Датчици за движение в охранителни системи

01.03.2009, Брой 2/2009 / Технически статии / Сигурност

 

Предназначени да измерват скоростта на въздушни потоци, те играят важна роля в редица приложения

Макар и не добре познати и много широко използвани уреди, анемометрите играят важна роля за оптималното и безаварийно експлоатиране на редица съоръжения и системи. Предназначени са за определяне скоростта и посоката на газови потоци. Първоначално са били използвани преимуществено за измерване скоростта и посоката на вятъра. Днес, освен в метеорологичните станции, те намират широко приложение при определяне на средната скорост на въздуха във вентилационни и климатични системи, изградени в индустриални и жилищни сгради, в тунели, рудници и др.

Анемометрите са измервателни уреди със сравнително несложно устройство и принцип на работа. Според исторически сведения, първият анемометър е създаден през петнайсети век от италианския архитект Леон Батиста Алберти. През изминалите векове, конструкцията им е претърпяла сериозно развитие, разработени са различни видове. Значително е подобрена и точността им. Към съвременните модели анемометри се отнасят ултразвуковите и лазер доплеровите уреди.

Конструкция на анемометъра
В зависимост от принципа си на работа, анемометрите се разделят в две основни групи. Първата включва уреди, измерващи скоростта на газовия поток. Работата на вторите се базира на определяне на неговото налягане. Тъй като характеристиките - скорост и налягане на газовия поток, са тясно свързани, често се използва общ уред за определянето им.
Конструкцията на анемометъра се състои от три основни части - приемно устройство, вторичен преобразувател и отчитащо устройство. Приемното устройство е познато още като чувствителен елемент на анемометъра или първичен преобразовател. Вторичният преобразовател представлява механичен, пневматичен или електронен блок, който, както личи от наименованието му, преобразува, усилва и предава деформацията на чувствителния елемент към отчитащото устройство. Самото отчитащо устройство обикновено е във вид на скала, индикатор или дисплей, върху които лесно могат да бъдат отчетени получените резултати.


