Содержание, карта.
Home » Misc » Радиоволновой датчик движения

Радиоволновой датчик движения


Принцип работы датчика движения – схема и особенности

  • Главная
  • Охрана
  • Оборудование
  • Устройство и принцип работы датчиков движение (в охране и не только)

В отличие от точечных датчиков, к которым относятся магнитоконтактные устройства, датчики движения обладают способностью контролировать определённый объём внутри помещения или достаточно протяжённый участок периметра. Работа датчика движения базируется на некоторых физических принципах. Датчики, в зависимости от конструкции, могут реагировать на температуру, массу, магнитное поле, вибрацию или звук.

Из материала вы узнаете:

Типы датчиков движения

На основе современной элементной базы можно разработать устройство, которое будет соответствующим образом реагировать на любой параметр материального объекта.

Например, приборы, реагирующие на металл или радиоактивность, широко применяются в аэропортах, а датчики фиксирующие увеличение концентрации бытового газа могут быть использованы в домашних и промышленных системах.

Охранные системы предназначены, чтобы защитить объект или территорию  от проникновения посторонних лиц, поэтому датчики движения фиксируют перемещение и массу объекта. В системах сигнализации используются следующие типы датчиков движения:

  • Тепловые (инфракрасные) детекторы
  • Ультразвуковые активные датчики
  • Радиоволновые датчики
  • Комбинированные устройства

Инфракрасный датчик

Принцип работы теплового датчика движения основан на определении температуры объекта, которая отличается от температуры окружающей среды. Инфракрасное или тепловое излучение фокусируется специальной оптической системой и направляется на чувствительный полупроводниковый элемент, который называется PIR-сенсор.

Для того чтобы датчик не реагировал на нагретые, но неподвижные объекты типа радиаторов отопления, линзы разбивают зону чувствительности датчика на несколько отдельных лучей. В горизонтальной плоскости, диаграмма чувствительности инфракрасного датчика больше всего напоминает развёрнутый веер. Датчик сработает в том случае, если объект последовательно пересечёт несколько лучей. За подсчёт числа импульсов отвечает микроконтроллер устройства.

Тепловое излучение объекта вызывает изменение электрического потенциала PIR-сенсора. Схема сравнения или компаратор фиксирует разницу между температурой окружающей среды и температурой объекта. Эта разница обрабатывается по определённому алгоритму и в конечном итоге вызывает срабатывание реле, включающего сигнал тревоги.

Таким образом, для срабатывания инфракрасного детектора движения необходимо соблюдение двух условий:

  • Объект должен испускать тепловое излучение
  • Объект должен перемещаться

Одним из важных параметров, влияющих на работу тепловых датчиков, является скорость движения физического тела. Передвижение с очень малой скоростью может не зафиксироваться, как нарушение контролируемой зоны.

Обычно инфракрасные датчики уверенно реагируют на скорость перемещения объекта от 0,3 до 3,0 м/сек.

Тепловые охранные устройства имеют две основные модификации:

  • Объёмный датчик
  • Поверхностный датчик.

Модификация определяется конфигурацией зоны обнаружения. Эта зона у объёмного датчика по вертикали и горизонтали имеет форму лепестка, который расширяется на протяжении 10-15 метров от датчика. Поверхностный датчик (штора) образует узкую по горизонтали и широкую по вертикали зону захвата. Датчики, использующие регистрацию теплового излучения от объекта, называются пассивными датчиками.

Примером объёмного датчика может служить охранный извещатель «Фотон-9» (ИО409-8) с углом обзора 90 градусов и длиной зоны 10 метров, а датчик «Астра-531» работает по принципу «штора».

Активные датчики состоят из источника инфракрасного излучения и приёмного устройства, между которыми находится блокируемая зона. Пересечение нарушителем невидимого луча фиксируется приёмником. Такие устройства применяются для охраны периметра. Обычно излучающая система выдаёт несколько параллельных лучей, которые невозможно пересечь незаметно.

