Pasivní infračervené senzory pohybu: Aktuální stav

Jak funguje pohybový senzor PIR?
V 21. století každý zná IR senzory – otevírají dveře na letištích a v obchodech, když se ke dveřím přiblížíte. Také detekují pohyb a spustí alarm v zabezpečovacím systému. Jak fungují: Senzor citlivý na infračervené záření v rozsahu 5-15 mikronů detekuje tepelné záření z lidského těla. Pokud někdo zapomněl na fyziku, připomenu: právě v tomto rozmezí spadá maximum záření těles při teplotě 20–40 stupňů Celsia. Čím je předmět teplejší, tím více vyzařuje. Pro srovnání: reflektory s infračerveným osvětlením pro videokamery, paprskové (dvoupolohové) „křížové“ detektory a televizní ovládací panely pracují v rozsahu vlnových délek kratších než 1 mikron, oblast spektra viditelná člověkem je v oblasti 0,45 -0,65 mikronů.
Senzory tohoto typu se nazývají pasivní, protože samy nic nevyzařují, pouze vnímají tepelné záření z lidského těla. Problém je v tom, že jakýkoli předmět o teplotě i 0 °C vyzařuje v infračerveném rozsahu poměrně hodně. Ještě horší je, že záření vyzařuje samotný detektor – jeho tělo a dokonce i materiál citlivého prvku. Proto první takové detektory fungovaly pouze tehdy, pokud byl samotný detektor chlazen, řekněme, na kapalný dusík (-196º C). Takové detektory nejsou v každodenním životě příliš praktické. Moderní hmotnostní detektory všechny pracují na diferenciálním principu – nejsou schopny přesně změřit skutečné množství toku infračerveného záření z pohybujícího se člověka (na pozadí parazitních toků z mnohem bližších objektů), ale (ve skutečnosti i na hranici citlivosti) jsou schopny detekovat ZMĚNU ROZDÍLU v tocích infračerveného záření dopadajícího na dvě sousední místa. To znamená, že je důležité, aby záření od člověka bylo zaměřeno pouze na jedno z míst a navíc se změnilo. Detektor funguje nejspolehlivěji, pokud obraz člověka nejprve zasáhne jedno místo, signál z něj bude větší než z druhého a pak se člověk pohne tak, že jeho obraz nyní zasáhne druhé místo a signál z druhého se zvýší, a od prvních poklesů. Takto poměrně rychlé změny rozdílu signálu lze snadno detekovat i na pozadí obrovského a proměnlivého signálu způsobeného všemi ostatními okolními objekty (a zejména slunečním zářením).

