Как работают инфракрасные датчики движения. Какие бывают типы ИК-датчиков. Где применяются датчики движения. Как выбрать подходящий ИК-датчик для своих задач.
Принцип работы инфракрасных датчиков движения
Инфракрасные (ИК) датчики движения работают на основе регистрации изменений теплового (инфракрасного) излучения объектов. Основные компоненты ИК-датчика движения:
- Пироэлектрический сенсор
- Линза Френеля
- Электронная схема обработки сигнала
Пироэлектрический сенсор улавливает инфракрасное излучение от движущихся объектов. Линза Френеля фокусирует это излучение на сенсоре. При появлении движения в зоне обнаружения датчика меняется картина теплового излучения, что регистрируется сенсором. Электронная схема обрабатывает сигнал от сенсора и формирует выходной сигнал о наличии движения.
Виды инфракрасных датчиков движения
Основные виды ИК-датчиков движения:
- Пассивные инфракрасные (PIR) датчики — самые распространенные, только принимают ИК-излучение
- Активные инфракрасные датчики — излучают и принимают ИК-сигнал
- Комбинированные датчики — сочетают ИК-сенсор с другими технологиями, например микроволновым излучателем
PIR-датчики наиболее популярны благодаря простоте, надежности и невысокой стоимости. Они подходят для большинства бытовых и коммерческих применений.
Области применения ИК-датчиков движения
Инфракрасные датчики движения широко используются в различных сферах:
- Охранные системы — обнаружение проникновений
- Автоматическое управление освещением
- Системы «умный дом» — управление бытовой техникой
- Автоматические двери в магазинах, офисах
- Энергосбережение — отключение неиспользуемых устройств
Популярность ИК-датчиков обусловлена их универсальностью, надежностью и простотой интеграции в различные системы.
Характеристики и параметры ИК-датчиков движения
При выборе инфракрасного датчика движения следует учитывать следующие ключевые параметры:
- Дальность обнаружения — на каком расстоянии датчик фиксирует движение
- Угол обзора — ширина зоны детекции
- Чувствительность — минимальная интенсивность движения для срабатывания
- Время срабатывания — задержка выдачи сигнала после обнаружения
- Напряжение питания — рабочее напряжение датчика
Важно подобрать датчик с характеристиками, соответствующими конкретным условиям применения. Например, для больших помещений нужна большая дальность, а для улицы — устойчивость к внешним воздействиям.
Преимущества и недостатки ИК-датчиков движения
Основные преимущества инфракрасных датчиков движения:
- Низкое энергопотребление
- Невысокая стоимость
- Простота монтажа и эксплуатации
- Надежность и долговечность
- Нечувствительность к световым помехам
К недостаткам можно отнести:
- Возможность ложных срабатываний от тепловых помех
- Снижение чувствительности при высокой температуре окружающей среды
- Необходимость прямой видимости объекта
В большинстве применений преимущества ИК-датчиков значительно перевешивают их недостатки, что обусловило их широкое распространение.
Как правильно выбрать ИК-датчик движения
При выборе инфракрасного датчика движения следует учитывать следующие факторы:
- Размер и конфигурация контролируемого пространства
- Условия окружающей среды (температура, влажность, освещенность)
- Требуемая дальность и угол обнаружения
- Необходимая чувствительность
- Напряжение питания в системе
- Способ монтажа датчика
Для небольших помещений подойдут компактные датчики с углом обзора 90-120° и дальностью 5-7 метров. Для больших пространств нужны датчики с углом 180-360° и дальностью 10-15 метров. Для уличного применения выбирайте датчики в защищенном корпусе с расширенным температурным диапазоном.
Монтаж и настройка ИК-датчиков движения
Правильный монтаж и настройка критически важны для эффективной работы ИК-датчика движения:
- Выберите оптимальное место установки с учетом зоны обнаружения
- Надежно закрепите датчик на высоте 2-3 метра от пола
- Подключите питание согласно инструкции
- Настройте чувствительность и время задержки срабатывания
- Протестируйте работу датчика в разных условиях
При монтаже избегайте расположения датчика напротив окон, дверей, источников тепла. Это поможет избежать ложных срабатываний. Регулярно проверяйте и очищайте линзу датчика для сохранения его чувствительности.
