Passiivsed IR detektorid. Infrapuna turvadetektorid. Toimimispõhimõte ja -tingimused

1.3.1. Passiivsed optoelektroonilised infrapuna (IR) liikumisandurid

Süsteemi loomiseks otsustasin välja valida moodulid, mis sobiksid süsteemi loomiseks ja perimeetri jälgimiseks.

• passiivne infrapuna liikumisandur;
• GSM-moodul;
• sireen.

Vaatleme neid üksikasjalikumalt.

21. sajandil on kõigile tuttav IR andurid– nad avavad uksed lennujaamades ja poodides, kui lähete ukseni. Samuti tuvastavad nad liikumise ja annavad sissemurdmissignalisatsioonis häire.

Praegu on passiivsed optilis-elektroonilised infrapunadetektorid (IR) juhtival kohal ruumide kaitsmisel turvaasutustesse volitamata sissetungi eest. Esteetiline välimus, paigaldamise, seadistamise ja hooldamise lihtsus annavad neile sageli eelise teiste tuvastamisvahendite ees.

Passiivsed optilis-elektroonilised infrapuna (IR) detektorid(neid nimetatakse sageli liikumisandurid või PIR andurid) tuvastada inimese tungimise fakti ruumi kaitstud (kontrollitavasse) ossa, moodustada häiresignaal ja avades täitevrelee (seirejaama relee) kontaktid, edastada signaal " ärevus» hoiatusteadete kohta.

Hoiatusvahendina saab kasutada teavitussüsteemide (SPI) terminalseadmeid (UO) või tulekahju- ja valvesignalisatsiooni juhtimisseadet (PPKOP). Eelnimetatud seadmed (UO või PPKOP) omakorda edastavad saadud häireteate erinevate andmeedastuskanalite kaudu keskseirejaamale (CMS) või kohalikku valvekonsooli.

Andur, mis on tundlik infrapunakiirguse suhtes vahemikus 5-15 µm, tuvastab inimkeha soojuskiirgust. Just selles vahemikus langeb kehade maksimaalne kiirgus temperatuuril 20–40 kraadi Celsiuse järgi.

Mida kuumem on objekt, seda rohkem see kiirgab.
infrapuna prožektorid videokaamerate taustvalgustamiseks, kiir (kaheasendilised) detektorid tala ristumine” ja telerite kaugjuhtimispuldid töötavad lainepikkuste vahemikus, mis on lühem kui 1 mikron, inimesele nähtav spektriala jääb vahemikku 0,45–0,65 mikronit.

Passiivsed andurid seda tüüpi nimetatakse seetõttu, et nad ise ei eralda midagi, vaid tajuvad ainult inimkeha soojuskiirgust.

Probleem on selles, et iga objekt, mille temperatuur on isegi 0ºC, kiirgab infrapunavahemikus üsna palju. Veelgi hullem, detektor ise kiirgab - selle keha ja isegi tundliku elemendi materjal.

Seetõttu töötasid esimesed sellised detektorid, kui ainult detektor ise oli jahutatud näiteks vedela lämmastikuni (-196 ° C). Sellised detektorid pole igapäevaelus kuigi praktilised.

See tähendab, et on oluline, et inimese kiirgus keskenduks ainult ühele saidile ja pealegi muutub see.

Detektor töötab kõige usaldusväärsemalt siis, kui inimese pilt tabab esmalt ühte piirkonda, sealt saabuv signaal muutub suuremaks kui teisest ja siis inimene liigub, nii et tema pilt langeb nüüd teisele alale ja signaal teisele. suureneb ja esimene langeb.

Selliseid üsna kiireid muutusi signaalide erinevuses on võimalik tuvastada isegi kõigi teiste ümbritsevate objektide (ja eriti päikesevalguse) põhjustatud tohutu ja ebastabiilse signaali taustal.

Riis. 1.

IN passiivsed optilis-elektroonilised IR-detektorid infrapuna-soojuskiirgus siseneb Fresneli läätse, misjärel see fokusseeritakse tundlikule püroelektrilisele elemendile, mis asub läätse optilisel teljel.

Passiivsed IR-detektorid võtavad vastu objektidelt infrapunaenergia voogusid ja muudetakse pürovastuvõtja poolt elektriliseks signaaliks, mis siseneb võimendi ja signaalitöötlusahela kaudu häiregeneraatori sisendisse ( riis. 1).

Selleks, et IR passiivne andur sissetungija tuvastaks, peavad olema täidetud järgmised tingimused:

• sissetungija peab ületama anduri tundlikkustsooni kiiret põikisuunas;
• sissetungija liikumine peab toimuma teatud kiiruste vahemikus;
• anduri tundlikkus peaks olema piisav, et registreerida temperatuuride erinevus sissetungija kehapinna (võttes arvesse tema riiete mõju) ja tausta (seinad, põrand) vahel.

• optiline süsteem, mis moodustab anduri kiirgusmustri ja määrab ruumilise tundlikkuse tsooni kuju ja tüübi;
• pürovastuvõtja, mis registreerib inimese soojuskiirgust;
• pürovastuvõtja signaalitöötlusseade, mis eristab liikuva inimese tekitatud signaale loomuliku ja tehisliku päritoluga häirete taustal.

Riis. 2.

Sõltuvalt jõudlusest fresneli objektiiv Passiivsetel optilis-elektroonilistel IR-detektoritel on kontrollitava ruumi erinevad geomeetrilised mõõtmed ja need võivad olla nii mahulise tuvastamise tsooniga kui ka pinna- või lineaarsed.

Selliste detektorite tööulatus on vahemikus 5 kuni 20 m. Nende detektorite välimus on näidatud riis. 2.

Kuidas IR-detektorit petta
IR passiivse liikumistuvastuse meetodi esialgne puudus: inimene peab ümbritsevatest objektidest selgelt erinema temperatuuri poolest. Toatemperatuuril 36,6º ei suuda ükski detektor inimest seintest ja mööblist eristada. Mis veelgi hullem, mida lähemal on temperatuur ruumis 36,6º, seda halvem on detektori tundlikkus. Enamik kaasaegseid seadmeid kompenseerib seda efekti osaliselt, suurendades võimendust temperatuuridel 30º kuni 45º (jah, detektorid töötavad edukalt ka vastupidise languse korral - kui ruum on +60º, tuvastab detektor tänu termoregulatsioonisüsteemile inimese hõlpsalt , hoiab inimkeha temperatuuri umbes 37º). Seega, temperatuuril väljaspool umbes 36º (mida sageli leidub lõunapoolsetes riikides) avavad detektorid uksi väga halvasti või, vastupidi, ülikõrge tundlikkuse tõttu reageerivad nad väikseimagi tuulehingamisele.
Veelgi enam, infrapunadetektorit on lihtne blokeerida toatemperatuuril mis tahes esemega (papp) või panna selga paks mantel ja müts, et käed ja nägu välja ei jääks, ning kui kõnnite piisavalt aeglaselt detektor ei märka selliseid väikeseid ja aeglasi häireid.
Internetis on ka eksootilisemaid soovitusi, näiteks võimas IR-lamp, mis aeglaselt (tavalise dimmeriga) sisse lülitades viib IR-detektori skaalalt välja, mille järel saate selle ees kõndida isegi ilma kasukas. Siinkohal tuleb aga märkida, et head IR-detektorid annavad sel juhul rikkesignaali.
Lõpuks on IR-detektorite kõige tuntum probleem maskeerimine. Kui süsteem on valvest välja lülitatud, siis päevasel ajal tööajal jõuate külastajana õigesse kohta (näiteks poodi) ja tabades hetke, mil keegi ei vaata, blokeerige IR-detektor tükiga. paberist, sulgege see läbipaistmatu isekleepuva kilega või täitke pihustusvärviga. See on eriti mugav inimesele, kes ise seal töötab. Laohoidja blokeeris päeval hoolikalt detektori, ronis öösel läbi akna, võttis kõik välja ja seejärel eemaldas kõik ning kutsus politsei - õudus, röövisid, aga alarm ei töötanud.
Sellise maskeerimise eest kaitsmiseks on saadaval järgmised tehnikad.
1. Kombineeritud (IR + mikrolaine) andurites on võimalik anda rikkesignaal, kui mikrolaineandur tuvastab suure peegeldunud raadiosignaali (keegi tuli väga lähedale või sirutas käe otse detektorile) ja IR andur lõpetas kiirgamise. signaalid. Enamasti ei tähenda see päriselus sugugi kurjategija pahatahtlikku kavatsust, vaid personali hooletust - näiteks blokeeris kõrge virn kaste detektori. Kuid olenemata pahatahtlikust kavatsusest on detektori blokeerimisega tegemist jama ja selline "tõrke" signaal on igati asjakohane.
2. Mõnel juhtpaneeli seadmel on juhtimisalgoritm, kui pärast detektori valvest väljalülitamist tuvastab see liikumise. See tähendab, et signaali puudumist loetakse rikkeks seni, kuni keegi anduri eest möödub ja see annab normaalse "liikumist on" signaali. See funktsioon pole eriti mugav, sest sageli on kõik ruumid desarmeeritud, ka need, kuhu täna keegi ei sisene, kuid selgub, et õhtul tuleb ruumide uuesti valvesse panemiseks minna kõik ruumid, kus päeval kedagi ei viibinud, ja vehkige kätega andurite ees - juhtpaneel veendub andurite töökorras ja võimaldab lahkelt süsteemi valve alla panna.
3. Lõpuks on olemas funktsioon nimega "lähedane tsoon", mis kunagi kuulus riikliku GOST-i nõuete hulka ja mida sageli nimetatakse ekslikult "maskivastaseks". Idee olemus: detektoril peaks olema lisaandur, mis vaataks otse alla, detektori alla või eraldi peegel või spetsiaalne trikk-lääts üldiselt, et alla ei jääks surnud tsooni. (Enamik detektoreid on piiratud vaateväljaga ning enamasti vaatavad ette ja 60 kraadi alla, seega on otse detektori all, põranda kõrgusel umbes meetri kaugusel seinast, väike surnud tsoon.) Arvatakse, et kaval vaenlane saab kuidagi hakkama. suutma sattuda sellesse surnud tsooni ja sealt IR anduri läätse blokeerida (maskeerida) ja siis jultunult mööda tuba ringi käia. Tegelikkuses on detektor tavaliselt paigaldatud nii, et sellesse surnud tsooni pole anduri tundlikkusaladest mööda minnes mingit võimalust sattuda. No võib-olla läbi seina, aga läbi seina tungivate kurjategijate vastu ei aita lisaläätsed.

