Infračervený snímač pohybu
Čo je snímač pohybu
Pohybový senzor (detektor) je infračervený (tepelný) senzor, ktorý sníma pohyb živých predmetov a riadi osvetlenie. Snímač pohybu využíva ako snímač pyroelektrický snímač, ktorého princíp činnosti je založený na zvýšení napätia na jeho výstupe pri zvýšení úrovne infračerveného žiarenia v porovnaní s pozadím.
Na zapnutie svetla sa používa vnútorné relé snímača.
Mimochodom, ak okolo senzora v zime prejde dobre oblečený človek, senzor si ho nemusí „všimnúť“, hoci v teplom počasí bude fungovať jednoznačne. To možno vysvetliť skutočnosťou, že teplota okolia a teplota oblečenia osoby sú takmer rovnaké.
Účel infračerveného snímača pohybu
Môžeme povedať, že snímač pohybu slúži na dva účely.
- Nepochybne dôležité stretnutie pohybový senzor – šetrite energiu pri svietení. Svetlo svieti len vtedy, keď je to naozaj nevyhnutné.
- Účinok prítomnosti. Pohybové senzory sú inštalované na ulici pred bránou, vo vchode, na oknách prvých poschodí. V tejto aplikácii je funkciou snímača pohybu zapnúť svetlá a ukázať (simulovať), že „niekto je doma“.
Niektorým ľuďom ten senzor lezie na nervy. Niektorým sa páči prítomnosť detektora pohybu a upokojuje ich – nemusia sa báť, že svetlá nezhasnú, nemusia hľadať a prepínať.
Parametre IR snímača pohybu
- Napájacie napätie– 220 – 240 V, 50 Hz.
- Načas(časovač oneskorenia) – od 2 sekúnd do 8 minút. Požadovaný čas, počas ktorej zostane svetlo po spustení senzora svietiť. Nastavené regulátorom.
Mimochodom, vo väčšine najjednoduchších modelov sa pohyb „nehromadí“. To znamená, že ak osoba bežala pred senzorom po celú dobu jeho zapnutia a pred vypnutím zamrzla, aby ste ho zapli, musíte sa znova pohnúť. Aby k takémuto nepríjemnému efektu nedochádzalo, v prípadoch nepretržitého pohybu je potrebné skratovať výstup snímača pomocou prídavného spínača.
- Fotosenzitivita- od 2 do 1000 luxov. Zvyčajne sa nastavuje prepínačom (v lacných modeloch 2-3 polohy) alebo plynulo. Parameter ukazuje, pri akom okolitom svetle senzor funguje. Pri nastavení osvetlenia na 100 Lux bude zariadenie fungovať iba v noci. Pri nastavení maximálneho vonkajšieho osvetlenia bude senzor fungovať kedykoľvek počas dňa.
- Pozorovacia vzdialenosť(detekčná vzdialenosť) – do 15 metrov.
- Rýchlosť odozvy– od 0,5 do 1,5 m/s. Ak sa detekovaný objekt pohybuje veľmi pomaly, jeho teplota sa spojí so všeobecným teplotným pozadím bez spustenia. Ak je rýchly, senzor nestihne pracovať a objekt opustí oblasť pokrytia.
- Maximálny spínací prúd. Môže sa líšiť v závislosti od aplikácie. V systémoch poplašné zariadenie proti vlámaniu Prúd je malý a používa sa normálne uzavreté kontakty. V osvetľovacích aplikáciách využívajú snímače hlavne elektromagnetické relé, ktoré určuje výkon záťaže. Senzory pre domácnosť Vyrábajú sa hlavne pre prúdy od 1000 do 1500 W.
- Zóna snímania(pozorovací uhol). V stropných snímačoch je tento uhol zvyčajne 360 stupňov. Ale je zrejmé, že oblasť pokrytia bude určená aj výškou. Nástenné senzory majú pozorovací uhol 120 až 180 stupňov.
Aplikácia
Nedávno boli nainštalované infračervené snímače pohybu na „inteligentné“ a ekonomické rozsvietenie svetiel vo verejných priestoroch - pristátia, yardov. V bytoch a domoch sú IR senzory inštalované na chodbách, toaletách a pod. Inými slovami, IR senzory sa používajú na miestach, kde je potrebné osvetlenie len v prítomnosti ľudí, ale bežný prepínač neodporúča sa.
