С переходом от люминесцентных ламп к миру светодиодов сенсорика приобретает новое значение, поскольку управление системами светодиодного освещения намного эффективнее и эффективнее, чем в старых системах с люминесцентными лампами и другими типами ламп.

Частое включение и изменение светового потока больше не является проблемой для светодиодных источников света. Длительное время задержки (время, в течение которого свет остается включенным после последнего обнаружения движения) не требуется. Исследования показали, что экономия энергии, достигаемая с помощью датчиков присутствия, может быть значительно увеличена, если уменьшены временные задержки.

Чтобы предотвратить внезапное выключение света из-за слишком короткого времени задержки датчиков присутствия, их необходимо правильно выбрать, расположить и отрегулировать. При выборе такого датчика сегодня доступны разные технологии.

Ниже описаны принципы работы самых популярных датчиков присутствия человека для управления освещением, а также их преимущества и недостатки.

Множество технологий датчиков присутствия

В течение многих лет пассивный инфракрасный датчик (PIR) был единственным возможным выбором практически для любого варианта использования.

Сегодня доступны 4 разные технологии:

Пассивный инфракрасный (PIR) датчик: реагирует на движущиеся источники тепла ;

Высокочастотный датчик (5,8 ГГц): обнаруживает движения даже сквозь тонкие стены (например, в туалете) ;

Ультразвуковой датчик (40 кГц): также обнаруживает объекты в комнате без прямого визуального контакта с датчиком (например, за рабочим столом) ;

Оптический датчик (камера): помимо обнаружения присутствия, может, например, также подсчитывать людей .

Пассивный инфракрасный (PIR) датчик

Пассивный инфракрасный датчик реагирует на движущиеся источники тепла. Если человек (или также транспортное средство) входит в зону обнаружения датчика, последний обнаруживает присутствие и преобразует информацию в электрический сигнал, который включает выходную цепь. Эта схема посылает импульс включения или выключения на электронный выключатель света.

Поскольку датчик не излучает сигнал, а принимает только то, что излучают движущиеся источники тепла, он называется пассивным инфракрасным датчиком (датчик PIR).

Работа пассивного инфракрасного датчика

Ограничение зоны обнаружения (не видно сквозь стены) ;

Регулировка зоны обнаружения путем выравнивания или ограничения закрывающими устройствами ;

Очень хорошее обнаружение тангенциальных движений (человек проходит мимо датчика сбоку) ;

Широкий выбор товаров и производителей .

Отсутствие обнаружения скрытых людей (например, за растением или перегородкой) ;

Возможная ошибка переключения из-за других сильно меняющихся источников тепла (например, мощный вентилятор) ;

Плохое обнаружение людей с радиальным движением (человек движется к датчику). Это обстоятельство необходимо учитывать при размещении датчиков, например, ИК-датчик в длинном коридоре лучше разместить сбоку, чем посередине.

Датчик присутствия высокой частоты (High frequency presence detector, HF)

В отличие от пассивного инфракрасного датчика, высокочастотный датчик активен и излучает электромагнитные волны в диапазоне гигагерц. Излучаемые волны отражаются объектами в комнате (мебелью, приборами, растениями, людьми) и отправляются обратно на датчик.

Если объект, которого коснулись, находится в состоянии покоя, отраженная волна имеет ту же частоту, что и испускаемая. Если высокочастотная волна попадает в движущегося человека, отраженная волна меняет частоту. Датчик определяет это изменение частоты как движение.

Подобно пассивному инфракрасному датчику, электронная схема активирует импульс переключения, который может включать и выключать освещение или другие объекты, потребляющие электроэнергию.

Работа высокочастотного датчика

Преимущества датчиков HF:

Людей также можно обнаружить за комнатными растениями, перегородками и дверями туалетов ;

Обнаружение очень чувствительно даже для небольших движений ;

В отличие от PIR, датчик HF идеален не только для тангенциального обнаружения, но и для радиального обнаружения (человек движется к датчику).

