Spis treści:
Wykrywają ludzi, zwierzęta i obiekty w określonym obszarze. Znajdują szerokie zastosowanie w wielu dziedzinach życia. W połączeniu z innymi sensorami i urządzeniami takimi jak kamery i alarmy pozwalają na stworzenie kompleksowego systemu bezpieczeństwa albo automatyki domowej.
Sensor ruchu - co to jest?
Sensor, czyli czujnik. Sensory ruchu wywodzą się z automatyki przemysłowej. Tam można je spotkać w największej liczbie wariantów. Wykrywacze ruchu doposażają zakłady produkcyjne i fabryki, gdzie służą do obsługi maszyn oraz zwiększają ogólne bezpieczeństwo pracy. W medycynie czujniki wykorzystywane są do śledzenia ruchu pacjenta, wykrywania upadków czy śledzenia poziomu aktywności chorego. Sensory ruchu znajdują zastosowanie w tak rutynowych czynnościach jak włączanie i wyłączanie światła, jak i przy złożonych urządzeniach odpowiedzialnych za transport, przemysł i rozrywkę.
Jak działa czujnik ruchu
Szczegółowa budowa czujnika ruchu jest zależna od jego rodzaju, jednak w większości przypadków możemy wyróżnić pewne elementy.
- Element odpowiedzialny za wykrywanie ruchu, czyli element wykrywający. Jest to rdzeń każdego czujnika i może być wykonany z materiałów takich jak krzem lub ceramika.
- Obiektyw służący do ogniskowania pola widzenia czujnika na elemencie wykrywającym. Kształt i konstrukcja różnią w zależności od zastosowania czujnika.
- Układ elektroniczny odpowiedzialny za przetwarzanie sygnałów z elementu czujnika i wywołanie odpowiedniej reakcji, np. włączenie światła lub uruchomienie alarmu.
- Obudowa chroniąca komponenty.
Każdy czujnik ruchu generuje lub wykrywa pewien rodzaj fali. Może być to fala elektromagnetyczna lub dźwiękowa. Elementy stałe w otoczeniu odbijają te fale, lub, w przypadku fal promieniowania podczerwonego (PIR) emitują je z pewną częstotliwością. Gdy w polu widzenia czujnika pojawi się ruchomy obiekt, to częstotliwość fal docierających do sensora ulegnie zmianie, a to z kolei powoduje reakcję systemu – na przykład włączenie alarmu.
Rodzaje sensorów ruchu
Każdy czujnik ruchu ma za zadanie wykryć zmiany w otoczeniu. Zmiana ma wywołać określoną reakcję systemu, do którego podłączony jest czujnik. W zależności od technologii użytej w czujniku zmiana ta mierzona jest na różne sposoby.
Pasywny sensor podczerwieni
(PIR, z ang. passive infrared). Pasywne czujniki podczerwieni mierzą promieniowanie podczerwone emitowane przez obiekty w swoim polu widzenia. Zawarty w urządzeniu cienki, piroelektryczny materiał zmienia temperaturę w wyniku pochłonięcia promieniowania IR, co prowadzi do wytworzenia i transmisji ładunku elektrycznego. Czujniki te idealnie sprawdzają się systemach antywłamaniowych lub przeciwpożarowych. Alarm jest włączany gdy nastąpi napływ energii elektrycznej, który zazwyczaj wywołany jest – w przypadku systemu antywłamaniowego – pojawieniem się stałocieplnej istoty, na przykład człowieka, lub właściwie dowolnego obiektu emitującego promieniowanie podczerwone. Minusem takiego rozwiązania jest fakt, że czujnik PIR może złapać w sidła wykrywania… na przykład kota. Czujniki te są jednak tanie, energooszczędne oraz długotrwałe. Przy wyborze czujnika na podczerwień warto pamiętać, że posiadają ograniczone pole widzenia i że może ono zostać przysłonięte przez obiekty, zjawiska atmosferyczne, pył czy dym. Z tego względu instalacja PIR-ów w pobliżu roślin ogrodowych albo na placach przemysłowych to zły pomysł.
Sensory ultradźwiękowe
Pasywne czujniki ultradźwiękowe są kalibrowane na wybrany dźwięk, na przykład odgłos tłuczonego szkła. Sensory te są bardzo dokładne i wrażliwe, co może prowadzić do fałszywych alarmów, choć z innych przyczyn niż w przypadku ich poprzedników. Aktywne czujniki ultradźwiękowe emitują fale o wysokiej częstotliwości, które odbijają się od obiektów w ich polu widzenia. Gdy osoba lub obiekt poruszy się w tym polu, powoduje to zmianę wzoru odbicia i prowadzi do aktywacji czujnika. W przypadku czujników ultradźwiękowych pole widzenia nie jest aż tak ważnym czynnikiem, a ich obszar działania może obejmować nawet całą przestrzeń, w której się znajdują – stąd argument o tym, że sprawdzają się lepiej w biurach, korytarzach, na klatkach schodowych i tam, gdzie napotyka się załomy. Dźwięki o wysokiej częstotliwości wytwarzane przez czujnik mogą być nieprzyjemne dla zwierząt domowych – stąd niedaleko już do innej klasy urządzeń, których nie należy mylić z czujnikami, czyli odstraszaczy ultradźwiękowych.
Sensory mikrofalowe
Zasada działania czujników mikrofalowych jest podobna do czujników ultradźwiękowych z tą różnicą, że zamiast fal dźwiękowych czujnik generuje fale mikrofalowe. Gdy mikrofale odbiją się od przemieszczającej się osoby lub obiektu, rejestrowana jest zmiana w częstotliwości fal wracających do czujnika. Czujniki mikrofalowe są bardzo wrażliwe, jednak podczas pracy pobierają dużą ilość energii. Dodatkowo częstotliwość mikrofalowa nie przenika przez obiekty metalowe i dlatego zasięg czujników mikrofalowych jest zwyczajnie ograniczany przez metalowe przeszkody.
Sensory tomograficzne
Czujniki tomograficzne wykorzystują fale radiowe do stworzenia trójwymiarowej mapy monitorowanego obszaru. Kiedy osoba lub obiekt poruszają się obszarze monitorowanym przez czujniki tomograficzne, to wywołują wówczas zmiany we wzorze częstotliwości fal prowadzące do uruchomienia wyzwalacza akcji. Fale radiowe są w stanie przenikać ściany oraz inne stałe obiekty, wobec czego pole widzenia czujników tomograficznych nie może zostać w żaden sposób przysłonięte. Czujniki te są zdecydowanie droższe i używane w dużych magazynach, centrach logistycznych i we wszelkich miejscach, które wymagają wysokiego poziomu bezpieczeństwa.
Gdzie stosuje się sensory ruchu?
Mówiliśmy już o alarmach i systemach kontroli dostępu. Znajdziemy je “wewnątrz” pewnych znanych nam wszystkim urządzeń lub jako zintegrowane z nimi – to wszelkie drzwi, bramki, systemy nawigacji i montowane w kluczowych miejscach czujki. Popularne systemy automatyki domowej (smart home) i IoT wykorzystują sensory ruchu w sterowaniu oświetleniem, co pozwala nie tylko na automatyzację, ale i oszczędność. Nie brakuje ich także w projektach DIY, gdy planujemy system alarmowy, automatycznego uruchamiania, nawadniania, monitorowania czy bezpieczeństwa dla rowerów i pojazdów.