Raadiohäired ja muud häired
Nagu ma varem ütlesin, töötab IR-andur tundlikkuse piiri lähedal, eriti kui toatemperatuur läheneb 35º C. Muidugi on see ka väga vastuvõtlik häiretele. Enamik infrapunadetektoreid võib anda valehäire, kui asetate mobiiltelefoni nende kõrvale ja helistate. Ühenduse loomise etapis toodab telefon võimsaid perioodilisi signaale 1 Hz lähedase perioodiga (see on vahemik, milles asuvad IR-anduri ees kõndiva inimese tüüpilised signaalid). Paar vatti raadiokiirgust on üsna võrreldav inimese soojuskiirguse mikrovattidega.
Lisaks raadiokiirgusele võib esineda ka optilisi häireid, kuigi IR-anduri lääts on tavaliselt nähtavas piirkonnas läbipaistmatu, kuid võimsad lambid või 100 W auto esituled naaberspektrivahemikus võivad jällegi anda võrreldava signaali. mikrovatti inimeselt soovitud vahemikus. Peamine lootus on samal ajal see, et kõrvalised optilised häired on reeglina halvasti fokusseeritud ja mõjutavad seetõttu võrdselt IR-anduri mõlemat tundlikku elementi, nii et detektor suudab häireid tuvastada ja mitte anda valehäiret.

IR-andurite täiustamise viisid
Juba kümme aastat sisaldavad peaaegu kõik IR turvadetektorid piisavalt võimsat mikroprotsessorit ja on seetõttu muutunud vähem vastuvõtlikuks juhuslikele häiretele. Detektorid suudavad analüüsida signaali korratavust ja iseloomulikke parameetreid, taustasignaali taseme pikaajalist stabiilsust, mis võimaldas oluliselt tõsta häirekindlust.
Infrapunaandurid on põhimõtteliselt läbipaistmatute ekraanide taga kurjategijate vastu kaitsetud, kuid neid mõjutavad kliimaseadmete soojusvood ja kõrvaline valgus (läbi akna). Mikrolaine (raadio) liikumisandurid, vastupidi, on võimelised genereerima valesignaale, tuvastama liikumist raadioläbipaistvate seinte taga väljaspool kaitstud ruume. Samuti on nad vastuvõtlikumad raadiohäiretele. Kombineeritud IR + mikrolainedetektoreid saab kasutada nii skeemi "JA" järgi, mis vähendab oluliselt valehäirete tõenäosust, kui ka skeemi "OR" järgi eriti kriitiliste ruumide puhul, mis praktiliselt välistab võimaluse neist üle saada.
IR-andurid ei suuda teha vahet väikese inimese ja suure koera vahel. On mitmeid andureid, mille tundlikkus väikeste objektide liikumise suhtes väheneb oluliselt tänu 4-ala andurite ja spetsiaalsete läätsede kasutamisele. Pika inimese ja madala koera signaal on sel juhul teatud tõenäosusega eristatav. Tuleb hästi aru saada, et põhimõtteliselt on võimatu täielikult eristada kükitavat teismelist tagajalgadel seisvast rottweilerist. Sellegipoolest saab valehäirete tõenäosust oluliselt vähendada.
Mõni aasta tagasi ilmusid veelgi keerukamad andurid – 64 tundliku alaga. Tegelikult on see lihtne termokaamera, mille maatriks koosneb 8 x 8 elemendist. Võimsa protsessoriga varustatud andurid (ei saa neid üldse "detektoriks" nimetada) suudavad määrata liikuva sooja sihtmärgi suuruse ja kauguse, selle liikumise kiiruse ja suuna - 10 aastat tagasi olid sellised andurid. peeti rakettide suunamise tehnoloogia kõrgpunktiks ja nüüd kasutatakse neid tavapäraste varaste eest kaitsmiseks. Ilmselt harjume varsti IR-andurit väikesteks robotiteks kutsuma, mis sind öösiti äratavad sõnadega: “Vabandust, härra, aga vargad, härra, nad tahavad teed. Kas ma peaksin neile kohe teed serveerima või paluma neil oodata, kuni pesete end ja võtate oma revolvri?

Passiivse IKSO tööpõhimõte. Passiivsete ICSO-de tööpõhimõte põhineb tuvastusobjekti poolt väljastatava soojusvoo poolt tekitatud signaalide registreerimisel. Kasulik signaal inertsiaalse ühekohalise kiirgusvastuvõtja väljundis määratakse järgmise avaldise abil:

kus S u on kiirgusvastuvõtja pingetundlikkus, on optilise süsteemi sisendaknale langeva ja tuvastustsoonis objekti liikumisest põhjustatud soojusvoo suuruse muutus.

Maksimaalne väärtus vastab juhule, kui objekt on täielikult ICS-i vaateväljas. Tähistame selle väärtuse kui

Eeldades, et optilise süsteemi kaod on nii väikesed, et neid võib tähelepanuta jätta, saame neid väljendada objekti ja tausta parameetrite kaudu. Laske taustal, mille pinnal on absoluutne temperatuur T f ja emissioon E f, ilmub objekt, mille absoluutne temperatuur Tob, ja emissioon Eov. Objekti projektsiooni pindala vaatlussuunaga risti olevale tasapinnale on tähistatud kui nii, ja taustaprojektsiooni ala vaateväljas - B f. Seejärel määratakse optilise süsteemi sisendaknale langeva soojusvoo väärtus enne objekti ilmumist avaldisega:

kus on kaugus sisestusaknast taustapinnani; 1. f - tausta heledus; S BX - optilise süsteemi sisendakna ala.

Objekti tekitatud soojusvoo väärtus määratakse sarnaselt:

Kus t - kaugus IKSO-st objektini; - objekti heledus.

Objekti juuresolekul tekitavad sisestusaknale langeva soojusvoo objekt ja taustpinna see osa, mida objekt ei varjesta, millest kogu soojusvoog

Seejärel kirjutatakse soojusvoo AF muutus järgmiselt:

Eeldades, et Lamberti seadus kehtib objekti ja tausta kohta, väljendame heledust Lo6 ja b f kiirguse ja absoluutsete temperatuuride kaudu:

kus on Stefan-Boltzmanni konstant.

Asendades ja sisse, saame AF-i avaldise objekti ja tausta absoluutsete temperatuuride ja emissiivsuste järgi:

Optilise süsteemi ja kiirgusvastuvõtja antud parameetrite korral määrab signaali väärtuse vastavalt kiirgustiheduse muutumisele täielikult DE.

Inimese naha kiirgusvõime on väga kõrge, keskmiselt 0,99 musta keha suhtes lainepikkustel üle 4 mikroni. Spektri IR-piirkonnas on nahakatte optilised omadused lähedased musta keha omadele. Naha temperatuur sõltub soojusvahetusest naha ja keskkonna vahel. Termokaamera Aga-750 abil tehtud mõõtmised näitasid, et õhutemperatuuril +25°С varieerub temperatuur inimese peopesa pinnal +32 ... + 34°С piires ning õhutemperatuur +19°С - sees +28...+30°С. Rõivaste olemasolu vähendab objekti heledust, kuna riiete temperatuur on madalam kui palja naha temperatuur. Ümbritseva õhutemperatuuri +25°C juures oli ülikonda riietatud inimese mõõdetud keskmine kehapinna temperatuur +26°C. Ka riietuse emissioon võib erineda palja naha omast.

Muud avaldises sisalduvad parameetrid võivad sõltuvalt konkreetsest olukorrast ja/või tööülesandest omandada erinevaid väärtusi.

Vaatleme üksikasjalikumalt signaali moodustumise protsessi ja peamisi häirete tüüpe, mis mõjutavad passiivsete ICSO-de vale tööd.

Signaali moodustumine. ICSO mürakindluse parandamise meetodite ja algoritmide paremaks mõistmiseks on vajalik ettekujutus signaali peamistest parameetritest - kujust, amplituudist, kestusest, sõltuvusest inimese liikumiskiirusest ja taustatemperatuurist.

Vaatleme ühte 10 m pikkust kiirte tuvastamise tsooni, mille tala läbimõõt koonuse põhjas on 0,3 m. Eeldatakse, et inimene läbib selle suhtes normaalse tsooni maksimaalse ja minimaalse kiirusega 10, 5 ja 1 m kaugusel 10 m kaugusel asuv vastuvõtja on kolmnurga kujuline, mille maksimum on siis, kui tsoon on täielikult kaetud. Joonisel fig. 4.8.6 näitab selle signaali spektrit. Kui ristub kiirelt lühemalt, on signaal järskude esiosadega trapetsi kujuline ja selle signaali spekter on joonisel fig. 4.9.6.

Ilmselgelt on signaali kestus pöördvõrdeline liikumiskiiruse ja kaugusega vastuvõtjani.

Reaalne signaal erineb ideaalsest pildist võimendustee tekitatud moonutuste ja taustatemperatuuri kõikumisest tekkiva kaootilise müra tõttu. Kodumaise pürovastuvõtja PM2D abil saadud reaalsete signaalide salvestused on näidatud joonisel fig. 4.10. Siin on toodud ka selle spektraalsed omadused, mis saadakse tegelikult salvestatud signaalide läbimisel ettevõtte spektrianalüsaatorist

Kirjete analüüs võimaldab määrata tsooni ületamisel tekkivate signaalide edastamiseks vajaliku spektraalse "akna" mis tahes kohas kogu kiirusvahemikus 0,1 kuni 15 Hz. Samal ajal on signaali nõrgenemine võimalik vahemiku servades, kuna püroelektrilisel vastuvõtjal on amplituud-sageduskarakteristik, mille langus on vahemikus 5 ... 10 Hz. Selle kompenseerimiseks on vaja signaalitöötlusteele sisestada spetsiaalne korrigeeriv võimendi, mis tagab sagedusreaktsiooni tõusu vahemikus 5 ... 20 Hz.

temperatuuri kontrast. Signaali amplituudi, nagu juba mainitud, määrab temperatuurikontrast inimkeha ja selle tausta vahel, millele kiir on suunatud. Kuna ruumitemperatuuri muutumise järel muutub tausttemperatuur, muutub ka nende erinevusega võrdeline signaal.

Kohas, kus inimese ja tausta temperatuur langevad kokku, on väljundsignaali väärtus null. Kõrgematel temperatuuridel muudab signaal märki.

Ruumi tausttemperatuur peegeldab ruumi välisõhu seisundit mõningase viivitusega, mis on tingitud hoone konstruktsioonimaterjalide soojusinertsist.