IR senzorové obvody
Zariadenie snímača pohybu DD
Nižšie je niekoľko fotografií vnútorná štruktúra infračervený pohybový senzor DD-024 ochranná známka IEK.
Inštalácia snímača pohybu
Možnosť inštalácie snímača pohybu DD-009 je znázornená na fotografii nižšie.
Na monitorovanie výkonu diaľkových ovládačov diaľkové ovládanie, vysielanie impulzov na báze infračerveného žiarenia (IR), ako aj na nastavenie priemyselných a domácich elektronické zariadenia, ktoré sú založené na svetelných signáloch zo spektra infračerveného žiarenia, je jednoduchý snímač infračerveného žiarenia, elektrická schéma ktorý je znázornený na obr. 1.
Jednoduchý obvod snímača je implementovaný pomocou metódy sériového zosilnenia pomocou populárnych kremíkových tranzistorov. Tranzistory sú spojené so spoločným emitorom podľa princípu prúdového zosilňovača. Keď je dióda VD1 vystavená IR žiareniu, jej prechodový odpor klesá a predpätie na báze tranzistora VT1 sa mení. Pozitívny potenciál sa dodáva do prúdového zosilňovača pomocou tranzistorov VT1-VT3, ktorých záťažou je LED HL1. Jeho žiara indikuje použiteľnosť testovaného zariadenia.
V praxi pri kontrole prevádzkyschopnosti batérií a všeobecného výkonu IR diaľkových ovládačov pre moderné audio a video zariadenia bliká indikátor HL1 s frekvenciou opakovania IR riadiacich impulzov (desiatky Hz - jednotky kHz); , môže blikať inou frekvenciou alebo nepretržite svietiť. Podľa povahy žiaru LED HL1 je možné posúdiť použiteľnosť a parametre IR impulzov vysielacieho zariadenia.
Ryža. 1. Infračervený senzor. Schematický diagram
Zariadenie pracuje stabilne v rozsahu napájacieho napätia priamy prúd 5-12 V. Pri použití stacionárneho zdroja energie je žiaduce, aby bol stabilizovaný. Citlivosť zariadenia sa reguluje zmenou odporu konštantného odporu R1 tak, že so zvyšovaním odporu tohto odporu sa zvyšuje citlivosť zariadenia.
Pre vyššie uvedený obvod, ak je nainštalovaný bez chýb a s použitím servisných rádiových prvkov, nie je potrebné žiadne nastavovanie. S „čerstvými“ batériami v diaľkových ovládačoch navrhovaná jednotka sníma žiarenie zo vzdialenosti 5-6 m Nie je rozumné ešte viac zvyšovať citlivosť zariadenia, pretože VD1 reaguje na slnečné a elektrické osvetlenie (a akékoľvek iné). , napríklad na svetelný tok zo svetla žiarivky - akékoľvek žiarenie, kde je prítomné IR spektrum žiarenia).
V optimálnom prípade by snímač mal snímať len IR svetelné žiarenie, ktoré naň zámerne smeruje a nereagovať na iné zdroje. Pre lepšiu odolnosť tohto zariadenia proti hluku môžete použiť najjednoduchší filter z exponovaného fotografického filmu. Tento filter je ideálny pre mnohé IR LED a senzory, ktoré reagujú na IR žiarenie, čím odstraňujú rušenie vo forme blízkych elektrických a fluorescenčných lámp, ako aj slnečného svetla.
Všetky pevné odpory v obvode typu MLT-0.125, akékoľvek HL1 LED, tranzistory KT315 môžu byť nahradené podobnými nízkoenergetickými zariadeniami KT3102, KT503, KT373, KT342 s akýmkoľvek písmenovým indexom.
Pohybový senzor je zariadenie, ktoré vám umožňuje identifikovať akékoľvek pohyby vo vašej oblasti zodpovednosti. Ako signál odozvy sa zvyčajne používa logická úroveň digitálnej elektroniky. V dôsledku toho je možné zistiť prítomnosť pohybu v poplachových systémoch, osvetlení, automatické ovládanie dvere a pod.
