Датчики на движение: обзор современной электроники контроля доступа

Датчики на движение: обзор современной электроники контроля доступа

Датчики на движение и присутствие – устройства, способные обеспечить преимущества в области безопасности, управления энергопотреблением, комфорта и удобства «без помощи рук». Датчик движения допустимо применять как устройство управления освещением, например, когда человек входит в помещение. По факту обнаружения перемещений, устройство автоматически включается в работу и выключается через заданный промежуток времени. Рассмотрим более подробно технологию и современные приборы для установки и эксплуатации.

Датчики на движение – обобщённые сведения по технологии

Датчики на движение обнаруживают занятость помещения, используя высокоточную технологию сканирования. Приборами обнаруживаются незначительные движения, например, набор текста пальцами рук на клавиатуре компьютера.

Современной промышленностью предлагается обширный спектр датчиков на движение (присутствие), пригодных для использования в составе жилых и коммерческих помещений, а также в составе транспортных средств.

В частности, диапазон производимых приборов включает автономные датчики и встроенные в систему. Все существующие устройства обеспечивают разнообразные возможности для удовлетворения потребностей в управлении энергией в жилых и коммерческих помещениях.

Различные конструкции датчиков на движение поддерживают излучение:

  1. Пассивное инфракрасное.
  2. Ультразвуковое.
  3. Микроволновое.

Соответственно, существуют возможности применения устройств в различных средах.

Особенно активно и широко используются пироэлектрические инфракрасные датчики на движение, обнаруживающие изменения в инфракрасных лучах. Однако обнаружение присутствия с помощью такой технологии может терпеть неудачу в следующих случаях:

  • отсутствия фактора движения,
  • отсутствие изменения температуры источника тепла.

Датчики на движение подобного типа также способны обнаруживать наличие источников тепла, отличных от человеческого тела. Однако параметры эффективности и надёжности системы «PIR» (Passive Infrared) зависят от реальных условий эксплуатации.

Концепция дизайна современных датчиков на движение

Достаточно уникальной выглядит концепция дизайна современных датчиков на движение, например, фирмы «Panasonic». Концепция простирается от производства пироэлектрических датчиков, до внутренней обработки сигналов, что гарантирует оптимальные возможности обнаружения и высокую надёжность функционирования.

АССОРТИМЕНТ

Датчики на движение - конструкция прибора обнаружения присутствия
Конструкция на датчик движения и основные элементы: 1 – интерфейс «Plug and Play»; 2 – встроенный усилитель и компаратор; 3 — высокочувствительный счетверённый пироэлектрический элемент; 4 – металлический баллон типа ТО-5; 5 – миниатюрная мульти-линза

Интегрированная схема усилителя / компаратора внутри металлического корпуса TO-5 (датчик на движение цифрового типа) предотвращает помехи, вызванные электромагнитными полями. Например, электромагнитными полями мобильных телефонов и многими современными беспроводными устройствами.

Для некоторых типов датчиков на движение используется специальная конструкция дифференциальной схемы, предназначенная для применений, когда требуется высокая помехоустойчивость (в диапазоне частот вплоть до ГГц).

Благодаря особой конструкции небольших пироэлектрических элементов, конструкция допускает использование линзы меньшего размера. При этом сохраняются полноценно расширенные параметры зоны обнаружения и расстояния по сравнению с обычными датчиками на движение.

Чувствительность современных конструкций датчиков на движение значительно улучшена благодаря уникальной щелевой системе пироэлементов. Разделённые чувствительные области датчика на движение предотвращают тепловые перекрестные помехи между отдельными чувствительными элементами.

Следовательно, надёжное обнаружение присутствия возможно даже при очень малой разнице температур между фоном и целевым объектом (ΔT = 4°C).

Улучшенное отношение сигнал / шум достигнуто благодаря специальной схеме «I/V», которая используется для преобразования токового сигнала от пироэлектрического элемента в напряжение.

Датчик на движения фирмы «Panasonic» типа PIR работает за счёт конденсатора обратной связи и операционного усилителя, в отличие от обычных полевых транзисторов. Тем самым снижается вероятность ложных срабатываний по причине колебаний температуры.

УМНЫЙ

Датчики на движение - две разные схемы приборов
Две разных схемы датчиков: 1 – схема прибора, где ключевым элементом используется полевой транзистор; 2 – схема прибора, где ключевым элементом используется специальная схема «I/V»

Отдельный бессвинцовый кристалл сегнетоэлектрического литий-танталат (LiTaO3) элемента используется в качестве пироэлемента для датчиков на движения, в частности, в схемах фирмы «Panasonic».

Обычные датчики на движение типа «PIR» традиционно имеют пироэлемент на керамический основе (например, PZT). Такое построение, как правило, не обходится без содержания свинца.

Кроме всего прочего, современные конструкции приборов отличаются снижением потребления тока (не более 6 мкА) благодаря специальной технологии схемотехники.  Соответственно, существенно продлевается срок службы источников энергии для продуктов, предусматривающих батарейное питание.

Примеры инновационных датчиков на движение фирмы «Panasonic»

Известная фирма «Panasonic» выпускает несколько серий рассматриваемых приборов, в частности – инфракрасные датчики на движение серий «EKM» и «AMN». Рассмотрим некоторые из приборов этих серий для лучшего восприятия продукта.

Приборы стандартного обнаружения

Стандартное исполнение «EKM» — это приборы, предпочтительные для широкой среды применения, представленные в виде плоских линз ненавязчивой интеграции, диаметром не боле 9,5 мм. Чувствительность таких устройств ограничена дальностью 5 метров.

ДАТЧИК PIR

Датчики на движение - стандартные приборы серии EKM
Так выглядят внешне стандартные датчики на движение – продукт производства компании «Panasonic». Выпускаются несколько модификаций такого типа приборов, которые несколько отличаются формой корпуса и параметрами

Типичное применение стандартных изделий серии «EKM» фирмы «Panasonic»:

  • управление освещением офисов и умных домов,
  • системы вентиляции и кондиционирования,
  • внедрение в схемы IP-камер,
  • цифровые вывески,
  • переключатели пробуждения дисплеев.

Поле обозрения для стандартных сенсоров ограничивается диапазоном 106º * 97º, при этом зон обнаружения может быть до 64. Скорость движения объекта до 1 метра в секунду, предпочтительные габариты объекта – 700 * 250 мм. Допускается пересечение двух зон обнаружения присутствия.

Чувствительность такого типа пассивного инфракрасного детектора присутствия подвержена влиянию условий окружающей среды, поэтому точная оценка производительности может отличаться от оценки, указанной в технической документации.

Дальнобойная конфигурация прибора из серии «EKM»

Одной из примечательных разработок, вошедших в серию «EKM», является устройство, способное обнаруживать на большом расстоянии с учётом высокой плотности излучения.

Достаточно миниатюрная конструкция (диаметр линзы 19,3 мм) дальнего действия допускает  установку на максимально допустимой высоте — 17 метров (высокочувствительный тип). Конструкцию отличает присутствие кромки на корпусе для механического упора.

УЛИЧНЫЙ

Датчики на движение - дальнобойная конструкция EKM
Так называемый «дальнобойный» вариант конструкции сенсора обнаружения присутствия, вошедшей в серию приборов «EKM» производства компании «Panasonic»

«Дальнобойное» исполнение прибора демонстрирует достаточно эффективное действие на расстоянии 12-15 метров при высоте установки 12 метров. Поле обзора устройством — 69º * 69º с возможностью детектирования 128 зон. Скорость объекта на обнаружение – до 1 м/сек, предпочтительные габариты объекта – 700 * 250 мм. Типичное применение:

  • управление освещением промышленных объектов;
  • управление освещением подъездов, магазинов;
  • умные высотные светильники;
  • системы уличного освещения;
  • камеры систем наблюдения.

Примеры, представленные выше – это лишь малая часть всего ассортимента. Между тем, кроме упомянутой компании «Panasonic» существует ещё целый ряд других производителей, выпускающих не менее привлекательные изделия.

Тем временем, эта область электроники продолжает активно развиваться, что в будущем обещает дать ещё более интересные разработки.


При помощи информации: PanasonicIndustry