Temperatuurikontrast oleneb ka inimese välispinna temperatuurist, s.t. enamasti oma riietest. Ja siin osutub oluliseks järgmine asjaolu. Kui inimene siseneb ruumi, kus IKSO on paigaldatud, väljast, näiteks tänavalt, kus temperatuur võib oluliselt erineda ruumi temperatuurist, siis esimesel hetkel võib soojuskontrast olla märkimisväärne. Seejärel, kui riiete temperatuur "kohandub" toatemperatuuriga, signaal väheneb. Kuid isegi pärast pikka ruumis viibimist sõltub signaali tugevus riietuse tüübist. Joonisel fig. 4.11 näitab inimese temperatuurikontrastsuse eksperimentaalseid sõltuvusi ümbritsevast temperatuurist. Katkendjoon näitab eksperimentaalsete andmete ekstrapoleerimist temperatuuridele üle 40 °C.

Varjutatud ala 1 on kontrastide vahemik sõltuvalt riietuse vormist, tausta tüübist, inimese suurusest ja tema liikumiskiirusest.

Oluline on märkida, et temperatuurikontrastsuse üleminek nullist toimus ainult siis, kui temperatuurivahemikus 30...39,5°C viidi mõõtmised läbi pärast inimese kohanemist köetavas ruumis 15 minutit. Varem alla 30°C temperatuuriga ruumis või 44°C välisõhus viibinud isiku CO tundlikkuse tsooni sissetungi korral on signaali tasemed temperatuurivahemikus 30. ..39,5°C asuvad piirkonnas 2 ja ei ulatu nullini.

Temperatuurijaotus inimpinnal ei ole ühtlane. Kõige lähemal on see 36°C avatud kehaosadel - näol ja kätel ning riiete pinna temperatuur on ruumi taustale lähemal. Seetõttu sõltub pürovastuvõtja sisendis olev signaal sellest, milline kehaosa kattub tundlikkuse tsooniga.

Signaali moodustamise protsessi arvessevõtmine võimaldab meil teha järgmised järeldused:

Signaali amplituudi määrab inimese pinna ja tausta temperatuurikontrast, mis võib ulatuda kraadi murdosast kümnete kraadideni;

Signaali kuju on kolmnurkse või trapetsikujuline, signaali kestuse määrab kiire tsooni ristumiskoht ja liikudes piki normaalset kiirele, võib see olla vahemikus 0,05 kuni 10 s. Normaalse nurga all liikudes pikeneb signaali kestus. Signaali maksimaalne spektraalne tihedus jääb vahemikku 0,15 kuni 5 Hz;

Kui inimene liigub mööda kiirt, on signaal minimaalne ja selle määrab ainult temperatuuride erinevus inimese pinna üksikute osade vahel ja ulatub kraadide murdosadesse;

Kui inimene liigub kiirte vahel, siis signaal praktiliselt puudub;

Inimese kehapinna temperatuuri lähedasel toatemperatuuril on signaal minimaalne; temperatuuride erinevus on kraadi murdosa;

Signaali amplituudid tuvastustsooni erinevates kiirtes võivad üksteisest oluliselt erineda, kuna need on määratud inimkeha temperatuurikontrastsusega ja tausta pindalaga, kuhu see kiir on suunatud. Erinevus võib olla kuni kümme kraadi.

Passiivse IKSO häired. Liigume edasi passiivsete ICSO-de vale toimimist põhjustavate interferentsiefektide analüüsi juurde. Häire all mõeldakse igasugust väliskeskkonna või vastuvõtva seadme sisemüra mõju, mis ei ole seotud inimese liikumisega SO tundlikkustsoonis.

Häirete klassifikatsioon on järgmine:

Soojus, mis on põhjustatud taustküttest päikesekiirgusega kokkupuutel, radiaatorite, kliimaseadmete, tuuletõmbuse tööst voolab konvektsioonõhk;

elektriline, mis on põhjustatud CO elektroonilise osa üksikute elementide elektri- ja raadiokiirguse allikatest;

Oma, pürovastuvõtja müra ja signaali võimendustee tõttu;

Autsaiderid, kes on seotud väikeste loomade või putukate CO tundlikkuse tsoonis liikumisega CO sisendi optilise akna pinnal.

Kõige olulisem ja "ohtlikum" interferents on termiline, mis on põhjustatud taustapiirkondade temperatuuri muutusest, millele on suunatud kiire tundlikkuse tsoonid. Päikesekiirgusega kokkupuude põhjustab ruumi üksikute seina- või põrandaosade temperatuuri lokaalset tõusu. Samal ajal ei läbi seadme filtreerimisahelaid temperatuuri järkjärguline muutumine, kuid selle suhteliselt järsud ja "ootamatud" kõikumised, mis on seotud näiteks päikese varjutamisega mööduvate pilvede või läbipääsuga. sõidukid, tekitavad häireid, mis on sarnased inimese läbisõidu signaaliga. Müra amplituud sõltub selle tausta inertsist, millele kiir on suunatud. Näiteks palja betoonseina temperatuurimuutusaeg on palju pikem kui puidust või tapeeditud seinal.

Joonisel fig. antakse rekord tüüpiliste päikesehäirete kohta pürovastuvõtja väljundis pilve läbimise ajal, samuti selle spekter.

Sellisel juhul ulatub temperatuurimuutus päikesekiirguse mõjul 1,0 ... 1,5 ° C-ni, eriti juhtudel, kui kiir suunatakse madala inertsiga taustale, näiteks puidust seinale või riidest kardinale. Selliste häirete kestus sõltub varjutamise kiirusest ja võib jääda inimese liikumisele iseloomulike kiiruste vahemikku. Tuleb märkida üks oluline asjaolu, mis võimaldab selliste häiretega toime tulla. Kui kaks kiirt on suunatud tausta naaberaladele, siis on päikesekiirgusest tuleneva häiresignaali tüüp ja amplituud igas kiires peaaegu samad, s.t. on tugev interferentskorrelatsioon. See võimaldab vooluringi sobival konstruktsioonil neid maha suruda, lahutades signaalid,

Konvektiivseid häireid põhjustavad liikuvate õhuvoogude mõju, nagu näiteks avatud aknaga tuuletõmbus, aknapraod, aga ka kodumajapidamises kasutatavad kütteseadmed – radiaatorid ja konditsioneerid. Õhuvoolud põhjustavad taustatemperatuuri kaootilisi kõikumisi, mille amplituud ja sagedusvahemik sõltuvad õhuvoolu kiirusest ja taustapinna omadustest.

Erinevalt päikesekiirgusest on konvektiivsed häired tausta erinevatest osadest, mis mõjutavad isegi 0,2 ... 0,3 m kaugusel, omavahel nõrgalt korrelatsioonis ja nende lahutamisel ei ole mõju.

Elektrilised häired tekivad siis, kui sisse lülitatakse kõik elektri- ja raadiokiirgusallikad, mõõte- ja majapidamisseadmed, valgustus, elektrimootorid, raadiosaateseadmed, samuti voolukõikumised kaabelvõrgus ja elektriliinides. Pikselahendused tekitavad samuti märkimisväärse häiretaseme.

Püroelektrilise vastuvõtja tundlikkus on väga kõrge - kui temperatuur muutub 1 ° C võrra, on otse kristallist väljundsignaal murdosa mikrovoldist, nii et häireallikate häired, mis on mitu volti meetri kohta, võivad põhjustada tuhandeid häireimpulsse. korda suurem kui kasulik signaal. Suurem osa elektrilistest häiretest on aga lühikese kestusega või järsu servaga, mis võimaldab neid kasulikust signaalist eristada.

Pürovastuvõtjale omased mürad määravad ICSO kõrgeima tundlikkuse piiri ja on valge müra kujul. Sellega seoses ei saa siin filtreerimismeetodeid kasutada. Müra intensiivsus suureneb, kui kristalli temperatuur tõuseb umbes kaks korda kümne kraadi kohta. Kaasaegsete püroelektriliste vastuvõtjate sisemise müra tase vastab temperatuurimuutusele 0,05...0,15°C.

Järeldused:

1. Häirete spektraalvahemik kattub signaalide vahemikuga ja jääb murdosast kuni kümnete hertsini.

2. Kõige ohtlikum häireliik on päikese taustvalgustus, mille mõjul tõuseb tausttemperatuur 3...5°C võrra.

3. Päikesekiirgusest tulenevad häired tausta lähedal asuvatele aladele on üksteisega tugevas korrelatsioonis ja võivad nõrgeneda, kui kasutada CO konstrueerimiseks kahekiirte skeemi.

4. Termiliste kodumasinate konvektiivsed häired on kõikuvate juhuslike temperatuurikõikumiste kujul, mis ulatuvad 2 ... 3 ° C-ni sagedusvahemikus 1 kuni 20 Hz, talade vahel on nõrk korrelatsioon.

5. Elektrilised häired esinevad lühikeste impulsside või järsu servaga sammude kujul, indutseeritud pinge võib olla signaalist sadu kordi suurem.

6. Püroelektrilise vastuvõtja sisemised mürad, mis vastavad signaalile, kui temperatuur muutub 0,05...0,15 °C võrra, asuvad sagedusalas, mis kattub signaali vahemikuga ja suureneb proportsionaalselt temperatuuriga ligikaudu kaks korda iga 10° kohta. C.

Passiivsete ICSOde mürakindluse parandamise meetodid.Diferentsiaalne vastuvõtumeetod Zh-kiirgus on muutunud üsna laialt levinud. Selle meetodi olemus on järgmine: kahekohalise vastuvõtja abil moodustatakse kaks ruumiliselt eraldatud tundlikkustsooni. Mõlemas kanalis genereeritud signaalid lahutatakse üksteisest:

On selge, et kahte ruumiliselt eraldatud tundlikkustsooni ei saa liikuv objekt korraga ületada. Sel juhul ilmuvad signaalid kanalites vaheldumisi, seetõttu nende amplituud ei vähene. Valemist järeldub, et diferentsiaalvastuvõtja väljundis on müra null, kui on täidetud järgmised tingimused:

1. Häirete vormid kanalites on samad.

2. Häirete amplituudid on samad.

3. Häiretel on sama ajaasend.

Päikese interferentsi korral on täidetud tingimused 1 ja 3. Tingimus 2 on täidetud ainult siis, kui mõlemas kanalis on taustaks sama materjal või päikeseenergia langemisnurgad taustal on mõlemas või mõlemas kanalis samad. kanalid, päikesekiirguse voog langeb kogu tausta alale, mis piirab tundlikkustsooni. Joonisel fig. näidatakse diferentsiaalastme väljundis oleva müra amplituudi sõltuvust selle sisendi müra amplituudist.

Parameeter on kanalites esinevate interferentsiefektide amplituudide suhe. Sel juhul peame silmas, et tingimused 1 ja 3 on täidetud.

