Датчик движения для охранной сигнализации

Датчики движения для сигнализации, называемые инфракрасными детекторами, являются основным элементом внутренней защиты системы охранной сигнализации. Инфракрасные извещатели работают по принципу изменения теплового излучения из инфракрасного диапазона с помощью пироэлектрического датчика, электрический сигнал которого анализируется специальной электронной схемой извещателя. Устройство такого типа не излучает собственную энергию и работает на батарейках, что гарантирует точное обнаружение любого изменения инфракрасного излучения в их поле зрения.

Инфракрасный датчик движения

Рассмотрим принцип работы инфракрасного датчика движения. Любой объект с собственной температурой является источником теплового излучения. Соотношение между температурой тела и длиной излучаемой волны излучения определяется законом Вина.

Инфракрасное излучение излучается любым телом с температурой ниже 500 градусов Цельсия, но оно невидимо для глаз. Здесь людям на помощь приходит ИК-датчик. Когда инфракрасный извещатель анализирует объект, наиболее важным является диапазон среднего и дальнего инфракрасного диапазона. Кроме того, с учетом того, что в большинстве случаев объекты находятся в движении или в воздухе, диапазон излучения сужается.

Для ИК-датчиков наиболее важным является способность реагировать на движение человека, следовательно, объекты, излучающие инфракрасное излучение с длиной волны 10 мм. Мощность излучения человеческого тела относительно невелика. Небольшая разница уровня излучения, вызванного движением человека в пространстве, становится относительно сложной задачей для ИК-датчика. Решением этой проблемы являются передовые оптические системы, которые позволяют надлежащим образом формировать поле зрения извещателя. В настоящее время в беспроводных сигнализациях чаще всего используются линзы Френеля.

Другим способом обнаружения инфракрасного излучения является использование зеркальной оптики. Каждый вход или выход объекта из поля зрения обнаруживается датчиком, который регистрирует изменение спектра инфракрасного излучения. Затем изменение спектра ИК-излучения анализируется детектором. В случае, если изменение является достаточно большим, срабатывает тревога.

Стоит также отметить, что резкое изменение температуры может вызвать ложную тревогу, однако медленное, постепенное изменения температуры, не вызывают реакции извещателя. Для решения этой проблемы используются дифференциальные пироэлектрические датчики охранной сигнализации, которые повышают устойчивость к изменениям температуры окружающей среды и тепловым движениям воздуха. Это очень важно, если устанавливать сигнализацию для дачи с датчиком движения и сиреной.

Пироэлектрический детектор в инфракрасных датчиках

Основным компонентом конструкции любого автономного инфракрасного датчика движения, является так называемый пироэлектрический детектор. В зависимости от степени качества извещателя, он может иметь до нескольких детекторов. Стандартные извещатели сигнализации содержат два светочувствительных устройства. Более продвинутые модели датчиков движения с сиреной, оснащены четырьмя светочувствительными устройствами, которые изготавливаются из специального кристалла, демонстрирующего пироэлектрический эффект.

Пироэлектрический эффект — явление образования электрических зарядов на поверхности диэлектрических кристаллов под влиянием изменения их температуры. Пироэлектрический эффект происходит только в кристаллах, не имеющих центра симметрии и с не более чем одной обычной осью симметрии.

Пироэлектрический охранный датчик движения — это прибор, который реагирует только на изменения температуры. Спектральные характеристики пироэлектрического сенсора практически не зависят от длины волны (диапазон от ультрафиолетового до дальнего инфракрасного). Для систем сигнализации пространственная визуализация распределения температуры не является существенной. Существенным фактором является лишь выявление изменений, происходящих в этом распределении.

Появление злоумышленника в поле зрения беспроводного датчика движения, вызывает изменение первоначальной температуры. Это изменение может быть вызвано, например, тепловым обнаружением фрагмента тела злоумышленника на фоне стены, которая характерно имеет гораздо более низкую температуру. К сожалению, подобные нарушения в распределении температуры могут быть вызваны другими факторами, такими как сквозняки и солнечный свет.