Перспективы развития технологии ИК-датчиков движения
Технология инфракрасных датчиков движения продолжает развиваться. Основные направления совершенствования:
- Повышение чувствительности и точности обнаружения
- Расширение функциональности — распознавание типов объектов, подсчет людей
- Интеграция с системами искусственного интеллекта
- Миниатюризация и снижение энергопотребления
- Комбинирование с другими сенсорными технологиями
Развитие технологий позволит создавать более «умные» и эффективные системы на базе ИК-датчиков движения для различных сфер применения — от бытовой автоматизации до промышленных и охранных систем.
Что такое инфракрасный датчик? ИК-датчики торговой марки RUICHI.
04.08.2021
На сегодняшний день ИК-технологии плотно вошли во многие сферы человеческой деятельности. Они активно применяются в дистанционном управлении различной техникой, беспроводных приложениях, системах обнаружения, зондирование. Компания RUICHI одна из производителей ИК-датчиков на сегодняшний день. О том, что представляют собой инфракрасные датчики, как они работают, необходимо поговорить подробнее.
Что такое ИК-датчик
ИК-датчик или инфракрасный сенсор RUICHI – это электротехническое устройство, которое предназначено для считывания определенной информации об окружающей среде за счет испускания и приема инфракрасного излучения. Если приводить аналогию, данные тип сенсора похож по своему принципу работы на зрительное восприятие различных препятствий человеком. С помощью данных электротехнических устройств можно распознавать передвижение различных целей, их тепло.
Принцип работы
Основные части инфракрасного датчика – излучатель и приемник. Прием сигнала осуществляется через фотодиод, его излучение – через светодиод. Сам по себе фотодиод имеет высокую чувствительность и инфракрасному свету, который исходит от ИК-светодиода. Если между излучателем и приемником возникнет какой-либо предмет, связь будет прервана, поступит соответствующий сигнал.
Принцип работы ИК-датчика основывается на 3-х физических законах:
- Закон Стефана Больцмана. По нему определяется, что энергия, которая создается на различных длинах волн, проходящих через черное тело, имеет прямую связь с общей температурой.
- Закон излучения Планка. По нему определяется, что температура любого предмета или объекта не равняется нулю.
- Закон смещения Вейна. По нему определяется, что температура всех объектов излучает спектры различных по длине волн, которые обратно пропорциональны температуре.
Конструкция модуля
Конструкция ИК-сенсора состоит из 5 элементов, которые соединены между собой:
- подстроечный резистор;
- операционный усилитель;
- приемник;
- ИК-приемник;
- выходной светодиод.
Виды ИК-сенсоров
Все многообразие ИК-сенсоров можно разделить на 2 больших группы:
- Активные – они представляют собой комбинацию приемника и излучателя. В качестве источника излучения чаще всего применяются мощные светодиоды или лазеры.
- Пассивные – состоят только из детекторов. Данный вид сенсоров использует в качестве цели инфракрасные источники или передатчики.
Пассивные датчики в свою очередь разделяются еще на две подгруппы – тепловые (для работы применяется энергия, которая похожа на тепло), квантовые (имеют большое время отклика и обнаружения, требуют охлаждения для высокой точности измерения).
Схема ИК-датчика
Ниже будет представлена наиболее распространенная схема применения инфракрасных датчиков, которая предназначена для обнаружения различных объектов. На схеме представлен операционный усилитель, который используется в качестве компаратора напряжения. Выходной сигнал с самого сенсора можно изменять, используя потенциометр.
Важный фактор для данной схемы – расположение приемника и излучателя. Если они находятся строго напротив друг друга, между ними образуется прямая связь, практически полностью отсутствуют потери сигнала. Любой объект, которые войдет в зону действия луча, будет моментально определен.
Преимущества и недостатки
Инфракрасные датчики RUICHI имеют множество преимуществ:
- наличие дополнительной защиты от помех;
- высокая надежность рабочего процесса;
- низкое энергопотребление;
- устойчивость к образованию ржавчины;
- эффективное обнаружение движения при включенном или выключенном свете;
- в сравнении с термопарами – быстрый отклик;
- благодаря направленности инфракрасного луча, нет утечки данных;
- не нужно вступать в прямой контакт с объектами обнаружения.
