Датчик движения

Файл:PIR Motion Sensor-Sensinova (SN-PR11).png

Внешний вид датчика движения

Датчик движения(сенсор движения)–это электронное устройство, фиксирующие перемещение объектов в среде или на устройстве. Датчик обладает способностью осуществлять контроль за окружающей обстановкой и автоматически передавать команду в ответ на движение объекта в зоне действия прибора.

Датчики составляют жизненно важный компонент безопасности, автоматизированного управления освещением, домашнего контроля, энергоэффективности и других полезных систем.

Принцип работы

Датчики движения классифицируются на основе того, как они обнаруживают движение. Эти два подразделения перечислены ниже с кратким объяснением их деятельности:

• Активные датчики – также называемые радарными датчиками движения, активированные датчики излучают волны, то есть радиоволны, которые отражаются от близлежащих объектов и отражаются обратно к датчику. Датчик ищет доплеровский (частотный) сдвиг волны, когда она возвращается к детектору, что указывает на то, что волна попала в движущийся объект. Если он обнаруживает доплеровский сдвиг, он активируется, чтобы показать, что он обнаружил движение.
• Пассивные датчики – уровни инфракрасной (тепловой) энергии анализируются пассивными детекторами. Датчик может обнаруживать объекты, которые отличаются от температуры окружающей среды сканируемой области; например, человек будет излучать от 9 до 10 мкм инфракрасной энергии. Когда этот сигнал принят и показано, что он движется по всей области, обнаруживается движение.

Большинство существующих датчиков движения представляет собой некоторую комбинацию физических принципов работы, причём датчики одного типа волн, как правило, используют один механизм для их создания и обработки.

Наиболее распространенные датчики:

• пассивные инфракрасные датчики (PIR)
• активные ультразвуковые, микроволновые и томографические датчики;
• комбинированные фотоэлектрические и инфракрасные датчики.

Каждый принцип имеет свои недостатки, иногда допуская ложные тревоги и несрабатывания в нужных случаях. Чтобы снизить вероятность ложного срабатывания, датчики иногда объединяют две технологии в одном устройстве (например, инфракрасная и ультразвуковая). Но это, в свою очередь, повышает уязвимость датчика, поскольку он становится менее надёжным и может в результате не сработать, даже когда должен.

Классификация

Активный ИК-датчик

Активный ИК-датчик

Активные инфракрасные датчики оборудованы инфракрасным излучателем, который генерирует импульсные волны ИК-света. Они улавливаются оптикой приемника, которая аналогична ПИК системе. Приемник включает электроприбор в тот момент, когда перестает воспринимать ИК-излучение, поступающее от излучателя.

Пассивный ИК-датчик

Пассивный ИК-датчик

Пассивные инфракрасные датчики включают в себя тонкий пироэлектрический пленочный материал, который реагирует на ИК-излучение, испуская электричество. Этот датчик активирует охранную сигнализацию всякий раз, когда происходит этот приток электричества. Эти датчики экономичны, не потребляют больше энергии и служат вечно. Эти датчики обычно используются в внутренних сигнализациях

Ультразвуковой датчик

Файл:HC SR04 Ultrasonic sensor 1480322 3 4 HDR Enhancer.jpg

Ультразвуковой датчик

Ультразвуковой датчик может быть активным или пассивным. Пассивные обращают внимание на определенные звуки, такие как удар металла о металл, разбитое стекло. Эти датчики очень чувствительны, но они часто стоят дорого и подвержены поддельным сигналам тревоги. Активные генерируют импульсы ультразвуковой волны (звуковой волны), а затем определяют отражение этих волн от движущегося объекта. Животные, такие как кошки, собаки, рыбы, могут слышать эти звуковые волны, поэтому активная ультразвуковая сигнализация может выбить их из колеи.

Микроволновый датчик

Микроволновый датчик

Микроволновые датчики генерируют микроволновые импульсы, а затем вычисляют их отражение от объектов, чтобы узнать, движутся объекты или нет. Микроволновые датчики очень чувствительны, но иногда их можно увидеть в неметаллических предметах, которые могут быть обнаружены движущимися объектами за пределами целевого диапазона. Он потребляет много энергии, поэтому эти датчики часто предназначены для циклического включения и выключения. Это делает возможным приобретение прошлых циклов, если вы знаете циклы. Электронные сторожевые собаки используют микроволновые датчики.

Томографический датчик

Томографический датчик

Томографические датчики генерируют радиоволны и обнаруживают, когда эти волны нарушены. Они могут видеть сквозь стены и предметы и часто размещаются таким образом, что создают радиоволновую сеть, которая покрывает большие площади. Эти датчики стоят дорого, поэтому они обычно используются на складах, складских единицах, а также в других ситуациях, требующих коммерческого уровня безопасности.

Комбинированные типы датчиков

Некоторые типы детекторов движения смешивают некоторые датчики, чтобы уменьшить количество поддельных сигналов тревоги. Но двойные датчики активируются только тогда, когда оба вида ощущают движение. Например, двойной микроволновый или PIR-датчик будет работать на пассивном инфракрасном датчике, потому что он потребляет меньше энергии. Когда сработает пассивный инфракрасный датчик, включится микроволновое деление; затем, если сработает и оставшийся датчик, сигнализация издаст звуковой сигнал. Этот комбинированный тип отлично подходит для пренебрежения поддельными сигналами тревоги, но настраивает возможность пропустить настоящие.

Применение

Некоторые из ключевых применений детекторов движения включают:

• Охранная сигнализация
• Автоматические билетные ворота
• Освещение прихожей
• Освещение безопасности
• Сушилки для рук
• Автоматические двери
• Ультразвуковые датчики используются для срабатывания камеры безопасности дома и для съемки дикой природы.
• Активные инфракрасные датчики используются для индикации наличия продуктов на конвейерных лентах

Некоторые из практических применений как активных, так и пассивных датчиков детектора движения.

Регулятор уровня жидкости с помощью ультразвуковых датчиков

На рисунке показано, как работает регулятор уровня жидкости с помощью ультразвукового датчика для контроля уровня жидкости в резервуаре путем приведения в действие двигателя путем определения заранее определенных пределов жидкости.

Регулятор уровня жидкости

Когда жидкость в резервуаре достигает нижнего и верхнего пределов, ультразвуковой датчик обнаруживает эти пределы и посылает сигналы на микроконтроллер. Микроконтроллер запрограммирован таким образом, что он управляет реле для привода моторного насоса на основе сигналов предельного состояния от ультразвукового датчика.

Автоматическая система открывания дверей с помощью датчика ПИР

Автоматическая система открывания дверей с помощью ПИР датчик

Аналогично вышеприведенной системе, автоматическая система открывания дверей с помощью ПИР-датчика обнаруживает присутствие человека для выполнения дверных операций, то есть открывания и закрывания двери. Как мы уже обсуждали выше, ПИР-датчик обнаруживает присутствие только человека и включает контакты микроконтроллера при обнаружении движения. В зависимости от сигналов от датчика ПИР микроконтроллер управляет дверью, управляя двигателем в режимах прямого и обратного вращения с помощью управляющей микросхемы.

Заключение

Это краткое описание датчиков движения и их применения с некоторыми практическими примерами детекторов движения. Применение датчиков движения и присутствия в жилых домах и офисах, как прогнозируют специалисты, будет расти на 20 % в год, при этом наибольший рост ожидается в Европе и России, прежде всего в сфере защиты от постороннего проникновения и в других аспектах домашней автоматизации.