Das Gerät und Funktionsprinzip von Bewegungssensoren
Ein Bewegungssensor (Sensor, Melder) ist ein Gerät, das berührungslos die Anwesenheit von sich bewegenden Objekten im Erfassungsbereich erkennt. Diese Sensoren reagieren größtenteils nicht auf Bewegung, sondern auf das Erscheinen neuer Objekte. Aber der Name ist geblieben und weit verbreitet.
Einsatzbereiche
Bewegungsmelder werden in verschiedenen Bereichen der Automatisierung eingesetzt. Jeder Bereich hat seine eigenen bevorzugten Sensortypen.
Sicherheitssysteme
Die logischste Anwendung von Bewegungsmeldern ist in Systemen Schutz von Objekten. Der Sensor kann das Eindringen in einen geschützten Bereich oder Gebäude erkennen und einen Alarm auslösen oder zusätzliche Geräte einschalten.
Notbeleuchtung einschalten
An Orten mit unregelmäßigem Aufenthalt von Menschen können Sie mit solchen Sensoren erhebliche Energieeinsparungen erzielen. Zu solchen Orten gehören Eingänge von Wohngebäuden und Industriegebäuden, Lagerhallen und anderen Bereichen. Das Licht in ihnen darf nur für die Dauer des Aufenthalts der Bewohner oder des Personals eingeschaltet werden. Nachdem eine Bewegung erkannt wurde, erzeugt der Sensor ein Signal, um die Beleuchtungsvorrichtungen zu aktivieren.
Smart-Home-Systeme
In Smart-Home-Systemen für Melder finden Sie einen viel größeren Anwendungsbereich als die einfache Lichtsteuerung. Auf ein Signal vom Sensor, regieren Heizung, Lüftung, Klimaanlage und andere technische Systeme. Die Funktionsweise variiert je nach Anwesenheit von Personen im Kontrollbereich.
Bewegungs- und Türöffnungssensor mit Aliexpress (Smart Home System).
Arten von Sensoren und Technologien für ihren Betrieb
Bewegungssensoren basieren auf unterschiedlichen Prinzipien. Jede Art von Bewegungsmeldern hat ihre eigenen Vor- und Nachteile, die den Einsatzbereich der Geräte bestimmen.
Infrarotsensoren
Die gebräuchlichsten Sensoren, die Infrarotstrahlung erfassen. Sie gehören zu passiven Sensoren - der überwachte Raum wird nicht durch das entsprechende Signal „hervorgehoben“. Im einfachsten Fall besteht sie aus zwei Linsen, die Lichtstrahlung (Infrarotstrahlung hat die Eigenschaften von Licht, obwohl sie mit bloßem Auge nicht sichtbar ist) aus zwei Zonen des Kontrollraums bündeln. Die Linsen werden so ausgerichtet, dass sich die Zonen nicht schneiden. Im Normalbetrieb erhalten sie Strahlung gleicher Intensität.Taucht in einer der Zonen eine Person oder ein anderes warmblütiges Wesen auf, steigt der Strahlungspegel, was von einem der Sensoren „gesehen“ wird – in dessen Zone sich das Objekt befindet. Die Vergleichsschaltung sieht den Intensitätsunterschied. Wenn ein bestimmtes Niveau erreicht ist, wird ein Alarm generiert.
In der Praxis reichen zwei Zonen für einen zuverlässigen störsicheren Betrieb nicht aus und das Sichtfeld wird durch mehrere Linsen in eine Vielzahl von Teilsektoren aufgeteilt. Tatsächlich ist dieser Sensor ein Anwesenheitssensor – er erfasst die Anwesenheit einer Person, selbst wenn sie sich nicht bewegt. Die Nachteile eines solchen Gerätes sind die Neigung zu Fehlalarmen durch thermische Störungen (erhitzte Luftstrahlen, lokale Erwärmung durch Beleuchtungsänderungen etc.).
Ultraschalldetektoren
Wie dieser Bewegungssensor funktioniert basierend auf dem Phänomen der Echoortung. Der Sender erzeugt Schallwellen, die für Menschen nicht hörbar sind. Nach einer Reihe von Übertragungen schaltet der Detektor in den Empfangsmodus. Wenn sich keine beweglichen Objekte im Sichtfeld befinden, hat das reflektierte und zum Sensor zurückgesandte Ultraschallsignal dieselbe Frequenz wie das emittierte. Wenn das Signal von einem sich bewegenden Objekt reflektiert wird, ist die Frequenz des zurückgesandten Ultraschalls unterschiedlich (Doppler-Effekt). Die Schaltung analysiert die Parameter und löst bei Bewegungserkennung einen Alarm aus. Ein solcher Sensor ist störunempfindlicher, da er nur auf sich bewegende Objekte reagiert, unabhängig von deren Beschaffenheit und Temperatur. Es ist jedoch nicht in der Lage, sich langsam bewegende Objekte zu erkennen - sie werden die Frequenz nicht innerhalb der erforderlichen Grenzen verschieben.
