Jak działają sensory ruchu?

Projektujesz elektronikę? Zarezerwuj 4 października 2018 roku na największą w Polsce konferencję dedykowaną projektantom, Evertiq Expo Kraków 2018. Przeszło 50 producentów i dystrybutorów komponentów do Twojej dyspozycji, ciekawe wykłady i świetna, twórcza atmosfera. Jesteś zaproszony, wstęp wolny: kliknij po szczegóły. © Evertiq

Niedawno poruszyliśmy temat sensorów linii papilarnych. Dziś chcielibyśmy przybliżyć temat sensorów ruchu, czyli elementów, które umożliwiają wykrywanie ruchu innych obiektów, znajdujących się w ich otoczeniu. Są one często stosowane w systemach bezpieczeństwa i oświetlenia, celem oszczędzania energii, ale też ułatwienia życia i poruszania się w budynku, bez konieczności każdorazowego włączania i wyłączania światła ręcznie. Rodzajów takich sensorów jest kilka. My skupimy się na najpopularniejszych: PIR, mikrofalowych i hybrydowych. Postaramy się pokrótce przedstawić zasadę ich działania. PIR Czujniki i sensory PIR (od „Passive Infrared”) są najpowszechniej stosowane. Często można je spotkać w budynkach w postaci niedużych białych puszek wiszących na ścianach pod sufitem. Oprócz małych gabarytów do ich zalet można zaliczyć niskie zużycie energii, niską cenę i łatwość stosowania. Oparte są na sensorze piroelektrycznym, wykrywającym poziom promieniowania podczerwonego. Zasada działania opiera się na wyczuwaniu zmian temperatury pomiędzy tłem, a istotą żywą (człowiekiem) przemieszczającą się przed czujnikiem. Wszystko co nas otacza emituje, lub jest w stanie emitować, promieniowanie IR, choćby na bardzo niskim poziomie. Ludzkie ciało jednak emituje go najczęściej dużo więcej niż tło (np. ściana). Sensor ten ma dwa sloty pomiarowe. Wykonane są ze specjalnych materiałów czułych na podczerwień. Wykrycie ruchu polega na wykryciu różnicy pomiędzy dwoma slotami. Generuje to sygnał (impuls) na wyjściu sensora, co jest traktowane z kolei jako wykrycie ruchu. © Adafruit/Lady Ada Wiązka pomiarowa przechodzi najczęściej przez specjalne soczewki, zwane soczewkami Fresnela. Nie będziemy się zagłębiać w szczegóły optyczne - powiemy tylko, że dzięki nim znacząco zwiększa się obszar pracy takiego sensora, pozwalając na wykrycie ruchu w dużym zakresie przed czujnikiem, a nie tylko w jednej linii, tuż przed nim. Dzięki temu sensory PIR są skuteczne. © Adafruit/Lady Ada Mikrofale Nierzadko o mikrofalach mówi się, że są szkodliwe, ale nie zawsze tak jest, a mogą być pomocne w niektórych aplikacjach. Przykładem może być mikrofalówka, ale też sensory ruchu, wykorzystujące mikrofale jak radar. Sensor taki składa się z nadajnika i odbiornika. Ten pierwszy wysyła impulsy mikrofalowe (sygnał radiowy o bardzo wysokiej częstotliwości), by wykryć ruch. Gdy taka fala trafi na obiekt, odbija się od niego i trafia do odbiornika w sensorze. Przy okazji fala odbita ma odwróconą fazę. Jeśli taka faza zostanie wykryta, detektor się aktywuje, informując o wykryciu obiektu. © MikroElektonika Sensory takie z natury są w stanie pokryć większy obszar swoim działaniem niż PIR. Są jednak od nich droższe i mogą być bardziej wrażliwe na zakłócenia elektromagnetyczne. Dodatkowo, sensory te mogą wykrywać ruch także za ścianą, co może prowadzić do generowania fałszywych alarmów. Hybrydy Technologia ta to połączenie dwóch powyższych. Łączyć mają zalety obu, niwelując ilość fałszywych alarmów. Są odporne na szybkie zmiany temperatury otoczenia, które mogą generować fałszywy alarm w przypadku klasycznych sensorów PIR. Z drugiej strony, przedmioty poruszające się samoczynnie (np. w wyniku porwania ich przez wiatr) także nie powinny wywołać alarmu, jak to może mieć miejsce w przypadku sensorów mikrofalowych. Technologie hybrydowe (określane też jako ‘Dual Tech’) są więc cenione ze względu na praktycznie zerowe generowanie fałszywych alarmów. Oba rodzaje sensorów we wspólnej obudowie muszą się aktywować, by wysłać sygnał o wykryciu obecności człowieka. Artykuł opublikowano dzięki uprzejmości Arrow Electronics. Autor: © Miguel Gudino