Jak oklamat IR detektor
Počáteční nevýhodou metody IR pasivní detekce pohybu je, že osoba se musí svou teplotou zřetelně lišit od okolních objektů. Při pokojové teplotě 36,6º žádný detektor nerozezná osobu od stěn a nábytku. Ještě horší: čím blíže je pokojová teplota 36,6º, tím horší je citlivost detektoru. Většina moderních přístrojů tento efekt částečně kompenzuje zvýšením zisku při teplotách od 30º do 45º (ano, detektory úspěšně fungují i ​​při opačném teplotním rozdílu – pokud je v místnosti +60º, detektor snadno detekuje osobu; díky termoregulaci lidské tělo si udrží teplotu asi 37º). Takže když je venkovní teplota kolem 36º (což je často v jižních zemích), detektory otevírají dveře velmi špatně, nebo naopak díky extrémně vysoké citlivosti reagují na sebemenší závan větru.
Kromě toho je snadné se před IR detektorem odstínit jakýmkoli předmětem při pokojové teplotě (list lepenky) nebo nosit tlustý kožich a čepici, aby vám neodstávaly ruce a obličej, a pokud budete chodit dostatečně pomalu, IR detektor tak malé a pomalé rušení nezaznamená.
Na internetu jsou i exotičtější doporučení, jako je výkonná IR lampa, která při pomalém rozsvěcování (běžným stmívačem) uvede IR detektor do rychla, načež před ním můžete chodit i bez kožich. Zde je však třeba poznamenat, že dobré IR detektory v tomto případě dají signál poruchy.
A konečně nejznámějším problémem IR detektorů je maskování. Když je systém deaktivován, během pracovní doby během dne, vy jako návštěva přijdete do požadovaných prostor (například prodejny) a využijete okamžiku, kdy se nikdo nedívá, zablokujete IR detektor kouskem papír, zakryjte jej neprůhlednou samolepicí fólií nebo naplňte barvou ve spreji. To je výhodné zejména pro člověka, který tam sám pracuje. Skladník ve dne opatrně zablokoval detektor, v noci prolezl oknem, vše vyndal a pak vše odstranil a zavolal policii – hrůza, kradli, ale alarm nefungoval.
K ochraně proti takovému maskování existují následující technické techniky.
1. U kombinovaných (IR + mikrovlnných) senzorů je možné vydat poruchový signál, pokud mikrovlnný senzor detekuje velký odražený rádiový signál (někdo se velmi přiblížil nebo natáhl ruku přímo k detektoru), a IR senzor přestal produkovat signály . Ve většině případů v reálném životě to neznamená nekalý úmysl zločince, ale nedbalost personálu – například vysoký stoh krabic zablokoval detektor. Bez ohledu na zlý úmysl se však v případě zablokování detektoru jedná o poruchu a takovýto signál „porucha“ je velmi vhodný.
2. Některé ústředny mají řídicí algoritmus, kdy po deaktivaci detektor detekuje pohyb. To znamená, že nepřítomnost signálu je považována za poruchu, dokud někdo neprojde před senzorem a nevydá normální signál „dochází k pohybu“. Tato funkce není příliš pohodlná, protože často jsou všechny prostory odzbrojeny, dokonce i ty, do kterých se dnes nikdo nechystá, ale ukazuje se, že večer, abyste mohli prostory znovu zapnout, budete muset jít do všech místnostech, kde přes den nikdo nebyl, a mávejte rukama před senzory – ústředna se postará o funkčnost senzorů a milostivě vám umožní zapnout systém.
3. Konečně je tu funkce zvaná „blízká zóna“, která byla kdysi součástí požadavků ruského GOST a která je často mylně nazývána „antimaskování“. Podstata myšlenky: detektor by měl mít přídavný senzor hledící přímo dolů, pod detektor, nebo samostatné zrcadlo, nebo obecně speciální záludnou čočku, aby pod ním nebyla žádná mrtvá zóna. (Většina detektorů má omezený zorný úhel a obecně směřuje dopředu a 60 stupňů dolů, takže přímo pod detektorem je malá mrtvá zóna, na úrovni podlahy asi metr od zdi.) Předpokládá se, že mazaný nepřítel bude nějakým způsobem schopni se dostat do této mrtvé zóny a odtud zablokovat (zamaskovat) čočku IR senzoru a pak drze chodit po celé místnosti. Ve skutečnosti je detektor obvykle instalován tak, že neexistuje způsob, jak se dostat do této mrtvé zóny, aniž by se obešly oblasti citlivosti snímače. No, možná skrz zeď, ale proti zločincům pronikajícím zdí nepomohou přídavné čočky.