Jooniselt fig. on näha, et kanalite häireefektide amplituudide piisavalt hea kokkulangevuse korral saavutatakse nende häirete 5 ... 10-kordne mahasurumine. U B xi/U jaoks B x2> 1.2, häirete summutus väheneb ja tunnus oui = / kaldub ühe vastuvõtja sarnasele omadusele.

Konvektiivsete häirete mõjul määrab diferentsiaalvastuvõtja poolt selle summutamise astme selle korrelatsiooni määr taustpinna ruumiliselt eraldatud punktides. Konvektiivsete häirete ruumilise korrelatsiooni määra saab hinnata, mõõtes selle intensiivsust diferentsiaal- ja tavapäraste vastuvõtumeetoditega. Mõnede mõõtmiste tulemused on näidatud joonisel fig. 4.14.

Optimaalne sageduse filtreerimine. Selle meetodi abil on võimalik häireid tõhusalt summutada signaalide ja häirete sagedusspektrite olulise erinevusega. Ülaltoodud andmetest järeldub, et meie puhul sellist erinevust ei ole. Seetõttu ei ole selle meetodi kasutamine häirete täielikuks summutamiseks võimalik.

Peamine müratüüp, mis määrab ICSO tundlikkuse, on vastuvõtja sisemine müra. Seetõttu võimaldab võimendi ribalaiuse optimeerimine sõltuvalt signaali spektrist ja vastuvõtja müra iseloomust realiseerida vastuvõtusüsteemi piiravaid võimalusi.

Optiline spektraalfiltreerimine. Optilise spektraalfiltreerimise meetodi olemus on sama, mis optimaalse sagedusfiltreerimise puhul. Spektraalfiltreerimisega summutatakse müra signaalide ja müra optiliste spektrite erinevuste tõttu. Konvektiivsete häirete ja päikesekiirguse mõjul taustatemperatuuri muutumise tõttu tekkiva päikese interferentsi komponendi puhul need erinevused praktiliselt puuduvad, kuid taustalt peegelduva päikese interferentsi komponendi spekter erineb oluliselt signaali spektrist. Musta keha energia heleduse spektraaltihedus määratakse Plancki valemiga:

kus on lainepikkus; k - Boltzmanni konstant; T - kehatemperatuur; h on Plancki konstant; c on valguse kiirus.

Objekti kontrastkiirguse ja päikesekiirguse suhtes normaliseeritud funktsiooni graafiline esitus on näidatud joonisel fig. 4.15.

Lineaarse optimaalse filtreerimise klassikalise teooria kohaselt peab maksimaalse signaali-müra suhte tagamiseks optilise filtri spektraalne pääsuriba sobitama objekti kontrastse kiirguse spektriga ja olema joonisel fig. 4.15.

Masstoodangu materjalidest vastab sellele tingimusele kõige paremini hapnikuvaba klaas IKS-33.

Nende filtrite päikesekiirguse häirete summutamise aste erinevatel taustadel on näidatud tabelis. 4.1. Tabelis on näha, et suurim päikesekiirguse häirete summutamine saavutatakse IKS-33 filtriga. Must polüetüleenkile on mõnevõrra halvem kui IKS-33.

Seega, isegi IKS-33 filtri kasutamisel summutatakse päikesehäireid vaid 3,3 korda, mis ei saa kaasa tuua passiivse optilise tuvastusvahendi mürakindluse radikaalset paranemist.

Optimaalne ruumiline sagedusfiltreerimine. On teada, et optimaalse lineaarse filtreerimise tingimustes tuvastamise omadused on üheselt seotud signaali-müra suhte väärtusega. Nende hindamiseks ja võrdlemiseks on mugav kasutada kogust

kus U - signaali amplituud, - signaali võimsuse spektraalne tihedus, - interferentsi võimsuse spektraalne tihedus.

Tabel 1. Päikese häirete summutamise aste erinevate filtritega erinevate taustade jaoks

Füüsiliselt on väärtus signaali energia ja interferentsi võimsuse spektraaltiheduse suhe. Ilmselgelt muutub elementaarse tundlikkuse tsooni ruuminurga muutumisel taustast väljastatavate ja vastuvõtukanalisse sisenevate häirete intensiivsus. Samal ajal sõltub signaali amplituud elementaarse tundlikkuse tsooni geomeetrilisest kujust. Uurime välja, millisel elementaarse tundlikkuse tsooni konfiguratsioonil saavutab q väärtus maksimaalse väärtuse, mille jaoks peame lihtsaimaks tuvastamismudeliks. Olgu ICSO tundlikkuse tsoon tausta suhtes fikseeritud ja tuvastatav objekt liigub nurkkiirusega Vo6 vaatluspunkti suhtes. Tundlikkustsoon ja objekt optilise telje suhtes normaalses tasapinnas on ristkülikukujulised ning objekti ja vaatevälja nurkmõõtmed on nii väikesed, et seda saab piisava täpsusega arvestada

kus on ruuminurk, mille all objekti nähakse; on tundlikkustsooni ruuminurk; on objekti nurga suurus

vastutab horisontaal- ja vertikaaltasandil; tundlikkustsooni nurga suurus vastavalt horisontaal- ja vertikaaltasandil;

Objekti B umbes energia heledus on kogu selle pinnal sama ja taustmüra energiaheleduse spektraaltihedus on sama kogu taustapinnal. Signaal ja taustmüra on lisanduvad. Objekti liikumine toimub ühtlaselt nurga a tasapinnal. Energia vastuvõtja on inertsiaalne, ruutkeskne. Vastuvõtja signaal suunatakse häälestatavasse optimaalsesse filtrisse. Seejärel määratakse vastuvõtja väljundis taustahäirete spektraalne võimsustihedus avaldise abil:

Kus Kopt- optilise süsteemi ülekandetegur; TO T- signaali levitee edastustegur; TO P- vastuvõtja tundlikkus.

Kui objekt läbib vaatevälja, genereeritakse vastuvõtja väljundis signaaliimpulss, mille kuju ja spekter, juhul kui u, määratakse avaldiste abil:

kus U0 on amplituudiühikuga signaaliimpulss; - amplituudiühikuga signaaliimpulsi spekter.

Müra kiirgava tausta korral, mille võimsusspektri tihedus on selline, määratakse inertsiaalse vastuvõtja väljundi väärtus vastavalt avaldisele järgmiselt.

Suuruse o sõltuvuse olemus ja selle kuju on näidatud joonisel fig. 4.16. Eelnevast järeldub, et signaali ja tausta müra maksimaalse suhte tagamiseks tuleks tundlikkustsooni kuju seostada objekti kujuga.

Kõikuva taustmüra korral saavutatakse signaali/taustmüra suhte maksimaalne väärtus siis, kui elementaarse tundlikkuse tsooni geomeetriline kuju langeb kokku objekti kujuga. See järeldus kehtib ka päikeseenergia impulsshäirete korral. Seda kinnitab ilmselge tõsiasi, et kui tundlikkustsooni ruuminurk suureneb väärtuselt, mis on võrdne ruuminurgaga, mille all objekt on nähtav, siis signaali amplituud ei muutu ja päikese häirete amplituud suureneb võrdeliselt tundlikkustsooni täisnurk. See tähendab, et optimaalse ruumilise sagedusega filtreerimise meetod võimaldab suurendada passiivse optilise tuvastusvahendi mürakindlust nii konvektiivsete kui ka päikesehäirete suhtes.

Kaheribaline meetod infrapunakiirguse vastuvõtmiseks. Selle meetodi olemus seisneb teise kanali sisseviimises ICSO-sse, mis tagab IR-kiirguse vastuvõtmise nähtavas või lähipiirkonnas, et saada lisateavet, mis eristab signaali häiretest. Sellise kanali kasutamine koos põhikanaliga ühe ruumi tingimustes on ebaefektiivne, kuna nii signaal kui ka häired valgustuse juuresolekul tekivad mõlemas spektrivahemikus. Palju tõhusam on nähtava leviulatuse kanali kasutamine, kui see paigaldatakse väljaspool kaitstud ruume, kohtadesse, kuhu ei ole võimalik seda kanalit tehisvalgusallikatega blokeerida. Sel juhul genereerib kanal päikesevalguse muutumisel signaali, mis keelab ICSO võimaliku töö päikesehäirete mõjul. Sellise organisatsiooniga võimaldab kaheribaline meetod täielikult kõrvaldada ICSO valepositiivsed tulemused, mis on võimalikud päikesehäirete esinemise tõttu. Termilise kanali blokeerimise võimalus häirete ajaks on ilmne.

Parameetrilised meetodid IKSO mürakindluse parandamiseks. ICSO mürakindluse parandamise parameetriliste meetodite aluseks on kasulike signaalide tuvastamine ühe või nende signaalide ilmnemist põhjustavate objektide parameetrite kombinatsiooni abil. Selliste parameetritena saab kasutada objekti kiirust, selle mõõtmeid, kaugust objektist. Praktikas ei ole konkreetsed parameetrite väärtused reeglina ette teada. Siiski on nende määratluses mõni valdkond. Niisiis, jalgsi liikuva inimese kiirus on alla 7 m/s. Selliste piirangute kombinatsioon võib kasuliku signaali määratluspiirkonda oluliselt kitsendada ja seega vähendada valehäire tõenäosust.

Vaatleme mõningaid viise objekti parameetrite määramiseks selle passiivse optilise tuvastamise ajal. Objekti kiiruse, selle lineaarse suuruse liikumissuunas ja kauguse määramiseks on vaja korraldada kaks paralleelset tundlikkustsooni, mis on objekti liikumise tasapinnas teatud baaskauguse L kaugusel. on lihtne kindlaks teha, et objekti kiirus on tundlikkustsoonide suhtes normaalne

kus on signaalide vaheline viivitusaeg vastuvõtukanalites.

Objekti lineaarne mõõde bob tundlikkustsoonide suhtes normaalses tasapinnas on määratletud kui

kus thio .5 - signaaliimpulsi kestus tasemel U=0,5U max .

Eeldusel, et kaugus objektini määratakse avaldise järgi

kus on elementaarse tundlikkuse tsooni nurga suurus radiaanides; on signaaliimpulsi esiosa kestus.