› Реклама



Пасивни инфрачервени (PIR) датчици
Те са най-масово разпространените, само приемат (без да излъчват) инфрачервени лъчи и затова се наричат пасивни. Всяко тяло е източник на такива лъчи с интензивност, право пропорционална на температурата му. Тъй като човешкото тяло е с температура поне десетина градуса над тази от предметите в помещението, неговите лъчи са с по-голяма интензивност.
PIR датчикът съдържа елементи наречени пирокристали, което превръщат инфрачервените лъчи в електрическо напрежение, пропорционално на интензитета им. Така при наличие на човек в помещението напрежението нараства, което чрез електронен блок се усилва и преобразува за задействане на алармата. По същия начин достатъчно голямо напрежение могат да създадат лъчите от радиатори, печки и силни лампи, което да предизвика грешна аларма, а човек да не бъде “забелязан”.
Вероятността от това рязко намалява чрез използването на два елемента в датчика, разположени близо един до друг, и усъвършенстван електронен блок. Неподвижните топли предмети и въздух създават едно и също напрежение в двата елемента, на което електронният блок не реагира. При наличие на движещ се човек най-напред се променя напрежението на един от елементите и след това на другия, което позволява активиране на алармата. Има PIR датчици с четири елемента, които реагират по подобен начин и на вертикално движение (качване по стълба).
Сигурността на действие нараства при по-голямо напрежение от пирокристалите, поради което пред тях се поставят френелови лещи за фокусиране на лъчите. Те се изработват от прозрачна  пластмаса, имат кръгла форма и се състоят от концентрични сегменти с триъгълно напречно сечение (фиг. 1а). Падащите върху тяхната изпъкнала повърхност лъчи се концентрират във фокуса на лещата от другата страна, където е поставен пирокристалът. Реално лещите улавят само лъчите от част от пространството пред себе си, представляващо тънък конус с ос перпендикулярна на повърхността на лещата. За контрол на цялото пространство пред датчика той е снабден с пластина (обикновено извита) с много лещи, фокусирани върху пирокристалите. Външният вид на такава пластина е на фиг. 1б. Поради това охраняваното пространство е разделено на множество тесни участъци, лъчите от всеки от които се събират от една леща, а чрез подходяща конструкция на пластината върху всеки пирокристал на датчика попадат лъчите от група лещи. Пространственото разположение на участъците в хоризонтална и вертикална посока обикновено се дава в каталога на датчика, един пример за което е фиг. 1в. Вертикалното разположение на участъците (вертикална диаграма) е в долната част на фигурата, като във всеки от тях има по едно “ветрило” (хоризонтална диаграма), дадено в горната част. Показана е дължината на тези условно наречени хоризонтални участъци, определяща обхвата на действие на датчика. Дължината е най-голяма по оста на датчика (в случая 15 m) и намалява с увеличаване на ъгъла спрямо нея. Обхватът е основен параметър и се дава във вида axb - “а” показва стойността му по оста и “b” е широчината му (в случая 15 m). Стойността на “а” е в границите между 11 и 70 m, а на “b” - от 11 до 36 m. Също параметър е ъгълът, в който са разположени хоризонталните участъци (90° на фиг. 1в). При PIR датчиците за монтиране на стена този ъгъл е между 82° и 110°. Фиг. 1в показва още една характерна особеност на PIR датчиците - чрез смяна на пластинката с лещите се получава друго пространствено разположение на участъците (със синьо на фигурата и обхват 24x2 метра). Често производителите предлагат няколко набора от датчици, различаващи се само по пластината си, всеки от които се използва при определени размери на помещението. Например диаграмата в червено на фиг. 1в е подходяща за охрана на стаи, а тази в синьо - за коридори.
При движение на човек в охраняваната зона той последователно пресича различни участъци, което води до получаването върху пирокристала на променливо напрежение с честота няколко херца (по-голяма при по-бързо движение).
Датчиците с участъци според фиг. 1в са най-често използвани и се монтират на стена на височина в определени граници - обикновено 2-2,5 m, но има датчици с минимална височина 1,5 m. Важно е да се има предвид, че разположението на участъците зависи от височината на датчика.
За монтиране на таван се използват панорамни датчици с ъгъл 360°, пример за разположението на чиито участъци е даден на фиг. 2. Като обхват тук се взима диаметърът на хоризонталните участъци, който обикновено е 3 - 3,5 пъти по-голям от височината на помещението. За помещения с подчертано правоъгълна форма съществуват панорамни датчици с овална хоризонтална диаграма, например 10x6 m.
Трета разновидност са датчиците тип “завеса” за монтиране на стена, които улавят инфрачервени лъчи от тясна и висока зона, обикновено използвана като преграда за влизане в помещение или сграда. Те са подобни на тези за коридори, но имат още по-тясна хоризонтална зона за защита.
Сравнително нов вид са датчиците, които не реагират на малки животни. Тази им фунционалност се постига чрез комбинация от мерки: специално разположение на френеловите елементи, подходяща форма на участъците, различна чувствителност във вертикално направление и, разбира се, по-сложни алгоритми на обработка на сигналите. Така съвременните модели не подават фалшиви аларми дори когато домашният любимец скача или се катери по мебелите. Обикновено тези датчици са в два типоразмера - например нечувствителни към животни с тегло до 18 и до 36 килограма.
За намаляване на влиянието на видимата светлина (тя също нагрява пирокристала) PIR датчиците съдържат оптичен филтър, който пропуска инфрачервени лъчи в границите 8 - 14 микрометра (в този обхват са лъчите от човешкото тяло).