Ультразвуковой датчик движения

Схема работы ультразвукового датчика движения основана на принципе звуковой локации. Основу такого датчика составляет звуковой генератор, вырабатывающий колебания с частотой порядка 25-40 КГц. Эти колебания не слышны человеческим ухом, но, как любые звуковые волны, отражаются от препятствия и возвращаются обратно к источнику. Датчик движения имеет излучатель колебаний и микрофон, который воспринимает отражённый сигнал. В соответствии с эффектом Доплера любое движущееся тело пересекающее поток излучения изменяет интерференционную картину. Поэтому частота отражённого сигнала будет немного отличаться от излучаемой частоты.

Если в тепловом датчике происходит сравнение разности напряжений, то в ультразвуковом сравнивается разность частот. В результате, после обработки сигнала, включается реле тревоги. В качестве излучателя и приёмника используются элементы из пьезокерамики. Для повышения помехоустойчивости в схеме устройства применяются активные полосовые фильтры. Ультразвуковой датчик «Астра-642» образует объёмную зону обнаружения всего помещения протяжённостью 10 метров.

Радиоволновый датчик движения

Этот тип охранного извещателя, как и ультразвуковой датчик работает на эффекте Доплера и в компараторе происходит сравнение двух частот – излучаемой и отражённой. Вместо звуковой частоты микрочип охранного датчика генерирует СВЧ излучение с частотой 5,0-12 ГГц. Генератор реализован на диоде Ганна, а передающая и приёмная антенны представляют собой микрополосковые линии. Радиоволновый датчик движения работает как локатор и при необходимости может определять не только появление движущегося объекта, но и расстояние до него.

Датчики движения, работающие на микроволновом излучении, эффективно применяются для сканирования больших площадей и в условиях акустических и тепловых помех, то есть в тех условиях, когда применение инфракрасных и ультразвуковых устройств затруднено или невозможно.

Ограничение на использование СВЧ датчиков движения накладывает негативное воздействие микроволнового излучения на живые организмы, поэтому мощность передатчика выбирается минимальной. Радиоволновый датчик «Аргус-2» (ИО407-5/4) обеспечивает зону обнаружения 16 Х 8 метров или 90 м2 при использовании четырёх частотных диапазонов (литер).

Комбинированные датчики движения

Одним из существенных недостатков микроволновых датчиков является то, что СВЧ излучение свободно проникает через лёгкие строительные конструкции. Срабатывание устройства может произойти от помехи, находящейся в соседнем помещении. Чтобы этого избежать в охранных системах применяются комбинированные извещатели. Такая конструкция представляет собой два датчика, работающих на общий контроллер, то есть они включаются по схеме «И».

Обычно в одно устройство объединяются инфракрасный и радиоволновый датчик. Эта схема отличается высокой помехоустойчивостью, надёжностью и отсутствием ложных срабатываний. Комбинированный датчик движения «Сокол-3» (ИО414-3) совмещает в себе инфракрасный и радиоволновый датчики движения. Он устанавливается на потолке и формирует зону обнаружения типа «Шатёр» диаметром до 10 метров.

Схема работы и применение СВЧ датчиков движения

Довольно часто владельцы приусадебных участков сталкиваются с необходимостью обеспечить зоны безопасности, как по внешнему периметру (на подходе) к дому, так и внутри него.

Достойным решением, для всегда ограниченного в средствах дачника, является приобретение СВЧ-датчика движения охранной сигнализации. Радарные, по схеме работы, микроволновые (МКВ) датчики используют для обнаружения эффект Доплера. Т.е. при проникновении нежелательного мобильного объекта в зону детекции, меняется частота электромагнитных волн посылаемых и принимаемых доплеровским детектором движения. Наложение высокочастотных волн в МКВ сенсорах датчиков движения друг на друга приводит в действие системы освещения и охраны в домах, автомобилях.

Преимущества ДДМ – датчиков движения микроволновых

Извещатели микроволнового (радарного) типа обладают рядом серьёзных преимуществ перед своими инфракрасными, магнитоконтактными и звуковыми собратьями. Работа радарных детекторов не подвержена внешним погодным воздействиям – сильный ветер, перепады температуры, осадки, прямой солнечный свет. СВЧ детекторы не воспринимают помехи от электромагнитных полей, штор, зеркал, окон, стен, дверей, источников света, бытовой техники.