Недостатки ВЧ датчиков:

Установка точного диапазона обнаружения более сложна, чем с PIR ;

Движущиеся объекты, которые не выделяют тепло (например, электромеханическое оборудование, занавески на ветру), также могут привести к обнаружению присутствия ;

Ассортимент продукции пока невелик, в будущем ожидается более широкое использование.

Ультразвуковой датчик присутствия (Ultrasonic presence detector, UF)

Ультразвуковой датчик присутствия излучает неслышимый человеческим ухом звук с частотой 40 кГц. Ультразвуковые волны окружают практически каждый объект в комнате, при этом положение датчика не играет большой роли. При столкновении с объектами ультразвуковые волны отражаются и, в зависимости от движения, отправляются обратно в том же или другом тоне.

Ультразвуковой датчик не проникает в стены, но может, например, «скользить» под дверью туалета, который не полностью закрыт, и таким образом обнаруживать людей в туалетной кабине.

Работа ультразвукового датчика

Преимущества ультразвуковых датчиков:

Обнаружение движения по всей комнате — но не за закрытыми стенами ;

Подходит для радиального и тангенциального обнаружения ;

Подходит для больших площадей и коридоров ;

UF-датчики также продаются как комбинированные датчики с технологией PIR, которая позволяет объединить преимущества обеих систем, но они также более дороги.

Недостатки ультразвуковых датчиков:

Как и в случае с датчиками HF, также обнаруживаются движущиеся объекты, которые не излучают тепло (например, электромеханическое устройство, завеса на ветру) ;

Ассортимент товаров и поставщиков относительно невелик .

Оптические датчики (Optical human presence sensor, видеокамера)

Одной из возможностей обнаружения присутствия, которая все еще мало используется, является оптическое обнаружение с помощью небольшой камеры, поскольку она используется сегодня во всех смартфонах.

Изображения, снятые камерой, передаются на микропроцессор (небольшой компьютер) внутри датчика, который использует обработку изображений для их анализа и обнаружения людей.

Чтобы это работало, в датчике должно быть сохранено большое количество изображений людей со всех возможных направлений. Затем микропроцессор в датчике сравнивает изображения с сохраненными изображениями и решает, присутствуют ли люди или нет.

Работа оптического датчика

Преимущества оптических датчиков присутствия:

Людей можно обнаружить даже без движения.

Помимо обнаружения людей, также может быть определено количество присутствующих.

Дальность обнаружения может быть точно определена программным обеспечением.

Оптические датчики также подходят для одновременного обнаружения присутствия и дневного света.

Недостатки оптических датчиков:

Обнаружение работает только при прямом зрительном контакте между датчиком и людьми.

Датчики также технически подходят для «расширенного» наблюдения, что вызывает вопросы на уровне закона о защите данных.

Интеллектуальный мультисенсор

Благодаря комбинации инфракрасного, акустического и яркостного датчиков интеллектуальный датчик присутствия обеспечивает надежное обнаружение присутствия людей и животных в зданиях:

Области применения

В зависимости от области применения подойдет та или иная технология. При выборе типа датчика необходимо обязательно учитывать описанные выше достоинства и недостатки.

Источник

Чем отличается датчик движения от датчика присутствия

Детекторы движения используются в сфере охраны и системах частной автоматизации. Датчик присутствия относится к более чувствительной группе приборов, он определяет мелкие перемещения в подконтрольной области. Узел сигнализирует об изменении обстановки, формирует команду для автоматического запуска ответа на движение объектов.

Принцип работы датчика присутствия

Датчик присутствия отслеживает степень ИК излучения в зоне видимости

Прибор отслеживает степень инфракрасного излучения в поле зрения. Уровень усредняется и воспринимается как монотонный план. Температура фона повышается во время присутствия человека, пироэлектрический детектор создает напряжение для подачи сигнала.

