1. Різновиди і принцип дії датчиків руху
2. Недоліки пасивних інфрачервоних датчиків руху
3. лазерні переривники
4. Сенсори на ефекті Доплера
5. Томографічні сенсори руху
6. Відеокамери в якості датчиків
7. Використання датчиків руху

Датчик руху - пристрій, що дозволяє ідентифікувати будь-які переміщення в зоні відповідальності. Як крок у відповідь сигналу зазвичай використовується логічний рівень цифрової електроніки. В результаті стає можливим визначати наявність руху в рамках систем сигналізації, освітлення, автоматичного керування дверима і ін.

Різновиди і принцип дії датчиків руху

Пасивні інфрачервоні датчики руху

У вітчизняній літературі частіше мова заходить про пасивних інфрачервоних датчиках руху (PIR). У зазначеній категорії продукції відзначається ряд недоліків. Зазвичай пасивний інфрачервоний датчик працює на основі піроелектричного ефекту: на відстані відчуває тепло. Розробники, як правило, підгадується під температуру людського тіла і ловлять хвилі середнього інфрачервоного діапазону в районі 10 мкм. Це набагато нижче, ніж видиме випромінювання, згадується фільм за участю великого Арні і полювання на Хижака. У прибульця сенсорна система реагувала на хвилі теплового діапазону.

ІК-датчик в роботі

Із зазначеної причини пасивний інфрачервоний датчик можливо обдурити. Подібні в серйозних системах сигналізації не використовуються. Піроелектричний датчик руху містить в складі кристал, що перетворить зазначену довжину хвилі в електричний заряд. Для усунення перешкод на вході стоїть фільтр у вигляді лінзи з силікону. Він сильно обмежує спектр входять випромінювань, наприклад, від 7 до 15 мкм, знижуючи рівень зовнішніх перешкод.

Як правило, система складається з двох частин, щоб реєструвати одночасно зовнішній фон. Вікно чіпа, пропускає випромінювання, розбивається на дві еквівалентні частини, кожна дивиться в бік щодо центру. В результаті, якщо в поле зору вікна виявиться рухається тепле тіло, різниця негайно стане очевидною. Розробники запевняють, завдяки лінз Френеля для отримання відгуку вистачить потужності близько 1 мкВт. У світлі викладеного більшість пасивних інфрачервоних датчиків руху вимагає часу не навчання. Протягом недовгого періоду в поле зору лінз не повинно потрапляти переміщаються об'єктів.

Період триває до хвилини, потім датчиком руху допустимо користуватися. Принцип передачі сигналу відрізняється. Як правило, виробник в рамках серії мікросхем випускає сенсор і відповідний багатофункціональний контролер, з завданнями роботи з супутнім типом апаратури. Це робить можливим створення складних систем. Рівень відповідає, наприклад, логічній одиниці КМОП, або видає серію імпульсів зазначеної частоти. Відомі пасивні інфрачервоні сенсори, з можливістю настройки зазначеного параметра, що робить мікросхеми більш гнучкими.

Усередині стоїть підсилювач для формування потрібного відгуку. Це вимагає підведення живлення ззовні. Схема роз'єму гранично проста:

1. Ніжка харчування.
2. Заземлення (схемний нуль).
3. Вихід інформаційного сигналу.

конструкція датчика

Недоліки пасивних інфрачервоних датчиків руху

Будь-яка людина, обізнана в електроніці, усвідомлює недоліки описаних вище сенсорів: випромінювання легко екранується. Досить в поле зору датчика помістити суцільний предмет, щоб порушити працездатність системи. Теплове випромінювання перестане досягати чутливого елемента. Одягнений чоловік, наприклад, формує набагато менший відгук.

До того ж обмежена дальність дії. Визначається чутливістю елемента і силою теплового випромінювання об'єкта. У більшості випадків - лічені метри, що накладає обмеження на використання.

Велике значення має температура середовища, в міру її зниження температурна картина почне опускатися по шкалі частот, спотворюючи чутливість датчика. Спірним вважається варіант, коли перше вікно сенсора дивиться на вулицю, а друге - в приміщення. Доводиться орієнтуватися на рекомендації виробника за умовами застосування.

лазерні переривники

Лазерні датчики відомі в фільмах про грошові банки. Це методика фіксації руху на прямій. Один навпроти одного ставляться джерело і приймач випромінювання. При попаданні між ними предмета виробляється сигнал тривоги. Лазер часом невидимий, використання спеціальних балончиків з газом, що світиться під дією інфрачервоних або ультрафіолетових променів, не вигадка кінематографістів. Явище люмінесценції використовується для визначення місця розташування невидимих ​​трас.

У міру зростання довжини хвилі спрямовані властивості випромінювання різко падають, радіодіапазоні як променів вже не застосовуються. Що стосується високих частот, здатних проходити крізь перешкоди, як рентген, вони для використання не годяться зі зрозумілих причин.

Лазерний переривник для гаража

Сенсори на ефекті Доплера

До групи відносять окремо два сімейства: ультразвукові і мікрохвильові сенсори руху. Принцип дії заснований на єдиному ефекті. Допплер відкрив явище в 1842 році, спостерігаючи системи подвійних зірок і інші небесні тіла. Трьома роками пізніше Бёйс-Баллот довів, що зміщення спектра спостерігається і для джерел звуку.

