1.3.1. Passive optoelektroniske infrarøde (IR) bevegelsessensorer

For å lage systemet bestemte jeg meg for å velge moduler som ville være egnet for å lage systemet og overvåke omkretsen.

Jeg valgte følgende komponenter:

passiv infrarød bevegelsessensor;
GSM-modul;
sirene.

La oss se nærmere på dem.

I det 21. århundre er alle kjent med IR-sensorer– de åpner dører på flyplasser og butikker når du nærmer deg døren. De registrerer også bevegelser og gir en alarm. innbruddsalarm.

For tiden inntar passive elektro-optiske infrarøde (IR) detektorer en ledende posisjon når de velger å beskytte lokaler mot uautorisert inntrenging i sikkerhetsanlegg. Estetisk utseende, enkel installasjon, konfigurasjon og vedlikehold gir dem ofte prioritet fremfor andre deteksjonsmidler.

Passive optoelektroniske infrarøde (IR) detektorer(de kalles ofte bevegelsessensorer eller PIR-sensorer) oppdage faktum av menneskelig penetrasjon inn i den beskyttede (kontrollerte) delen av rommet, generer et alarmsignal og ved å åpne kontaktene til det utøvende reléet (overvåkningsstasjonsrelé) overføre signalet " angst» til advarsel betyr.

Terminalenheter (TD) til varslingsoverføringssystemer (TPS) eller et brannalarmsentral (PPKOP) kan brukes som varslingsmiddel. På sin side sender de ovennevnte enhetene (CU eller kontrollpanel) den mottatte alarmmeldingen til fjernkontrollen via forskjellige dataoverføringskanaler sentralisert overvåking(overvåkingsstasjon) eller lokal sikkerhetskonsoll.

Driftsprinsipp for passive optisk-elektroniske IR-detektorer er basert på oppfatningen av endringer i nivået av infrarød stråling av temperaturbakgrunnen, hvis kilder er menneskekroppen eller små dyr, samt alle slags objekter i deres synsfelt.

Sensor, følsom for infrarød stråling i området 5–15 μm, oppdager termisk stråling fra Menneskekroppen. Det er i dette området at den maksimale strålingen fra kroppen faller ved en temperatur på 20–40 grader Celsius.

Jo varmere et objekt er, jo mer avgir det.
infrarød belysning spotlights for videokameraer, stråle (to-posisjon) detektorer " bjelkekryss"og TV-fjernkontrollene fungerer i bølgelengdeområdet som er kortere enn 1 mikron, synlig for mennesker spektralområdet er i området 0,45–0,65 µm.

Passive sensorer de kalles denne typen fordi de selv ikke avgir noe, de oppfatter kun termisk stråling fra menneskekroppen.

Problemet er at ethvert objekt ved en temperatur på til og med 0º C avgir ganske mye i IR-området. Enda verre, selve detektoren sender ut stråling – kroppen og til og med materialet til det følsomme elementet.

Derfor fungerte de første slike detektorer bare hvis selve detektoren ble avkjølt, for eksempel til flytende nitrogen (-196ºC). Slike detektorer er lite praktiske i hverdagen.

Det vil si at det er viktig at stråling fra en person kun er fokusert på ett av nettstedene, og dessuten endres det.

Detektoren fungerer mest pålitelig hvis bildet en person vil bli truffet først til en plattform, vil signalet fra den bli større enn fra den andre, og deretter vil personen bevege seg, slik at bildet hans nå vil falle på den andre plattformen og signalet fra den andre vil øke, og fra den første vil falle .

Slike ganske raske endringer i signalforskjellen kan lett oppdages selv mot bakgrunnen av et enormt og variabelt signal forårsaket av alle andre omkringliggende objekter (og spesielt sollys).

Ris. 1.

I passive optisk-elektroniske IR-detektorer infrarød termisk stråling treffer Fresnel-linsen, hvoretter den fokuseres på et følsomt pyroelektrisk element plassert på linsens optiske akse.

Passive IR-detektorer mottar strømmer av infrarød energi fra objekter og konverteres av en pyroelektrisk mottaker til et elektrisk signal, som leveres gjennom en forsterker og en signalbehandlingskrets til inngangen til alarmvarslingsgeneratoren ( ris. 1).

For at en inntrenger skal bli oppdaget av en passiv IR-sensor, må følgende betingelser være oppfylt:

inntrengeren må krysse strålen til sensorens følsomhetssone i tverrretningen;
lovbryterens bevegelse må skje innenfor et visst hastighetsområde;
Følsomheten til sensoren må være tilstrekkelig til å registrere forskjellen i temperatur mellom overflaten av inntrengerens kropp (med tanke på påvirkningen fra klærne hans) og bakgrunnen (vegger, gulv).

et optisk system som danner retningsmønsteret til sensoren og bestemmer formen og typen av den romlige følsomhetssonen;
en pyromottaker som registrerer menneskelig termisk stråling;
signalbehandlingsenheten til pyro-mottakeren, som skiller signaler forårsaket av en person i bevegelse fra bakgrunnen for forstyrrelser av naturlig og kunstig opprinnelse.

Ris. 2.

Avhengig av versjon Fresnel linser passive optisk-elektroniske IR-detektorer har forskjellige geometriske dimensjoner kontrollert rom og kan enten være med en volumetrisk deteksjonssone, eller med en overflate eller lineær.

Rekkevidden til slike detektorer varierer fra 5 til 20 m. Utseende disse detektorene er presentert på ris. 2.

Infrarøde detektorer er en av de vanligste i sikkerhetsalarmsystemer. Dette forklares av et veldig bredt spekter av deres applikasjoner.

De brukes:

å kontrollere det interne volumet av lokaler;
organisering av perimetersikkerhet;
blokkerer ulike bygningskonstruksjoner"er på vei."

I tillegg til den klimatiske versjonen (utendørs og innendørs installasjon) de er også delt inn etter handlingsprinsippet. Det er to store grupper: aktiv og passiv. I tillegg er infrarøde detektorer delt inn etter typen deteksjonssone, nemlig:

volumetrisk;
lineær;
overfladisk.

La oss se i rekkefølge til hvilke formål disse eller de typene brukes.