В основе лежит оптическая схема по принципу линзы Френеля, иногда применяется комплект вогнутых зеркал сегментного типа. Участки фокусируют тепловые лучи на элементе, продуцирующем импульс. При перемещении объекта ИК лучи несколько сегментов улавливают и выдают всплески. Датчик присутствия подает итоговый сигнал обнаружения после накопления 2 – 4 импульсов, количество зависит от чувствительности прибора.

Особенности и характеристики устройства

GSM датчик присутствия посылает сигнал о проникновении посторонних на охраняемую территорию

Датчик работает в комплексе с другими модулями, которые срабатывают от его сигнала. Устройства охранной системы управляются контролером, который ставится в схеме при монтаже.

Охранные устройства выполняют действия по сигналу детектора присутствия:

• подают сигнал тревоги на пульт охраны;
• рассылают уведомления о нарушении границ владельцу помещения, территории;
• включают и прекращают освещение, контролируют другие приборы;
• меняют функциональность климатических модулей, техники.

Умные выключатели, сирены, измерители, мониторы начинают работу, когда датчик виртуального присутствия обнаруживает движение. Производители дают доступ к аккаунту на веб-портале, где пользователь с помощью мобильной программы настраивает взаимодействие и задает параметры.

Разновидности датчиков присутствия

Разновидности датчиков охранной сигнализации

Оптические разновидности функционируют по принципу блокировки светового луча непрозрачным предметом и определяют размеры тела. К ним относятся лазерные дальномеры. Ультразвуковые типы проводят локацию пространства ультразвуком и находят расстояние до движущегося объекта.

Микроволновые датчики применяют принцип СВЧ волн проходить через предметы или отражаться от некоторых поверхностей. Используются в системах, которые контролируют область за стеной, проницаемой для лучей.

Магниточувствительные приборы ставятся в качестве выключателей бесконтактного типа. Включают датчик Холла и электромеханический коммутатор, монтируются в схеме открывания окон и дверей. Пирометрические устройства используют уровень ИК лучей и работают для определения движения.

Для включения света

Датчик присутствия для включения света

Двигательные детекторы начинают работу освещения только при активизации людей, например, если человек идет в зоне видимости. Более чувствительный датчик присутствия для включения света отличается тем, что реагирует на мелкие движения. Он регистрирует движение кистей рук, пальцев, наклоны головы. Прибор выключит освещение, если человек будет сидеть без движения на протяжении заданного времени.

Устройства включают свет, если люди перемещаются в условиях темноты, но не срабатывают днем, когда все видно. Ночью датчики обеспечивают работу ламп до того, как последний человек выйдет из зоны охвата.

ИК датчики

Принцип работы ИК датчика

Приборы изучают изменение инфракрасных лучей, отраженных от окружающих предметов. Пассивные датчики только воспринимают тепловые волны, а активные виды сами испускают колебания и ожидают ответного возврата для анализа.

Тепловые лучи представляют спектральное излучение, которое не различается глазом, но определяется фотоэлектрическими приемниками датчика. Тело человека или животного не светится в видимом диапазоне, а в инфракрасном спектре сияет. Приборы присутствия реагируют на возникновение или исчезновение излучения. Настраивается чувствительность модулей, чтобы они реагировали только на большие объекты и не замечали птиц и мелких животных.

Датчики присутствия человека в помещении

Датчик присутствия фиксирует любые движения человека в помещении

Рабочие параметры устанавливаются так, чтобы контрольная степень была выше уровня акустических, инфракрасных и тепловых помех.

• однопозиционные, когда излучение, прием сигналов и анализ происходит в одном устройстве;
• двухпозиционные, если один блок излучает волны, а другой принимает и изучает;
• многопозиционные с большим количеством узлов для более точного реагирования.

Следящий модуль дает сигнал для направления извещения владельцу о проникновении. Тревога поступает в виде сообщения на телефон в выбранной форме. Можно задавать несколько номеров для оповещения.

