Ик-пассивные датчики охранной сигнализации

      Комментарии к записи Ик-пассивные датчики охранной сигнализации отключены

Датчики являются одним из основных элементов совокупности сигнализации и во многом определяют ее эффективность. Анализ номенклатуры датчиков, предлагаемых наибольшими производителями совокупностей охранной сигнализации, говорит о том, что в классе датчиков для охраны помещений самые популярными являются инфракрасные (ИК) пассивные, комбинированные (по большей части ИК+микроволновые), разные модификации контактных (прежде всего магнитоконтактные) и звуковые датчики разбития стекла. Реже используются микроволновые, ультразвуковые активные и инерционные ударные датчики.

Ниже рассматриваются правила действия, особенности и номенклатура применения самые популярных датчиков охранной сигнализации — ИК-пассивных. Эти датчики предназначены прежде всего для защиты количества защищаемого помещения.

ИК-пассивные датчики, именуемые кроме этого оптико-электронными, относятся к классу детекторов перемещения и реагируют на тепловое излучение движущегося человека. Принцип действия этих датчиков основан на регистрации трансформации во времени отличия между интенсивностью ИК излучения от человека и фонового теплового излучения.Ик-пассивные датчики охранной сигнализации На данный момент ИК-пассивные датчики являются самыми популярными, они составляют неотъемлемый элемент охранной совокупности фактически каждого объекта.

Чтобы нарушитель был обнаружен ИК-пассивным датчиком, нужно исполнение следующих условий:

  • нарушитель обязан пересечь в поперечном направлении луч территории чувствительности датчика;
  • перемещение нарушителя должно происходить в определенном промежутке скоростей;
  • чувствительность датчика должна быть достаточной для регистрации отличия температур поверхности тела нарушителя (с учетом влияния его одежды) и фона (стенки, пол).
  • ИК-пассивные датчики складываются из трех главных элементов:
  • оптической совокупности, формирующей диаграмму направленности датчика и определяющей вид и форму пространственной территории чувствительности;
  • пироприемника, регистрирующего тепловое излучение человека;
  • блока обработки сигналов пироприемника, выделяющего сигналы, обусловленные движущимся человеком, на фоне помех естественного и неестественного происхождения.

ОПТИЧЕСКАЯ СОВОКУПНОСТЬ

Современные ИК-датчики характеризуются громадным разнообразием вероятных форм диаграмм направленности. Территория датчиков и-чувствительности является наборомлучей разной конфигурации, расходящихся от датчика по радиальным направлениям в одной либо нескольких плоскостях. В связи с тем, что в ИК-детекторах употребляются сдвоенные пироприемники, любой луч в горизонтальной плоскости расщепляется на два (см. рис.

1).

Территория чувствительности детектора может иметь вид:

  • одного либо нескольких, сосредоточенных в малом угле, узких лучей;
  • нескольких узких лучей в вертикальной плоскости (лучевой барьер);
  • одного широкого в вертикальной плоскости луча (целый занавес) либо в виде многовеерного занавеса;
  • нескольких узких лучей в горизонтальной либо наклонной плоскости (поверхностная одноярусная территория);
  • нескольких узких лучей в нескольких наклонных плоскостях (объемная многоярусная территория).
  • Наряду с этим вероятно изменение в широком диапазоне протяженности территории чувствительности (от 1 м до 50 м), угла обзора (от 30° до 180°, для потолочных датчиков 360°), угла наклона каждого луча (от 0° до 90°), количества лучей (от 1 до нескольких десятков). сложная конфигурация и Многообразие форм территории чувствительности обусловлены прежде всего следующими факторами:
  • рвением разработчиков обеспечить универсальность при оборудовании разных по конфигурации помещений — маленькие помещения, долгие коридоры, формирование территории чувствительности особой формы, к примеру с территорией нечувствительности (аллеей) для домашних животных вблизи пола и т.п.;
  • необходимостью обеспечения равномерной по защищаемому количеству чувствительности ИК детектора.

На требовании равномерной чувствительности целесообразно остановиться подробнее. Сигнал на выходе пироприемника при других равных условиях тем больше, чем больше степень перекрытия нарушителем территории чувствительности детектора и чем меньше ширина луча и расстояние до детектора.

Для обнаружения нарушителя на громадном (10…20 м) расстоянии нужно, дабы в вертикальной плоскости ширина луча не превышала 5°…10°, в этом случае человек полностью перекрывает луч, что снабжает большую чувствительность. На меньших расстояниях чувствительность детектора в этом луче значительно возрастает, что может привести к фальшивым срабатываниям, к примеру, от небольших животных.