Кожен житель столиці та мешканці інших великих міст помічали, що гудок наближається електрички більш високий, ніж віддаляється. Таким чином, людина, мало-мальськи обдарований музично, здатний визначити, підходить поїзд до платформи або тікає. Це ефект Доплера: будь-яка хвиля, яку випромінює об'єктом, сприймається нерухомим спостерігачем згідно взаємної швидкості переміщення. Від швидкості залежить величина зсуву в спектрі.

Віддаляється зірка здається трохи холодніше, ніж в дійсності: спектр зрушиться вниз по шкалі частот. Навпаки - колір наближається виглядає тепліше. Подібний ефект спостерігається в будь-якому діапазоні: радіо, звуковому і інших. Читачі вже здогадалися, як працюють датчики на ефекті Доплера. В ефір випромінюється коливання ультразвуку або радіочастоти, ловиться відгук. При наявності рухомих об'єктів картина змінюється докорінно: замість однорідної ізлучённой хвилі приймається цілий сонм відмінних по частоті від вихідної.

Плюс методу: випромінювання легко огинає перешкоди або проходить крізь. Але рух фіксується щодо будь-яких об'єктів, включаючи неживі. Температура тіла значення не має. Від частоти випромінювання залежать особливості роботи системи. Наприклад, радіодіапазон здебільшого заборонений для використання. Залишені невеликі вікна, редаговані спеціальним державним комітетом. Ультразвук обмежень не має, але шкідливий для людського слуху (нехай не відчувається безпосередньо). Наприклад, відлякувачі для собак і тарганів функціонують у вказаному діапазоні.

Використовуються радіочастотні датчики

Отже, ультразвукові та радіочастотні датчики руху заекранувати набагато складніше.

Томографічні сенсори руху

Слово нагадує медичне обладнання, за словами розробників, означає наявність в системі сітки з активних передавачів. Комплекс працює в дозволеному діапазоні 2,4 Гц, де функціонують модеми WiFi, мікрохвильові печі і ряд пристроїв. Що негайно накладає обмеження: в поле зору системи покладається обмежити вживання перерахованих вище виробів.

Ефект заснований на загальновідомому поглинанні випромінювання частоти 2,4 Гц молекулами води. У тіло живої істоти найпоширеніша рідина на планеті входить з надлишком, роблячи можливим побудова картини всередині приміщення. Хвилі 2,4 Гц порівняно легко проходять через стіни, вдається покрити відносно великі площі складної конфігурації. На місцевості монтується мережа приймач, на зразок точок доступу WiFi.

Складна комп'ютерна система аналізує розподіл поля. Мається на увазі етап навчання, коли оцінюються умови поширення хвиль в конкретно взятому приміщенні. Надалі за спеціальними алгоритмами система здатна визначити положення будь-яких тіл в просторі. Вдається засікти і нерухомі живі тіла. Коли біологічна форма життя перебуває в радіусі дії хвиль, сила їх починає затухати за певними законами. Енергія переходить в тепло, як відбувається в мікрохвильовій печі. В результаті стає можливим виробити сигнал тривоги.

Випромінювачі не є небезпечними для людини, а робоча потужність нормується згідно із законодавством. Місцевому адміністратору пропонується, починаючи з деякого розміру, систему зареєструвати в установленому порядку. Сенсори дорожче інших з представлених в огляді. Допплерівські теж коштують чимало.

Робота датчика

Відеокамери в якості датчиків

Сьогодні велика частина цифрових відеокамер виявляє опцію фіксації руху. З'являється можливість запису сигналу на реєстратор, подача тривоги в установленому порядку. Датчика цілком вистачить для потреб організації. Процес реєстрації, початок і закінчення фіксації подій визначається можливостями окремо взятого обладнання.

Великий плюс системи в можливості діяти в автоматичному режимі і в шансі записати протиправні дії в разі необхідності. Єдиною перешкодою вважається закон про приватне життя громадян. Пропонується чітко відрізняти протиправні дії від інших. І не поширювати отримані відомості в обхід закону.

Для роботи в темряві використовуються реєстратори інфрачервоного діапазону з неодмінною підсвічуванням навколишнього пейзажу. В інтернеті знайдуться керівництва, де пропонується виготовити інфрачервоний реєстратор з видошукача камери для нічної зйомки. Підсвічування збирається на базі звичайних діодів інфрачервоного діапазону. Дальність зйомки в цьому випадку сильно залежить від потужності інфрачервоних променів. З метою посилення рекомендується застосовувати рефлектори.

Використання датчиків руху

Часто застосування датчиків руху наштовхується на певні обмеження. Пасивні інфрачервоні сенсори в цьому плані найпростіші, їх застосування нічим не нормується. Де починаються ультразвук і радіохвилі - пропонується ретельно прорахувати наслідки. Лазери небезпечні, що попереджає табличка на лазерному принтері не жарт. Когерентне випромінювання пропалює сітківку не гірше паперу, стаючи причиною серйозної травми.

Тісно пов'язані з датчиками руху системи визначення наявності диму в приміщенні. В цьому випадку використовуються явища зміни умов проходження випромінювання, плюс ефект Доплера. Чисто хімічні методики досить рідкісні.

Датчики руху застосовуються в системах:

• сигналізації і охорони;
• управління дверима;
• розважальних комплексів;
• ілюмінації.

Спектр застосування залежить тільки від фантазії авторів, тому зарубіжні виробники і випускають інтегральні системи з можливістю вбудовування їх в більш складні. Так, для покриття деякої площі, допустимо набирати набір датчиків подібно конструктору. Найбільшою гнучкістю в цьому плані мають томографічні системи, але і коштують дорожче. Найпростіші інфрачервоні сенсори більше годяться для управління одиничними об'єктами, припустимо, дверима.