Ontwerp en werking van bewegingsdetectoren

Een bewegingssensor (sensor, detector) is een toestel dat zonder contact de aanwezigheid van bewegende voorwerpen in het detectiegebied detecteert. De meeste van deze sensoren reageren niet op beweging, maar op het verschijnen van nieuwe voorwerpen. Maar de naam is ingeburgerd en wordt veel gebruikt.

Toepassingsgebieden

Bewegingsdetectoren worden gebruikt in een grote verscheidenheid van automatiseringstoepassingen. In elk gebied wordt de voorkeur gegeven aan een ander soort sensor.

Beveiligingssystemen

De meest logische toepassing voor bewegingsdetectoren is in objectbeveiligingssystemen. De sensor kan binnendringing in een beschermde ruimte of kamer detecteren en een alarmsignaal geven of extra apparaten activeren.

Een spot met bewegingsdetector wordt vaak boven de bewakingscamera geplaatst.

Inschakelen stand-by verlichting

Waar niet regelmatig mensen aanwezig zijn, kunnen deze sensoren ook grote energiebesparingen opleveren. Deze gebieden omvatten ingangen van woon- en industriegebouwen, pakhuizen en andere gebieden. De verlichting in deze ruimten hoeft alleen aan te gaan wanneer de bewoners of het personeel aanwezig zijn. Wanneer een sensor beweging detecteert, genereert hij een signaal om de lichten te activeren.

Slimme thuissystemen

In Smart Home-systemen vindt u een veel breder scala aan toepassingen voor detectoren dan alleen het regelen van verlichting. Een sensorsignaal kan controle verwarming, ventilatie, airconditioning en andere technische systemen. De bedrijfsmodus verandert afhankelijk van de aanwezigheid van personen in het bewaakte gebied.

Bewegingssensor en deuropener van Aliexpress (Smart home system).

Soorten sensoren en de technologie van hun werk

Bewegingssensoren zijn op verschillende principes gebouwd. Elk type bewegingssensor heeft zijn eigen voor- en nadelen, die bepalend zijn voor de reikwijdte van de toestellen.

Infra-rood sensoren

De meest voorkomende sensoren zijn die welke infrarode straling detecteren. Het zijn passieve sensoren - de te bewaken ruimte wordt niet "verlicht" door het overeenkomstige signaal. In hun eenvoudigste geval bestaan zij uit twee lenzen die lichtstraling (infraroodstraling heeft eigenschappen van licht, maar is onzichtbaar voor het blote oog) uit twee delen van het bewaakte gebied bundelen. De lenzen zijn zo gericht dat de zones elkaar niet overlappen. Bij normale werking ontvangen zij straling van dezelfde intensiteit. Als een persoon of een ander warmbloedig wezen in een van de zones verschijnt, neemt het stralingsniveau toe, hetgeen wordt "gezien" door een van de sensoren - in wiens zone het voorwerp zich bevindt. Een vergelijkingscircuit ziet het verschil in intensiteit. Wanneer een bepaald niveau wordt bereikt, wordt een alarm gegenereerd.

Een beeld van een persoon in het infrarode spectrum.

In de praktijk zijn twee zones niet voldoende voor een betrouwbare ruisimmuniteit, en wordt de kijksector verdeeld in een groot aantal subsectoren met behulp van meerdere lenzen. De sensor is in feite een aanwezigheidsdetector - hij detecteert de aanwezigheid van een persoon, zelfs als die stilstaat. Als nadelen van dit toestel worden beschouwd de neiging tot vals alarm ten gevolge van thermische interferentie (hete luchtstralen, plaatselijke verwarming door veranderingen in de verlichting, enz.)