Typy a princípy činnosti snímačov pohybu
Pasívne infračervené pohybové senzory
V domácej literatúre často hovoríme o pasívnych infračervených snímačoch pohybu (PIR). Táto kategória produktov má množstvo nevýhod. Pasívny infračervený senzor zvyčajne funguje na základe pyroelektrického efektu: sníma teplo z diaľky. Vývojky sa spravidla prispôsobujú teplote ľudského tela a zachytávajú stredné infračervené vlny v oblasti 10 mikrónov. To je oveľa nižšie ako viditeľné žiarenie Pamätám si film s účasťou veľkého Arnieho a hon na Predátora. Zmyslový systém mimozemšťana reagoval na vlny horúčav.
Z tohto dôvodu môže byť pasívny infračervený senzor oklamaný. Tieto sa nepoužívajú v serióznych poplachových systémoch. Pyroelektrický pohybový senzor obsahuje kryštál, ktorý premieňa špecifikovanú vlnovú dĺžku na elektrický náboj. Na elimináciu rušenia na vstupe slúži filter v podobe silikónovej šošovky. Výrazne obmedzuje spektrum prichádzajúceho žiarenia, napríklad od 7 do 15 mikrónov, čím znižuje úroveň vonkajšieho rušenia.
Systém sa spravidla skladá z dvoch častí, aby súčasne registroval externé pozadie. Čipové okienko, ktoré prenáša žiarenie, je rozdelené na dve ekvivalentné časti, pričom každá je otočená smerom od stredu. Výsledkom je, že ak sa v zornom poli okna nachádza pohybujúce sa teplé teleso, rozdiel sa okamžite prejaví. Vývojári ubezpečujú, že vďaka Fresnelovým šošovkám stačí na získanie odozvy výkon okolo 1 μW. Vo svetle vyššie uvedeného najviac pasívne infračervené senzory pohyb si vyžaduje čas, nie tréning. Na krátku dobu by sa do zorného poľa šošoviek nemali dostať žiadne pohybujúce sa predmety.
Obdobie trvá do minúty, potom je prípustné použiť snímač pohybu. Princíp prenosu signálu je rôzny. Výrobca spravidla vyrába snímač a zodpovedajúci multifunkčný ovládač v rámci série mikroobvodov s úlohami práce so sprievodným typom zariadenia. To umožňuje vytvárať komplexné systémy. Úroveň zodpovedá napríklad logickej jednotke CMOS alebo vytvára sériu impulzov špecifikovanej frekvencie. Známe sú pasívne infračervené senzory s možnosťou konfigurácie tohto parametra, vďaka čomu sú čipy flexibilnejšie.
Vo vnútri je zosilňovač na generovanie požadovanej odozvy. To si vyžaduje externé napájanie. Schéma konektora je veľmi jednoduchá:
- Silová noha.
- Uzemnenie (obvod nula).
- Výstup informačného signálu.
Nevýhody pasívnych infračervených snímačov pohybu
Každá osoba znalá elektroniky si je vedomá nevýhod vyššie opísaných senzorov: žiarenie je ľahko tienené. Na narušenie chodu systému stačí umiestniť do zorného poľa snímača pevný predmet. Tepelné žiarenie sa už nedostane k citlivému prvku. Napríklad oblečená osoba generuje oveľa menšiu odozvu.
Okrem toho je rozsah obmedzený. Určené citlivosťou prvku a silou tepelného žiarenia objektu. Vo väčšine prípadov len niekoľko metrov, čo obmedzuje používanie.
Teplota média je veľmi dôležitá, keď klesá, teplotný vzor začne klesať na frekvenčnej škále, čo skresľuje citlivosť snímača. Možnosť, keď prvé okno snímača vyzerá na ulicu a druhé do miestnosti, sa považuje za kontroverzné. Musíte sa spoľahnúť na odporúčania výrobcu týkajúce sa podmienok používania.
Laserové prerušovače
Laserové senzory sú známe vo filmoch o peňažných bankách. Toto je technika fixácie pohybu na priamke. Zdroj žiarenia a prijímač sú umiestnené oproti sebe. Keď sa medzi ne dostane nejaký predmet, vygeneruje sa poplašný signál. Laser je niekedy neviditeľný, použitie špeciálnych plechoviek plynu, ktorý žiari pod vplyvom infračerveného resp ultrafialové lúče, nie výmysel filmárov. Fenomén luminiscencie sa používa na určenie polohy neviditeľných dráh.
S rastúcou vlnovou dĺžkou smerové vlastnosti žiarenia prudko klesajú a rádiové pásma sa už nepoužívajú ako lúče. Čo sa týka vysokých frekvencií, ktoré môžu prechádzať cez prekážky ako röntgenové lúče, nie sú z pochopiteľných dôvodov vhodné na použitie.