Для уменьшения неравномерной чувствительности употребляются оптические совокупности, формирующие пара наклонных лучей, ИК детектор наряду с этим устанавливается на высоте выше людской роста. Неспециализированная протяженность территории чувствительности тем самым разделяется на пара территорий, причем ближние к детектору лучи для понижения чувствительности делаются в большинстве случаев более широкими. За счет этого обеспечивается фактически постоянная чувствительность по расстоянию, что с одной стороны содействует уменьшению фальшивых срабатываний, а иначе повышает обнаружительную свойство за счет устранения мертвых территорий вблизи детектора.

При построении оптических совокупностей ИК-датчиков смогут употребляться:

  • линзы Френеля — фасеточные (сегментированные) линзы, воображающие собой пластиковую пластину с отштампованными на ней несколькими призматическими линзами-сегментами;
  • зеркальная оптика — в датчике устанавливается пара зеркал особой формы, фокусирующих тепловое излучение на пироприемник;
  • комбинированная оптика, применяющая и зеркала, и линзы Френеля.
  • В большинстве ИК-пассивных датчиков употребляются линзы Френеля. К преимуществам линз Френеля относятся:
  • простота конструкции детектора на их базе;
  • низкая цена;
  • возможность применения одного датчика в разных приложениях при применении сменных линз.

В большинстве случаев любой сегмент линзы Френеля формирует собственный луч диаграммы направленности. Применение новейших технологий изготовления линз разрешает обеспечить фактически постоянную чувствительность детектора по всем лучам за счет оптимизации и подбора параметров каждой линзы-сегмента: площади сегмента, расстояния и угла наклона до пироприемника, прозрачности, отражающей способности, степени дефокусировки.

Сейчас освоена разработка изготовления линз Френеля со сложной правильной геометрией, что дает 30% повышение собираемой энергии по сравнению со стандартными линзами и соответственно повышение уровня нужного сигнала от человека на громадных расстояниях. Материал, из которого изготавливаются современные линзы, снабжает защиту пироприемника от белого света.

К неудовлетворительной работе ИК-датчика смогут привести такие эффекты, как тепловые потоки, являющиеся результатом нагревания электрических компонентов датчика, попадание насекомых на чувствительные пироприемники, вероятные переотражения инфракрасного излучения от внутренних частей детектора. Для устранения этих эффектов в ИК-датчиках последнего поколения используется особая герметичная камера между линзой и пироприемником (герметичная оптика), к примеру в новых ИК-датчиках компаний PYRONIX и CK. По оценкам экспертов, современные высокотехнологичные линзы Френеля по своим оптическим чертям фактически не уступают зеркальной оптике.

Зеркальная оптика как единственный элемент оптической совокупности используется достаточно редко. ИК-датчики с зеркальной оптикой выпускаются, к примеру, компаниями SENTROL и ARITECH. Преимуществами зеркальной оптики являются возможность более правильной фокусировки и, как следствие, повышение чувствительности, что разрешает обнаруживать нарушителя на громадных расстояниях.

Применение нескольких зеркал особой формы, а также многосегментных, разрешает обеспечить фактически постоянную чувствительность по расстоянию, причем эта чувствительность на дальних расстояниях примерно на 60% выше, чем для несложных линз Френеля. Посредством зеркальной оптики несложнее обеспечивается защита ближней территории, расположенной под местом установки датчика (так называемая антисаботажная территория). По аналогии со сменными линзами Френеля, ИК-датчики с зеркальной оптикой комплектуются сменными отстегивающимися зеркальными масками, использование которых разрешает выбирать требуемую форму территории чувствительности и позволяет приспособить датчик к разным конфигурациям защищаемого помещения.

В современных отличных ИК-детекторах употребляется зеркальной линз оптики и комбинация Френеля. Наряду с этим линзы Френеля употребляются для создания территории чувствительности на средних расстояниях, а зеркальная оптика — для создания антисаботажной территории под датчиком и для обеспечения большого расстояния обнаружения.

не сильный

Оптическая совокупность фокусирует ИК излучение на пироприемнике, в качестве которого в ИК-датчиках употребляется сверхчувствительный полупроводниковый пироэлектрический преобразователь, талантливый зарегистрировать отличие в пара десятых градуса между температурой фона и тела человека. Изменение температуры преобразуется в электрический сигнал, что по окончании соответствующей обработки приводит к сигналу тревоги.

В ИК-датчиках в большинстве случаев употребляются сдвоенные (дифференциальные, DUAL) пироэлементы. Это связано с тем, что одиночный пироэлемент однообразным образом реагирует на любое изменение температуры независимо от того, чем оно позвано — людской телом либо, к примеру, обогревом помещения, что ведет к увеличению частоты фальшивых срабатываний.