Освен на оптиката за намаляване на грешните задействания се разчита и на електронния блок за обработка на напрежението от пирокристалите, а във все повече датчици към това се прибавят и подходящи алгоритми. В аналоговите датчици PIR електронният блок изработва импулс когато напрежението надхвърли определен праг, т.е. при наличие на инфрачервени лъчи с интензитет над определено ниво в поне един от участъците на охраняваното помещение. В значителна част от сензорите има възможност за настройване на прага с цел получаване на сигурно задействане при наличие на човек където и да е в помещението. Това се нарича настройваема чувствителност. Обикновено първият импулс не задейства алармата, а това прави вторият, третият или четвъртият импулс (в много модели една от възможностите се избира чрез ключе при монтажа). Така се отстранява влиянието съответно на един или повече смущаващи импулса.
Все по-голямо разпространение добиват цифровите PIR датчици, чиято подобрена функционалност осигурява практически нулева вероятност от грешно задействане. Пример е автоматичното компенсиране на околната температура. При него прагът на задействане не е фиксиран, а се намалява при понижаване на околната температура и увеличава при нейното нарастване. Друга функция е автоматичната обработка на импулсите, при която задействането се осъществява само когато сумата от енергиите им надхвърли определена стойност. Смущаващите импулси са с малка енергия и дори да са значително на брой (което е малко вероятно) няма да предизвикат задействане. Същевременно един или няколко импулса, предизвикани от човек, са достатъчни, за да го осигурят. Трета функция се основава на двуполярния характер на напрежението на пирокристала и на еднополярните смущения. При нея специална част на електронния блок осигурява задействане на алармата само при еднакви положително и отрицателно напрежение. Практически трите функции се използват едновременно, като по-голяма сигурност се получава, когато електронният блок е изцяло цифров. Обикновено той се реализира чрез цифров сигнален процесор (DSP), който не само осигурява всички описани функции, но в паметта му може да се запише алгоритъм за допълнителна ефикасна защита от смущения.
PIR датчиците се захранват с постоянно напрежение обикновено осигурявано от централата и подавано по кабела между нея и датчика. Като параметри на датчиците се задават границите на напрежението (долната е между 3 и 20 V, а горната - от 9 до 27 V) и стойността на консумирания ток (между 5 и 30 mA).
Всеки датчик трябва да е защитен срещу посегателства. Затова задължително датчиците съдържат т.нар. тампер, представляващ механичен контакт, който се отваря при сваляне на капака на датчика и задейства алармата. Твърде много са датчиците с втори тампер, задействащ се при отделянето им от плоскостта, на която са закрепени.
Освен споменатите вече параметри съществени при избора на подходящ датчик PIR са и слeдните:
n Граници на скоростта на движение, които могат да бъдат регистрирани. Долната е между 0,15 и 0,2 m/s, а горната - от 3 до 15 m/s.
n Височината на монтиране на датчиците за стена - от 1,5 до 2,7 m в зависимост от модела.
n Максимална напрегнатост на електрическото поле около датчика, която не влияе на работата му. Стойностите са между 3 и 50 V/m и се отнасят до честоти на полето в дадени граници, обикновено от десетина MHz до 1 GHz. Освен описаните методи за защита принос за получаването на тези големи стойности има и вграденият метален екран в повечето датчици.
n Работен температурен обхват с долна граница от -30° до +5° и горна между +50° и +95°.
Независимо от описаните мерки за избягване на грешни задействания на алармата, при монтажа на PIR датчиците трябва да се спазват редица правила:
n Обхватът на датчиците за монтаж на стена трябва да е най-много 3 пъти по-голям от размерите на охраняваното помещение. В противен случай, има опасност от грешно задействане на алармата.
n Мястото на монтаж на стената трябва да се подбере така, че при движението си хората да пресичат участъците от френеловите лещи, а не то да е по оста им.
n Датчикът не трябва да се монтира срещу място, където може да се очаква бърза смяна на топъл и студен въздух (например изход на климатик), която може да го задейства.
n Датчикът трябва да се затвори плътно, за да не проникват насекоми през евентуални отвори в кутията и да задействат алармата.
n След приключване на монтажа трябва да се провери дали датчикът реагира на движение и присъствие във всички части на помещението.
Микровълнови датчици
Те са от категорията на активните датчици, тъй като съдържат предавател за излъчване на електромагнитни вълни с много висока честота и приемник на отразените от околни предмети вълни. Основават се на доплеровия ефект - когато обектът, от който вълните се отразяват, приближава до датчика тяхната честота нараства, като изменението е право пропорционално на скоростта на движение. По подобен начин честотата намалява при отдалечаване на обекта. Именно разликата в честотите на излъчваната и отразената вълна позволява да се регистрира движение на всякакви отразяващи обекти, включително и хора. Предимството в откриването на много бавно движещи се обекти (със скорост няколко сm/s) често се превръща в източник на грешна аларма. Освен това вълните не проникват през метални предмети и движение зад тях не може да бъде регистрирано. Същевременно те преминават през стени и могат да регистрират движение в съседни помещения. Всичко това определя като основно приложение на микровълновите датчици за регистриране на движението на хора пред входната врата на жилище или сграда.




