Работа датчика движения: принципы действия и настройка

Работа датчика движения: принципы действия и настройка

Для устройства профессиональных и бытовых систем охранной сигнализации, в основном, используются комбинированные аппараты для выявления движения.

У таких устройств различные принципы действия датчиков движения. В основном совмещают пассивное выявление объекта в ИК-диапазоне и один из способов сканирования основанном на Доплеровском эффекте с использованием ультразвука или СВЧ излучения.

Это существенно увеличивает надежность устройства и снижает количество ложных срабатываний.

Содержание:

Работа на радиоволновом (СВЧ) излучении

Монтажная плата датчика движения работающий на СВЧ
На основе транзистора VT1 действует автогенератор с мягким самовозбуждением. Он одновременно выступает смесителем и гетеродином для отраженного, поступающего сигнала.

Его частота, при появлении в поле действия постороннего объекта, незначительно изменяется на несколько герц. Эту разницу называют Доплеровским смещением.

Этот сигнал принимается ФНЧ L3 и через конденсатор 2 поступает на каскадный усилитель А1, который одновременно является и фильтром инфранизкочастотных колебаний.

Высокую термостабильность сигнала обеспечивает усилитель переменного тока. Изменяя положение резистора R11 можно регулировать чувствительность устройства.

Для эффективной работы детекторов движения основанных на СВЧ излучении необходимо чтобы площадь сечения отражающей поверхности была достаточно большой.

Кроме того, на чувствительность влияют и отражающая способность материала из которого состоит объект. Материалы, имеющие хорошую токопроводимость, лучше отражают СВЧ волны, в то время как диэлектрические объекты ее поглощают.

Теоретически, если взять ровную металлическую пластину и поместить ее под углом 450 по направлению излучения детектора, то можно добиться его несрабатывания.

На практике попадание объекта в зону сканирования приводит к резким изменениям амплитуды поступающего сигнала, вдобавок, дублируемого параллельным ИК сенсором.

Основой микроволнового детектора является генератор Ганна, приемо-передающая (трансиверная) антенна и смесительный диод Шотки. При подаче питания генератор начинает вырабатывать электромагнитные волны, которые антенна направляет в зону сканирования.

Некоторая часть волн попадает на диод Шотки где является эталонной. Отражаемый сигнал так же перенаправляется на смесительный диод, где определяется разность фаз. Таким образом, можно не только выявить движение в сканируемой зоне, но и при дополнительном анализе определить расстояние до него.

Интеллектуальность
В соответствии с требованиями, выдвигаемыми организации видеонаблюдения, она может состоять из нескольких подсетей, которые взаимодействуют между собой через специально предназначенные шлюзы – сервера и станции администрирования.

Если при настройке видеонаблюдения возникли проблемы с провайдером, который не может предоставить статичный IP адрес, можно воспользоваться службой DynDNS и привязать DNS адрес роутера к устройству. Подробнее о настройке системы видеонаблюдения читайте на нашем сайте.

Наиболее распространенные частоты, используемые в СВЧ детекторах: Х-диапазон – 10,525 ГГц и К-диапазон – 21,125 ГГц. Для снижения потребления энергии во многих моделях используют импульсный режим сканирования.

СВЧ детекторы преимущественно используются для контролирования больших площадей и объемов в условиях большого акустического и температурного загрязнения.

Принцип работы датчика движения основанного на ультразвуке

Принцип работы датчика движения основанного на ультразвуке
1. Ультразвуковые волны.
2. Пьезокерамический элемент.
3. Выходное напряжение.
4. Металлическая диафрагма.
5. Конус.
6. Корпус.
7. Провод.
8. Эластичный материал.
9. Выводы.
Диапазон ультразвуковых волн, используемых в детекторах типа «ЭХО — 5», имеет частоту колебаний находящуюся за пределами человеческой слышимости – более 20кГц.

При их столкновении с объектом их отражение рассеивается в пространстве под широким, до 1800,углом. Эффект Доплера наступает, когда частота отраженных и излучаемых волн на приемном устройстве не совпадает.

Преимущества ультразвука над СВЧ состоит в сравнительно медленном распространении звука, что дает возможность использовать более дешевые и менее совершенные измерительные элементы в устройствах детекции.

Для генерации ультразвуковых волн используют пьезоэлектрические устройства, работающие в моторном режиме, напрямую преобразовывающие электрическую энергию в механическую.

Поскольку пьезомеханический эффект имеет обратную связь, то данная принципиальная схема может работать и на генерацию сигнала и на его прием. При использовании керамических элементов резонансная частота сигнала составляет 32 кГц.