Rádiové rušení a jiné rušení
Jak jsem řekl, IR senzor pracuje blízko své mezní citlivosti, zejména při pokojových teplotách blížících se 35º C. Samozřejmě je velmi náchylný na rušení. Většina IR detektorů může vyhlásit falešný poplach, pokud k němu umístíte mobilní telefon a zavoláte na něj. Ve fázi navázání spojení telefon vydává silné periodické signály s periodou blízkou 1 Hz (v tomto rozsahu leží typické signály od osoby, která se prochází před IR senzorem). Několik wattů radiového záření je zcela srovnatelných s mikrowatty lidského tepelného záření.
Kromě rádiového vyzařování může docházet i k optickému rušení, čočka IR senzoru je sice ve viditelné oblasti obvykle neprůhledná, ale výkonné žárovky nebo 100W světlomety aut v sousedním spektrálním rozsahu dokážou opět docela produkovat signál srovnatelný s mikrowatty od osoby v požadovaném rozsahu. Hlavní nadějí je, že vnější optické rušení je zpravidla špatně zaostřeno, a proto stejně ovlivňuje oba citlivé prvky IR senzoru, takže detektor může rušení detekovat a nevydá falešný poplach.

Způsoby, jak zlepšit IR senzory
Již deset let obsahují téměř všechny IR bezpečnostní detektory poměrně výkonný mikroprocesor, a proto jsou méně náchylné k náhodnému rušení. Detektory dokážou analyzovat opakovatelnost a charakteristické parametry signálu, dlouhodobou stabilitu úrovně signálu pozadí, což výrazně zvýšilo odolnost proti rušení.
IR senzory jsou v zásadě bezbranné proti zločincům za neprůhlednými obrazovkami, ale jsou citlivé na vliv toků tepla z klimatizace a vnějšího osvětlení (přes okno). Mikrovlnné (rádiové) pohybové senzory jsou naopak schopny produkovat falešné signály a detekovat pohyb za radiotransparentními stěnami mimo chráněný prostor. Jsou také náchylnější k rádiovému rušení. Kombinované IR + mikrovlnné detektory lze použít jak podle schématu „AND“, které výrazně snižuje pravděpodobnost falešných poplachů, tak podle schématu „OR“ pro zvláště kritické prostory, což prakticky vylučuje možnost jejich překonání.
IR senzory nedokážou rozlišit mezi malým člověkem a velkým psem. Existuje řada senzorů, u kterých je výrazně snížena citlivost na pohyby malých předmětů díky použití 4-plošných senzorů a speciálních čoček. V tomto případě lze s určitou pravděpodobností rozlišit signál od vysokého člověka a od nízkého psa. Musíte dobře pochopit, že je v zásadě nemožné zcela odlišit přikrčeného teenagera od rotvajlera stojícího na zadních nohách. Přesto lze výrazně snížit pravděpodobnost falešného poplachu.
Před pár lety se objevily ještě složitější senzory – s 64 citlivými oblastmi. Ve skutečnosti se jedná o jednoduchou termokameru s maticí 8 x 8 prvků. Takové IR senzory, vybavené výkonným procesorem (nazývat je „detektor“ je pro mě příliš), jsou schopny určit velikost a vzdálenost k pohybujícímu se teplému cíli, rychlost a směr jeho pohybu – před 10 lety byly takové senzory považovány za vrchol technologie pro samonaváděcí střely, ale nyní se používají k ochraně před běžnými zloději. Zřejmě si brzy zvykneme volat malé roboty, které vás v noci budí slovy „IR senzor“ slovy: „Promiňte, pane, ale zloději, pane, chtějí čaj. Mám jim teď naservírovat čaj, nebo je požádat, aby počkali, než si umyješ obličej a vezmeš si revolver?”

Princip fungování infračerveného senzoru spočívá v detekci změn úrovně infračerveného záření v detekční zóně, když v ní dojde k pohybu.

Detekční zóna se chápe jako část prostoru, ve které detektor detekuje změnu polohy kontrolovaného objektu.

Objektem kontroly je zpravidla osoba a účelem její detekce je vyvolání alarmu v zabezpečovacích poplašných systémech nebo zapnutí akčních členů v automatizačních zařízeních (například ovládání osvětlení).

• Fresnelova čočka;
• pyroelektrický modul;
• obvod pro zpracování signálu;
• akční člen (relé).

