и реагируют на их изменения.

Датчики движения работают так: анализируют волны разных типов, приходящие из окружающего пространства. По типу волн приборы делятся на ультразвуковые, инфракрасные, радиоволновые датчики и детекторы движения камеры.

Есть приборы, использующие сразу несколько типов датчиков. Это, к примеру, двойные детекторы, засекающие движение людей по ультразвуку и инфракрасным волнам.

Особенности работы инфракрасного датчика

Вспомним, как работает инфракрасный датчик движения. Он замеряет температуру среды, и, когда в ней появляется объект с отличной температурой, его тепловое (инфракрасное) излучение ловит линза Френеля (специальная оптическая конструкция) и передаёт на пироэлектрик — чувствительный элемент-полупроводник.

Его электрический потенциал тоже меняется, это событие триггерит специальный алгоритм, в результате чего включается сигнал тревоги. Зона чувствительности датчика разделена линзами на несколько лучей, чтобы детектор не срабатывал на горячие, но статичные объекты. Чтобы срабатывание произошло, объект должен пересечь несколько таких лучей подряд. Но если он будет делать это очень медленно, система тоже не отреагирует.

Метод работы ультразвукового датчика

Такие датчики движения работают следующим образом. Встроенный генератор звука при помощи излучателя испускает колебания частотой 25-40 кГц. Это обычная звуковая волна, но вне диапазона, слышного человеческому уху. Отразившись от препятствий, волна возвращается к генератору и ловится микрофоном. Эффект Доплера заставляет интерференционную картину меняться, как только через поток излучения проходит какое-либо тело, и отражённый сигнал будет иметь иную частоту, нежели излучённый. Функции и приёмника, и излучателя выполняют пьезокерамические элементы.

Устройство радиоволнового датчика

Этот тип датчиков движения устроен и работает примерно так же, как и ультразвуковые детекторы, однако он использует не звуковую волну, а СВЧ-излучение частотой 2,5 ГГц. При появлении постороннего тела в радиусе охвата волны её частота и длина меняются, и приёмник сразу же засекает это. Радиоволны проходят через любые преграды (стены, мебель, деревянные предметы), кроме металлических. Радиоволновые датчики стоят недёшево, и закупают их, как правило, для охраны крупных коммерческих площадей вроде складов.

Датчики движения камеры

Этот тип датчиков тоже задействован в детекторах движения. Изменения в наблюдаемой зоне выявляются посредством электронной оценки данных, поступающих с камеры. Сравнивая предыдущее и последующее изображения, система регистрирует изменения.

Комбинированные датчики устроены так, чтобы исключить все ложные срабатывания. Как правило, в таком приборе есть и радиоволновой, и инфракрасный датчики. Такая схема очень помехоустойчива, надёжна и исключает случайные срабатывания.

Читайте также: Как защитить свой дом: эффективные и популярные методы

Разница в работе датчика движения и датчика присутствия

Датчик присутствия отличается от детектора движения тем, что засекает наличие людей в комнате в любом случае — неважно, шевелятся они или нет. Основное различие — в степени чувствительности и периодичности измерений: если датчики присутствия сканируют фон в помещение постоянно, то датчики движения срабатывают только при первом движении крупного объекта.

К примеру, если в вашем подвале освещение включается датчиком движения, то он начнёт работать и активирует освещение, как только вы окажетесь в подвале. Но если вы не успеете сделать там всё необходимое, то свет опять выключится через некоторое временя. Чтобы не остаться в темноте, потанцуйте, помашите руками прямо перед датчиком, чтобы он «проснулся».

А вот датчик присутствия работает иначе: он тоже включает лампочки, когда кто-то спускается в подвал, но затем всё время проверяет, в помещении ли ещё человек или вышел. Во втором случае он отправляет команду на выключение света.

Поэтому датчиками движения обычно оборудуют коридоры и лестничные площадки (где это устройство включает свет) и внедряют их в наружные охранные системы, а детекторы присутствия вешают в жилых комнатах и рабочих помещениях.

Оба типа устройств нашли широкое применение в быту: это и охрана промышленных объектов, и система «умный дом». В многоквартирных домах сегодня муниципальные органы активно устанавливают датчики движения, чтобы экономилось электричество. Кстати, это также продлевает срок службы осветительных приборов.

«Детектор движения» — это собирательный термин, под которым объединены разные технологии, обнаруживающие перемещения по территории, но работают они по разным принципам. Датчики присутствия намного более чувствительны, чем датчики движения.