Подробнее про датчик движения, настройка для более высокой точности срабатывания, особенности использования в других системах.

Установка диафрагмы

Для обеспечения высокой эффективности обнаружения датчика движения Wi-Fi, необходимо эффективно устранить все изменения температурного распределения, вызванные природными факторами. Как правило, устранение этих факторов состоит в разделении сферы поля зрения детектора на несколько фрагментов. Это означает, что детектор будет реагировать на изменения распределения температуры только в очень маленьких срезах наблюдаемого пространства.

Разделение сфер поля зрения охранной сигнализации чаще всего осуществляется путем установки на оптической оси специальной диафрагмы с прорезями, выделяющими меньшее поля зрения. Благодаря такому решению, движущийся нарушитель будет появляться последовательно в наблюдаемых зонах, что приведет к обнаружению большего количества инфракрасного излучения и возврата датчика в исходное состояние в момент, когда злоумышленник окажется за диафрагмой. Детектор будет работать так же, как источник напряжения переменного сигнала, в котором соответствующая электронная схема будет последовательно подсчитывать сигнал. При превышении определенного порога подсчета, детектор включит сигнал тревоги.

Фильтры

Самая большая проблема в работе охранных инфракрасных датчиков движения — обнаружение ложных срабатываний. Для ограничения этого явления используются специальные фильтры, которые отсекают ненужное видимое излучение. Эти фильтры чаще всего представляют собой германиевые пластины, которые монтируются в корпусе пироэлектрического датчика. Благодаря использованию фильтров, устраняются помехи, вызванные, например, включением и выключением освещения.

К сожалению, это решение не без недостатков. Применение такого фильтра связано поглощением до 20% ИК-излучения, которое не достигает пластины пироэлектрического сенсора. Кроме того, следует также иметь в виду, что рядом с пироэлектрическим эффектом существует и пьезоэлектрический эффект, который делает инфракрасные детекторы чувствительными к ударам и вибрации.

Датчики движения с сигнализацией работают наиболее эффективно, когда человек пересекает зону обнаружения под прямым углом. Другими словами, инфракрасный детектор обеспечивает эффективное обнаружение в тот момент, когда движение объекта происходит перпендикулярно оптической оси извещателя. Также, благодаря новейшей линзе Френеля, некоторые извещатели имеют несколько десятков лучей наблюдения. Любое движение, происходящее внутри зоны наблюдения извещателя, фиксируется — приводя к срабатыванию тревоги.

Оптические системы инфракрасных детекторов

Инфракрасные извещатели для дома и дачи оснащаются специальными оптическими системами, задачей которых является концентрация инфракрасного излучения на пироэлектрическом датчике. Выделяют две основные оптические системы: на основе зеркальной техники или на линзах Френеля.

Анализируя обе системы с точки зрения способности обнаруживать злоумышленника, можно сделать вывод, что они равноправны, и каждая из них имеет определенные преимущества и недостатки. Производители стремятся создать оптические системы, конструкция которых позволила бы получить изображение на пластине в виде точки. Конечно, на практике создать оптическую систему с таким свойством невозможно. На сегодняшний день достаточным решением является уменьшение объёмного луча излучения до размеров детекторной пластины.

Чаще всего можно столкнуться с инфракрасными детекторами, построенными на основе широкоугольных линз, которые позволяют получить угол поля зрения от 90 до 130 градусов. Диапазон таких извещателей колеблется от 12 до 15 метров.

Инфракрасные извещатели типа QUAD

Также стоит упомянуть про инфракрасные детекторы типа QUAD. Задача любого беспроводного датчика движения, заключается в обнаружении только движения злоумышленника, без реакции на побочные явления. На практике оказывается, что это совсем не так просто, потому что и человек, и животное, и сквозняк в помещении, и заходящее солнце — вызывают очень похожие пироэлектрические явления. Поэтому важной задачей стало сделать устройство, которое способно отличить события тревожного характера от ложных срабатываний, вызванных одним из вышеупомянутых факторов.