Saadud parameetrite väärtused wob, b^, D o6 võrreldakse nende definitsiooni aladega, misjärel tehakse otsus objekti tuvastamiseks. Juhul, kui kahe paralleelse tundlikkustsooni korraldamine on võimatu, võivad identifitseerimisparameetritena olla signaaliimpulsi parameetrid: tõusuaeg, impulsi kestus jne. Selle meetodi rakendamise peamiseks tingimuseks on vastuvõtutee lai ribalaius, mis on vajalik signaali vastuvõtmiseks ilma selle kuju moonutamata, s.t. sel juhul on optimaalse filtreerimismeetodi kasutamine välistatud. Parameeter, mida optimaalse filtreerimise käigus ei moonutata, on signaalidevahelise viivituse kestus, mis esineb ruumiliselt hajutatud kanalites. Seetõttu saab selle parameetri järgi tuvastada ilma vastuvõtutee ribalaiust laiendamata. Kasuliku signaali tuvastamiseks ICSO-s, mille tundlikkuse tsoon on parameetri m 3 osas, on vajalik, et see moodustatakse objekti liikumistasandil sõltumatute vastuvõtjate abil.

Näiteks võtke arvesse signaaliimpulsi parameetrite määratluspiirkondi ja m 3 väärtust ühepositsioonilise ICSO jaoks, millel on mitme kiire tundlikkuse tsoon elementaarse tundlikkuse tsooni nurkdivergentsi tegelike väärtuste juures a n = 0,015 rad, sissepääsupupilli suurus d = 0,05 m ja tundlikkustsoonide vaheline nurk a p = 0,3 rad.

Impulsi kestus nulltasemel määratakse avaldisega

Impulsi kestuse domeen kiirusvahemiku V jaoks O 6 \u003d 0,1,7,0 m / s, on t io \u003d 0,036 ... 4,0 s. Dünaamiline ulatus

Impulsi kestuse määramise domeen tasemel 0,5U max on juba 0,036 ... 2,0 s ja dünaamiline ulatus

Signaaliimpulsi esiosa kestus määratakse avaldisega

Kus on definitsiooni ja dünaamika valdkond

ulatus

Külgnevates kanalites esinevate impulsside vahelise viivituse kestuse saab määrata järgmise valemiga:

Viivituse väärtuse määratlusvahemik0...30 s. Aktsepteeritud väärtuse d=0,05 m ja vahemiku D o6 = 1...10 m korral on definitsiooniala 4,5...14,0 ja dünaamiline ulatus 3,1.

d=0 dünaamilise ulatusega kõigi vahemiku väärtuste jaoks Tee 6=0...10 m.

Seega on kõige stabiilsem identifitseerimisparameeter t 3 /tf väärtus.

Päikese häirete ilmnemise sünkroonsuse tõttu ruumiliselt eraldatud kanalites, märgitud jaotises. 4.3, on parameetri abil võimalik sellest täielikult lahti häälestada

Sõltumatute kanalite kasutamine võimaldab suurendada seadme vastupidavust konvektiivsetele häiretele, kuna lõplik otsus tuvastamise kohta tehakse ainult siis, kui signaale tuvastatakse vähemalt kahes kanalis teatud ajavahemiku jooksul, mis on määratud maksimaalse võimaliku viivitusega. signaali impulss kanalite vahel. Sel juhul määratakse valehäire tõenäosus avaldisega

kus RLS1. Рlsg - valehäire tõenäosused eraldi kanalites.

IKSO mürakindluse parandamise meetodite võrdlev analüüs.Ülaltoodud meetodid ICSO mürakindluse parandamiseks on üsna mitmekesised nii oma füüsilise olemuse kui ka rakendamise keerukuse poolest. Igal neist eraldi on nii teatud eelised kui ka puudused. Nende meetodite võrdlemise hõlbustamiseks positiivsete ja negatiivsete omaduste kombinatsiooni osas koostame morfoloogilise tabeli. 4.2.

Tabelist on näha, et ükski meetod ei suuda kõiki häireid täielikult maha suruda. Kuid mitme meetodi samaaegne kasutamine võimaldab ICSO mürakindlust märkimisväärselt suurendada seadme kui terviku väikese komplikatsiooniga. Vastavalt positiivsete ja negatiivsete omaduste kogumile on eelistatuim kombinatsioon: spektraalfiltreerimine + ruumiline sagedusfiltreerimine + parameetriline meetod.

Vaatleme peamisi tänapäevases ICSO-s praktikas rakendatud meetodeid ja vahendeid, mis võimaldavad tagada piisavalt suure tuvastamise tõenäosuse minimaalse valehäirete sagedusega.

Vastuvõtva seadme kaitsmiseks väljaspool signaali spektrivahemikku jääva kiirguse mõjude eest võetakse järgmised meetmed:

Püromooduli sissepääsu aken on suletud germaaniumplaadiga, mis ei lase kiirgust lainepikkusega alla 2 μm;

Kogu CO sissepääsuaken on valmistatud suure tihedusega polüetüleenist, mis tagab piisava jäikuse geomeetriliste mõõtmete säilitamiseks ja samal ajal ei edasta kiirgust lainepikkuste vahemikus 1-3 mikronit;

Tabel 2. IKSO mürakindluse parandamise meetodid

Fresneli läätsed on valmistatud polüetüleenist sissepääsuakna pinnale tembeldatud kontsentriliste ringidena, mille fookuskaugus vastab inimese kehatemperatuurile iseloomulikule maksimaalsele kiirgustasemele. Teiste lainepikkuste kiirgus "määrdub", läbides selle objektiivi ja seeläbi nõrgenenud.

Need meetmed võimaldavad vähendada spektrivahemikust väljapoole jäävate allikate häirete mõju tuhandeid kordi ja tagada ICSO toimimise võimalus tugeva päikesevalguse, valgustuslampide jms tingimustes.

Võimas vahend termiliste häirete eest kaitsmiseks on kahe platvormiga pürovastuvõtja kasutamine kahe kiire tundlikkuse tsooni moodustamisega. Signaal inimese läbimise ajal tekib järjestikku mõlemas kiires ja soojusmüra on tugevas korrelatsioonis ja seda saab nõrgendada lihtsaima lahutamisskeemi abil. Kõikides kaasaegsetes passiivsetes ICSO-des on kasutusel kaheplatvormilised püroelemendid, viimastes mudelites ka quad püroelemente.

Signaalitöötlusalgoritmide käsitlemise alguses tuleks teha järgmine märkus. Erinevad tootjad võivad algoritmi tähistamiseks kasutada erinevat terminoloogiat, kuna tootja annab sageli mõnele töötlemisalgoritmile kordumatu nime ja kasutab seda oma kaubamärgi all, kuigi tegelikult võib ta kasutada mõnda traditsioonilist signaalianalüüsi meetodit, mida teised ettevõtted kasutavad .

Algoritm optimaalne filtreerimine hõlmab mitte ainult signaali amplituudi, vaid kogu selle energia kasutamist, st amplituudi ja kestuse korrutist. Signaali täiendav informatiivne märk on kahe esikülje olemasolu - "kiire" sissepääsu juures ja selle väljundis, mis võimaldab teil häälestada palju häireid, mis näevad välja nagu "sammud". Näiteks IKSO Vision-510 puhul analüüsib töötleja diferentsiaalpürovastuvõtja väljundi lainekuju bipolaarsust ja sümmeetriat. Töötlemise olemus seisneb signaali võrdlemises kahe lävega ning mõnel juhul erineva polaarsusega signaalide amplituudi ja kestuse võrdlemine. Seda meetodit on võimalik kombineerida ka positiivsete ja negatiivsete lävede ületamise eraldi loendamisega. PARADOX on andnud sellele algoritmile nime Entry/Exit Analysis.

Tulenevalt asjaolust, et elektrimüra on kas lühiajalise või järsu esiosaga, on mürakindluse parandamiseks kõige tõhusam kasutada detuning-algoritmi – järsu esiosa esiletõstmist ja väljundseadme blokeerimist nende toimimise ajaks. Seega saavutatakse CO stabiilne töö isegi intensiivsete elektri- ja raadiohäirete tingimustes vahemikus sadadest kilohertsist kuni ühe gigahertsini väljatugevusega kuni SE/m. Kaasaegse IKSO passid näitavad vastupidavust elektromagnetilistele ja raadiosageduslikele häiretele väljatugevusega kuni 20 ... 30 V / m.

Järgmine tõhus meetod mürakindluse parandamiseks on vooluringi kasutamine "pulss loeb". Kõige tavalisemate "mahuliste" CO-de tundlikkuse diagrammil on mitmeteeline struktuur. See tähendab, et liikudes läbib inimene järjest mitut kiirt. Samal ajal on nende arv otseselt võrdeline CO tuvastamistsooni moodustavate kiirte arvu ja inimese läbitud vahemaaga. Selle algoritmi rakendamine on sõltuvalt CO modifikatsioonist erinev. Kõige sagedamini kasutatakse lüliti käsitsi seadistamist teatud arvu impulsside arvelt. Ilmselt suureneb sellega seoses impulsside arvu suurenemisega ICSO mürakindlus. Seadme käivitamiseks peab inimene ületama mitu kiirt, kuid see võib vähendada seadme tuvastamisvõimet "surnud tsoonide" olemasolu tõttu. PARADOX ICSO kasutab patenteeritud APSP pürovastuvõtja signaalitöötlusalgoritmi, mis lülitab automaatselt impulsside loenduse sõltuvalt signaali tasemest. Kõrgetasemeliste signaalide puhul genereerib detektor viivitamatult häire, töötades samal ajal läviväärtusena ning madala tasemega signaalide puhul lülitub automaatselt impulsi loendamise režiimi. See vähendab valehäirete võimalust, säilitades samas sama tuvastatavuse.

IKSO Enforcer-QX-is kasutatakse järgmisi impulsside loendusalgoritme:

SPP - impulsse loetakse ainult vahelduvate märkidega signaalide puhul;

SGP3 - loendatakse ainult vastupidise polaarsusega impulsside rühmi. Siin tekib häireseisund, kui määratud aja jooksul ilmub kolm sellist rühma.

IKSO viimastes modifikatsioonides kasutatakse mürakindluse suurendamiseks skeemi. "kohandatud vastuvõtt". Siin jälgib lävi automaatselt mürataset ja selle tõustes see ka tõuseb. Kuid see meetod ei ole vaba puudustest. Mitmeteelise tundlikkusmustri puhul on väga tõenäoline, et üks või mitu kiirt suunatakse intensiivsete häirete kohta. See määrab kogu seadme minimaalse tundlikkuse, sealhulgas nende kiirte, mille müra intensiivsus on tühine. See vähendab kogu seadme üldist tuvastamise tõenäosust. Selle puuduse kõrvaldamiseks tehakse ettepanek "paljastada" maksimaalse müratasemega kiired enne seadme sisselülitamist ja varjutada spetsiaalsete läbipaistmatute ekraanide abil. Mõnede seadmete modifikatsioonide puhul on need tarnega kaasas.