Комбинирани датчици
Тези за охрана на затворени помещения обикновено са комбинация на PIR датчик и микровълнов, като честотата на последния е около 10 GHz (има няколко международно разрешени честоти). Целта на комбинирането на двата вида е по-нататъшно намаляване на вероятността от грешна аларма. Основният принцип на работа е задействане на алармата, само когато и двата датчика са установили наличието на движещ се обект. Зоната на излъчване на електромагнитните вълни е по-тясна от тази на PIR датчика, например ъгълът в хоризонтална посока е 90°, а този във вертикална - 40°. Дължината й е между 4 и 20 метра и често може да се регулира при монтаж. Основните приложения са в случаите, когато има опасност от грешно задействане на PIR датчиците.


 

Безжични датчици
Те могат да бъдат всеки от разгледаните видове, като при задействане предават радиосигнал (на честота 433 или 868 MHz) до централата. Обхватът на предаване в сгради е между 10 и 150 m, докато в открито пространство може да достигне 1 km. Захранването им се осигурява от батерии (например 3 броя тип ААА), като времето на работа с един комплект е между 1 и 2 години.



 

 

ОЩЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМАТА

Сигурност в облакаТехнически статии

Сигурност в облака

Разширяването на възможностите пред технологиите за видеонаблюдение прави компаниите все по-заинтересовани от предимствата, които предлагат системите за наблюдение през IP. При проектирането на качествена система за сигурност обаче често голяма част от съображенията се концентрират върху избора на най-подходящия модел камера.

Статията представя информация за това какви устройства за съхранение на данните от системите за видеонаблюдение се предлагат на пазара и какви са техните функционални предимства.

Задава ли се нова революция в осветлениетоТехнически статии

Задава ли се нова революция в осветлението

Възможностите, които предоставя интелигентното осветление, вече позволяват на потребителите да определят обитаемостта в конкретно помещение, да следят условията и температурата на определено място, както и да следят данните за трафика в даден район.

Материалът се фокусира и върху особеностите на интелигентното осветление и новите пазарни предложения в контекста на Интернет на нещата (IoT).

Ретрофит и модернизация на ОВК системиТехнически статии

Ретрофит и модернизация на ОВК системи

Независимо колко добре се поддържа една ОВК система, идва момент, в който тя трябва да бъде заменена или най-малкото модернизирана.

Статията разглежда новите ОВК системи с цифрово управление и факта, че заемат все по-голям пазарен дял, какви са предпочитаните възможности за ретрофит, както и какви са ползите от неговото прилагане.

Решения против замръзване на тръбиТехнически статии

Решения против замръзване на тръби

В райони с по-студени климатични условия е обичайна практика през сервизните тръби и плитко разположените тръбопроводи постоянно да се пропуска вода с нисък дебит, за да се предотврати замръзване. Както е известно, когато замръзне, водата увеличава своя обем и ако няма достатъчно свободно пространство за това разширение, тръбата може да се спука. Периодът, през който през тръбите постоянно трябва да протича воден поток в страните с умерен климат, е от началото на ноември до края на март.

Топлоустойчиви кабелиТехнически статии

Топлоустойчиви кабели

Някои битови уреди и инсталации, както и редица машини в производството, работят в условията на повишена температура. Това, заедно с непрекъснатите преходи от висока към ниска температура и обратно, налага използването на кабели с проводяща сърцевина и изолация, изработени от специални материали, съобразно конкретното им предназначение. За целта производителите са създали отделен клас топлоустойчиви кабели и проводници.

Осветление на фасадиТехнически статии

Осветление на фасади

Професионалното фасадно осветление има важно значение за външния вид на хотели, музеи, художествени галерии и различни обществени сгради. Плавното взаимодействие между светлина и сянка подчертава архитектурните особености, които отличават сградата от околната среда. В днешно време все повече компании и архитекти разчитат на светодиодни осветителни системи за реализиране на приложения на открито, възползвайки се в пълна степен от големите възможности, които тези системи могат да донесат на техния проект.


АБОНИРАЙ СЕ БЕЗПЛАТНО СЕГА

 

Уеб дизайн от Ей Ем Дизайн. Списание ТД Инсталации. TLL Media © 2017 Всички права запазени. Карта на сайта.

Top