Ultrasone detectoren

Het werkingsprincipe van deze bewegingsdetector gebaseerd op het fenomeen van echolocatie. Een zender genereert geluidsgolven die voor mensen onhoorbaar zijn. Na een reeks transmissies schakelt de detector over op de ontvangstmodus. Indien er zich geen bewegende voorwerpen in het gezichtsveld bevinden, zal het weerkaatste en naar de sensor teruggekeerde ultrasone signaal dezelfde frequentie hebben als het uitgezonden signaal. Indien het signaal door een bewegend voorwerp wordt weerkaatst, zal de frequentie van het teruggekaatste ultrageluid verschillend zijn (Doppler-effect). De schakeling analyseert de parameters en genereert, indien beweging wordt waargenomen, een alarm. Een dergelijke sensor is ongevoeliger voor storingen, omdat hij alleen reageert op bewegende voorwerpen, ongeacht hun aard en temperatuur. Maar het is niet in staat langzaam bewegende voorwerpen te detecteren - zij zullen de frequentie niet binnen de vereiste grenzen verschuiven.

Een illustratie van het dopplereffect is de verandering in frequentie wanneer een voorwerp beweegt.

Radiofrequentiesensoren

Ook dit type sensor werkt volgens hetzelfde principe als een opspoorsysteem, maar gebruikt radiofrequenties. Het uitgezonden signaal moet hoog genoeg zijn om kleine voorwerpen te detecteren. Het dopplereffect wordt in deze omgeving niet gebruikt - voorwerpen moeten zich met de lichtsnelheid verplaatsen om voldoende verplaatsing te verkrijgen. Sensoren nemen dus alleen veranderingen in intensiteit waar en zijn in feite ook aanwezigheidsdetectoren. Deze detector wordt geactiveerd wanneer objecten die het signaal weerkaatsen in het gebied verschijnen (of verdwijnen), of ze nu bewegen of niet.

Een pluspunt is dat het signaal door radiotransparante (houten, bakstenen, enz.) muren en scheidingswanden heen kan dringen, zodat het kan worden gebruikt om grote ruimten met meerdere kamers te bewaken. De nadelen zijn de hoge kosten van het toestel en het onvermogen om voorwerpen te detecteren die geen radiogolven weerkaatsen. Een andere beperking van het gebruik is het effect van radiostraling op levende organismen. Het signaalniveau moet zo laag mogelijk zijn.

De REXANT DDPM 02 microgolfdetector.

Combinatiesystemen

Twee of meer detectieprincipes kunnen in één sensor worden gecombineerd om de betrouwbaarheid te garanderen. In beveiligingssystemen wordt de infraroodsensor vaak gecombineerd met een glasbreukdetector of een akoestisch relais. Dit detecteert op betrouwbare wijze een ongeoorloofde toegang en voorkomt vals alarm.

Een andere optie is een combinatie van bewegingssensor en foto estafette. Dit systeem schakelt het licht in de inkomhal aan wanneer een persoon wordt gedetecteerd, maar alleen 's nachts. Overdag schakelt de fotocel de detector uit, zodat hij overdag geen energie verspilt.

Buitencamera's met een bewegingsdetectiesensor zijn ook populair. Het systeem wordt alleen geactiveerd als er een object in zicht komt. Dat heeft twee voordelen:

• alleen opnemen wanneer nodig, wat ruimte bespaart op het opslagapparaat;
• Herziening en analyse worden vergemakkelijkt doordat geen lange perioden zonder voorval hoeven te worden doorgemaakt.

Andere detectorcombinaties zijn ook mogelijk. Deze aanpak verbetert de prestaties van objectdetectiesystemen.

Lees ook

Aansluitschema voor het aansluiten van een bewegingssensor op een LED schijnwerper

 

Opties voor sensor selectie

Sommige kenmerken van een bewegingssensor gelden voor elk elektrisch aangedreven toestel. Dit zijn de beschermingsgraad, de voedingsspanning, de afmetingen, het montagetype, enz. Maar er zijn ook specifieke parameters die alleen deze categorie van detectoren heeft. Het zijn deze kenmerken die het belangrijkst zijn om te beschrijven.

Kijkhoek

De kijkhoek is afhankelijk van het ontwerp van de sensor. Plafondsensoren hebben een kijkhoek van 360 graden en kunnen de hele kamer "zien".

Gezichtsveld van een plafondsensor.

Wandsensoren hebben door hun ontwerp een kleinere zichthoek van tussen 120 en 180 graden.

Gezichtsveld van de muursensor.