HF-Sensoren
Auch dieser Sensortyp arbeitet nach dem Prinzip eines Ortungsgerätes, nur dass er mit Funkfrequenzen arbeitet. Das ausgesendete Signal muss eine ausreichend hohe Frequenz haben, um kleine Objekte zu erkennen. Der Doppler-Effekt wird unter solchen Bedingungen nicht genutzt - um eine ausreichende Verschiebung zu erhalten, müssen sich Objekte mit einer Geschwindigkeit bewegen, die mit der Lichtgeschwindigkeit vergleichbar ist. Die Sensoren erfassen also nur die Intensitätsänderung und sind eigentlich auch Anwesenheitssensoren. Ein solcher Detektor funktioniert, wenn Objekte, die das Signal reflektieren, in der Zone erscheinen (oder verschwinden), unabhängig davon, ob sie sich bewegen oder nicht.
Der Vorteil ist die Fähigkeit des Signals, strahlendurchlässige (Holz, Ziegel usw.) Wände und Trennwände zu durchdringen, sodass sie zur Steuerung großer Räume mit mehreren Räumen verwendet werden können. Der Nachteil sind die hohen Kosten des Geräts sowie die Unfähigkeit, Objekte zu erkennen, die keine Funkwellen reflektieren. Eine weitere Einschränkung der Anwendung ist die Wirkung von Radioemissionen auf lebende Organismen. Der Signalpegel muss minimiert werden.
Kombinierte Systeme
Aus Gründen der Zuverlässigkeit können zwei oder mehr Prinzipien zum Erkennen einer anormalen Situation in einem Sensor kombiniert werden. In Sicherheitssystemen wird ein Infrarotsensor oft mit einem Glasbruchmelder oder einem akustischen Relais kombiniert. So können Sie unbefugtes Betreten der Wohnung zuverlässig erfassen und Fehlalarme vermeiden.
Eine weitere Option ist eine Kombination aus einem Bewegungssensor und Fotorelais. Ein solches System schaltet, wenn eine Person erkannt wird, das Licht im Eingang ein, aber nur nachts.Tagsüber schaltet das Fotorelais den Detektor aus, um tagsüber keinen Strom zu verschwenden.
Beliebt sind Überwachungskameras für den Außenbereich mit einem Bewegungserkennungssensor. Das System schaltet sich nur ein, wenn ein Objekt in das Sichtfeld des Komplexes eintritt. Dadurch werden zwei Vorteile erzielt:
- die Aufnahme erfolgt nur in den richtigen Momenten, wodurch Speicherplatz auf dem Speichergerät gespart wird;
- Das Betrachten und Analysieren der Aufzeichnung wird erleichtert, da keine langen Abschnitte ohne Ereignisse betrachtet werden müssen.
Es gibt weitere Möglichkeiten, Sensoren zu kombinieren. Dieser Ansatz verbessert die Funktion von Objekterkennungssystemen.
Parameter zur Auswahl von Sensoren
Ein Teil der Eigenschaften des Bewegungssensors gilt für alle mit Strom betriebenen Geräte. Dies sind Schutzart, Versorgungsspannung, Abmessungen, Befestigungsart etc. Aber es gibt auch spezifische Parameter, die nur diese Kategorie von Detektoren hat. Es ist am wichtigsten, genau diese Eigenschaften zu beschreiben.
Blickwinkel
Der Betrachtungswinkel hängt vom Sensordesign ab. Deckensensoren haben ein 360-Grad-Diagramm und „sehen“ den gesamten Raum.
Das Diagramm der Wandsensoren hat aufgrund des Designs einen kleineren Öffnungswinkel - von 120 bis 180 Grad.
Direkt unter dem Sensor befindet sich eine Zone der Unsichtbarkeit. Ein Angreifer könnte sich an den Sensor heranschleichen und ihn beschädigen, wodurch das Erkennungssystem funktionsunfähig wird. Um dies zu vermeiden, müssen Sie einen Sensor mit einem zusätzlichen Sichtfeld wählen - Anti-Sneak oder Anti-Vandalismus.