Недостатки:
- на работу датчика оказывают влияние факторы окружающей среды;
- заблокировать работу ИК-датчика можно с помощью различных предметов;
- рабочий диапазон имеет серьезные ограничения;
- низкая скорость передачи данных;
- если датчик имеет высокую мощность, есть риск навредить человеку.
За счет своих технических и эксплуатационных характеристик,
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
,6М,IP20,IEK
Для этого достаточно установить дома или на промышленном объекте инфракрасные или микроволновые датчики движения. Они помогают включать свет и открывать двери только в случае необходимости.
п. Для инфракрасного нужна прямая видимость.
На все изделия производители дают гарантии. Мы работаем только с проверенными брендами, хорошо зарекомендовавшими себя на рынке. Для клиентов предусмотрена система скидок.Как работают компоненты инфракрасного детектора движения
Инфракрасное излучение_____________
Инфракрасное излучение существует в электромагнитных
спектр на длине волны, которая длиннее видимого света.
Его нельзя увидеть, но можно
быть обнаруженным. Объекты, выделяющие тепло, также генерируют инфракрасное излучение, и эти объекты
включают животных и человеческое тело, чье излучение наиболее сильно на длине волны 9.4ум.
Инфракрасный свет в этом диапазоне не проходит через многие типы материалов, которые пропускают видимый свет.
свет, такой как обычное оконное стекло и пластик. Однако он пройдет, с некоторыми
затухание, материал, непрозрачный для видимого света, такой как германий и кремний. Ан
необработанная кремниевая пластина создает хорошее ИК-окно в защищенном от непогоды корпусе для наружного применения.
использовать. Он также обеспечивает дополнительную фильтрацию света в видимом диапазоне.
Инфракрасное излучение с длиной волны 9,4 мкм также проходит через полиэтилен, который обычно используется для изготовления
Линзы Френеля для фокусировки инфракрасного излучения на сенсорных элементах.
Пироэлектрические датчики_____________
Пироэлектрический датчик изготовлен из кристаллического
материал, генерирующий поверхностный электрический заряд при воздействии тепла в виде
инфракрасная радиация.
При изменении количества излучения, падающего на кристалл, количество
заряд также изменяется и может быть измерен с помощью чувствительного устройства на полевых транзисторах, встроенного в
датчик. Сенсорные элементы чувствительны к излучению в широком диапазоне, поэтому фильтр
Окно добавлено в пакет TO5, чтобы ограничить обнаруживаемое излучение диапазоном от 8 до 14 мм.
который наиболее чувствителен к излучению человеческого тела.
Как правило, контакт 2 клеммы истока FET подключается
через подтягивающий резистор около 100 К на землю и подается на двухкаскадный усилитель
наличие цепей формирования сигнала. Усилитель обычно имеет полосу пропускания, ограниченную ниже
10 Гц для подавления высокочастотного шума, за которым следует оконный компаратор, реагирующий
как к положительному, так и к отрицательному переходу выходного сигнала датчика. Хорошо отфильтровано
источник питания от 3 до 15 вольт должен быть подключен к контакту 1 стоковой клеммы полевого транзистора.
Датчик PIR325 имеет два подключенных чувствительных элемента в конфигурации с понижением напряжения. Это устройство подавляет сигналы, вызванные вибрацией, перепады температур и солнечный свет. Тело, проходящее перед датчиком, активирует сначала один, а затем другой элемент, тогда как другие источники будут влиять на оба элемента одновременно и быть отменены. Источник излучения должен проходить через датчик в горизонтальном направлении, когда контакты датчика 1 и 2 находятся в горизонтальной плоскости, так что элементы последовательно подвергаются воздействию ИК-источника. А Обычно используется фокусирующее устройство. перед датчиком
На рисунке ниже показана электрическая схема PIR325. характеристики и компоновка в его пакете ТО5. Обратите внимание на широкий угол обзора без внешний объектив.
Это типичная прикладная схема, которая управляет
реле.
R10 и C6 регулируют время, в течение которого RY1 остается под напряжением после того, как движение было остановлено.
обнаружено. Скачать чертеж в формате PDF.
Линза Френеля_____________
Линза Френеля (произносится как Френель) представляет собой плосковыпуклую линзу, имеющую схлопывается сама по себе, образуя плоскую линзу, которая сохраняет свои оптические характеристики, но имеет гораздо меньшую толщину и, следовательно, имеет меньшие потери на поглощение.