Signaali kestuse analüüsi saab läbi viia nii otsese meetodi abil, et mõõta aega, mille jooksul signaal ületab teatud läve, kui ka sageduspiirkonnas, filtreerides signaali pürodetektori väljundist, sealhulgas kasutades "ujuv" lävi, vahemikust sõltuv sagedusanalüüs. Lävi on seatud madalale tasemele soovitud signaali sagedusvahemikus ja kõrgemale tasemele väljaspool seda sagedusvahemikku. See meetod on integreeritud IKSO Enforcer-QX-i ja patenteeritud IFT nime all.

Teine töötlemisviis, mille eesmärk on parandada IKSO omadusi, on automaatne temperatuuri kompenseerimine.Ümbritseva õhu temperatuurivahemikus 25...35°C väheneb pürovastuvõtja tundlikkus inimkeha ja tausta vahelise termilise kontrasti vähenemise tõttu ning temperatuuri edasisel tõusul tundlikkus taas suureneb, vaid "vastupidise märgiga". Niinimetatud "tavalistes" termilise kompensatsiooni ahelates mõõdetakse temperatuuri ja selle tõustes suurendatakse automaatselt võimendust. Kell "päris" või "kahepoolne" kompensatsiooniga arvestatakse termilise kontrasti suurenemist temperatuuridel üle 25...35°C. Automaatse soojuskompensatsiooni kasutamine tagab peaaegu konstantse ICSO tundlikkuse laias temperatuurivahemikus. Sellist soojuskompensatsiooni kasutavad IKSO-s PARADOX ja С&К SYSTEMS.

Loetletud töötlemise tüüpe saab läbi viia analoog-, digitaal- või kombineeritud vahenditega. Kaasaegsetes ICSO-des kasutatakse üha enam digitaalseid töötlemismeetodeid, kasutades spetsiaalseid mikrokontrollereid koos ADC-de ja signaaliprotsessoritega, mis võimaldab üksikasjalikult töödelda signaali "peent" struktuuri, et seda paremini mürast eristada. Viimasel ajal on teatatud täisdigitaalsete ICSO-de väljatöötamisest, mis ei kasuta üldse analoogelemente. Selles ICSO-s suunatakse pürovastuvõtja väljundist signaal otse suure dünaamilise ulatusega analoog-digitaalmuundurisse ja kogu töötlemine toimub digitaalsel kujul. Täisdigitaalse töötluse kasutamine võimaldab teil vabaneda sellistest "analoogefektidest" nagu võimalikud signaali moonutused, faasinihked, liigne müra. Digital 404 kasutab SHIELDi patenteeritud signaalitöötlusalgoritmi, mis sisaldab APSP-d, aga ka järgmiste signaaliparameetrite analüüsi: amplituud, kestus, polaarsus, energia, tõusuaeg, lainekuju, ilmumise aeg ja signaali järjekord. Iga signaalijada võrreldakse liikumisele ja häiretele vastavate mustritega ning tuvastatakse isegi liikumise tüüp ning kui häirekriteeriumid ei ole täidetud, salvestatakse andmed mällu järgmise jada analüüsimiseks või kogu jada. alla surutud. Metallvarjestuse ja tarkvaraliste häirete summutamise kombineeritud kasutamine võimaldas tõsta Digital 404 häirekindlust elektromagnetiliste ja raadiosageduslike häirete suhtes kuni 30...60 V/m sagedusvahemikus 10 MHz kuni 1 GHz.

Teatavasti on kasulike ja segavate signaalide juhuslikkuse tõttu parimad statistiliste otsuste teoorial põhinevad töötlemisalgoritmid. Arendajate avalduste põhjal otsustades hakatakse neid meetodeid kasutama C&K SYSTEMSi uusimates IKSO mudelites.

Üldiselt on üsna raske objektiivselt hinnata kasutatud töötluse kvaliteeti, tuginedes ainult tootja andmetele. Kõrgete taktikaliste ja tehniliste omadustega SO kaudsed märgid võivad olla analoog-digitaalmuunduri, mikroprotsessori ja suure hulga kasutatud töötlemisprogrammi olemasolu.

Turvadetektorite hulgast on infrapuna liikumisandur kõige levinum seade. Taskukohane hind ja tõhusus – need on omadused, mis tagasid nende populaarsuse. Ja kõik tänu sellele, et infrapunakiirgus avastati üheksateistkümnenda sajandi alguses.

See on väljaspool nähtava punase valguse vahemikku 0,74-2000 mikronit. Ainete optilised omadused on väga erinevad ja sõltuvad kiirituse tüübist. Väike veekiht on IR-kiirgusele läbipaistmatu. Päikese infrapunakiirgus moodustab 50 protsenti kogu kiirgusenergiast.

Kasutusala

Turvalisuse tagamiseks on infrapuna liikumisandureid kasutatud juba pikka aega. Nad salvestasid soojade esemete liikumist ruumides ja edastasid häiresignaali juhtpaneelile. Neid hakati kombineerima videokaamerate ja kaameratega. Rikkumise korral fikseeriti juhtum. Seejärel laienes ulatus. Zooloogid hakkasid uuritavate loomade kontrollimiseks kasutama kaameralõkse.

Kõige enam kasutatakse IR-andureid targa kodu süsteemis, kus nad täidavad kohalolekuanduri rolli. Kui soojavereline objekt satub seadme piirkonda, lülitab see sisse ruumis või tänaval valgustuse. Säästke elektrit ja muutke inimeste elu lihtsamaks.

Läbipääsusüsteemides juhivad liikumisandurid avalike hoonete uste avamist ja sulgemist. Ekspertide hinnangul kasvab IR-andurite turg järgmise 3-5 aasta jooksul igal aastal 20%.

IR liikumisanduri tööpõhimõte

IR-detektori tööks on juhtida teatud piirkonna infrapunakiirgust, võrrelda seda taustatasemega ning analüüsi tulemuste põhjal väljastada teade.

Turvalisuse jaoks mõeldud IR liikumisandurid kasutavad aktiivset ja passiivset tüüpi andureid. Esimesed kasutavad juhtimiseks oma saatjat, kiirgades kõike seadme levialas. Vastuvõtja võtab vastu IR-kiirguse peegeldunud osa ja vastavalt selle omadustele teeb kindlaks, kas turvatsooni rikuti või mitte. Aktiivsed andurid on kombineeritud tüüpi, kui vastuvõtu- ja saateüksused on eraldatud, on need detektorid, mis juhivad objekti perimeetrit. Nende tööulatus on pikem kui passiivsetel seadmetel.

Passiivsel infrapuna liikumisanduril ei ole emitterit, see reageerib ümbritseva infrapunakiirguse muutustele. Üldiselt on detektoril kaks tundlikku elementi, mis suudavad tuvastada infrapunakiirgust. Andurite ette on paigaldatud Fresneli lääts, mis jagab ruumi mitmekümneks tsooniks.

Väike objektiiv kogub kiirgust kindlast ruumipiirkonnast ja saadab selle oma tundlikule elemendile. Kõrvuti asetsev lääts, mis kontrollib külgnevat ala, saadab kiirguskiire teisele andurile. Külgnevate sektsioonide kiirgus on ligikaudu sama. Tasakaalu häirimisel, mingi läviväärtuse ületamisel teavitab seade juhtpaneeli kaitsetsooni rikkumisest.

IR anduri ahel

Igal tootjal on unikaalne IR-detektori skeem, kuid funktsionaalselt on need umbes samad.

IR-anduril on optiline süsteem, pürotundlik element ja signaalitöötlusseade.

Optiline süsteem

Kaasaegsete liikumisandurite tööala on optilise süsteemi erinevate vormide tõttu väga mitmekesine. Talad lahknevad seadmest radiaalsuunas erinevatel tasapindadel.

Kuna detektoril on kaks andurit, on kõik kiired kaheharulised.

Optiline süsteem on orienteeritud nii, et see juhib ainult ühte tasapinda või mitut tasandit erinevatel tasanditel. Saab juhtida ruumi ringis või piki tala.

IR-andurite optika konstrueerimisel kasutatakse sageli Fresneli läätsi, mis kujutavad kumeral plasttopsil palju prismalisi tahke. Iga objektiiv kogub oma ruumipiirkonnast infrapunavoogu ja saadab elemendi PIR-i.

Optilise süsteemi disain on selline, et selektiivsus on kõigi objektiivide puhul sama. Et kaitsta end elementide enda kuumuse, putukate eest, on seadmesse paigaldatud suletud kamber. Vähe kasutatud peegeloptika. See suurendab oluliselt seadme ulatust ja seadme hinda.

Pürosensitiivne element

Anduri rolli IR-anduris täidab tundlikel pooljuhtelementidel põhinev püroelektriline muundur. See koosneb kahest andurist. Igaüks neist saab kiirgusvoo kahelt naaberkiirelt. Sama ühtlase taustaga on andur vaikne. Kui tekib tasakaalustamatus, ilmub ühte tsooni täiendav soojusallikas, teises mitte, käivitub andur.

Töökindluse parandamiseks ja valepositiivsete arvude vähendamiseks on hiljuti hakatud kasutama neljakordseid PIR-elemente. See suurendas seadme tundlikkust ja mürakindlust. Kuid see vähendas sissetungija enesekindla äratundmise kaugust. Selle lahendamiseks peate kasutama täppisoptikat.

Signaalitöötlusseade

Üksuse põhiülesanne on isik häirete taustal usaldusväärselt ära tunda.

Need on väga mitmekesised:

1. päikesekiirgus;
2. kunstlikud IR-allikad;
3. kliimaseadmed ja külmikud;
4. loomad;
5. õhu konvektsioon;
6. elektromagnetilised häired;
7. vibratsioon.

Analüüsi töötlusplokk kasutab püroelektrilise muunduri väljundsignaali amplituudi, kuju ja kestust. Sissetungija löök põhjustab sümmeetrilise bipolaarse signaali. Häired annavad töötlemismoodulile tasakaalustamata väärtused. Lihtsaimas versioonis võrreldakse signaali amplituudi läviväärtusega.

Kui lävi on ületatud, annab detektor sellest teada, saates juhtpaneelile teatud signaali. Keerulisemates andurites mõõdetakse läve ületamise kestust, nende ületuste arvu. Seadme mürakindluse suurendamiseks kasutatakse automaatset soojuskompensatsiooni. See tagab pideva tundlikkuse kogu temperatuurivahemikus.

Signaali töötlemine toimub analoog- ja digitaalseadmetega. Viimastes seadmetes hakati kasutama digitaalseid signaalitöötlusalgoritme, mis võimaldasid parandada seadme selektiivsust.