В дифференциальной схеме производится вычитание сигнала одного пироэлемента из другого, что разрешает значительно подавить помехи, которые связаны с трансформацией температуры фона, и заметно снизить влияние световых и электромагнитных помех. Сигнал от движущегося человека появляется на выходе сдвоенного пироэлемента лишь при пересечении человеком луча территории чувствительности и является практически симметричный двухполярный сигнал, близкий по форме к периоду синусоиды.

Сам луч для сдвоенного пироэлемента по данной причине расщепляется в горизонтальной плоскости на два. В последних моделях ИК-датчиков с целью дополнительного понижения частоты фальшивых срабатываний употребляются счетверенные пироэлементы (QUAD либо DOUBLE DUAL) — это два сдвоенных пироприемника, расположенные в одном датчике (в большинстве случаев размещаются один над вторым).

Радиусы наблюдения этих пироприемников делаются разными, и исходя из этого локальный тепловой источник фальшивых срабатываний не будет наблюдаться в обоих пироприемниках в один момент. Наряду с этим геометрия размещения пироприемников и схема их включения выбирается так, дабы сигналы от человека были противоположной полярности, а электромагнитные помехи приводили к сигналам в двух каналах однообразной полярности, что ведет к подавлению и этого типа помех.

Для счетверенных пироэлементов любой луч расщепляется на четыре (см. рис.2), в связи с чем большое расстояние обнаружения при применении однообразной оптики значительно уменьшается примерно в два раза, поскольку для надежного обнаружения человек обязан своим ростом перекрывать оба луча от двух пироприемников. Повысить расстояние обнаружения для счетверенных пироэлементов разрешает применение прецизионной оптики, формирующей более узкий луч. Второй путь, разрешающий в некоей степени исправить это положение — использование пироэлементов со сложной переплетенной геометрией (см. рис.2), что применяет в собственных датчиках компания PARADOX.

БЛОК ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ

Блок обработки сигналов пироприемника обязан снабжать надежное распознавание нужного сигнала от движущегося человека на фоне помех. Для ИК-датчиков источниками помех и основными видами, могущими привести к ложному срабатыванию, являются:

  • источники тепла, климатизационные и холодильные установки;
  • конвенционное перемещение воздуха;
  • искусственные источники и солнечная радиация света;
  • электромагнитные и радиопомехи (транспорт с электродвигателями, электросварка, электролинии, замечательные радиопередатчики, электростатические разряды);
  • вибрации и сотрясения;
  • термическое напряжение линз;
  • мелкие животные и насекомые.

Выделение блоком обработки нужного сигнала на фоне помех основано на анализе параметров сигнала на выходе пироприемника. Такими параметрами являются величина сигнала, его длительность и форма.

Сигнал от человека, пересекающего луч территории чувствительности ИК-датчика, является практически симметричный двухполярный сигнал, продолжительность которого зависит от скорости перемещения нарушителя, расстояния до датчика, ширины луча, и может составлять примерно 0,02…10 с при регистрируемом диапазоне скоростей перемещения 0,1…7 м/с. Помеховые сигналы в большинстве собственном являются несимметричными либо имеющими хорошую от нужных сигналов продолжительность (см. рис. 3).

Изображенные на рисунке сигналы носят весьма приблизительный темперамент, в действительности все существенно сложнее.

Главным параметром, разбираемым всеми датчиками, есть величина сигнала. В несложных датчиках данный регистрируемый параметр есть единственным, и его анализ производится методом сравнения сигнала с некоторым порогом, определяющий чувствительность датчика и воздействует на частоту фальшивых тревог.

С целью увеличения устойчивости к фальшивым тревогам в несложных датчиках употребляется способ счета импульсов, в то время, когда подсчитывается, сколько раз сигнал превысил порог (другими словами, по сути, сколько раз нарушитель пересек луч либо какое количество лучей он пересек). Наряду с этим тревога выдается не при первом превышении порога, а лишь в случае если в течение определенного времени количество превышений делается больше заданной величины (в большинстве случаев 2…4).

Недочётом способа счета импульсов есть ухудшение чувствительности, особое заметное для датчиков с территорией чувствительности типа одиночного занавеса и ей аналогичной, в то время, когда нарушитель может пересечь лишь один луч. Иначе, при счете импульсов вероятны фальшивые срабатывания от повторяющихся помех (к примеру, электромагнитных либо вибраций).