Наша линза Френеля FL65 изготовлена из инфракрасного
передающий материал с ИК-диапазоном передачи от 8 до 14 мкм, что наиболее
чувствительны к излучению человеческого тела. Он спроектирован таким образом, чтобы его канавки были обращены к ИК
чувствительный элемент так, чтобы гладкая поверхность была представлена на стороне объекта объектива
который обычно находится снаружи корпуса, в котором находится датчик.
Элемент линзы круглый диаметром 1 дюйм и имеет фланец площадью 1,5 дюйма. Этот фланец используется для установка объектива в подходящую оправу или корпус. Монтаж может быть лучшим и наиболее легко сделать полосками скотча. Силиконовый каучук также можно использовать, если он перекрывает края, образуя невыпадающее крепление.
Объектив FL65 имеет фокусное расстояние 0,65 дюйма от линзы к чувствительному элементу. Экспериментально установлено, что поле зрения примерно на 10 градусов при использовании с пироэлектрическим датчиком PIR325.
Этот относительно недорогой и простой в использовании Пироэлектрический датчик и линза Френеля могут использоваться в различных научных проектах, роботах и другие полезные устройства.
Обзор | ИК-датчик движения
Обзор
Сохранить Подписаться
Пожалуйста, войдите, чтобы подписаться на это руководство.
После входа в систему вы будете перенаправлены обратно к этому руководству и сможете подписаться на него.
ДатчикиPIR позволяют вам ощущать движение, почти всегда используемое для определения того, вошел ли человек в зону действия датчиков или вышел из нее. Они маленькие, недорогие, маломощные, простые в использовании и не изнашиваются. По этой причине они обычно встречаются в бытовой технике и гаджетах, используемых в домах или на предприятиях. Их часто называют датчиками PIR, «пассивными инфракрасными», «пироэлектрическими» или «ИК-датчиками движения».
PIR в основном состоят из пироэлектрического датчика (который вы можете видеть ниже в виде круглой металлической банки с прямоугольным кристаллом в центре), который может определять уровни инфракрасного излучения. Все излучает небольшое излучение, и чем горячее что-то, тем больше излучения. Датчик в детекторе движения фактически разделен на две половины. Причина этого в том, что мы стремимся обнаруживать движение (изменение), а не средние уровни ИК-излучения.
Две половины соединены так, что они компенсируют друг друга. Если одна половина видит больше или меньше ИК-излучения, чем другая, выходной сигнал будет высоким или низким.
Наряду с пироэлектрическим датчиком находится куча вспомогательной схемы, резисторов и конденсаторов. Похоже, что в большинстве небольших датчиков для любителей используется BISS0001 («микромощный ИК-детектор движения IC»), несомненно, очень недорогой чип. Этот чип принимает выходной сигнал датчика и выполняет некоторую незначительную обработку, чтобы выдать цифровой выходной импульс от аналогового датчика.
Наши старые PIR выглядели так:
Наши новые PIR имеют более настраиваемые параметры и имеют разъем, установленный на 3-контактных контактных площадках заземления/выхода/питания
Для многих основных проектов или продуктов, которым необходимо определять, когда человек вышел или вошел в зону, или приблизился, датчики PIR отлично подходят.
Они маломощны и недороги, довольно прочны, имеют широкий диапазон объективов и просты в использовании. Обратите внимание, что ИК-датчики не сообщат вам, сколько людей вокруг или как близко они находятся к датчику, объектив часто фиксируется на определенном размахе и расстоянии (хотя его можно где-то взломать), а также они иногда выделяются домашними животными. . Главное экспериментировать!
Некоторые основные статистические данные
Эти статистические данные относятся к датчику PIR в магазине Adafruit, который очень похож на датчик Parallax. Почти все пассивные инфракрасные датчики будут иметь немного разные характеристики, хотя все они в значительной степени работают одинаково. Если есть техническое описание, вам нужно обратиться к нему
- Размер: Прямоугольный
- Цена: $10,00 в магазине Adafruit
- Выход: Цифровой импульс высокого уровня (3 В) при срабатывании (обнаружено движение) цифровой низкий уровень при простое (движение не обнаружено).