Фото: СВЧ датчик движения комбинированный (инфракрасный)

Установленные внутри помещений высокочастотные охранные извещатели «видят» сквозь внутренние и наружные стены, что расширяет возможности частных и корпоративных систем защиты. Один СВЧ датчик движения может «обслуживать» до 4-х, связанных стенами, комнат и 3 этажа многоэтажного дома. МКВ детектор способен работать и в режиме уличного датчика охраны внешнего периметра. Это существенно экономит расходы на обустройство комплексных систем ОПС, сокращая количество устанавливаемых в шлейф охранной сигнализации датчиков и объём монтажных работ.

Почему нужны комбинированные устройства микроволновой охраны?

К сожалению, принцип работы микроволновых датчиков не позволяет им функционировать в режиме пассивной детекции. Как и ультразвуковые (многолучевые, лазерные и др.). СВЧ извещатели являются активными, что не позволяет их эксплуатацию в автономном режиме на период длительного времени.

Производители охранного оборудования всё чаще выпускают комбинированные извещатели – СВЧ+ИК. Совмещённые инфракрасные и микроволновые датчики работают автономно, дублируя друг друга по 2-м раздельным каналам. Это исключает ложные срабатывания и возможность температурного маскирования движущегося объекта, присущих ИК-датчикам (оптико-электронным объёмным извещателям).

Комбинированные СВЧ+ИК датчики движения отлично выполняют функции уличной охраны периметра - «видят сквозь стены». Кроме этого приборы имеют широкий диапазон настройки на различные движущиеся объекты. Этим обусловлено их широкое распространение на современном рынке систем охраны помещений, домов, дач, квартир, офисов. Важное применение комбинированные МКВ-детекторы получили в «Умных» системах освещения (включение уличных светильников) и охране автомобилей (гаражах). С их помощью включается видеонаблюдение и трансляция сигнала на мониторы и другую компьютерную технику, с последующей печатью на современном полиграфическом оборудовании.

Варианты и схемы подключения микроволновых датчиков

Возможны проводные и беспроводные варианты подключения. В беспроводных (радиоканальных, радиоволновых) схемам датчик синхронизируется с РПУ, реле которого выводит информацию на приёмник радиосигнализации или на контроллер GSM сигнализации, марки Кситал, Страж, Falcon Eye, Visonic или других популярных, среди дачников, моделей. Проводное подключение производится напрямую к модулю GSM, без промежуточных реле. Производители беспроводных датчиков движения существенно расширяют их функционал, с помощью современных цифровых микропроцессоров.

Высокие технологии расширяют варианты настройки (защита от животных, аэрозольной маскировки), обеспечивают многоканальный контроль оповещения и регулировку зоны детекции от 1. 5 до 20 м (для бытовых детекторов) и т.п. Эффект эхолокации (волнового отражения) повышает уровень надёжности радиоволновых охранных извещателей, СВЧ типа, и не позволяет злоумышленнику беспрепятственно преодолеть комбинированную систему защиты, установленную на Вашем объекте.

ГРИОН – это надёжные аксессуары для систем безопасности

Консультанты нашего магазина онлайн торговли предоставят широкий выбор оборудования для gsm-сигнализаций и систем видеонаблюдения. В услуги ООО «Грион» входит комплектация всех устройств технической документацией:

  • схемы подключения;
  • инструкции пользователя;
  • гарантийные обязательства;
  • сертификаты.
Безопасность в ГРИОН - это не просто охрана, а комплекс интеллектуального управления системами видеонаблюдения, освещения, отопления в Вашем доме!

Монтажный отдел в Москве и наши установщики в регионах России и ближнего зарубежья разместят любые типы охранно-пожарных извещателей для создания эффективной системы безопасности в банках, коттеджах, квартирах, офисах, гаражах, на дачах. Грион – это доставка охранного оборудования и аксессуаров (датчиков удара, температуры работы котлов отопления, ОПС, охраны периметра, пожара и т.п.) наложенным платежом, курьером, по безналичному расчёту до двери заказчика. Корпоративным заказчикам – торговым точкам, ЧОП, ТСЖ, монтажникам предлагаются отличные условия (проект, установка, обслуживание), исходя из бюджета организации.