IR-detektori kasutamise efektiivsus valvesignalisatsioonis

Selle tõhusus sõltub suuresti anduri tüübi õigest valikust, asukohast turvaobjektil. Välis- ja siseruumides kasutatavad passiivsed IR liikumisandurid reageerivad teatud liikumiskiirustel taustaga võrreldes soojade objektide liikumisele. Madala liikumiskiiruse korral on infrapunakiirguse voogude muutused naabersektorites nii ebaolulised, et seda tajutakse taustatriivina ega reageeri turvatsooni rikkumisele.

Kui sissetungija paneb selga suurepärase soojusisolatsiooniga kaitseülikonna, siis IR liikumisandur ei reageeri, naaberaladel ei teki kiirguse tasakaalustamatust. Inimene sulandub taustkiirgusega.

Sissetungija liigub mööda liikumisanduri kiirte väikese kiirusega ning sellisel juhul on ta sageli vait.

Voogude muutustest ei piisa seadme käivitamiseks. Eriti iseloomulik loomakaitsefunktsiooniga detektoritele. Nad vähendavad tundlikkust, et vältida reaktsioone lemmikloomade välimusele.

Oluline on infrapunaandur õigesti paigaldada. Vastavalt hoone konfiguratsioonile on vaja kasutada "kardina" tüüpi seadet ja seda tuleks teha. Tootja soovitab seadme paigaldada kindlale kõrgusele, seda tuleb ka jälgida.

Infrapunaandurite efektiivsuse parandamiseks kasutatakse neid koos muudel põhimõtetel töötavate anduritega.

Tavaliselt on lisaks kinnitatud ka kõrge tundlikkusega raadiolaineandur, mis vähendab valehäirete protsenti ja tõstab valvesignalisatsiooni töökindlust. Akende kaitsmisel läbitungimise eest on lisaks paigaldatud ultraheliandur, mis reageerib klaasi purunemisele.

Järeldus

Järk-järgult muutuvad IR-andurid keerukamaks, nende tundlikkus suureneb ja selektiivsus paraneb. Andureid kasutatakse laialdaselt targa kodu süsteemides, videovalves, juurdepääsukontrollis. Erinevate seadmetega jagamine on suurendanud andurite tarbijaomadusi. Neile on määratud pikk eluiga.

Video: liikumisandur, tööpõhimõte

Passiivne infrapuna liikumisandur, mis töötab ~220 V toitega, on toodetud komplektina halogeenprožektoriga ja on disainitud ühtse seadmena. Seda nimetatakse passiivseks, kuna see ei valgusta kontrollitavat ala infrapunakiirgusega, vaid kasutab oma tausta infrapunakiirgust, mistõttu on see absoluutselt kahjutu

IR-anduri eesmärk ja praktiline rakendus

Andur on loodud koormuse, näiteks prožektori, automaatseks sisselülitamiseks, kui liikuv objekt siseneb selle kontrollitavasse tsooni, ja lülitab selle välja pärast seda, kui objekt tsoonist lahkub. Seda kasutatakse majade fassaadide, tehnohoovide, ehitusplatside jms valgustamiseks.

Tehnilised andmed PIR-anduri mudel 1VY7015

Anduri ja kogu seadme toitepinge on ~220 V, anduri enda voolutarve valverežiimis on 0,021 A, mis vastab 4,62 W voolutarbele.

Loomulikult, kui lülitate sisse halogeenlambi võimsusega 150 või 500 W, suureneb energiatarve vastavalt. Liikuva objekti maksimaalne tuvastusraadius (anduri ees) on 12 m, tundlikkustsoon horisontaaltasandil 120…180°, valgustuse viivitus on reguleeritav (peale objekti väljumist kontrolltsoonist) vahemikus 5…10 s kuni 10…15 min. Lubatud töötemperatuuri vahemik –10…+40°С. Lubatud õhuniiskus kuni 93%.

IR-andur võib olla ühes järgmistest režiimidest. "Turvarežiim", milles ta jälgib "valvsalt" kontrollitavat ala ja on valmis igal ajal täitevrelee (koormuse) sisse lülitama. "Häirerežiim", milles andur lülitas täiturrelee abil koormuse sisse, kuna liikuv objekt sattus selle kontrollitavasse tsooni. "Unerežiim", milles andur, olles päevasel ajal sisselülitatud olekus (voolu all), ei reageeri välistele stiimulitele ja hämaruse (pimeduse) saabudes lülitub see automaatselt turvarežiimi. See režiim on ette nähtud selleks, et valgustust päevasel ajal mitte sisse lülitada. Pärast toite sisselülitamist käivitub detektor "Alarm Mode" ja seejärel "Armed Mode".

Neid andureid müüakse ka eraldi. Neid kasutatakse palju laiemalt kui komplekti (anduriga prožektor) ja vastavalt toiterežiimile saab neid projekteerida ~ 220 V või = 12 V pingele.

PIR-anduri tööpõhimõte

Jälgitava ala tausta infrapunakiirgus fokusseeritakse esiklaasi (läätse) abil IR-kiirte suhtes tundlikule fototransistorile. Sellest tulevat väikest pinget võimendatakse anduri ahelasse kuuluva mikroskeemi operatiivvõimendite (op-amps) abil. Normaaltingimustes on elektromehaaniline koormusrelee pingevaba. Niipea kui kontrollitavasse piirkonda ilmub liikuv objekt, muutub fototransistori valgustus, see väljastab muudetud pinge op-amp sisendisse. Võimendatud signaal viib vooluringi tasakaalust välja, aktiveeritakse relee, mis lülitab sisse koormuse, näiteks valgustuslambi. Niipea kui objekt tsoonist lahkub, põleb lamp mõnda aega, sõltuvalt elektroonilise ajarelee seadistatud ajast, ja lülitub seejärel algsesse olekusse - "Turvarežiim".

Passiivse IR-anduri mudeli 1VY7015 skemaatiline diagramm on näidatud joonisel 1. Võrreldes sarnaste 12 V IR anduritega on selle mudeli vooluahel lihtne. See on joonistatud vastavalt ühendusskeemile. Kuna tootjad kõiki raadioelemente ühendusskeemile ei märkinud, pidi autor seda ise tegema. Paigaldatud raadioelemendid ilma CHIP elemente kasutamata asetatakse tahvlile mõõtmetega 80x68 mm.

Skeemiskeemi peamiste raadioelementide otstarve

1. Anduri toiteplokk on trafodeta, valmistatud jahutuskondensaatorist C2, mille võimsus on 0,33 μFx400 V. Pärast alaldi silda seab zeneri diood ZD (1N4749) pinge 25 V, mida kasutatakse relee mähise K1 toiteks. ja 25 V stabilisaator DA1 (78L08) stabiliseerib 8 V, mida kasutatakse LM324 kiibi ja üldiselt kogu vooluahela toiteks. Kondensaator C4 silub ja C3 kaitseb andurit kõrgsageduslike häirete eest.

2. Kolme kontaktiga infrapuna fototransistor PIR D203C on anduri "terav silm", selle põhielement, just tema annab "käsu" täitevrelee sisselülitamiseks, kui kontrollitava ala infrapuna taust muutub kiiresti. Selle toiteallikaks on +8 V takisti R15 kaudu. Kondensaator C13 silub ja C12 kaitseb fototransistori kõrgsageduslike häirete eest.

3. LM324N kiip (turuväärtus 0,1 dollarit) on peamine andurivõimendi. See koosneb 4 operatiivamprist, mis on jadamisi (4 3 2 1) ühendatud anduri ahelaga (raadioelemendid R7, C6; D1, D2; R21, D3), mis tagab IR1 fototransistori poolt genereeritud signaali suure võimenduse. ja kogu anduri kõrge tundlikkus. Selle toiteallikaks on 8 V ("pluss" - pin 4, "miinus" - pin 11).

4. Elektromehaanilise relee K1 mudeli LS-T73 SHD-24VDC-F-A (turuväärtus $ 0,8) eesmärk on koormuse sisselülitamine või õigemini selle väljastamine ~ 220 V. Relee mähise pinge +25 V väljastab transistor VT1. Relee mähise nimitööpinge on 24 V ja selle kontaktid võimaldavad korpusel oleva sildi järgi 10 A voolu pingel ~ 240 V, mis tekitab kahtlusi nii väikese relee lülitusvõimes. koormus 2400 W. Välismaised tootjad hindavad sageli oma raadioelementide parameetreid üle.

5. Transistor VT1 tüüp SS9014 või 2SC511 (turuväärtus umbes 0,2 dollarit). Peamised piirparameetrid: Uke.max=45 V, Ik.max=0,1 A. Võimaldab relee K1 sisse/välja lülitamist sõltuvalt pingesuhetest (LM324N väljund 1 ja kollektor VT2) selle alusel.

6. Sild (R5, R6, R7, VR2, CDS fototakisti) ja transistor VT2 (SS9014, 2SC511) on ette nähtud ühe kahest anduri töörežiimist: "Armed mode" või "Sleep mode". Vajaliku režiimi tagab CDS fototakisti valgustus (see annab valgustusest muutuva takistusega andurile teada, kas on päev või öö) ja muutuva takisti liuguri VR2 (DAY LIGHT) asend. ). Niisiis, kui muutuva takisti liugur on asendis “Päev”, töötab andur nii päeval kui öösel ning asendis “Öö” - ainult öösel ja päeval on see unerežiimis.

7. Reguleeritav elektrooniline ajarelee (C14, R22, VR1) annab helendav lambi väljalülitamise viivituse 5 ... 10 s kuni 10 ... 15 minutit pärast objekti väljumist kontrollitavast piirkonnast. Reguleerimine toimub muutuva takistiga TIME VR1.

8. Muutuv takisti SENS VR3 reguleerib anduri tundlikkust, muutes op-amp nr 3 negatiivse tagasiside sügavust.

9. Siibri ahel R1C1 neelab pinge tõusud, mis tekivad halogeenlambi sisse/välja lülitamisel.

10. Ülejäänud raadioelemendid (näiteks R16-R20, R11, R12 jne) tagavad LM324N kiibi op-võimendi normaalse töö.

IR-anduri remonti asudes tuleb meeles pidada, et kõik selle raadioelemendid on faasipinge all, mis on eluohtlik. Selliste seadmete parandamisel on soovitatav need sisse lülitada läbi isolatsioonitrafo. Andur töötab töökindlalt ja satub harva remonti, kuid kui see on kahjustatud, algab remont selle trükkplaadi välise kontrolliga. Kui kahjustusi ei leita, tuleb kontrollida toiteseadme väljundpingeid (25 ja 8 V). Toiteallika seade ja tegelikult ka kõik muud vooluahela elementi (mikroskeem, transistorid, stabilisaator, kondensaatorid, takistid) võivad voolupingete või äikeselöögi tõttu rikki minna ning kaitset nende eest anduriahelas kahjuks ei pakuta. . Tester saab kontrollida kõigi nende elementide, välja arvatud mikrolülituse, tervist. Kui kahtlustatakse, et mikroskeemi ei tööta, saab selle välja vahetada. Anduri nõrgaks lüliks võivad olla relee K1 kontaktid, kuna need lülitavad halogeenlambi olulisi käivitusvoolusid, nende toimivust kontrollib tester.