Senzory založené na Dopplerovom jave
Skupina zahŕňa dve samostatné rodiny: ultrazvukové a mikrovlnné snímače pohybu. Princíp fungovania je založený na jedinom efekte. Doppler objavil jav v roku 1842, keď pozoroval systémy dvojitých hviezd a iné nebeských telies. O tri roky neskôr Beuys-Ballot dokázal, že posun v spektre bol pozorovaný aj pri zdrojoch zvuku.
Každý obyvateľ hlavného mesta a obyvatelia iných veľkých miest si všimli, že piskot blížiaceho sa vlaku je vyšší ako piskot odchádzajúceho vlaku. Hudobne viac či menej nadaný človek teda dokáže určiť, či sa vlak blíži k nástupišťu alebo uteká. Toto je Dopplerov efekt: akákoľvek vlna vyžarovaná objektom je vnímaná stacionárnym pozorovateľom v súlade s relatívnou rýchlosťou pohybu. Veľkosť posunu v spektre závisí od rýchlosti.
Cúvajúca hviezda sa javí o niečo chladnejšia, než v skutočnosti je: spektrum sa posunie nadol po frekvenčnej škále. Naopak, farba blížiacej sa pôsobí teplejšie. Podobný efekt sa pozoruje v akomkoľvek rozsahu: rádio, zvuk a iné. Čitatelia už uhádli, ako fungujú senzory s Dopplerovým efektom. Do vzduchu sa vyšle ultrazvukové alebo rádiofrekvenčné vibrácie a zachytí sa odozva. V prítomnosti pohybujúcich sa objektov sa obraz radikálne mení: namiesto homogénnej vyžarovanej vlny, celý hostiteľ odlišná frekvenciou od pôvodnej.
Výhoda metódy: žiarenie sa ľahko ohýba okolo prekážok alebo prechádza. Pohyb sa však zaznamenáva vo vzťahu k akýmkoľvek predmetom, vrátane neživých. Na telesnej teplote nezáleží. Prevádzkové charakteristiky systému závisia od frekvencie žiarenia. Napríklad používanie rádiového dosahu je do značnej miery zakázané. Vľavo malé okná upravuje osobitný štátny výbor. Ultrazvuk nemá žiadne obmedzenia, ale je škodlivý pre ľudský sluch (aj keď to nie je priamo cítiť). Napríklad odpudzovače psov a švábov fungujú v stanovenom rozsahu.
Ultrazvukové a RF pohybové senzory sa teda chránia oveľa ťažšie.
Tomografické snímače pohybu
Slovo pripomína medicínske vybavenie, podľa vývojárov znamená prítomnosť mriežky aktívnych vysielačov v systéme. Areál funguje v povolenom pásme 2,4 Hz, kde fungujú WiFi modemy, mikrovlnné rúry a množstvo zariadení. Čo okamžite ukladá obmedzenia: systém má obmedziť používanie vyššie uvedených produktov.
Účinok je založený na známej absorpcii 2,4 Hz žiarenia molekulami vody. Najbežnejšia kvapalina na planéte vstupuje do tela živého tvora v hojnom množstve, čo umožňuje vytvoriť obraz v interiéri. 2,4 Hz vlny prechádzajú stenami pomerne ľahko a dokážu pokryť pomerne veľké plochy komplexná konfigurácia. Na zemi je nainštalovaná sieť transceiverov, podobných prístupovým bodom WiFi.
Komplexné počítačový systém analyzuje rozloženie poľa. To znamená tréningovú fázu, keď sa posudzujú podmienky šírenia vĺn v konkrétnej miestnosti. V budúcnosti bude systém pomocou špeciálnych algoritmov schopný indikovať umiestnenie akýchkoľvek telies v priestore. Je tiež možné odhaliť nehybné živé telá. Keď biologická forma života vstúpi do oblasti pôsobenia vĺn, ich sila začne miznúť podľa určitých zákonov. Energia sa mení na teplo, ako sa vyskytuje v mikrovlnka. V dôsledku toho je možné generovať poplachový signál.
Žiariče nie sú nebezpečné pre človeka a ich prevádzkový výkon je regulovaný v súlade so zákonom. Miestny administrátor je od určitej veľkosti vyzvaný, aby zaregistroval systém predpísaným spôsobom. Senzory sú drahšie ako ostatné prezentované v recenzii. Tie dopplerovské tiež stoja veľa.