Fresnelova čočka je optické zařízení, které promítá prostor řídicí zóny na pyroelektrický modul ve formě samostatných sektorů (obr. 2).

Pyroelektrický modul monitoruje úroveň infračerveného záření v každém z nich.

Když se v detekční zóně, kdy objekt s teplotou odlišnou od okolní teploty protíná tyto sektory, objeví pohyb, na senzoru se generuje elektrický náboj.

Elektronický obvod jej zpracovává, převádí signál, který je odeslán do akčního členu. Nejčastěji se jako takové zařízení používá elektromagnetické relé.

V bezpečnostních detektorech jsou kontakty připojeny k obvodu alarmu a v pohybových senzorech pro ovládání světla k LED lampám, reflektorům a dalším zdrojům.

PARAMETRY, MOŽNOSTI A CHARAKTERISTIKY INFRAČERVENÝCH SENZORŮ

• objemový;
• povrch (záclona);
• lineární (paprskový).

Detekční rozsah.

Nastavuje maximální vzdálenost, ve které senzor dokáže detekovat pohyb.

Úhel pohledu.

Charakterizuje šířku a výšku detekční zóny v horizontální a vertikální rovině.

Definuje prahovou úroveň signálu, při které senzor reaguje na pohyb.

Kromě toho existuje takový parametr, jako je rozsah detekovatelných rychlostí, který určuje minimální a maximální rychlost pohybu v kontrolní zóně, při které je senzor spuštěn. Obvykle se jedná o 0,3 – 3 metry za sekundu.

Elektrické vlastnosti zahrnují napájecí napětí a spotřebu proudu.

V bezpečnostních poplašných systémech infračervené senzory obvykle pracují s napětím 12 voltů a mají spotřebu proudu 10–20 miliampérů.

Pohybové senzory pro zapnutí světla mohou mít vestavěný zdroj napájení, ke kterému je přiváděno 220 voltů. To se provádí za účelem zjednodušení postupu připojování lamp a bodových světel napájených ze sítě.

• neutrální vodič;
• fáze;
• zdroj světla.

Kontakt pro připojení světelného zdroje je řízený a sepne se při detekci pohybu.

Tato zařízení jsou vybavena nastavitelným zpožděním pro vypnutí světla, když se pohyb zastaví.

Při jejich nákupu je třeba věnovat pozornost pracovnímu proudu kontaktů relé. Musí odpovídat výkonu připojených lamp.

POSTUP A PRAVIDLA PRO INSTALACE INFRAČERVENÝCH SENZORŮ

Pravidla instalace infračervených senzorů se mohou mírně lišit v závislosti na konkrétním modelu a výrobci, ale níže uvádíme několik obecných doporučení pro instalaci:

1. Výška instalace.

Doporučuje se instalovat zařízení ve výšce 2 až 3 metry nad podlahou. To pomáhá zajistit optimální pokrytí detekční zóny a zabraňuje nežádoucím falešným poplachům.

Doporučené hodnoty uvádí výrobce v popisu nebo v pasu produktu.

2. Pozorovací úhel.

Při instalaci pohybového senzoru je důležité zvážit jeho pozorovací úhel. Hlavní optická osa zařízení směřuje podél středu detekční zóny.

• topná zařízení;
• tepelné konvekční proudy;
• přímé osvětlení silnými světelnými zdroji.

Kromě toho by se v oblasti působení neměly nacházet žádné pohyblivé předměty (záclony kymácející se vlivem průvanu, lopatky pracujících ventilátorů atd.).

3. Vyhýbejte se překážkám.

Před instalací senzoru se ujistěte, že se v okolí nenacházejí žádné překážky, které by mohly rušit jeho normální provoz. Jakýkoli předmět je překážkou pro průchod infračervených paprsků, a proto vytvoří „slepou“ zónu.