Erfassungsbereich
Die Reichweite hängt von der Bauform des Sensors ab. Wir müssen jedoch bedenken, dass die Entfernung, in der der Sensor ein sich bewegendes Objekt erkennen kann, von der Bewegungsrichtung abhängt. Die meisten Sensoren haben die höchste Empfindlichkeit, wenn die Bewegung tangential zu dem Kreis gerichtet ist, in dessen Mittelpunkt sich der Sensor befindet (senkrechter Abstand). Am kleinsten - wenn sich das Objekt in Richtung des Detektors bewegt (frontaler oder radialer Abstand). Im ersten Fall ist die Reichweite größer. Bei Ultraschallgeräten ist die Situation genau umgekehrt. Dies liegt an der unterschiedlichen Ausprägung des Doppler-Effekts in verschiedenen Bewegungsrichtungen. Hersteller geben diesen Unterschied nicht immer in den Spezifikationen an, insbesondere bei günstigen Geräten. In der Spezifikation findet sich eine Angabe – und die liegt im Gewissen des Herstellers.
| Gerätetyp | Arbeitsprinzip | Deklarierte Reichweite, m |
| DD-024-W | Infrarot | 6 |
| Steinel US 360 COM2 | Ultraschall | 10 in radialer Richtung |
| MW32S Schwarz | Mikrowelle | 6 |
| MW03 | Mikrowelle | 8 |
| IEK DD 008 | Infrarot | 12 |
Einsatzort
Der Einsatzort der Betriebsmittel wird hauptsächlich durch die Schutzart bestimmt. In Innenräumen kann die IP minimal sein. Außenmelder müssen vor Staub und Wasser geschützt werden. Auch die Wahl des Applikationsortes kann durch die Art der Anbringung beeinflusst werden.
Videoüberblick: Die interne Struktur und der Zweck des Bewegungssensor-Finders.
Zusätzliche Funktionen
Um die Systemleistung zu verbessern, die Effizienz zu steigern und Fehlalarme zu eliminieren, können Sensoren zusätzliche Funktionen haben.Wir haben bereits ein Fotorelais erwähnt, mit dem Sie das System tagsüber deaktivieren können, sowie einen zusätzlichen Sensor für die Unterkriechzone. Diese Liste erschöpft jedoch nicht die Zusatzoptionen.
Lichtverzögerung
Sensoren, die mit einem Lichtrelais ausgestattet sind, können eine nützliche Funktion haben. Wenn ein sich bewegendes Objekt aus dem Sichtfeld verschwindet, wird die Beleuchtung nicht sofort ausgeschaltet, sondern nach einer Verzögerung von mehreren zehn Sekunden. Der magere Mehraufwand an Strom zahlt sich durch Komfort aus – eine Person kann den Erfassungsbereich des Melders verlassen, aber den kontrollierten Bereich nicht vollständig verlassen. Mit dieser Funktion steht er nicht im Dunkeln.
Tierschutz
Oft wird die unbefugte Bedienung von Sensoren durch Kleintiere verursacht. Wenn sie auftauchen, ist das Einschalten der Beleuchtung unnötig, ebenso wie die Reaktion der Wachen. Daher sind einige Sensoren von Natur aus unempfindlich gegenüber dem Erscheinen kleiner sich bewegender Objekte. Bei Infrarotsensoren ist diese Funktion in Form einer Beschränkung der Mindestgröße des thermischen Flecks implementiert.
Wichtig! Wenn sich ein kleines Tier in unmittelbarer Nähe des Sensors bewegt, kann die Winkelgröße des thermischen Flecks für einen Fehlalarm ausreichen. Daher sollte der Zugang zum Bereich neben dem Installationsort des Sensors begrenzt werden.
Autonomie
Bei Problemen mit der Versorgung der Sensoren aus dem Hausstromnetz können Stand-Alone-Geräte eine gute Wahl sein. Für Energieunabhängigkeit sorgen herkömmliche Batterien. Viele Geräte aus einer galvanischen Zelle arbeiten mehrere Monate.In diesem Fall ist es sinnvoll, Sensoren mit drahtloser Signalübertragung zu wählen – um komplett auf Kabel zu verzichten.
Bewegungsmelder sind Universalgeräte. Sie können verwendet werden, um verschiedene Schutz-, Warn- und Regulierungssysteme aufzubauen. Es ist auch möglich, nicht standardmäßige Geräte zu verwenden - alles ist nur durch Vorstellungskraft und technischen Einfallsreichtum begrenzt.