Passive infrarøde detektorer.

Disse sensorene inkluderer en linse som "skjærer" det overvåkede området i separate sektorer (fig. 1). Detektoren utløses når temperaturforskjeller oppdages mellom disse sonene. Dermed er oppfatningen om at en slik sikkerhetssensor kun reagerer på varme feil.

Hvis en person i deteksjonssonen står urørlig, vil ikke detektoren fungere. I tillegg påvirker temperaturen til et objekt nær bakgrunnen også følsomheten nedover.

Det samme gjelder tilfeller der bevegelseshastigheten til et objekt er lavere eller høyere enn den normaliserte verdien. Som regel ligger denne verdien i området 0,3-3 meter/sekund. Dette er nok til å trygt oppdage en inntrenger.

Aktive infrarøde detektorer.

Enheter av denne typen inkluderer en sender og en mottaker. De kan lages i separate blokker eller kombineres i ett hus. I sistnevnte tilfelle, når du installerer slike sikkerhetsenhet Et element som reflekterer IR-stråler brukes i tillegg.

Det aktive operasjonsprinsippet er typisk for lineære sensorer som utløses når en infrarød stråle krysser. Nedenfor diskuterer vi prinsippene for drift og bruksfunksjoner for hovedtypene av IR-detektorer.

VOLUMETRISKE INFRARØDE DETEKTORER

Disse enhetene er passive (se hva de er ovenfor) og brukes hovedsakelig til å kontrollere det interne volumet i lokaler. Retningsmønsteret til den volumetriske sensoren er preget av:

åpningsvinkel i vertikale og horisontale plan;
rekkevidden til detektoren.

Vær oppmerksom på at virkningsområdet indikeres av den sentrale lappen i diagrammet, for sidelobene vil det være mindre.

Det som er typisk for enhver infrarød sensor, inkludert volumetrisk, er at enhver hindring for den er ugjennomsiktig, og følgelig skaper døde soner. På den ene siden er dette en ulempe, på den andre er det en fordel, siden det er en fullstendig mangel på reaksjon på å flytte objekter utenfor de vernede lokalene.

Ulemper inkluderer også muligheten for falske positiver fra faktorer som:

konveksjonsvarme strømmer, for eksempel fra varmesystemer med forskjellige driftsprinsipper;
belysning fra bevegelige lyskilder - oftest billykter gjennom et vindu.

Derfor, når du installerer en volumetrisk detektor, kan disse punktene ikke ignoreres. I henhold til installasjonsmetoden er det to versjoner av "volumetri".

Veggmonterte volumetriske IR-detektorer.

Ideell for kontorer, leiligheter, private hus. I slike rom er møbler og andre interiørartikler vanligvis plassert langs veggene, slik at de ikke skaper blindsoner. Hvis vi tar i betraktning at den horisontale visningsvinkelen til slike sensorer er omtrent 90 grader, kan en enhet nesten blokkere et lite rom ved å installere den i hjørnet av rommet.

Takvolumetriske detektorer.

For gjenstander som butikker eller varehus karakteristisk trekk er installasjon av hyller eller montrer i hele området av lokalet. Å installere en taksensor i slike tilfeller er selvfølgelig mer effektivt hvis de spesifiserte elementene har en høyde under taket.

Ellers må du blokkere hvert resulterende rom. I rettferdighet bør det bemerkes at et slikt behov ikke alltid oppstår, men dette er finessene ved å designe et alarmsystem for hvert spesifikt objekt, med tanke på alle dets individuelle egenskaper.

LINEÆRE INFRARØDE DETEKTORER

Ved sitt driftsprinsipp er de aktive og danner en eller flere bjelker, og sporer deres kryss av en mulig inntrenger. I motsetning til volumetriske sensorer, er lineære sensorer motstandsdyktige mot ulike typer luftstrømmer, og direkte belysning vil i de fleste tilfeller ikke skade dem.

Driftsprinsipp for lineær enkeltstråle infrarød emitter illustrert i figur 2.

Utvalg av aktive lineære enheter varierer fra titalls til hundrevis av meter. De mest typiske alternativene for bruk:

blokkering av korridorer;
beskyttelse av åpne og inngjerdede omkrets av territoriet.

For å beskytte omkretsen brukes detektorer med mer enn en stråle (det er bedre om det er minst tre). Dette er ganske åpenbart ettersom det reduserer sannsynligheten for penetrering under eller over kontrollsonen.

Når du installerer og konfigurerer infrarøde lineære detektorer, kreves presis justering av mottaker og sender for enheter med to blokker eller reflektor og kombinert blokk (for enheter med enkelt blokk). Faktum er at tverrsnittet (diameteren) til den infrarøde strålen er relativt liten, så selv en liten vinkelforskyvning av senderen eller mottakeren fører til dets betydelige lineære avvik ved mottakspunktet.

Av ovenstående følger det også at alle elementer av slike detektorer må monteres på stive lineære strukturer som fullstendig eliminerer mulige vibrasjoner.

Jeg må merke meg at en god "lineær" er en ganske dyr fornøyelse. Hvis kostnadene for enkeltstråleenheter med kort rekkevidde fortsatt er innen noen få tusen rubler, øker prisen til titusenvis med en økning i det kontrollerte området og antall IR-stråler.

Dette forklares av det faktum at sikkerhetsdetektorer av denne typen er ganske komplekse elektromekaniske enheter som inneholder, i tillegg til elektronikk, optiske enheter med høy presisjon.

Forresten, passive lineære detektorer eksisterer også, men når det gjelder maksimal rekkevidde er de betydelig dårligere enn sine lineære motstykker.

UTENDØRS INFRARØDE DETEKTORER

Det er helt åpenbart at en gateinnbruddsalarmdetektor må ha det passende Klimatiske ytelser. Dette gjelder først og fremst:

driftstemperaturområde;
grad av støv- og fuktbeskyttelse.

I henhold til den allment aksepterte eksisterende klassifiseringen må beskyttelsesklassen til en gatedetektor være minst IP66. I det store og hele er dette ikke viktig for de fleste forbrukere - indikasjonen "gate" i beskrivelsen er nok tekniske parametere enhet. Det er verdt å ta hensyn til temperaturområdet.

Av større interesse er funksjonene ved bruken av slike enheter og faktorene som påvirker påliteligheten til sikkerheten.

Basert på arten av deteksjonssonen, kan infrarøde sikkerhetsdetektorer beregnet for utendørs installasjon være av hvilken som helst type (i synkende rekkefølge etter popularitet):

lineær;
volumetrisk;
overfladisk.

Som allerede nevnt, brukes gatelineære detektorer for perimeterbeskyttelse åpne områder. Overflatesensorer kan også brukes til samme formål.

Volumetriske enheter brukes til å kontrollere ulike typer områder. Det er verdt å merke seg umiddelbart at når det gjelder rekkevidde er de dårligere enn lineære sensorer. Det er ganske naturlig at prisene på utendørs detektorer er mye høyere enn for enheter beregnet for innendørs installasjon.

Nå, når det gjelder den praktiske siden ved bruk av infrarøde utendørsdetektorer i sikkerhetsalarmsystemer. Hovedfaktorene som provoserer falske alarmer av sikkerhetssensorer installert på gaten er:

tilstedeværelsen av forskjellig vegetasjon i det beskyttede området;
bevegelse av dyr og fugler;
naturfenomener i form av regn, snø, tåke osv.

Det første punktet kan virke prinsippløst, siden det ved første øyekast er statisk og kan tas i betraktning på designstadiet. Du bør imidlertid ikke glemme at trær, gress og busker vokser og over tid kan bli et hinder for normal drift av sikkerhetsutstyr.

Produsenter prøver å kompensere for den andre faktoren ved å bruke passende signalbehandlingsalgoritmer, og dette har en effekt. Riktignok, uansett hva man kan si, hvis et objekt, selv med små lineære dimensjoner, beveger seg i umiddelbar nærhet av detektoren, vil det mest sannsynlig bli identifisert som en inntrenger.

Angående det siste punktet. Her avhenger alt av endringer i mediets optiske tetthet. Snakker på enkelt språk, kraftig regn, mye snø eller tykk tåke kan gjøre den infrarøde detektoren helt ubrukelig.

Så når du bestemmer deg for å bruke gatesikkerhetsdetektorer i alarmsystemet, bør du vurdere alt som har blitt sagt. På denne måten kan du spare deg for mange ubehagelige overraskelser når du bruker et eksternt sikkerhetssystem.

* * *

Nettstedets materiell er kun til informasjonsformål og kan ikke brukes som retningslinjer eller offisielle dokumenter.

IR bevegelsessensor

En av innovasjonene som har kommet inn i livene våre, omfanget er bredt, så det sluttet å være en "kuriositet" og begynte å bli brukt overalt. Naturligvis er folk interessert i denne enheten. Jeg klarte å finne en publikasjon av forfatteren, som dekket dette emnet i detalj som de sier, verken legg til eller trekke fra.

Jeg presenterer for din oppmerksomhet artikkel fra magasinet "Radioamator" forfatter N.P. Vlasyuk, Kiev by.

Passiv infrarød bevegelsessensor

En passiv infrarød bevegelsessensor drevet av ~220 V leveres komplett med en halogenspotlight og er utformet som en enkelt enhet. Den kalles passiv fordi den ikke lyser opp det kontrollerte området med infrarød stråling, men bruker sin bakgrunns infrarøde stråling, og er derfor helt ufarlig.

Formål med IR-sensor og praktisk anvendelse

Sensoren er designet for å automatisk slå på en last, for eksempel en spotlight, når et objekt i bevegelse kommer inn i kontrollsonen og slå den av etter at objektet forlater sonen. Den brukes til å belyse fasadene til hus, bruksgårder, byggeplasser etc.

Tekniske data for PIR-sensor modell 1VY7015

Forsyningsspenningen til sensoren og hele enheten er ~220 V, strømforbruket til selve sensoren i sikkerhetsmodus er 0,021 A, som tilsvarer et strømforbruk på 4,62 W. Når du slår på en 150 eller 500 W halogenlampe, øker naturligvis strømforbruket tilsvarende. Maksimal deteksjonsradius for et objekt i bevegelse (foran sensoren) 12 m, følsomhetssone i horisontalplanet 120...180 0, justerbar lysforsinkelse (etter at objektet forlater kontrollsonen) fra 5...10 s til 10 ... 15 min. Det tillatte driftstemperaturområdet er -10…+40°С. Tillatt luftfuktighet opptil 93 %.

IR-sensoren kan være plassert i en av følgende moduser. "Sikkerhetsmodus", der den "våkent" overvåker det kontrollerte området og er klar til å slå på executive relé (belastning) når som helst. "Alarmmodus", der sensoren, ved hjelp av et utøvende relé, satte på lasten, siden et objekt i bevegelse kom inn i den kontrollerte sonen. "Dvalemodus", der sensoren er i på-tilstand (under strøm), er i dagtid, reagerer ikke på ytre stimuli, og med begynnelsen av skumringen (mørke) bytter den automatisk til "Sikkerhetsmodus". Denne modusen er designet for å unngå å slå på belysningen på dagtid. Etter at strømmen er tilkoblet, starter sensoren i "Alarmmodus" og går deretter inn i "Sikkerhetsmodus".

Lignende sensorer selges også separat. De brukes mye mer enn et sett (spotlight med sensor), og i henhold til strømforsyningsmodus kan de utformes for en spenning på ~220 V eller = 12 V.

Arbeidsprinsippet til en passiv infrarød sensor

Den infrarøde bakgrunnsstrålingen fra det kontrollerte området fokuseres av frontglasset (linsen) på en fototransistor som er følsom for infrarøde stråler. Lavspenningen som kommer fra den forsterkes ved hjelp av operasjonsforsterkere (op-amps) til mikrokretsen som er inkludert i sensorkretsen. I normale forhold Det elektromekaniske lastbryterreléet er spenningsløst. Så snart et objekt i bevegelse dukker opp i det kontrollerte området, endres belysningen av fototransistoren, og den sender ut en endret spenning til inngangen til op-ampen. Det forsterkede signalet kaster kretsen ut av balanse, og utløser et relé som slår på en belastning, for eksempel en belysningslampe. Så snart objektet forlater sonen, fortsetter lampen å lyse en stund, avhengig av den innstilte tiden til det elektroniske tidsreléet, og går deretter inn i sin opprinnelige tilstand - "Sikkerhetsmodus".

Det skjematiske diagrammet av modellen 1VY7015 passiv infrarød sensor er vist i fig. 1.

Sammenlignet med lignende 1 2V IR-sensorer, er kretsløpet til denne modellen enkel. Hun er tegnet av koblingsskjema. Siden produsentene ikke indikerte alle radioelementene på koblingsskjemaet, måtte forfatteren gjøre dette selv. På et brett som måler 80x68 mm plasseres påmonterte radioelementer uten bruk av CHIP-elementer.

Formål med hovedradioelementene i kretsskjemaet

1. Sensorstrømforsyningsenheten er transformatorløs, laget ved hjelp av en quenching-kondensator C2 med en kapasitet på 0,33 μF × 400 V. Etter likeretterbroen setter zenerdioden ZD (1 N4749) en spenning på 25 V, som brukes til å kraft viklingen til relé K1, og stabilisatoren DA1 (78L08 ) fra 25 V stabiliserer 8 V, som brukes til å drive LM324-brikken og hele kretsen generelt. Kondensator C4 er en utjevningskondensator, og SZ beskytter sensoren mot høyfrekvent interferens.

2. Tre-terminal infrarød fototransistor PIR D203C - det "våkne øyet" til sensoren, dens hovedelement, det er han som gir "kommandoen" om å slå på executive-reléet når den infrarøde bakgrunnen til den kontrollerte sonen raskt endres. Drives av +8 V gjennom motstand R15. Kondensator C13 er en utjevningskondensator, og C12 beskytter fototransistoren mot høyfrekvent interferens.

3. LM324N-brikke ( markedspris$0,1) - hovedforsterker til sensoren. Den består av 4 op-amper, som er koblet i serie (4-3-2-1) av sensorkretsen (radioelementene R7, C6; D1, D2; R21, D3), som sikrer høy forsterkning av signalet som produseres av IR-fototransistoren og høy følsomhet for hele sensoren. Den drives av 8 V ("pluss" - pinne 4, "minus" - pinne 11).

4. Hensikten med det elektromekaniske reléet K1 modell LS-T73 SHD-24VDC-F-A er å slå på lasten, eller rettere sagt, å levere ~220 V til den. +25 V spenningen til reléviklingen leveres av transistoren VT1 . Den nominelle driftsspenningen til reléviklingen er 24 V, og kontaktene, i henhold til inskripsjonen på saken, tillater en strøm på 10 A ved ~ 240 V, noe som reiser tvil om evnen til et så lite relé til å bytte en belastning på 2400 W. Utenlandske produsenter overvurderer ofte parametrene til radioelementene deres.

5. Transistor VT1 type SS9014 eller 2SC511. Hovedgrenseparametere: Uke.max=45 V, lk.max=0,1 A. Gir inn-/utkobling av relé K1 avhengig av spenningsforholdene (pinne 1 på LM324N og kollektor VT2) på basen.

6. Brotransistor (R5, R6, R7, VR2, CDS fotomotstand) VT2 (SS9014, 2SC511) er utformet for å etablere en av to driftsmoduser for sensoren: "Sikkerhetsmodus" eller "Hvilemodus". Den nødvendige modusen er sikret ved belysning av CDS-fotomotstanden (det er denne som, med motstanden som endres med belysningen, indikerer for sensoren om det er dag eller natt ved posisjonen til den variable motstandsglideren VR2 (DAY LIGHT). Så når glidebryteren for variabel motstand er i "Dag" -posisjon, fungerer sensoren som dag og natt, og i "Natt" -posisjon - bare om natten, og på dagtid er den i "dvale" -modus.

7. Et justerbart elektronisk tidsrelé (C14, R22 VR1) gir en tidsforsinkelse for å slå av den lysende lampen fra 5... 10 s til 10... 15 min etter at objektet forlater det kontrollerte området. Justering er gitt

variabel motstand TID VR1.

8. Variabel motstand SENS VR3 regulerer følsomheten til sensoren ved å endre dybden på negativet tilbakemelding i OU nr. 3.

9. Spjeldkretsen R1C1 absorberer spenningsstøt som oppstår når halogenlampen slås på/av.

10. De gjenværende radioelementene (for eksempel R16-R20 R11, R12, etc.) sikrer normal drift av op-ampen til LM324N-brikken.

Når du begynner å reparere IR-sensoren, bør du huske at alle radioelementene er under fasespenning, noe som er livstruende. Ved reparasjon av slike enheter anbefales det å slå dem på via isolasjonstransformator. Sensoren fungerer pålitelig og trenger sjelden reparasjoner, men hvis den er skadet, begynner reparasjonen med en ekstern inspeksjon av kretskortet. Hvis ingen skade er funnet, bør du sjekke utgangsspenningene til strømforsyningen (25 og 8V). Strømforsyningsenheten og ethvert annet element i kretsen (mikrokrets, transistorer, stabilisator, kondensatorer, motstander) kan svikte på grunn av spenningsstøt i forsyningsnettverket eller lynnedslag, og beskyttelse mot dem er dessverre ikke gitt i sensorkrets. Testeren kan sjekke brukbarheten til alle disse elementene, bortsett fra mikrokretsen. Mikrokretsen, hvis den mistenkes for å være ubrukelig, kan byttes ut. Det svake leddet i sensoren kan være kontaktene til reléet K1, siden de bytter betydelige innkoblingsstrømmer til halogenlampen deres ytelse kontrolleres med en tester.

Sette opp IR-sensoren er som følger: riktig installasjon tre justeringsmotstander plassert i bunnen av sensoren (fig. 2).

Hva regulerer disse motstandene?

TID - justerer forsinkelsestiden for å slå av halogenlampen etter at objektet som fikk den til å slå seg på har forlatt det kontrollerte området. Justeringsområde fra 5...10 s til 10...15 min.