4. Nastavení.

Po instalaci postupujte podle pokynů výrobce senzoru. Některé modely mají tlačítka nebo přepínače, které umožňují nastavit parametry detekce pohybu, jako je citlivost a zpoždění.

5. Testování.

Jakmile je senzor nainstalován a nakonfigurován, doporučuje se jej otestovat, zda správně funguje. Otestujte ho procházením detekční zónou a ověřte, zda jsou události správně zaznamenávány.

VLASTNOSTI VÝBĚRU A POUŽITÍ INFRAČERVENÝCH SENZORŮ

Při výběru jednoho nebo druhého zařízení je třeba vzít v úvahu jeho výhody a nevýhody, určené uvedenými principy fungování.

Kromě toho je jednou z hlavních výhod IR senzorů jejich relativně nízká cena. Ve srovnání s jinými typy zařízení, jako jsou mikrovlnné trouby, jsou za jinak stejných podmínek levnější.

Pasivní mají jednoblokovou konstrukci a fungují na principu příjmu infračerveného záření z ovládaného objektu.

Jejich instalace a ovládání jsou poměrně snadné, ale mají krátký dosah, takže se nejlépe hodí pro instalaci v malých prostorách.

Vzhledem k jejich vysoké popularitě se vyrábí široká škála pasivních detektorů s různými detekčními zónami.

V závislosti na způsobu instalace existují stropní a nástěnné verze.

Stropní vám umožňují vyhnout se „slepým“ zónám, ale v místnostech s nízkými stropy ovládají malou plochu.

Nástěnné mají detekční dosah podél hlavní optické osy až 12–15 m. Navíc při instalaci na držák umožňují přesné nastavení detekční zóny.

Aktivní zařízení se používají k řízení velkých ploch a rozlehlých úseků. Konstrukčně se skládají ze dvou jednotek přijímače a vysílače a nazývají se také dvoupolohová.

Aktivní verze mají zpravidla lineární detekční zónu a fungují na principu monitorování infračerveného paprsku vyzařovaného vysílačem. Přijímač vyhodnocuje intenzitu přijímaného signálu a při jeho zeslábnutí, například když ho překročí osoba, generuje odpovídající upozornění.

Aktivní infračervené detektory se nejčastěji používají ve venkovních perimetrických alarmech.

Nemusí však spolehlivě fungovat v mlze nebo silných srážkách (déšť, sníh). To je třeba vzít v úvahu při jejich výběru z bezpečnostních důvodů.

Princip infračervené detekce je poměrně všestranný, a proto je oblíbený při výrobě senzorů pro jiné systémy.

Požární hlásiče používají takové senzory k detekci kouře. Podle typu detekční zóny se rozlišují bodové a lineární.

Bodové detektory kontrolují kouř přímo v místě jejich instalace, lineární detektory jsou aktivní zařízení a fungují podobně jako bezpečnostní detektory.

Kromě toho se infračervené senzory používají ve výrobě v automatizačních zařízeních k zajištění bezpečnosti pracovníků, například k prevenci zranění při vstupu různých částí těla do nebezpečných zón.

Toho se dosahuje detekcí abnormální situace a v případě jejího výskytu vypnutím strojů a zařízení.

Infračervené senzory fungují také v systémech kontroly přístupu, počítání návštěvníků, počítání výroby a mnoha dalších oblastech.

Doporučené materiály:

Zvukový alarm pro letní dům s pohybovým senzorem a sirénou (vytí)

Zabezpečovací systém pro letní dům svépomocí, instalace GSM systému a figuríny

Prahové hlásiče a požární signalizace

Požární hlásič, schéma, požadavky na instalaci a zapojení

GSM alarm, jak funguje pro dům, chatu a byt

Bezpečnostní pohybová čidla – objemová, bezdrátová, venkovní, IR

© 2014–2025 Všechna práva vyhrazena.

Materiály stránek slouží pouze pro informační účely a nelze je použít jako pokyny nebo oficiální dokumenty.