В более сложных датчиках блок обработки разбирает двухполярность и симметрию формы сигналов с выхода дифференциального пироприемника. Конкретная реализация таковой обработки и применяемая для ее обозначения терминология1 у различных компаний-производителей возможно разной. Сущность обработки пребывает в сравнении сигнала с двумя порогами (хорошим и отрицательным) и, во многих случаях, длительности сигналов и сравнении величины различной полярности.

Вероятна кроме этого комбинация этого способа с раздельным подсчетом превышений хорошего и отрицательного порогов.

Анализ длительности сигналов может проводиться как прямым способом измерения времени, за который сигнал превышает некий порог, так и в частотной области методом фильтрации сигнала с выхода пироприемника, а также с применением плавающего порога, зависящего от диапазона частотного анализа.

Еще одним видом обработки, предназначенным для датчиков и улучшения-характеристик, есть автоматическая термокомпенсация. В диапазоне температур внешней среды 25°С…35°С чувствительность пироприемника понижается за счет уменьшения теплового контраста между фоном и телом человека, при предстоящем увеличении температуры чувствительность опять увеличивается, но с противоположным знаком.

В так называемых простых схемах термокомпенсации осуществляется измерение температуры, и при ее увеличении производится автоматическое повышение усиления. При настоящей либо двухсторонней компенсации учитывается увеличение теплового контраста для температур выше 25°С…35°С. Применение автоматической термокомпенсации снабжает практически постоянную чувствительность не сильный-датчика в широком диапазоне температур.

Перечисленные виды обработки смогут проводиться аналоговыми, цифровыми либо комбинированными средствами. В современных ИК-датчиках все шире начинают употребляться способы цифровой обработки с применением специальных микроконтроллеров с АЦП и сигнальных процессоров, что разрешает проводить детальную обработку узкой структуры сигнала для лучшего выделения его на фоне помех. Сейчас показались сообщения о разработке всецело цифровых ИК-датчиков, по большому счету не применяющих аналоговых элементов.

Как мы знаем, благодаря случайного характера нужных и помеховых сигналов наилучшими являются методы обработки, основанные на теории статистических ответов. Если судить по заявлениям разработчиков, эти способы начинают употребляться в последних моделях датчиков компании CK. Более простые (но, быть может, не значительно менее действенные) способы обработки используются в самые совершенных микропроцессорных датчиках вторых ведущих компаний.

По большому счету говоря, объективно делать выводы о качестве применяемой обработки, основываясь лишь на данных компании-производителя, достаточно тяжело. Косвенными показателями хорошего современного датчика смогут быть наличие АЦП, процессора и, что стали сейчас информировать производители, количества применяемой программы обработки, что имеет величину пара тысяч байт. Дело в том, что время от времени рекламная информация о наличии в датчике цифровой обработки в действительности оказывается только возможностью переключения простого счета импульсов.

ДРУГИЕ ЭЛЕМЕНТЫ ЗАЩИТЫ ИК-ДАТЧИКОВ

В ИК-датчиках, предназначенных для опытного применения, используются так именуемые схемы антимаскинга. Сущность неприятности пребывает в том, что простые ИК-датчик смогут быть выведены нарушителем из строя методом предварительного (в то время, когда совокупность не поставлена на охрану) заклеивания либо закрашивания входного окна датчика. Для борьбы с этим методом обхода ИК-датчиков и употребляются схемы антимаскинга.

Способ основывается на применении особого канала ИК-излучения, срабатывающего при появлении маски либо отражающей преграды на маленьком расстоянии от датчика (от 3 до 30 см). Схема антимаскинга трудится непрерывно, пока совокупность снята с охраны. В то время, когда факт маскирования обнаруживается особым детектором, сигнал об этом подается с датчика на контрольную панель, которая, но, не выдает сигнала тревоги , пока не придет время постановки совокупности на охрану.

Как раз сейчас оператору и будет выдана информация о маскировании. Причем, в случае если это маскирование было случайным (большое насекомое, появление большого объекта на некое время вблизи датчика и т.п.) и к моменту постановки на сигнализацию самоустранилось, сигнал тревоги не выдается.

Еще одним защитным элементом, которым оборудованы фактически все современные ИК-детекторы, есть контактный датчик вскрытия, сигнализирующий о попытке открывания либо взлома корпуса датчика. Реле маскирования и датчиков вскрытия подключаются к отдельному шлейфу охраны.

Для устранения срабатываний ИК-датчика от небольших животных употребляются или особые линзы с территорией нечувствительности (Pet Alley) от уровня пола до высоты порядка 1 м, или особые способы обработки сигналов (датчики серии IP компании SENTROL, датчик MC-550T компании CK). направляться учитывать, что особая обработка сигналов разрешает проигнорировать животных лишь в том случае, если их неспециализированный вес не превышает 7…15 кг, и они смогут приблизиться к датчику не ближе 2 м. Так что в случае если в защищаемом помещении прыгучая кошка, то такая защита не окажет помощь.