DAGSLYS - setter sensoren til "Sikkerhetsmodus" eller "Dvalemodus" på dagtid. Fra et fysisk synspunkt tillater eller forbyr posisjonen til glidebryteren for variabel motstand sensoren fra å fungere under visse lysforhold. Justerbart lysområde 30 lux. Så hvis regulatoren dreies mot klokken (sett til "halvmåne"-tegnet), fungerer sensoren bare i mørket og "sover" i løpet av dagen. Hvis du vrir den til den ekstreme posisjonen mot klokken («lille sol»-tegnet), fungerer sensoren både om dagen og om natten, dvs. hele dagen. I en mellomposisjon mellom disse verdiene kan sensoren skifte til "Sikkerhetsmodus" allerede i skumringen. Sensoren bytter automatisk til en av de ovennevnte modusene.

SENS - justerer følsomheten til sensoren, dvs. angir et større eller mindre område (eller rekkevidde) av den kontrollerte sonen.

Ulemper med IR-sensoren

Ulempene med ~220 V IR-sensoren er dens falske alarmer. Dette skjer når grener av trær eller busker som befinner seg i et kontrollert område beveger seg; fra en forbipasserende bil, eller mer presist, fra varmen fra motoren; fra en skiftende varmekilde, hvis den er plassert under sensoren; fra plutselige endringer i temperaturen på grunn av vindkast; fra lyn og billykter fra passasje av dyr (hunder, katter); Når strømforsyningen blinker, utløses sensoren og lampen fortsetter å lyse en stund. Ulempene med sensoren beskrevet ovenfor inkluderer dens ikke-operative tilstand i fravær av spenning ~220 V. Antall falske alarmer kan reduseres ved å endre posisjonen til sensoren.

Formålet med frontglasset er linsen til IR-sensoren. For å utvide det overvåkede området til å kontrollere 120° og til og med 180°, er sensorlinsen laget halvsirkelformet eller sfærisk. Under sin fremstilling (støping) med sin innsiden Det er mange rektangulære linser. De deler den kontrollerte sektoren inn i små områder. Hver linse, fra sin egen seksjon, fokuserer infrarød stråling inn i sentrum av fototransistoren. Inndeling av den kontrollerte sonen i seksjoner fører til at den kontrollerte sonen blir vifteformet (fig. 3).

Som et resultat "ser" sensoren inntrengeren bare i den svarte sonen, og i den hvite sonen er den "blind". Disse sonene, avhengig av antall og størrelse på linsene, har en konfigurasjon spesifisert av designerne. Bruken av mikroprosessorer gjør det mulig å eliminere en rekke av de ovenfor beskrevne ulempene ved disse sensorene. Linsen er vesentlig element IR sensor. Det avhenger av hvor bredt sensoren "ser" horisontalt og vertikalt. Noen IR-sensorer har utskiftbare linser som skaper et overvåket område for en spesifikk oppgave. Linseglasset må være intakt (ikke ødelagt), ellers er konfigurasjonen av det kontrollerte området uforutsigbar.

1.Belysning ulike rom, dvs. automatisk tenning/slukking av belysning i inngangspartier, lager, leiligheter (hus), gårdstun og gårder. For å gjøre dette, avhengig av situasjonen, kan du bruke enten de ovenfor beskrevne settene med IR-sensorer med spotlights eller separat solgte sensorer. Installer settet på stasjonære gjenstander i en høyde på 2,5...4,5 m (fig. 4).

Separat solgte passive infrarøde sensorer kan designes for en strømforsyningsspenning på enten ~220 V eller +12 V. For belysning er det bedre å bruke ~220 V-sensorer de er relativt billige og leverer også ~220 V til lasten, så det er enkelt å koble lyspærer til dem.

En av variantene av en slik sensor, modell USA 1009, er vist i fig. 6.

Den inneholder kun to justeringsmotstander: Time Delay, som regulerer tiden lasten slås av etter at objektet forlater det kontrollerte området, og Light Control, som tillater eller forbyr drift av sensoren på dagtid. Maksimum tillatt belastning 1200 W. Synsvinkelen til det kontrollerte området er 180°, og dets maksimal lengde 12 m.

Tre fargede ledninger kommer ut av sensoren, beregnet for tilkobling av nettverk og last. I fig.7

viser et diagram for tilkobling av en slik sensor til en separat ~220 V lampe, som også kan brukes som bordlampe.

Ved tilkobling av sensoren til eksisterende elektriske ledninger i huset (leiligheten), dvs. For allerede installerte lyspærer og brytere er det viktig å finne den vanlige ledningen til sensoren riktig og kombinere den med de elektriske ledningene. Figur 8, a, b viser diagrammer over den elektriske ledningsseksjonen før du slår på sensoren og etter at den er slått på.

Hvis du bruker en sensor til å belyse verandaen til et hus, er det bedre å installere selve sensoren i nærheten av lyspæren.

Bruken av IR-sensorer i belysningskretser sparer betydelig energi og skaper bekvemmelighet når de automatisk slås på/av.

2. Automatisk innkobling belysning i leiligheter og hus. I en slik situasjon er det bedre å tilpasse sensoren til bordlampe, slik at hvis du ikke trenger det, kan du enkelt slå det av.

3. Varsle eieren av huset om ankomst av gjester. I dette tilfellet må sensoren rettes mot gjerdeporten eller plassen i nærheten av den, og for lydvarsling, bruk en ringeklokke eller annen lyddetektor drevet av ~220 V.

4. Sikkerhet for husholdningsgården, garasjen, gården, kontoret, leiligheten. For dette formålet kan du også bruke de ovenfor beskrevne billige IR-sensorene drevet av ~220 V. Slike sensorer har imidlertid en stor ulempe: Hvis nettverket går ut, fungerer de ikke, så de brukes kun til å beskytte uviktige gjenstander . IR-sensorer drevet fra +12 V har ikke disse ulempene, siden de er lett tilgjengelige backup strømforsyning fra batterier. For dette formålet er det utviklet et lite resepsjonsområde - kontrollenhet(PKP), som monteres på veggen. Den inneholder strømforsyning, 12 V 4 Ah eller 7 Ah batterier og elektroniske komponenter. Alle sensorer til det beskyttede objektet er koblet til ett kontrollpanel, som gir dem pålitelig strømforsyning, mottar alarmsignaler fra dem og overfører dem til sikkerhet. I mangel av sikkerhet kan du koble en kraftig lydsirene til kontrollpanelet, som vil skremme bort inntrengere. For å beskytte viktige gjenstander bør kontrollpanelsett med 12 V IR-sensorer brukes en standard 4-leder kabel (to ledninger for 12 V strøm, to for et alarmsignal). Eksterne justeringsmotstander er ikke installert på +12 V IR-sensorer, siden noen av funksjonene deres overføres til den "elektroniske fyllingen" til kontrollpanelenheten.

For å beskytte hagen din må IR-sensorer installeres slik at de ikke er merkbare, ellers kan de bli skadet. For å gjøre dette kan IR-sensorer installeres i nærheten av vinduer inne i huset, og retter linsen mot de beskyttede objektene. For å beskytte leiligheter og kontorer er IR-sensorer installert i hjørnet av rom, og for å beskytte garasjer og gårder rettes linsene deres mot inngangsporten.

Som allerede nevnt har billige IR-sensorer for ~220 V og 12 V en rekke ulemper, for eksempel at sensoren utløses når hunder, katter eller mus går forbi. For å eliminere dette fenomenet er det nødvendig å installere en IR-sensor inne i huset på vinduskarmen, lede den til gården og plassere en beskyttende skjerm foran den (fig. 9).

I dette tilfellet dannes det en "blind sone" mellom bakken og IR-sensorens fangstsone, der sensoren ikke reagerer på små inntrengere, men den vil reagere på en forbipasserende person, siden personen er høyere enn dette. sone.

I de nye 12 V-sensorene eliminerte designere denne ulempen ved å komplisere kretsen og designen til sensoren. Dermed har den israelske IR-sensoren Crow SRX-1100 en mikroprosessor lagt til og en mikrobølgeradiosender installert, som bestemmer størrelsen på inntrengeren, sammenligner den med de etablerte tersklene og bestemmer om den skal gi en kommando til alarmen eller ikke.

Designere fra Japan og andre land løste dette problemet på en annen måte. De sørget for en forskyvning (inne i IR-sensoren) av det elektroniske kortet med fototransistoren opp eller ned i forhold til fokuspunktet til glasslinsene. Som et resultat blir de svarte følsomme segmentene nærmest bakken avskåret, og en "blind sone" etableres nær bakken, der sensoren "ikke ser" små dyr. Høyden på blindsonen kan justeres ved samme forskyvning av det elektroniske kortet. Det finnes andre måter å forhindre at IR-sensorer reagerer på passering av små dyr. Problemet med at IR-sensoren utløses når den lyser opp av lyn eller billykter er løst. Naturligvis gjør alle disse forbedringene passive IR-sensorer dyrere, men de øker påliteligheten til sikkerheten.

Forskjellen mellom aktive og passive infrarøde sensorer

Infrarøde sensorer blir mer vanlig for hver dag. Enten du innser det eller ikke, har du sannsynligvis brukt en infrarød (IR) sensor mer enn én gang i livet ditt. De fleste av oss bytter TV-kanal ved hjelp av fjernkontrollen. fjernkontroll, som sender ut IR-lys, og mange av oss passerer gjennom sikkerhetssensorer som registrerer bevegelse gjennom infrarødt lys.

Produsenter bruker IR-sensorer mye, og du har sikkert sett dem i arbeid i automatiserte garasjeporterÅh. I dag finnes det to typer infrarøde sensorer - aktive og passive. I dette materialet Vi vil dekke forskjellene mellom aktive og passive IR-sensorer og deres applikasjoner.

Driftsprinsippet til IR-sensoren er enkelt. I en standard IR-sensor sender en sender usynlig lys til en mottaker et stykke unna. Hvis mottakeren ikke mottar et signal, indikerer sensoren at en gjenstand er mellom dem. Men hva er egentlig forskjellen mellom passive og aktive sensorer?

Du kan anta at passive IR-sensorer er mindre komplekse enn deres aktive motparter, men du tar feil. Funksjonaliteten til en PIR-sensor kan være vanskeligere å forstå. For det første sender alle (mennesker, dyr, til og med livløse gjenstander) ut en viss mengde IR-stråling. IR-strålingen de sender ut er relatert til varmen og materialsammensetningen til kroppen eller objektet. Mennesker kan ikke se IR, men folk har utviklet elektroniske deteksjonsenheter for å oppdage disse usynlige signalene.

Passive infrarøde sensorer (PIR-sensorer) bruker et par pyroelektriske sensorer for å oppdage termisk energi i miljø. Disse to sensorene er installert ved siden av hverandre, og når signalforskjellen mellom dem endres (for eksempel hvis en person kommer inn i rommet), slås sensoren på. IR-stråling fokuseres på hver av to pyroelektriske sensorer ved hjelp av en serie linser designet som et sensorhus. Disse linsene utvider sensorområdet til enheten.

Mens linseoppsettet og sensorelektronikken er det sofistikert teknologi, disse enhetene er enkle å bruke i praktisk anvendelse. Du trenger bare en strømforsyning og en jordledning for at sensoren skal produsere en diskret utgang som er sterk nok til å brukes av mikrokontrolleren. Typiske innstillinger inkluderer å legge til potensiometre for å justere følsomheten og justere hvor lang tid PIR forblir på etter at den er utløst.

Du vil ofte se PIR-sensorer i trygghetsalarmer og automatiske lyssystemer. Disse applikasjonene krever ikke at sensoren oppdager en bestemt objektplassering, den oppdager ganske enkelt bevegelige objekter eller personer i et bestemt område.

Mens PIR-sensorer er utmerkede for hva de gjør hvis du ønsker å oppdage bevegelse generelt, vil de ikke gi deg mye mer informasjon om et objekt. For å finne ut mer trenger du en aktiv IR-sensor. Å sette opp en aktiv IR-sensor krever både en sender og en mottaker, men denne målemetoden er enklere enn dens passive motpart. Slik fungerer aktiv IR på et grunnleggende nivå. IR-senderen produserer en lysstråle rettet mot den innebygde mottakeren. Hvis ingenting forstyrrer, ser mottakeren signalet. Hvis mottakeren ikke ser IR-strålen, oppdager den at objektet er mellom senderen og mottakeren og derfor er tilstede i det overvåkede området.

