Принцип работы инфракрасного датчика движения

В основе охранной системы лежат разного рода фиксирующие устройства: измерители звука, регистраторы движения. Инфракрасный датчик – самый популярный прибор, предназначенный для фиксации перемещающихся тепловых объектов. Они просты в обслуживании, надежны и довольно чувствительны.

Принцип работы устройства

ИК датчики движения обычно используют в системах освещения

Любой объект, температура которого не ниже температуры воздуха, излучает тепло. Задача инфракрасного датчика – выделить его на общем тепловом фоне и при перемещении в заданной зоне подать сигнал.

Человек – тепловой объект достаточно «горячий» по сравнению со стенами квартиры или дома, землей или деревьями. Это и позволяет сенсору выделить его на общем фоне. Это же приводит к сбоям в работе сигнализации, если тепловой фон в здании сильно повышен.

Когда тепловой объект подходящего размера и температуры пересекает обслуживаемый сектор, измеритель регистрирует движение. Затем датчик подает сигнал на блок управления. В зависимости от того, для чего предназначен рабочий прибор с датчиком, управляющий модуль включает свет, активирует охранную сигнализацию и прочее.

Зона работы регистратора ограничена. Радиус обнаружения должен дотягиваться до всех углов помещения либо до конца зоны в саду. Если это не так, монтируют 2 или больше измерителей. Если устройство подает сигнал на блок включения света, радиус может быть меньше.

Устройство и конструкция инфракрасного датчика

Устройство датчика движения

Конструкция большинства устройств от разных производителей уникальна. Однако общая схема обязательно включает несколько элементов.

Оптическая система

Чаще всего это линза Френеля. Она представляет собой совокупность призматических фасеток – микролинз, закрепленных на выпуклую пластинку – цилиндр. Каждая линза фиксирует ИК-излучение на своем участке и передает данные на пирочувствительный элемент. Таким образом создается определенная конфигурация теплового объекта. Если последний не перемещается, она не изменяется. Но если объект движется, тот же ИК-поток при перемещении попадает уже на следующую микролинзу, и конфигурация изменяется. То есть, на пироприемник свет то падает, то нет. Это и есть условие срабатывания датчика: устройство реагирует на перемещение человека в поле действия.

Чем больше сегментов в линзе и чем выше их чувствительность, тем точнее работает ИК-датчик.

Если человек в зоне работы датчика перемещается медленно, устройство может не сработать, так как рассматривает колебания ИК-потока как случайные изменения фона.

Пирочувствительные элементы

Сигнал с линзы идет на пироэлемент – преобразователь на полупроводниках. Он включает 2 сенсора, каждый из них получает сигнал от своей линзы. Если поток на обоих элементах одинаков – сенсор бездействует, если сигнал разный – срабатывает.

В современных моделях используют счетверенные сенсоры, обслуживающие 4 линзы. Они точнее отфильтровывают случайные световые помехи и исключают ложные срабатывания.

Обрабатывающий модуль

Блок обработки воспринимает информацию со всех пироэлементов и анализирует. Его задача – отделить данные о перемещающемся тепловом объекте от помех: движения воздуха, солнечных лучей, конвекции, возникающей при работе кондиционера или обогревателя, вибрации. Датчик должен срабатывать только на появление человека, а не на животных, что требует дополнительной настройки.

Обрабатывающий модуль оценивает форму и длительность сигнала, его амплитуду. Обычные помехи вызывают несимметричные двухполярные импульсы, нарушитель – симметричные. Если характер сигнала совпадает с пороговым значением, датчик срабатывает и подает импульс на управляющую панель. Последний обрабатывается аналоговыми или цифровыми устройствами и активирует какую-либо программу: включить свет, увеличить интенсивность, включить сирену.

В современных моделях датчик дополнительно измеряет длительность сигнала, количество превышений порога. Это позволяет снизить число ложных срабатываний и зафиксировать объект при медленной скорости движения.

Технические характеристики и особенности

Правильно выбрать ИК-датчик помогут его технические характеристики. Данные представлены в паспорте прибора:

• Сетевое напряжение – обычное 230 В. Любая из моделей работает от обычной сети.
• Потребляемая мощность – в пределах 0,5 кВт. Это позволяет оснастить даже большой дом достаточным количеством датчиков.
• Диапазон обнаружения – угол обзора прибора. Измеряется в градусах. У настенных устройств он составляет диапазон от 120 до 280 градусов, у потолочного – 360.
• Дальность действия – измеряется в метрах. Это расстояние, на котором датчик фиксирует движение. Показатель оценивают по 3 параметрам. Перпендикулярное – самая большая зона, определяется при движении объекта по касательной к сектору. Фронтальная измеряется при перемещении прямо на датчик, дальность присутствия находят, когда человек оказывается под датчиком.
• Степень защиты – IP. Первая цифра обозначит защиту от пыли, вторая – от воды. Минимальный показатель 20. Прибор защищен от касания пальцами, но не защищен от воды. Самый высокий показатель – 65, такой датчик монтируют во влажных помещениях.
• Защита от подкрадывания – стандартная слепая зона датчика – пространство под ним. В современных моделях система исключает такую возможность.
• Температура воздуха – от -25 до +50°С. При более высокой температуре возможны сбои.
• Коммутационная способность – указывает на число подключаемых осветительных приборов – до 40 до 3000 Вт.
• Настройки – вручную в зависимости от места монтажа настраиваются показатели чувствительности, освещенности и времени. Для разных зон рекомендуются разные значения: для проходной время отключения составляет 5 минут, для рабочей зоны – 15. Чувствительность тоже определяется в соответствии с местом установки.