Onmiddellijk onder de sensor is de onzichtbaarheidszone. Een indringer kan de sensor besluipen en beschadigen, waardoor het detectiesysteem niet meer werkt. Om dit te voorkomen, kiest u een sensor met een extra gezichtsveld - anti-snuffel of anti-vandaal.

Detectiebereik

Het bereik van de detectie is afhankelijk van de constructie van de sensor. Houd er echter rekening mee dat de afstand waarop de sensor een bewegend voorwerp kan detecteren, afhankelijk is van de richting waarin het wordt bewogen. De meeste sensoren zijn het gevoeligst als de beweging tangentieel is aan de cirkel in het midden waarvan de sensor staat (loodrechte afstand). De gevoeligheid is het laagst wanneer het voorwerp in de richting van de detector beweegt (frontale of radiale afstand). In het eerste geval zal het bereik groter zijn. Het omgekeerde is waar voor ultrasone apparatuur. Dit komt door de verschillende mate van het dopplereffect in verschillende rijrichtingen. Fabrikanten geven dit verschil niet altijd aan in de specificaties, vooral bij goedkope toestellen. Eén cijfer is te vinden in de specificatie - en het is aan het oordeel van de fabrikant.

Andere bewegingsrichting van het voorwerp.

Plaats van gebruik

De plaats waar de apparatuur kan worden gebruikt, wordt hoofdzakelijk bepaald door de mate van bescherming. Binnenshuis kan de IP minimaal zijn. Buiten moeten de detectoren beschermd worden tegen het binnendringen van stof en water. Ook de montagemethode kan van invloed zijn op de keuze van de toepassing.

Video-overzicht: interne constructie en doel van de Finder bewegingsmelder.

Extra functies

Om de prestaties van het systeem te verbeteren, de doeltreffendheid ervan te verhogen en valse alarmen te vermijden, kunnen bewegingsdetectoren extra functies hebben. We noemden reeds de fotocel om het systeem overdag buiten werking te stellen, en de optionele sluipzone-sensor. Maar dit zijn niet de enige hulpopties.

Vertraging lichtuitschakeling

Sensoren met een lichtsensor kunnen een nuttige functie hebben. Als een bewegend voorwerp uit het zicht verdwijnt, worden de lichten niet onmiddellijk gedoofd, maar pas na een vertraging van tientallen seconden. De minimale vermogensoverschrijding wordt gecompenseerd door het gemak - een persoon kan het detectiegebied verlaten, maar niet permanent het bewaakte gebied verlaten. Met deze functie, zal hij dat niet in het donker doen.

Bescherming tegen dieren

Kleine dieren zijn vaak de oorzaak van ongeoorloofde activering van detectoren. Als ze verschijnen, is het niet nodig de lichten aan te doen, evenmin als de reactie van de bewakers. Sommige sensoren zijn daarom inherent ongevoelig voor kleine bewegende voorwerpen. Bij infraroodsensoren heeft deze functie de vorm van een begrenzing van de minimumgrootte van de warmtevlek.

Vergelijking van de warmtevlek van een persoon en een dier in het verre veld.

Belangrijk! Als een klein dier zich in de onmiddellijke nabijheid van de sensor beweegt, kan de hoekgrootte van de warmtevlek voldoende zijn om een vals alarm te veroorzaken. De toegang tot het gebied rond de sensor moet daarom worden beperkt.

Autonomie

Als er problemen zijn met de elektriciteitsvoorziening van de detectoren, zijn stand-alone units een goede optie. Zelfvoorziening wordt bereikt met conventionele batterijen. Veel toestellen hebben een batterijlevensduur van enkele maanden. In dit geval is het zinvol te kiezen voor sensoren met draadloze signaaloverdracht - om de kabels helemaal weg te werken.

Draadloze stand-alone Motion Sense 02 sensor.

Bewegingsdetectoren zijn universele apparaten. Zij kunnen worden gebruikt voor de bouw van diverse beveiligings-, waarschuwings- en controlesystemen. Ook niet-standaard toepassingen zijn mogelijk - het enige wat telt is de verbeeldingskracht en het vernuft van de ingenieurs.