En variant av den standard aktive IR-sensoren bruker en sender og mottaker som vender i samme retning. Begge er montert svært nær hverandre slik at mottakeren kan oppdage refleksjon av stråling fra et objekt når det kommer inn i området. En fast reflektor sender signalet tilbake. Denne metoden replikerer installasjonen av separate sender- og mottakerenheter, men uten behov for å installere en ekstern elektrisk komponent. Hver metode har sine fordeler og ulemper basert på materialet sensoren vil oppdage og andre spesifikke omstendigheter.

Aktive IR-sensorer er svært vanlige i industrielle forhold. I disse applikasjonene kan et par sendere og mottakere nøyaktig registrere om en gjenstand for eksempel befinner seg i en bestemt posisjon på et transportbånd. Du kan også finne aktive infrarøde sensorer i garasjeportens sikkerhetssystemer som forhindrer skade eller mekanisk feil på grunn av hindringer i portens vei. Uansett bruksområde, er det en rekke infrarøde sensorer tilgjengelig i passive og aktive konfigurasjoner for å passe dine behov.

– de åpner dører på flyplasser og butikker når du nærmer deg døren. De oppdager også bevegelse og gir alarm i trygghetsalarmsystemet. Slik fungerer de: Sensoren, som er følsom for infrarød stråling i området 5-15 mikron, oppdager termisk stråling fra menneskekroppen. Hvis noen har glemt fysikken, la meg minne deg på: Det er i dette området at den maksimale strålingen fra kroppen faller ved en temperatur på 20–40 grader Celsius. Jo varmere et objekt er, jo mer avgir det. Til sammenligning: infrarød belysningsspotlights for videokameraer, stråle (to-posisjon) "cross-beam" detektorer og TV-kontrollpaneler opererer i bølgelengdeområdet som er kortere enn 1 mikron det menneskelige synlige området av spekteret er i området 0,45 –0,65 mikron.
Sensorer av denne typen kalles passive fordi de selv ikke avgir noe, de oppfatter bare termisk stråling fra menneskekroppen. Problemet er at ethvert objekt ved en temperatur på til og med 0º C avgir ganske mye i IR-området. Enda verre, selve detektoren sender ut stråling – kroppen og til og med materialet til det følsomme elementet. Derfor fungerte de første slike detektorer bare hvis selve detektoren ble avkjølt, for eksempel til flytende nitrogen (-196ºC). Slike detektorer er lite praktiske i hverdagen. Moderne massedetektorer fungerer alle etter differensialprinsippet - de er ikke i stand til nøyaktig å måle den faktiske mengden av infrarød strålingsfluks fra en person i bevegelse (mot bakgrunnen av parasittiske flukser fra mye nærmere objekter), men (faktisk også på grensen til følsomhet) er i stand til å oppdage en ENDRING i FORSKJELLEN i IR-strålingsflukser som inntreffer på to nærliggende steder. Det vil si at det er viktig at stråling fra en person kun er fokusert på ett av nettstedene, og dessuten endres det. Detektoren fungerer mest pålitelig hvis bildet av en person først treffer det ene stedet, signalet fra det blir større enn fra det andre, og deretter beveger personen seg slik at bildet hans nå treffer det andre stedet og signalet fra det andre øker, og fra de første nedgangene. Slike ganske raske endringer i signalforskjellen kan lett oppdages selv mot bakgrunnen av et enormt og variabelt signal forårsaket av alle andre omkringliggende objekter (og spesielt sollys).