Videokamery ako senzory
Dnes má väčšina digitálnych videokamier možnosť snímania pohybu. Je možné zaznamenať signál na záznamník a generovať poplach predpísaným spôsobom. Snímač je pre potreby organizácie úplne postačujúci. Proces registrácie, začiatok a koniec nahrávania udalosti je určený možnosťami jednotlivých zariadení.
Veľkým plusom systému je automatická prevádzka a možnosť v prípade potreby zaznamenať nezákonné akcie. Za jedinú prekážku sa považuje zákon o súkromnom živote občanov. Navrhuje sa jasne odlíšiť protiprávne konania od iných. A nešírte prijaté informácie v rozpore so zákonom.
Na prácu v tme sa používajú infračervené záznamníky s nevyhnutným osvetlením okolitej krajiny. Na internete sú návody, ktoré navrhujú vyrobiť si infračervený záznamník z hľadáčika fotoaparátu na nočné fotenie. Podsvietenie je zostavené na základe bežných infračervených diód. Strelnica v tomto prípade veľmi závisí od výkonu. infračervené lúče. Na účely zosilnenia sa odporúča použiť reflektory.
Použitie pohybových senzorov
Používanie snímačov pohybu často naráža na určité obmedzenia. Pasívne infračervené senzory sú v tomto smere najjednoduchšie, ich použitie nie je nijak štandardizované. Tam, kde začínajú ultrazvukové a rádiové vlny - navrhuje sa starostlivo vypočítať dôsledky. Lasery nie sú bezpečné, výstražný štítok na laserovej tlačiarni nie je vtip. Koherentné žiarenie horí cez sietnicu o nič horšie ako papier a spôsobuje vážne zranenie.
So snímačmi pohybu úzko súvisia systémy na detekciu prítomnosti dymu v miestnosti. V tomto prípade sa využívajú javy zmeny podmienok prechodu žiarenia plus Dopplerov efekt. Čisto chemické metódy sú pomerne zriedkavé.
Pohybové senzory sa používajú v systémoch:
- alarm a bezpečnosť;
- ovládanie dverí;
- zábavné komplexy;
- osvetlenie.
Rozsah aplikácií závisí len od fantázie autorov, preto zahraniční výrobcovia vyrábajú integrované systémy s možnosťou ich integrácie do zložitejších. Takže na pokrytie určitej oblasti je dovolené zostaviť sadu senzorov ako konštruktér. Najväčšiu flexibilitu v tomto smere majú tomografické systémy, ktoré sú však aj drahšie. Najjednoduchšie infračervené senzory sú vhodnejšie na ovládanie jednotlivých objektov, napríklad dverí.
Dnes už málokoho prekvapí, ako sa pred návštevníkom automaticky otvárajú dvere inštitúcie či obchodu. Vo väčšine takýchto prípadov je priblíženie osoby „cítené“ zariadením visiacim nad dverami, vybavené pyroelektrickým snímačom (prijímačom) IR žiarenia.
Takéto snímače sú vysoko citlivé, odolné a ľahko sa používajú. Sú široko používané, vrátane bezpečnosti a požiarny hlásič, diaľkové merače teploty.
Pyroelektrický efekt (po grécky pyros - oheň) - vznik elektrických nábojov v kryštáloch pod vplyvom tepla je známy už veľmi dlho, známy nemecký fyzik Wilhelm Roentgen ho skúmal už v 19. storočí. Účinok je podobný piezoelektrickému, pyroelektriká majú tiež spravidla piezoelektrické vlastnosti.
V kryštáloch prírodného pôvodu(kremeň, turmalín) je pyroelektrický efekt vyjadrený dosť slabo, ale teoreticky sa preukázala možnosť existencie látok s ľubovoľne veľkým pyroelektrickým koeficientom - pomerom nárastu elektrického náboja k zvýšeniu teploty, ktorá ho spôsobila.
Relatívne nedávno boli také látky patriace do triedy feroelektrík syntetizované a na ich základe boli vytvorené citlivé senzory.
Typický obvod snímača je znázornený na obr. 1.