Одним из способов снижения чувствительности детекторов к ложным срабатываниям оказалось создание сенсора, в котором использовались два пироэлектрических детектора, расположенных горизонтально бок о бок. Сконструированный таким образом датчик имеет в два раза больше зон обнаружения, чем датчик с одним пироэлектрическим устройством. Устранение ложных срабатываний заключается в логическом суммировании сигнала от обоих детекторов. Они подключаются таким образом, что изменение их поляризации в результате обнаружения излучения всегда противоположно по отношению к другому.

Конечно, это решение не идеально. Благодаря развитию технологий, все чаще используется другое решение. Если в одном Wi-Fi датчике движения можно было использовать два пироэлектрических устройства, то почему бы не использовать больше. В результате этого мышления, была разработана инновационная технология QUAD, которая позволила использовать до четырех пироэлектрических детекторов.

Принцип работы технологии

Дистанционные инфракрасные извещатели, использующие технологию QUAD, имеют четыре пироэлектрических детектора. Расположены они по-разному. Стандартно, их устанавливают друг рядом с другом, что позволяет получить четыре зоны обнаружения с помощью одной линзы Френеля или одного зеркала. Однако, в настоящее время гораздо более часто используемое расположение пироэлектрических устройств, заключается в их расположении в два ряда по два детектора.

Благодаря такому расположению, зоны обнаружения сгруппированы в группы по четыре луча. Глядя на приведенную выше схему, можно сделать вывод, что детекторы QUAD имеют два детектора с двойными пироэлектрическими датчиками. В инфракрасных извещателях с технологией QUAD, электрический сигнал от каждой пары пироэлектриков обрабатывается отдельно в аналого-цифровом чипе.

Установка датчиков движения

Для обеспечения правильной работы датчиков движения для охраны помещения, необходимо руководствоваться несколькими основными (но чрезвычайно важными) принципами:

• из-за конвекции, инфракрасный детектор не должен устанавливаться непосредственно над источником тепла;
• уличный датчик движения не должен находиться в месте, где он подвергается воздействию прямых солнечных лучей;
• не используйте ИК-извещатели для защиты окон (движение воздуха в области окна может привести к ложной тревоге);
• все движущиеся предметы должны находиться на расстоянии не менее 3 метров от беспроводного датчика движения;
• ни один из секторов обнаружения инфракрасного детектора не должен охватывать места, где происходят значительные изменения в распределении температуры;
• детектор должен быть установлен стабильно, так как вибрация и удары негативно влияют на его работу и являются причиной ложных срабатываний;
• если при установке извещателя одно из вышеупомянутых требований не выполнено, используйте инфракрасные извещатели более высокого класса.

Безусловно, наиболее важным правилом подсоединения является правильный выбор места установки. При установке инфракрасного детектора, в первую очередь следует избегать мест, где работа пироэлектрического сенсора может быть нарушена одним из следующих факторов:

• падающее на детектор солнечное излучение;
• быстрые или сильные изменения температуры;
• сильное движение воздуха;
• слишком громкие звуки;
• сильное электромагнитное излучение;
• радиопомехи;
• электрические разряды;
• вибрация;
• скопление животных, например, на даче;
• прямое взаимодействие водяных или масляных паров.

Также стоит помнить о еще малоизвестном эффекте беспроводных датчиков движения. Установка инфракрасного извещателя в квартире, размеры которой значительно меньше номинального диапазона датчика, может привести к явным нарушениям его функционирования. Одним из негативных последствий такой ситуации является частое появление ложных срабатываний. Учитывая этот факт, имейте в виду, что не стоит использовать звуковые сигнализации с датчиком движения в помещениях размером менее 30–50 % от стандартного диапазона детектора.

Где купить датчики

Приобрести датчики движения можно как в специализированном магазине, так и онлайн в Интернет-магазине. Во втором случае, особого внимания заслуживает бюджетный вариант приобретения изделий на сайте Алиэкспресс. Для некоторых светильников есть вариант отгрузки со склада в РФ, их можно получить максимально быстро, для этого при заказе выберите «Доставка из Российской Федерации»

Видео по теме