{module OHR_POJ_ALL}

Датчик движения

отслеживает движение с помощью радиоволн

Фото Тимоти Слисмана

Исследователи из Университета Дьюка и Института Ланжевена во Франции разработали новый датчик движения, достаточно чувствительный, чтобы улавливать дыхание человека. Сенсоры основаны на новом типе метаматериалов в сочетании с радиоволнами; узоры, создаваемые радиоволнами, могут улавливать местоположение человека в любом месте комнаты. Эта технология может оказаться полезной для различных умных домашних устройств, энергосбережения, игр, здравоохранения и безопасности.

«Энергетические компании не любят инфракрасные датчики движения, потому что у них много проблем. Пространство, которое они могут охватить, ограничено, человек должен находиться в пределах их прямой видимости, чтобы быть обнаруженным, и, вероятно, у каждого был опыт, когда свет выключался, потому что он слишком долго сидел неподвижно. Радиоволны могут обойти все эти ограничения».

Дэвид Р. Смит, профессор электротехники и вычислительной техники Джеймса Б. Дьюка в Университете Дьюка

Ученые изучили узоры, создаваемые радиоволнами, когда они распространяются по комнате. Паттерны, создаваемые движением и перекрытием радиоволн, меняются даже при самых незначительных движениях. С правильно чувствительной антенной ученые могут использовать эти волны, чтобы определить момент, когда кто-то входит или выходит из комнаты. Возможно, самое интересное то, что, изучая, как модели меняются со временем, ученые могут обнаруживать циклические движения, подобные дыханию человека.

Кроме того, система может быть модифицирована для сбора информации для обнаружения людей или объектов в определенном пространстве. Образец радиоволн рассеивался треугольным блоком, установленным в 23 отдельных местах на полу. Затем система была обучена шаблону; с имеющимися данными он смог различить 23 отдельных сценария, созданных учеными, а также различить отдельные положения трех одинаковых блоков, установленных в любой из 1771 различных конфигураций.

Система основана на способности исследователей динамически управлять формой волн благодаря метаматериалам. Плоская антенна, изготовленная из метаматериалов, способна формировать волны в различных конфигурациях, что позволяет ученым быстро и легко создавать всевозможные волновые фронты. Это также может значительно снизить стоимость технологии датчиков движения, поскольку одна антенна из метаматериала может делать гораздо больше, чем целая комната традиционных антенн.

Ученые работают над улучшением и оптимизацией этой технологии. Они считают, что дальнейшие улучшения могут позволить технологии замечать тонкие отклонения в дыхании и движении, что может быть очень полезно для отрасли здравоохранения.

информационные технологииметаматериалдатчики движениярадиоволны

Об авторе

Лорен Сакконе является внештатным писателем более 15 лет. Ее работы публиковались в Pacific Standard, The Mary Sue, Parade Magazine, Miles Away, DailyLounge, Inquisitr, Hello Giggles, Bust и многих других изданиях. Профессиональный копирайтер и специалист по поисковой оптимизации, она окончила Колледж Юджина Ланга: Новая школа в Нью-Йорке.

Радиоволновой дальномер｜Socionext Inc.

Точность для создания более разумного мира

Обзор продукта

Компания Socionext занимается разработкой радиочастотных КМОП-датчиков с 2012 года, используя накопленные за многие годы технологии радиолокационного обнаружения для разработки сверхкомпактных высокопроизводительных радиоволновых датчиков дальности. Использование этих датчиков радиоволнового диапазона помогает изменить будущее Интернета вещей, позволяя миниатюризировать устройства за счет снижения радиопомех и минимизации общих затрат на систему для клиентов.