Citlivým prvkom B1 je druh kondenzátora - pyroelektrická doska s kovové platne. Na jednu z dosiek je nanesená vrstva látky schopnej pohlcovať elektromagnetické (tepelné) žiarenie. V dôsledku absorpcie energie sa teplota dosky kondenzátora zvyšuje a medzi doskami sa objavuje napätie presne definovanej polarity. Aplikovaním na sekciu hradlového zdroja vstavaného tranzistora VT1 s efektom poľa spôsobuje zmenu odporu jeho kanála. Výstupný signál sa odoberá z externého zaťažovacieho odporu pripojeného k obvodu kolektora tranzistora.
Po určitom čase, bez ohľadu na to, či tepelné žiarenie naďalej pôsobí na snímač alebo nie, sa kondenzátor vybije cez zvodový odpor R1 - výstupný signál klesne na nulu.
Často sú snímače vybavené niekoľkými snímacími prvkami zapojenými do série so striedavou polaritou. To zaisťuje, že zariadenie nie je citlivé na rovnomerné ožiarenie pozadia a získava striedavé výstupné napätie pri pohybe zaostreného obrazu objektu pozdĺž citlivého povrchu snímača.
Citlivosť pyroelektrického snímača sa zvyčajne meria pomocou inštalácie schematicky znázornenej na obr. 2.
Ako zdroj tepelného žiarenia sa používa simulátor čierneho telesa.
Prietok je periodicky s frekvenciou 1 Hz blokovaný tlmičom poháňaným elektromotorom.
IR impulzy prichádzajú na citlivý prvok snímača a spôsobujú, že sa na vonkajšom zaťažovacom odpore R1 objavia napäťové impulzy. Je ľahké vidieť, že tranzistor snímača s efektom poľa je tu zapojený ako sledovač zdroja.
Ako ukazujú merania, citlivosť snímača klesá takmer úmerne so zvyšovaním frekvencie impulzov žiarenia, ktoré prijíma. Dôvodom je výrazná tepelná zotrvačnosť citlivého prvku.
Senzory navrhnuté na prevádzku pri veľkých teplotných rozdieloch životné prostredie, sú vybavené dvoma citlivými prvkami zapojenými do série chrbtom k sebe - pracovným a kompenzačným. Kompenzačný prvok môže byť uzavretý pred vonkajším tokom žiarenia, ale je v rovnakých teplotných podmienkach ako prevádzkový.
Charakteristiky spektrálnej citlivosti snímača sú určené absorpčnou kapacitou povlakového materiálu pyroelektrickej platne v určitom frekvenčnom rozsahu elektromagnetického žiarenia. Nakoniec sa vytvorí pomocou optických filtrov inštalovaných pred citlivým prvkom.
Typické špecifikácie spektrálnej citlivosti rôzne možnosti pyroelektrické senzory sú znázornené na obr. 3.
Senzory s charakteristikou 1 sú určené na detekciu plameňov, 2 a 3 sú najvhodnejšie na zaznamenávanie pohybu človeka. Charakteristika 4 je optimálna pre použitie v diaľkových meračoch teploty.
Pyroelektrické senzory na rôzne účely vyrábané niekoľkými spoločnosťami. Nižšie budeme podrobne hovoriť o produktoch jedného z nich - Murata Manufacturing Co (Japonsko).
Snímače sú umiestnené vo valcovom kovovom puzdre s tromi (alebo štyrmi) pevnými pocínovanými vodičmi (obr. 4).
Na plochom konci puzdra oproti svorkám je štvorcové, obdĺžnikové alebo okrúhle okienko pokryté filtrom priepustným pre infračervené lúče. Rovnaký obrázok znázorňuje rozmiestnenie pinoutov zariadení.
Základné technické údaje pyroelektrické senzory série IRA od Murata sú uvedené v tabuľke.
Senzory IRA-E710ST0, IRA-E910ST1, IRA-E420S1 a IRA-E420QW1 majú zabudované bypassové kondenzátory medzi hradlovými a zdrojovými kolíkmi, ako aj hradlové a odtokové kolíky tranzistorov s efektom poľa. Telo zariadenia IRA-E940ST1 obsahuje dva senzory, každý s dvoma citlivými prvkami. Zariadenie má jednu všeobecný záver a kombinovanou mozgovou svorkou, zdrojové svorky tranzistorov sú oddelené.
* V dvoch kolmých rovinách.
** Všetky prvky sú zapojené v sérii a proti polarite.
Typická schéma použitia pyroelektrického snímača v zabezpečovacom poplašnom zariadení je na obr. 5.