Есть и другие менее значимые параметры – материал корпуса, размеры и прочее.

Сравнение с микроволновым датчиком

Принцип работы микроволнового датчика

В качестве сенсора движения используют также микроволновый датчик. Он работает по радиолокационному принципу: прибор излучает сигнал, тот отражается и улавливается чувствительным элементом датчика. Если отраженный сигнал выше порогового, включается световое или звуковое устройство.

Отличия микроволнового датчика:

• работает в диапазоне сверхвысоких частот, что гарантирует очень высокую чувствительность,
• обнаруживает объект через диэлектрические препятствия: стекло, тонкую стену, деревянную дверь,
• независим от температуры среды или степени освещенности рабочего участка,
• улавливает медленное и незначительное перемещение.

Есть и недостатки:

• высокая цена приборы устанавливают на важных хозяйственных объектах,
• работа устройства влияет на самочувствие людей и животных.

Для слежения за обычным частным домом ИК-датчиков вполне достаточно.

Схема подключения

Датчики инфракрасного излучения подключается просто – нужно организовать лишь включение и выключение цепи. Подсоединение устройства к подсветке или контуру безопасности происходит по одинаковому принципу.

Схема подключения есть в инструкции к любому прибору:

• Ток приходит на ИК-датчик от сети по нулевому и фазному проводу. Чтобы подключить устройство к электролампочке, фазный провод подсоединяют к одному из выводов осветительного прибора. Второй вывод крепят к нулевому кабелю.
• Кабели от устройств подключают к распределительному щитку: 2 провода от светильника, 2 от сети питания и 3 от ИК-регистратора. Фазу питающего провода соединяют с фазным кабелем датчика, а нулевой провод от питания и нулевой кабель от датчика – к нулевому от светильника.
• Фазный кабель от ИК-датчика соединяют с проводом от светильника. Все кабели окрашены в соответствующие цвета, что облегчает соединение.

Если некоторое время освещение должно поддерживаться независимо от движения человека, в схему включают также выключатель параллельно ИК-устройству.

Сфера применения инфракрасного датчика

Сфера применения

Регистраторы движения используют для организации систем освещения и охраны. Монтаж допускается как внутри постройки, так и снаружи:

• в офисных, публичных и частных зданиях,
• на лестничных клетках многоквартирных домов и в подъездах,
• в помещениях любого типа,
• на складах,
• на любой охраняемой территории с ограниченной площадью.

Приборы, предназначенные для работы в тяжелых погодных условиях, оснащаются дополнительными защитными устройствами.

Особенности и критерии выбора

Параметры, по которым выбирают датчик, определяются его техническими характеристиками. Важно оценить, какие именно показатели нужны для устройства, работающего в доме, вне дома или на открытой территории:

• Для обширных помещений или двора подбирают устройства с большой зоной обнаружения. В небольшую комнату или на лестничную площадку покупают простые модели с дальностью работы 10, 6 и 4 м.
• Для жилых комнат годятся варианты с невысокой защитой от влаги. Для улицы или влажных помещений (бассейнов, лечебниц) нужны изделия с высоким IP.
• Если устройство будут монтировать на стену, лучше купить модель с защитой от подкрадывания. Иначе, двигаясь вдоль стены, злоумышленник сможет проникнуть в дом.
• Уровень чувствительности – определяет, насколько медленные и незначительные движения может уловить датчик. Для защиты квартиры от воров или для включения освещения в комнате, когда в нее заходят, достаточно «грубых» приборов. На склады, где хранится дорогостоящая или опасная продукция, покупают чувствительные датчики.

Оценивают стоимость приборов, особенно если для системы безопасности их требуется несколько.

Достоинства и недостатки инфракрасного датчика движения

ДД экономит электричество, так как свет включается только в присутствии людей

Популярность ИК-моделей обусловлена их преимуществами:

• устройство работает как внутри здания, так и снаружи,
• угол наблюдения и дальность можно довольно точно регулировать,
• ИК-датчик, особенно пассивного типа, безопасен для здоровья, работа системы охраны не пугает домашних животных,
• низкая стоимость,
• обширный ассортимент: выпускаются приборы в напольном и настенном исполнении, аналоговые, цифровые, и прочее.

Главные недостатки:

• при попадании прямых солнечных лучей чувствительность падает – при выборе места установки это надо учитывать,
• при близком размещении кондиционера или обогревателя возникают существенные помехи,
• стекло блокирует прохождение сигнала, так появляются слепые зоны, которыми может воспользоваться злоумышленник,
• синдром паутинки – опутанный паутиной датчик срабатывает постоянно.

Единственный датчик движения не гарантирует безопасность помещения. Однако в качестве элемента системы защиты ИК-устройства незаменимы. Для загородного дома или квартиры такие устройства предпочтительнее.