●Преимущества

[Уменьшение помех позволяет уменьшить размер пакета]

Хотя размещение нескольких антенн внутри корпуса LSI является стандартной практикой, радиопомехи между соседними антеннами могут препятствовать передаче данных, снижая пропускную способность и ухудшая производительность. В результате при проектировании радиочастотных цепей должны быть предусмотрены меры по уменьшению помех. В своих усилиях по уменьшению размера упаковки компания Socionext применяет свой передовой и высокоспециализированный инженерный опыт для смягчения проблем, связанных с помехами между соседними антеннами и шумом, отраженным от полимера упаковки.

[Снижение общей стоимости системы для заказчиков]

Объединение нескольких антенн в один чип может быть полезным для получения лучшего разрешения по азимуту в малом форм-факторе. Это также может помочь избавить клиентов от сложных задач проектирования антенн.
Между тем, выбор процесса CMOS позволяет реализовать на кристалле сложные функции обработки сигналов и интегрировать сложные алгоритмы для определения угла прихода сигнала, расстояния до цели и движения цели. Это сводит к минимуму разработку программного обеспечения, необходимого для обработки нисходящего сигнала микроконтроллером, и снижает требования к производительности микроконтроллера. Эти функции радиолокационных датчиков Socionext снижают энергопотребление системы, значительно сокращают материальные затраты и сокращают время разработки, необходимое для вывода на рынок продуктов клиентов.

●Характеристики

Поскольку каждый продукт имеет встроенную схему измерения расстояния, вы можете использовать ее без каких-либо знаний об обработке сигналов.

Доступен широкий диапазон типов датчиков, в том числе прерывистый и импульсный.

Мы предлагаем линейку продуктов с несколькими каналами приема, которые позволяют обнаруживать информацию о местоположении.

приложений

Ассортимент продукции

Частота 24 ГГц 60 ГГц
Продукт SC1232

Подробнее

SC1233

Подробнее

SC1221

Подробнее

SC1220

Узнать больше

SC1240

Узнать больше

Упаковка/
Конфигурация антенны «Изображение не масштабировано»
Полоса пропускания до 180 МГц до 180 МГц до 6,8 ГГц до 6,8 ГГц до 6,8 ГГц
Обнаруживаемый размер 1Д 2Д 2Д 3D 3D
Интерфейс SPI, I 2 C SPI, I 2 C СПИ СПИ SPI, I 2 C
Средняя потребляемая мощность Средняя: 0,5 мВт* 1 Средняя: 0,6 мВт* 2 Средняя: 1 мВт* 3 * 5 Средняя: 2,5 мВт* 4 Средняя: 0,7 мВт* 6
Размер 9,0 мм x 9,0 мм 9,0 мм x 9,0 мм 9,0 мм x 9,0 мм 7,0 мм x 7,0 мм 4,0 мм x 7,0 мм
Встроенная обработка сигналов
Обнаружение расстояния
Обнаружение движения
Цифровой формирователь луча 		Обнаружение расстояния
Обнаружение движения
Расчет угла. Информация. 		БПФ БПФ Угол/расстояние
обнаружение
3D обнаружение движения
Интеграция Антенна, ВЧ, АЦП,
Цифровой F/E и SP, ввод/вывод 		Антенна, ВЧ, АЦП,
Цифровой F/E и SP, ввод/вывод 		Антенна, ВЧ, АЦП,
Цифровой F/E, ввод/вывод 		Антенна, ВЧ, АЦП,
Цифровой F/E, ввод/вывод 		Антенна, РЧ, АЦП,
Цифровой F/E и SP, ввод/вывод,
ПЗУ для самостоятельной загрузки
[Примечания]

*1: Рабочий цикл 0,1 % в режиме обнаружения движения

*2: Рабочий цикл 0,1 % в режиме обнаружения 2D

*3: Рабочий цикл 0,2 %

*4: Рабочий цикл 0,5 %

*5: 2 передачи одновременно

*6: рабочий цикл 0,1% в режиме обнаружения 2D

Вступительное видео

●Обзор

Вводный обзор радиоволнового датчика дальности.

● Демонстрация обнаружения

Представляем 2D-демонстрацию обнаружения радиоволнового датчика дальности.

Learn more