Kondenzátory C1 a C2 slúžia na potlačenie vysokofrekvenčného rušenia na svorkách snímača B1 a musia byť inštalované v jeho tesnej blízkosti. Tieto kondenzátory nie sú potrebné, ak má použitý snímač už zabudované kondenzátory.
Vnútorný poľom riadený tranzistor snímača B1 je zapojený podľa obvodu sledovača zdroja. Jeho záťažou je odpor R1. Kolísanie napätia, ktoré na ňom vzniká pri pohybe vyhrievaného predmetu v citlivej oblasti, zosilňujú dva operačné zosilňovače - DA1.1 a DA1.2. Ich celkový zisk vrcholí pri 7500 pri 2 Hz, pričom klesá o 3 dB pri 0,5 a 5,5 Hz frekvenčných bodoch. Samotná zotrvačnosť snímača však posúva celkovú šírku pásma systému snímač-zosilňovač výrazne nižšie - na 0,06...1,2 Hz.
Akonáhle amplitúda signálu na výstupe operačného zosilňovača DA1.2 prekročí 0,8 V, spustí sa komparátor DA2.1, ak je napäťový ráz kladný, alebo DA2.2, ak je záporný, vzhľadom na určitú hodnotu blízko na polovicu napájacieho napätia (určujú ho hodnoty odporu R10 a R12).
Výstupy komparátorov (otvorený kolektor) sú zapojené paralelne, takže pri spustení niektorého z nich sa zmení logická úroveň na vstupe mikrokontroléra.
V dôsledku spracovania prijatej sekvencie impulzov (meranie ich trvania, počítanie počtu za určitý čas) mikrokontrolér generuje riadiaci signál, ktorý aktivuje aktor alebo alarmovú jednotku.
Na zvýšenie zóny priestorovej citlivosti snímača sa pred jeho optické okno zvyčajne inštaluje šošovka, ktorá sústreďuje infračervené lúče na pyroelektrickú platňu.
Aby sa získal vejárovitý tvar citlivého pozorovacieho sektora, podobný tomu, ktorý je zjednodušene znázornený na obr. 6a je použitá zónová Fresnelova šošovka.
Pozostáva z mnohých samostatných zaostrovacích sekcií, z ktorých každá tvorí svoj vlastný citlivý lúč prichádzajúci zo špecifického smeru. Výsledkom je, že keď sa pohybujúci objekt pohybuje z jedného lúča na druhý, snímač generuje striedavé napätie.
Podobný vejár lúčov je vytvorený aj vo vertikálnej rovine (obr. 6,b).
Použitím Fresnelových šošoviek špeciálnej štruktúry môžete meniť tvar okvetných lístkov, aby ste získali najlepšie podmienky na detekciu objektu v danom pozorovacom sektore.
Okrem snímačov série IRA Murata vyrába pyroelektrické moduly IMD-B101-01 a IMD-B102-01.
Spolu so samotným snímačom obsahuje takýto modul zosilňovač a tvarovač impulzov vhodný pre napájanie na vstupy štandardných logické prvky(uzol A3).
Bloková schéma modulu je znázornená na obr. 7 a výkres puzdra je na obr. 8.
Pinout modulov sa málo líši. Obidva majú kolík 1 - spoločný záporný kolík napájania; kolík 3 - kladný napájací kolík; pin 4 - digitálny výstup. Z nomodulu IMD-B 101-01 je kolík 2 analógovým výstupom zosilňovača signálu snímača a pre IMD-B102-01 je to vstup signálu hradlového spínača.
Hlavné vlastnosti modulov.
Napájacie napätie, V ............................................................ ..... .....2.6...5.5
Vnútorná spotreba prúdu, µA................................120
Výstupný prúd, mA................................................. ..............1
Trvanie výstupných impulzov, s......................1...3
Čas zotavenia po spustení, s, už nie.........3
Rozsah detekcie objektu, m,
bez objektívu ................................................ ......................1
s Fresnelovou šošovkou ................................................ ..............5
Pozorovací uhol, stupne ............................................................ ......... 119 x 38
Rozsah prevádzkových teplôt, °C...................-10...+50
V systémoch, ktoré automaticky zapínajú osvetlenie pri detekcii pohybu v miestnosti, je stroboskopický vstup modulu IMD-B102-01 zvyčajne napájaný signálom z fotorezistora, ktorý reaguje na všeobecné osvetlenie. To zabraňuje prevádzke systému počas dňa.