Области применения

В помещениях с детекторами слежения энергия экономится на 40%, а расходы уменьшаются на 50 – 60%. Прибор включает кондиционер, когда есть люди, а также координирует освещение и прекращает его в момент отсутствия человека.

Устройства монтируются в виде локальных элементов, оконных координаторов открывания, применяются в системе «умного дома». Дизайнерские модели ставятся в частном секторе, уличные приборы регулируют свет в подъездах, дворах. Датчики присутствия следят за обстановкой на складах, производственных цехах и офисах. Устройства обеспечивают безопасность в отдельных комнатах или во всем строении.

Отличие от датчика движения

Датчик движения менее чувствительный, чем датчик присутствия

В основе работы лежат одинаковые механизмы. У детектора движения стоят десятки микролинз, пространство разбивается на такое же количество частей для исследования. Датчик присутствия содержит сотни таких отражателей, которые координируют минимальные области и отслеживают небольшие по амплитуде движения.

Приборы для определения присутствия человека настраиваются гораздо кропотливее. Из-за высокой чувствительности они часто дают ложную тревогу. Используется электронный вмонтированный процессор для уменьшения таких инцидентов, при этом не используется наладка вручную.

Правила выбора датчика присутствия

Место установки влияет на радиус обзора

На выбор влияет место монтажа, доступные варианты питания, объем координируемого пространства. Для внутреннего размещения выбирается прибор с соответствующими характеристиками, например, без скачков температуры, пыли и влажности. Уличные устройства имеют усиленную защиту от погодных условий и увеличенный радиус охвата.

При подборе учитываются характеристики:

• тип прибора;
• рабочая мощность;
• питание от сети или батареек;
• угол охвата и дальность слежения.

Обращают внимание на дополнительные функции модели. Предусматривается защита от ложной тревоги при появлении мелких теплокровных объектов, задержка включения света при движении и предохранение от включения ламп днем.

Установка датчика присутствия

Расположение датчиков при установке сигнализации

Прибор ставится так, чтобы на него не падали прямые световые лучи, а рядом не стояли предметы, загораживающие обзор. Нежелательны на пути волн стеклянные перегородки, т.к. ИК лучи не проходят сквозь материал. В радиус охвата должны попадать углы помещения, иначе устанавливается несколько приборов, при этом получается перехлест зон внимания.

Следящие детекторы не ставятся вблизи отопительных радиаторов, кондиционеров и лопастных вентиляторов. На улице устройства монтируются под навесом, при этом учитывается рекомендованная высота установки, которая приводится в паспорте.

Изготовление своими руками

Собственноручная сборка представляет альтернативу фабричному устройству, если не подходят параметры. В конструкции применяются недорогие элементы, а для повышенной нагрузки ставится 2 реле.

• блок питания;
• транзистор с p-n-p-переходом;
• резистор;
• реле;
• фотоэлемент.

Используется низковольтный (5 – 12 В) блок в соответствии с нагрузкой, например, числом ламп. К аноду фотоэлемента присоединяется ограничительное для тока сопротивление, а к катоду припаивается положительный полюс питания. Один выход резистора подключается к минусу, а другой подключается к ограничивающему сопротивлению.

Схема

Принципиальная схема датчика прсутствия

В середине детектора ставятся фотоэлементы для приема волн. Элементы закрываются общей линзой, содержащей в составе множество мелких линз для сосредоточения ИК лучей перед подачей на отражатели. При движении фокус сдвигается с элемента и пропадает на одном стекле, но показывается на другом. Датчик срабатывает после нескольких подобных пропаж и появлений.

Устройство содержит генератор волн, усилитель и компрессор. После возвратного приема измеряется сдвиг по частоте, находится скорость движения. Конденсатор в схеме уравнивает частоту с резонансным показателем антенны. Датчик собирается на плате из стекловолокнистого материала и закрывается корпусом, антенна выходит наружу.

Источник