IR-anduri seadistamine

IR-anduri seadistamine seisneb kolme anduri allosas asuva reguleerimistakisti korrektses paigaldamises (joonis 2). Mida need takistid reguleerivad?

AEG– reguleerib halogeenlambi väljalülitamise viiteaega pärast seda, kui selle süttinud objekt on kontrollialast lahkunud. Reguleerimisvahemik 5…10 s kuni 10…15 min.

PÄEVAVALGUS– seab anduri päevasel ajal asendisse "Armed mode" või "Sleep mode". Füüsilisest vaatenurgast võimaldab või keelab muutuva takisti liuguri asend anduril teatud valgustuse all töötada. Reguleeritav valgustusvahemik 30 lx. Seega, kui regulaatorit keeratakse vastupäeva (seadistatud poolkuu märgile), töötab andur ainult öösel ja päeval magab. Kui keerad selle äärmusse vastupäeva (märk "väike päike"), töötab andur nii päeval kui öösel, s.t. terve päeva. Nende väärtuste vahepealses asendis saab andur lülituda "Armed Mode" juba hämaruse saabudes. Anduri üleminek ühte ülaltoodud režiimidest toimub automaatselt.

SENS– reguleerib anduri tundlikkust, st. määrab kontrollitava tsooni suurema või väiksema ala (või vahemiku).

IR-anduri puudused

~220 V IR anduri miinuseks on selle valepositiivsed tulemused. See juhtub kontrollialal asuvate puude või põõsaste okste liigutamisel; mööduvast autost, täpsemalt selle mootori kuumusest; muutuvast soojusallikast, kui see asub anduri all; äkilisest temperatuurimuutusest tuuleiilide ajal; välgu ja auto esitulede valgustuse eest; loomade (koerad, kassid) läbipääsust; vooluvõrgu vilkumisest vallandub andur ja lamp põleb veel mõnda aega. Ülalkirjeldatud anduri miinusteks on selle mittetöötav olek ~220 V pinge puudumisel.Valepositiivsete arvu saab vähendada anduri asendi muutmisega.

Esiklaasi otstarve on IR-sensoriga objektiiv. Kontrollitava ala laiendamiseks 120° ja isegi 180°-ni muudetakse sensorlääts poolringikujuliseks või sfääriliseks. Selle valmistamise (valamise) ajal on selle siseküljel arvukalt ristkülikukujulisi läätsi. Nad jagavad kontrollitava sektori väikesteks osadeks. Iga objektiiv fokusseerib infrapunakiirguse oma piirkonnast fototransistori keskele. Kontrollitsooni jagamine sektsioonideks viib selleni, et kontrollitsoonist saab ventilaator (joonis 3). Selle tulemusena "näeb" andur sissetungijat ainult mustas tsoonis, samas kui valges tsoonis on see "pime". Nendel tsoonidel on sõltuvalt objektiivide arvust ja suurusest disainerite määratud konfiguratsioon. Mikroprotsessorite kasutamine võimaldab kõrvaldada mitmed eespool kirjeldatud andurite puudused. Objektiiv on IR-anduri kõige olulisem element. Sellest sõltub, kui laialt sensor horisontaalselt ja vertikaalselt “näeb”. Mõnel IR-anduril on vahetatavad läätsed, mis loovad konkreetse ülesande jaoks kontrollitava ala. Objektiivi klaas peab olema terve (mitte katki), vastasel juhul on selle kontrollitava ala konfiguratsioon ettearvamatu.

Rakendused PIR-andurite jaoks

1. Erinevate ruumide valgustus, s.h. valgustuse automaatne sisse/väljalülitamine sissepääsudes, ladudes, korterites (majades), olmehoovides ja taludes. Selleks saab olenevalt olukorrast kasutada nii ülalkirjeldatud IR-andurite komplekte koos prožektoritega kui ka eraldi müüdavaid andureid. Komplekti (prožektoriga andur) maksumus 150 W halogeenlambiga on 8–14 dollarit ja 500 W lambiga 12–18 dollarit. Paigaldage komplekt fikseeritud objektidele 2,5 ... 4,5 m kõrgusel (joonis 4). Komplekti soovitatavad ja lubatud kalded vastavalt juhistele on näidatud joonisel 5.

Eraldi müüdavad PIR-andureid saab projekteerida kas ~220 V või +12 V toitepingele Valgustuse jaoks on parem kasutada ~220 V andureid, need on suhteliselt odavad (hind 8-14 $) ja ka väljund ~ 220 V koormusele, nii et lambipirne on nendega lihtne ühendada. Üks sellise anduri variantidest, mudel YCA 1009, on näidatud joonisel 6. Sellel on ainult kaks reguleerimistakistit: Time Delay, mis reguleerib koormuse väljalülitamise aega pärast objekti kontrollitud alalt lahkumist, ja Light Control, mis lubab või keelab anduri töötamise päevasel ajal. Maksimaalne lubatud koormus on 1200 W. Kontrollitava ala vaatenurk on 180° ja maksimaalne pikkus 12 m.

Andurist väljub kolm värvilist juhet, mis on mõeldud võrgu ja koormuse ühendamiseks. Joonisel 7 on näha sellise anduri ühendusskeem eraldi ~220 V lambiga, mida saab kasutada ka laualambina.

Anduri ühendamisel maja (korteri) olemasoleva elektrijuhtmestikuga s.t. juba paigaldatud lambipirnidele ja lülititele on oluline õigesti leida anduri ühine juhe ja ühendada see elektrijuhtmestikuga. Joonisel 8, a, b on näidatud juhtmestiku sektsiooni skeemid enne anduri sisselülitamist ja pärast selle sisselülitamist. Kui kasutate andurit maja veranda valgustamiseks, on parem paigaldada andur ise lambipirni lähedusse.

IR-andurite kasutamine valgustusahelates säästab oluliselt energiat ja loob mugavuse, kui need automaatselt sisse/välja lülitatakse.

2. Valgustuse automaatne sisselülitamine korterites ja majades. Sellises olukorras on parem andur kohandada laualambiga, et seda saaks vajaduse korral hõlpsasti välja lülitada.

3. Majaomaniku teade külaliste saabumisest. Sel juhul tuleb andur suunata aiaväravale või selle lähedal asuvale ruumile ning helimärguandeks kasutada kella või muud ~ 220 V pingega helidetektorit.

4. Majapidamishoovi, garaaži, talu, kontori, korteri turvalisus. Selleks saab kasutada ka ülalkirjeldatud odavaid ~220 V toitega IR andureid.

Sellistel anduritel on aga suur puudus: kui võrk ebaõnnestub, siis need ei tööta, seega kasutatakse neid ainult ebaoluliste objektide kaitsmiseks. +12 V toitega IR-anduritel neid puudusi pole, kuna neid saab hõlpsasti varustada akudest. Selleks on välja töötatud väike vastuvõtu- ja juhtimisseade (PKP), mis paigaldatakse seinale. Selles on toiteallikas, 12 V akud 4 Ah või 7 Ah jaoks ja elektrooniline täitmine. Kõik kaitstava objekti andurid on ühendatud ühe juhtpaneeliga, mis tagab neile töökindla toite, võtab neilt häiresignaale ja edastab need valvuritele. Valvurite puudumisel saab juhtpaneeli külge ühendada võimsa helisireeni, mis peletab sissetungijad. Seega tuleks oluliste objektide kaitsmiseks kasutada 12 V IR anduritega juhtpaneelide komplekte, mille vahele tõmmatakse tavaline 4-juhtmeline kaabel (kaks juhet 12 V toiteallikaks, kaks häiresignaaliks). +12 V IR-anduritele väliseid reguleerimistakisteid ei paigaldata, kuna osa nende funktsioone kantakse üle juhtpaneeli “elektroonilisele täitmisele”.

Oma taluaia kaitsmiseks tuleb IR-andurid paigaldada nii, et need poleks nähtavad, vastasel juhul saab need välja lülitada. Selleks saab majasiseselt akendele paigaldada IR-andurid, mis suunavad oma läätsed kaitstud objektidele. Korterite ja büroode kaitseks on ruumide nurkadesse paigaldatud IR-andurid, garaažide ja talude kaitseks on nende läätsed suunatud sissepääsuväravale. Nagu juba märgitud, on odavatel IR-anduritel ~ 220 V ja 12 V jaoks mitmeid puudusi, näiteks lülitub andur sisse, kui koerad, kassid, hiired mööduvad. Selle nähtuse kõrvaldamiseks on vaja paigaldada IR-andur maja sees aknalauale, suunata see sisehoovi ja asetada selle ette kaitseekraan (joon. 9). Sel juhul moodustub maapinna ja IR-anduri püüdmistsooni vahele "pime tsoon", milles andur ei reageeri väikestele sissetungijatele, kuid reageerib mööduvale inimesele, kuna inimene on sellest kõrgemal. kõrgustsoon.

Uute 12 V andurite puhul kõrvaldasid disainerid selle puuduse, muutes anduri vooluringi ja konstruktsiooni keerulisemaks. Niisiis lisati Israeli Crow SRX-1100 IR-andurisse mikroprotsessor ja paigaldati mikrolaine raadiosaatja, mis määrab sissetungija suuruse, võrdleb seda seatud lävedega ja otsustab, kas anda häirekäsklus või mitte. Jaapani ja teiste riikide disainerid lahendasid selle probleemi teistmoodi. Need nägid ette elektroonilise plaadi nihutamise (IR-anduri sees) koos fototransistoriga üles või alla klaasläätsede fookuspunkti suhtes. Selle tulemusena lõigatakse ära maapinnale kõige lähemal olevad mustad tundlikud segmendid ja maapinna lähedale luuakse "pime tsoon", milles andur "ei näe" väikeloomi. "Pimeda tsooni" kõrgust saab reguleerida sama elektroonilise plaadi nihkega. On ka teisi viise, kuidas vältida IR-andurite reageerimist väikeste loomade läbisõidule. Lahendatud on IR-anduri käivitumise probleem, kui see on valgustatud välgu või auto esitulede poolt. Loomulikult põhjustavad kõik need täiustused passiivsete IR-andurite maksumuse tõusu, kuid suurendavad kaitse töökindlust.