Zmena stavu elektromagnetického poľa prenášaný v priestore je tzv elektromagnetická radiácia. Existuje niekoľko druhov takéhoto žiarenia. Uveďme ich: viditeľné svetlo, ultrafialové žiarenie rádiové vlny, röntgenové lúče, gama žiarenie, terahertzové vlny a infračervené žiarenie. Ten sa tiež často nazýva „tepelný“ - povedzme si o tom podrobnejšie.
Infračervené žiarenie objavil v roku 1800 britský astronóm nemeckého pôvodu Frederick William Herschel. Zaberá oblasť spektra medzi červeným „koncom“ viditeľného svetla, ktoré má vlnovú dĺžku 0,74 mikrometra a frekvenciu 430 THz a mikrovlnného žiarenia(má zase vlnovú dĺžku 1-2 mm a frekvenciu 300 GHz).
Infračervené žiarenie sa nazýva tepelné, pretože ho človek cíti z ohriatych predmetov ako teplo na koži. Žiarovky, plynové výbojky, niektoré lasery atď. vyžarujú infračervené žiarenie. Všimnite si, že vlnová dĺžka infračerveného žiarenia závisí od teploty ohrevu: čím je táto teplota vyššia, tým je vlnová dĺžka kratšia a žiarenie je intenzívnejšie.
Predpokladá sa, že ľudské oko nie je schopné vidieť infračervené žiarenie. Má však široké využitie v astronómii – infračervená astronómia je dokonca klasifikovaná ako samostatná sekcia. Žiarenie sa používa aj v medicíne. Na tomto princípe fungujú snímače prietoku krvi. Infračervené žiarenie má množstvo prospešné vlastnosti na bunkovej úrovni a preto sa využíva vo fyzioterapii. Na základe infračervených absorpčných spektier možno určiť štruktúru molekúl organických aj anorganických látok.
Ľudia sa navyše naučili využívať toto žiarenie nielen na vedecké, ale aj úžitkovejšie účely. Najjednoduchší príklad je infračervený ohrievač, ktorý uvoľňuje teplo skôr sálaním ako konvekciou. Môžete ho použiť aj na sušenie maľovať povrchy. Tiež ovládacie panely, automatizačné systémy a bezpečnostné systémy fungujú na infračervených diódach a fotodiódach.
V určitom bode viedla dostatočná prevaha infračervených LED, laserov a fotodiód k vynálezu a použitiu metód bezdrôtového optického prenosu dát. Teraz sa používa v počítačovej technike na interakciu s periférnymi zariadeniami. Výhodou tohto typu komunikácie je nízka citlivosť na elektromagnetické rušenie. Nevýhod je podstatne viac: zariadenie vyžaduje špeciálne optické okná, rýchlosť prenosu dát je zvyčajne nízka, zariadenia musia byť správne umiestnené vedľa seba a je náročné chrániť prenášané informácie.
A samozrejme, infračervené žiarenie je široko používané armádou. Existujú infračervené navádzacie hlavy rakiet, zariadenia na nočné videnie a termokamery.
Infračervené senzory sú buď pasívne alebo aktívne. Pasívny senzor funguje takto: reaguje na zmeny intenzity tepelného žiarenia pozadia v rámci svojho dosahu. Na tento účel sa vo vnútri snímača nachádzajú pyroprijímače, ktoré rozpoznávajú samotné infračervené žiarenie, ako aj viacšošovka pozostávajúca z mnohých malých šošoviek. Každý takýto segment multišošovky sústreďuje infračervené žiarenie a prenáša ho do pyroprijímača. Keď sa zdroj takéhoto žiarenia pohne, žiarenie je zhromaždené inou šošovkou a zaostrené na iný pyroprijímač. Potom snímač vyšle signál do elektronického riadiaceho obvodu. Čím viac šošoviek je v snímači, tým vyššia je jeho citlivosť. Aktívne infračervené senzory sú samy o sebe vybavené infračervenými žiaričmi, ktorých pulzný signál je zachytávaný pyroelementmi. Keď objekt prekročí rozsah takéhoto signálu, snímač prestane žiarenie vnímať a ohlási ho.
Princíp fungovania infračerveného senzora je možné dieťaťu predviesť nielen v diaľkovom ovládači televízora, ale aj v inteligentnej hračke (napríklad v).