Hvordan lure en IR-detektor
Den første ulempen med IR-metoden for passiv bevegelsesdeteksjon er at personen må være tydelig forskjellig i temperatur fra objektene rundt. Ved en romtemperatur på 36,6º vil ingen detektor skille en person fra vegger og møbler. Enda verre: jo nærmere romtemperaturen er 36,6º, jo dårligere er følsomheten til detektoren. Flertall moderne enheter delvis kompensere for denne effekten ved å øke forsterkningen ved temperaturer fra 30º til 45º (ja, detektorene fungerer også vellykket ved motsatt temperaturforskjell - hvis rommet er +60º, vil detektoren enkelt oppdage en person; takket være termoreguleringssystemet, menneskekroppen vil opprettholde en temperatur på ca. 37º). Så når utetemperaturen er omtrent 36º (som ofte finnes i sørlige land) detektorer åpner dører svært dårlig, eller omvendt, på grunn av ekstremt høy følsomhet, reagerer de på det minste vindpust.
Dessuten kan IR-detektoren enkelt blokkeres av ethvert objekt romtemperatur(pappark) eller bruk tykk pels og lue slik at armene og ansiktet ikke stikker ut, og går du sakte nok vil ikke IR-detektoren merke slike små og langsomme forstyrrelser.
Det er også mer eksotiske anbefalinger på Internett, for eksempel en kraftig IR-lampe, som, hvis den slås på sakte (med en vanlig dimmer), vil drive IR-detektoren ut av skalaen, hvoretter du kan gå foran den selv uten en pelskåpe. Her skal det imidlertid bemerkes at gode IR-detektorer i dette tilfellet vil gi feilsignal.
Til slutt er det mest kjente problemet med IR-detektorer maskering. Når systemet er deaktivert, i åpningstid på dagtid, kommer du som besøkende til de ønskede lokalene (for eksempel en butikk) og griper øyeblikket mens ingen ser, blokkerer IR-detektoren med et stykke papir, dekk den med en ugjennomsiktig selvklebende film, eller fyll den med spraymaling. Dette er spesielt praktisk for en person som jobber der selv. Lagremannen blokkerte forsiktig detektoren på dagtid, klatret gjennom vinduet om natten, tok ut alt, og fjernet så alt og ringte politiet - gru, de ranet, men alarmen fungerte ikke.
For å beskytte mot slik maskering finnes følgende tekniske teknikker.
1. I kombinerte (IR + mikrobølge) sensorer er det mulig å gi et feilsignal hvis mikrobølgesensoren oppdager et stort reflektert radiosignal (noen kom veldig nær eller rakk ut direkte til detektoren), og IR-sensoren sluttet å produsere signaler . I de fleste tilfeller i det virkelige liv dette betyr ikke den ondsinnede hensikten til den kriminelle, men uaktsomheten til personalet - for eksempel, høy stabel boksene ble blokkert av en detektor. Imidlertid, uavhengig av ondsinnet hensikt, hvis detektoren er blokkert, er dette en forstyrrelse, og et slikt "feil"-signal er veldig passende.
2. Noen kontrollpaneler har en kontrollalgoritme når den, etter frakobling av detektoren, oppdager bevegelse. Det vil si at fravær av et signal betraktes som en funksjonsfeil inntil noen passerer foran sensoren og den sender ut et normalt "det er bevegelse"-signal. Denne funksjonen er ikke veldig praktisk, fordi ofte er alle lokaler deaktivert, selv de som ingen skal inn i i dag, men det viser seg at om kvelden, for å armere lokalene igjen, må du gå inn i alle rom der ingen var der i løpet av dagen, og vift med hendene foran sensorene - kontrollpanelet vil sørge for at sensorene er operative og vil nådigst tillate deg å armere systemet.
3. Til slutt er det en funksjon kalt "nær sone", som en gang ble inkludert i kravene til den russiske GOST og som ofte feilaktig kalles "anti-maskering". Essensen av ideen: detektoren bør ha en ekstra sensor som ser rett ned, under detektoren, eller et separat speil, eller en spesiell vanskelig linse, generelt, slik at det ikke er noen dødsone under. (De fleste detektorer har en begrenset visningsvinkel og vender generelt forover og 60 grader nedover, så det er en liten dødsone rett under detektoren, på gulvnivå omtrent en meter fra veggen.) Det antas at en utspekulert fiende på en eller annen måte vil være i stand til å komme inn i denne døde sonen og derfra blokkere (maskere) linsen til IR-sensoren, og så frekt gå rundt i hele rommet. I virkeligheten er detektoren vanligvis installert slik at det ikke er mulig å komme inn i denne dødsonen uten å omgå sensorens følsomhetsområder. Vel, kanskje gjennom veggen, men ekstra linser vil ikke hjelpe mot kriminelle som trenger gjennom veggen.

Radioforstyrrelser og andre forstyrrelser
Som jeg sa, fungerer IR-sensoren nær sin følsomhetsgrense, spesielt med romtemperaturer som nærmer seg 35ºC. Den er selvfølgelig også svært utsatt for interferens. De fleste IR-detektorer kan gi falsk alarm hvis du plasserer en mobiltelefon i nærheten av den og ringer den. På etableringsstadiet sender telefonen ut kraftige periodiske signaler med en periode nær 1 Hz (det er i dette området typiske signaler fra en person som går foran IR-sensoren ligger). Noen få watt radiostråling er ganske sammenlignbare med mikrowatt menneskelig termisk stråling.
I tillegg til radiostråling kan det også være optisk interferens, selv om linsen til IR-sensoren vanligvis er ugjennomsiktig i det synlige området, men kraftige lamper eller 100 W billykter i nabospektralområdet kan igjen ganske gi et signal som kan sammenlignes med mikrowatt fra en person i ønsket område. Hovedhåpet er at ekstern optisk interferens som regel er dårlig fokusert og derfor påvirker begge følsomt element IR-sensor, slik at detektoren kan oppdage interferens og ikke generere en falsk alarm.

Måter å forbedre IR-sensorer på
I snart ti år allerede IR sikkerhetsdetektorer inneholder en ganske kraftig mikroprosessor og er derfor mindre utsatt for tilfeldig interferens. Detektorer kan analysere repeterbarheten og karakteristiske parametere til signalet, langsiktig stabilitet av bakgrunnssignalnivået, som har betydelig økt immunitet mot interferens.
IR-sensorer er i prinsippet forsvarsløse mot kriminelle bak ugjennomsiktige skjermer, men er utsatt for påvirkning av varmestrømmer fra klimakontrollutstyr og ekstern belysning (gjennom et vindu). Mikrobølge (radio) bevegelsessensorer, tvert imot, er i stand til å produsere falske signaler, oppdage bevegelse bak radiotransparente vegger, utenfor det beskyttede rommet. De er også mer utsatt for radiointerferens. Kombinerte IR + mikrobølgedetektorer kan brukes både i henhold til "AND"-skjemaet, som reduserer sannsynligheten for falske alarmer betydelig, og i henhold til "ELLER"-skjemaet for spesielt kritiske lokaler, som praktisk talt eliminerer muligheten for å overvinne dem.
IR-sensorer kan ikke skille liten mann fra en stor hund. Det finnes en rekke sensorer der følsomheten for bevegelser til små gjenstander reduseres betydelig ved bruk av 4-felts sensorer og spesiallinser. I dette tilfellet kan signalet fra en høy person og fra en kort hund med en viss sannsynlighet skilles. Du må forstå godt at det i prinsippet er umulig å helt skille en huket tenåring fra en rottweiler som står på bakbena. Likevel kan sannsynligheten for falsk alarm reduseres betydelig.
For noen år siden dukket det opp enda mer komplekse sensorer – med 64 følsomme områder. Faktisk er dette et enkelt termisk kamera med en 8 x 8 elementmatrise. Utstyrt med en kraftig prosessor, er slike IR-sensorer (å kalle dem en "detektor" for mye for meg) i stand til å bestemme størrelsen og avstanden til et bevegelig varmt mål, hastigheten og retningen på dets bevegelse - for 10 år siden ble slike sensorer ansett som toppen av teknologi for målsøking av missiler, men nå brukes de til beskyttelse mot vanlige tyver. Tilsynelatende skal vi snart venne oss til å kalle små roboter som vekker deg om natten med ordene «IR-sensor» med ordene: «Beklager, sir, men tyver, sir, de vil ha te. Skal jeg servere dem te nå eller be dem vente mens du vasker opp og tar revolveren din?»