Если детектор используется для работы в импульсном режиме, то для передачи и приема волн используют одно и то же устройство. Если режим работы непрерывен, используют два пьезокерамических элемента.

Одним из существенных недостатков этого принципа является то, что некоторые животные могут воспринимать передаваемые сигналы. Другой недостаток, это чувствительность к воздушному загрязнению, в запыленных цехах или при высокой влажности скорость срабатывания детектора несколько снижается.

Действие детектора основанного на тепловом излучении

Действие детектора основанного на тепловом излучении
Датчики движения, которые используют пассивные ИК элементы, широко используются в системах охраной сигнализации и для управления освещением. Теплочувствительные сенсоры таких детекторов реагируют на спектральное излучение ИК-диапазона от 4 до 20 мкм, сто соответствует тепловому излучению человека.

В качестве чувствительных сенсоров могут использоваться три типа элементов: пироэлектрики, терморезисторы, термоэлементы. Среди всего перечня лидируют пироэлектрики обладающие высокой чувствительностью, широким температурным диапазоном восприятия и низкой стоимостью.

Для того чтобы предотвратить ложные срабатывания от изменения температуры окружающей среды такие сенсоры делают парными и симметричными. Если происходит одновременная (синфазная) подача входных сигналов, то они будут взаимно аннулироваться и на выходе не будет изменения уровня сигнала.

Но при движении теплоизлучающего объекта тепловой поток, который он создает, будет неравномерным и дойдет до сенсорных элементов в разные периоды времени. В результате этого уровень исходящего сигнала изменится.

Кроме пассивных детекторов, которые только улавливают ИК-излучение, существуют модели использующие активное излучение. Такие устройства состоят из двух элементов. Передающего, генерирующего ИК лучи и принимающего.

Активный элемент генерирует ИК лучи представляющие собой упорядоченный поток импульсов. Это позволяет принимающему устройству отличить передаваемый импульс от солнечного излучения ИК спектра.

Дальность и зона действия датчика движения

Дальность и зона действия датчика движения
Дальность обнаружения движения активных детекторов напрямую зависит от чувствительности сенсоров и мощности генератора сигнала. На последние вводятся ограничения, чтобы не причинить вред здоровью людей находящихся в зоне сканирования.

Совершено другим способом достигается увеличение дальности датчика движения улавливающего ИК-излучение.

Повышение чувствительности инфракрасного сенсора достигается путем концентрации поступающего излучения внешней линзовой системой устройства. Эта система выполняет две функции.

Фокусирует излучение на пироэлектрическом элементе и формирует пространственную структуру зон чувствительности детектора.

Эта структура имеет «лепестковую» форму с большим количеством сканируемых секторов. Обнаружение объекта происходит в момент пересечения границы сектора.

Существуют определенные стандарты диаграмм чувствительности (направленности) зон сканирования:

  • стандарт – веерный по горизонтали и многоярусный по вертикали;
  • узконаправленный – имеет узкую зону слежения в один два луча по горизонтали и один два яруса по вертикали;
  • «штора» — узкая по вертикали и многоярусная по горизонтали, формирует полог параллельный земле.

Правила проектирования
При проектировании видеонаблюдения для линий или устройств подающих питание на аппаратуру нужно предусмотреть применение сетевых фильтров и других устройств, ограничивающих перепады напряжения.

В квартирную (индивидуальную) сеть видодомофона может входить до 6 видеокамер, 3 вызывных панелей, 6 аудиотрубок, 5 мониторов. Подробнее о многоквартирном видеодомофоне для повышения коллективной безопасности читайте здесь.

Если крепление детектора выполнено на потолке помещения, то зона сканирования будет иметь форму конуса круглого в сечении. Такое размещение оптимально для сенсоров объемного сканирования использующихся для полного контроля помещения.

Использование сферической линзы Френеля предпочтительней, по сравнению с цилиндрической, так как минимизирует абберационные процессы при концентрации излучения.

Зеркальная система сегментных линз более эффективна. Она изготавливается методом штамповки из твердого пластика с последующим покрытием высокоотражающим материалом. У таких систем более высокая чувствительность и дальность обнаружения, при сопоставимой площади входного окна.

Понравилась статья? Подписывайтесь на обновления сайта по RSS, или следите за обновлениями В Контакте, Одноклассниках, Facebook, Twitter или Google Plus.

Подписывайтесь на обновления по E-Mail: 

Расскажите друзьям!

Нет комментариев

Спасибо! Ваш комментарий появится после проверки.
Добавить комментарий

Читайте также другие популярные статьи о видеонаблюдении