Для защиты от электромагнитных и радиопомех употребляется плотный металлическое экранирование и поверхностный монтаж.

Разглядим подробнее характеристики и возможности ИК-датчиков на примере продукции известных компаний.

Начнем с ИК-датчиков Русского производства, каковые представлены серией ФОТОН. В датчиках употребляются линзы Френеля (в ФОТОН-4 — многосегментное зеркало) и сдвоенные пироприемники. Конфигурация территорий чувствительности имеет форму:

  • ФОТОН-4, ФОТОН-6, ФОТОН-8 — объемная трех ярусная территория длиной до 12 м, 90° в горизонтальной плоскости;
  • ФОТОН-5, ФОТОН-6Б, ФОТОН-8Б — целый занавес длиной 10 м, 5° в горизонтальной плоскости;
  • ФОТОН-6А, ФОТОН-8А — лучевой барьер длиной 20 м, 5° в горизонтальной плоскости;
  • ФОТОН-СК — объемная трех ярусная территория длиной до десяти метров с двумя антисаботажными территориями либо поверхностная одноярусная территория (защита от животных) длиной до десяти метров.

Фото 1. Датчик ФОТОН-8 Диапазон обнаруживаемых скоростей 0,3…3 м/с. Датчики предназначены для применения в закрытых отапливаемых и неотапливаемых помещениях в диапазоне температур от 0°С (ФОТОН-СК), -10°С (ФОТОН-8), -30°С (ФОТОН-4, ФОТОН-6), -40°С (ФОТОН-5) до +50°С.

Компания CROW Electronic Engineering ЛТД. (Израиль) производит широкую номенклатуру довольно недорогих, но надежных и прекрасно зарекомендовавших себя моделей ИК-пассивных детекторов. Датчики компании CROW изготавливаются по ASIC-технологии — с исползованием импульсных микросхем особого назначения. В датчиках употребляются как классические, так и неповторимые ответы.

В ИК-детекторах употребляются отличные пылезащищенные сменные линзы, формирующие территории защиты типа вертикальный барьер длиной 22 м, многоярусная объемная территория 88° размером 18х22 м, коридорная территория 30х6 м, одноярусная территория 100° размером 15х18 м с проходом для животных. Используются сдвоенные и счетверенные пироэлементы, обеспечивается высокая степень защиты от попадания прямого света, электромагнитного и радиочастотного излучения (до 30 В/м в диапазоне 10…1000 МГц). Предусмотрена автоматическая термокомпенсация, снабжающая постоянную чувствительность в рабочем диапазоне температур.

В ИК-датчике GENIUS употребляется двойная оптика, имитирующая трехмерное стереовидение, при обработке производится счет импульсов с возможностью переключения пределов подсчета до 2 либо 4. Данный датчик разрешает проигнорировать сигналы от небольших животных. ИК-детектор DD есть аналогом GENIUS в уличном выполнении — в нем обеспечены влагозащита и адаптация к изменеиям температуры, фонового шума и ветра. Датчики предназначены для непростых условий.

Для более несложных условий предназначены ИК-датчики LYNX и LYNX-100. В детекторе LYNX-100 обеспечена переключения регулировки режима и возможность чувствительности обработки: счет до 2 либо непроизвольный выбор пределы счета.

В новой серии SRP используется комбинированная оптика на зеркалах и линзах Френеля для защиты территории под датчиком. При обработке употребляется фильтрация сигналов и спектральный анализ с пироприемника, и настоящая двухсторонняя термокомпенсация. Предусмотрена кроме этого возможность счета до 1, 2, 3. Датчики SRP-600 и SRP-700 смогут комплектоваться линзами тёмного цвета для увеличения защиты от засветки.

Фото 2. Датчик SRP-600/700 Главные характеристики ИК-датчиков компании CROW приведены в таблице 1.

Таблица 1.

Черта

GENIUS, DD, LYNX

SRP-200/300

SRP-600

SRP-700

Пироприемник

DUAL

DUAL

DUAL

QUAD

Регистрируемая скорость перемещения, м/с

0,15…1,8

0,3…1,5

0,3…1,5

0,5…1,5

Чувствительность,град.

при скорости перемещения, м/с

1,1

0,9

1,6

0,6

1,6

0,6

2,0

0,6

Время прогрева, с

3

30

20

20

Рандомные показатели записей:

Как устроен пассивный датчик разбития стекла охранной сигнализации вторжения для различных объектов


Подборка наиболее релевантных статей: