Gravity - czujniki odległości i ruchu

Pomiary oparte na efekcie Dopplera

Detekcja ruchu jest możliwa przy wykorzystaniu jednego z fundamentalnych zjawisk, obecnych w niemal wszystkich znanych rodzajach fal. Efekt Dopplera polega na zmianie długości fali (a więc także jej częstotliwości) odbitej od obiektu, który znajduje się w ruchu względem źródła tejże fali. Innymi słowy – fala wysłana przez nadajnik dociera do przeszkody, której powierzchnia staje się niejako źródłem nowej fali. Jeżeli nadajnik i przeszkoda są względem siebie nieruchome, to fala odbita będzie miała taką samą częstotliwość (i długość), jak fala źródłowa. Ruch przeszkody względem nadajnika (zachodzący w kierunku propagacji, czyli rozchodzenia się fali) powoduje zmniejszanie lub zwiększanie częstotliwości fali odbitej – o kierunku zmian decyduje kierunek ruchu (do/od nadajnika), zaś o ich intensywności – prędkość ruchu. Co ważne, zjawisko to zachodzi zarówno dla fal elektromagnetycznych (radiowych, świetlnych i in.), jak i dla fal akustycznych (w tym dźwiękowych oraz ultradźwiękowych). Aby wykryć ruch wystarczy zatem w pewien sposób porównać częstotliwość fali odebranej przez odbiornik (znajdujący się tuż obok nadajnika) z częstotliwością oryginalnej fali wysłanej przez urządzenie. Tak właśnie działają coraz popularniejsze w ostatnich latach mikrofalowe czujniki odległości, pracujące w paśmie rzędu 10 GHz. Co ważne, wykrywają one zarówno istoty żywe (ludzi, zwierzęta), jak i materię nieożywioną (pojazdy, ruchome elementy maszyn, etc.).

Pasywne detektory ruchu PIR

Zupełnie inną zasadę działania stosuje się w czujnikach ruchu działających w oparciu o detekcję promieniowania podczerwonego, emitowanego przez wszystkie ciała posiadające niezerową temperaturę (mowa tutaj o zerze w skali Kelvina, czyli tzw. zerze absolutnym). Czujniki PIR składają się ze struktury półprzewodnikowej (zawierającej prostą, kilkuelementową matrycę fotodetektorów czułych na podczerwień w zakresie pojedynczych mikrometrów), specjalnej soczewki tworzywowej (zwykle w kolorze mlecznym) oraz układu elektronicznego, odpowiadającego za wzmacnianie i przetwarzanie słabych sygnałów z sensora. Jeżeli w polu widzenia (szerokim dzięki zastosowaniu soczewki o strukturze plastra miodu) przemieści się obiekt o temperaturze różnej od tła (zwykle wyższej), część detektorów zarejestruje sygnał o amplitudzie innej, niż pozostałe – do stwierdzenia ruchu wystarczy zatem zastosowanie układu porównującego sygnały z poszczególnych detektorów (w najprostszym przypadku sprawdza się tu klasyczny komparator).

Czujniki Gravity w ofercie Botland

W naszej ofercie znalazły się czujniki ruchu i odległości, opierające swoje działanie na falach elektromagnetycznych, ultradźwiękowych oraz podczerwieni. DFRobot Gravity Microwave sensor v1.0 nadaje się doskonale do wykrywania ruchu obiektów oraz osób (lub zwierząt) w sposób całkowicie niezależny od ich temperatury. Sensor pracuje z falą nośną o częstotliwości leżącej w nielicencjonowanym paśmie 10,525 GHz i pobiera średni prąd zasilania na poziomie 2 mA. Szerokość pola obserwacji wynosi 36 stopni w pionie oraz 72 stopnie w poziomie. Godne uwagi są także czujniki PIR – w ofercie firmy znalazły się dwie wersje: standardowa – o wymiarach płytki drukowanej 38 x 36 mm oraz miniaturowa – o wymiarach 30 x 22 mm. Do aplikacji wymagających dokładnego pomiaru odległości warto zastosować ultradźwiękowy czujnik URM09, oferujący szeroki zasięg od 2 cm do 500 cm i pozwalający na jednoczesny pomiar temperatury w zakresie od -10 °C do 70 °C.