Vraagbaak diverse
PIR detectoren
TechTalk


Een sensor bestaat uit twee IR-gevoelige ontvangers.
Om een beweging te kunnen detecteren moet de IR straling afwisselend de ene en de andere ontvanger raken. Dit kan men bereiken door een aangepaste optiek voor de sensor te plaatsen.


De straling moet de ene en dan de andere ontvanger raken.


Detector die met gevoelige vertikale stroken werkt.

Het signaal wordt achtereenvolgens door de ene en dan de andere ontvanger gedetecteerd. Het uitgangssignaal heeft de vorm van een sinus oscillatie.


Detector die uit gevoelige zones bestaat, de detectie gebeurt voor bewegingen in alle richtingen.
Een van de ontvangers meet een gemiddelde waarde (als referentie) terwijl de andere ontvanger de straling uit welbepaalde zones meet.


Een persoon die door het gebied loopt zal een aantal zones aktiveren.


Detector die met zones werkt.


Een "koud" onderwerp kan ook gedetecteerd worden ten overstaan van een warmere omgeving.

Men vertelt zoveel zever over infra-rood detectoren (bewegingsdetectoren) dat ik deze pagina heb geschreven. De detectoren zouden de beweging kunnen volgen, de detectoren bestaan uit kleine camera's, enz.

Ten eerste is er een verduidelijking van de benamingen nodig, want er is geen algemeen consensus.

We gebruiken hier de banaming sensor om het IR-gevoelig component aan te geven. De sensor bestaat op zijn beurt uit twee ontvangers in dezelfde behuizing.

De detector is het geheel: de sensor, de optiek en de electronica die een binair signaal levert "beweging gedetecteerd".

De infra-rode straling

De sensor is gevoelig voor de zeer zwakke infra-rode straling die alle "warme" onderwerpen uitstralen (black body radiation). In de les fysica hebben jullie geleerd dat alle onderwerpen een infra-rode straling uitzenden afhankelijk van de temperatuur van het onderwerp, maar ook van de eigenschappen van de oppervlakte van het onderwerp zelf.
  • De eigen straling kan vergeleken worden met de lichtstralen van een gloeilamp. Als men de voedingsspanning verhoogt, dan geeft de lamp meer licht (binnen bepaalde grenzen, natuurlijk!)

  • De weerkaatsing kan je vergelijken met de weerkaatsing van het licht door een witte of een zwarte muur. Onderwerpen kunnen ook IR straling meer of minder weerkaatsen.
De sensor reageert op zowel de eigen straling als de teruggekaatste straling. De sensor wordt "passief" genoemd omdat die enkel als ontvanger werkt.

De sensor meet niet de temperatuur van het onderwerp: de sensor differentieert niet de weerkaatsing en de eigen straling, in tegendeel, de sensor is zo gebouwd dat die de eigenschappen van de oppervlakte zoveel mogelijk benut om de gevoeligheid op te voeren. Een infra-rood thermometer werkt volledig anders en probeert juist de kenmerken van de oppervlakte te minimaliseren. De thermometer meet de specifieke uitgestraalde frekwentie. De frekwentie wordt hoger als de temperatuur stijgt, maar de hoeveelheid van straling is geen maat voor de temperatuur. Een infra-rood thermometer bestaat uit een sensor die de frekwentie van de straling kan meten.

De menselijke huid is een goede IR reflector en straal zelf ook veel uit. Daardoor kan de detector nog werken als de omgevingstemperatuur in de buurt van de temperatuur van de huid komt.

Bewegingsdetector

De detector bestaat dus uit een dubbele sensor. Waarom twee gevoelige elementen? Die twee elementen kunnen het verschil meten tussen een "neutrale" zone en een "aktieve" zone. De sensor meet immers niet een temperatuur, maar meet het verschil in straling tussen een meetzone en een referentiezone. Op de afbeelding is de referentiezone het breed gebied in blauw gekleurd, terwijl de aktieve zones de rode vlekken zijn.

De twee ontvangers zijn niet perfekt en er is altijd een meetfout. De electronica kan de fout terugregelen (offset) door een trage terugkoppeling. Na een 10-tal seconden zal de electronica de meetfout tussen de twee ontvangers weggeregeld hebben. De ontvangers produceren een zeer zwak signaal dat versterkt moet worden, om dan geïnterpreteerd te worden door de electronica.

Als een onderwerp voor een aktieve zone beweegt zal de betreffende ontvanger een sterkere signaal afleveren in vergelijking met de referentie-ontvanger. Maar dit is niet voldoende om onze ontvanger perfekt te laten werken.

Voor de sensor zit er een speciale optiek die de straling op een welbepaalde manier concentreert. De aktieve zone bestaat uit een reeks verticale stroken. Als een onderwerp horizontaal in het gebied beweekt, dan passeert het onderwerp door de verschillende aktieve zones. De sensor levert dus een typisch wisselend signaal die als alarmconditie geldt.

De optiek bestaat uit plastiek die specifiek die frekwenties doorlaat die nodig zijn voor de detectie. Daardoor kan men vermiden dat de sensor verblind wordt door de zonnestraling of door de straling van een gloeilamp.

Indien het onderwerp niet beweegt (of slechts zeer langzaam beweegt), dan verandert het electrisch signaal te traag om betrouwbaar gedetecteerd te kunnen worden. De PIR sensor is dus duidelijk een bewegingssensor, geen aanwezigheidsdetector.

Indien de detector verkeerd geplaatst is (de stroken zijn horizontaal in plaats van vertikaal), dan zal de beweging van de persoon niet resulteren in een duidelijke signaalverandering. De persoon zal wel gedetecteerd worden (het opgewekt signaal stijgt) maar de caracteristieke curve is niet aanwezig om de alarm te laten afgaan.

Er bestaan ook detectoren die niet met gevoelige stroken werken, maar eerder met gevoelige vlakken. Dergelijke detectoren kunnen reageren op bewegingen in alle richtingen. De optiek zorgt voor aktieve zones die de straling op één van de ontvangers projecteert terwijl de andere ontvanger een uitgemiddelde straling ontvangt (alsof de lens zeer slecht zou focusseren).

De meest gebruikte detectoren (huishoudelijk gebruik) hebben opeenvolgende verticale stroken, die afwisselend de ene en de andere ontvanger aktiveren. Dit is de afbeelding met de vertikale rode en blauwe stroken (hier is er geen referentiegebied). Het opgewekt signaal is hier ook een trage oscillatie. Deze sensor voor algemeen gebruik is de meest gevoelige en wordt daarom ook veel gebruikt als er geen speciale eisen zijn.

De bewegingsdetectoren die in het verkeer gebruikt worden hebben ronde gevoelige zones zodat de detector een beweging in alle richtingen kan detecteren. De detector is meestal uitgerust met een kleine led-lamp die oplicht als de detector aktief is. Het toestel is naar de grond gericht en meet de veranderende IR straling als een voertuig door de zone passeert. Kijk goed: de lamp dooft als het voertuig stilstaat.

Hoe detectie vermijden?

Je zou zeer traag kunnen bewegen, zodat de verandering in straling zeer miniem is en onder de detectiedrempel ligt. Een kleine plotse beweging kan voldoende zijn om de detector te aktiveren. Je hebt meerdere minuten nodig om voor de sensor te lopen zonder opgemerkt te worden.

Een andere methode zou kunnen zijn om zijn temperatuur aan te passen aan die van de omgeving, door bijvoorbeeld dikke isolerende truien te dragen die al het lichaam bedekken. Maar de detector is ook gevoelig voor de gereflekteerde straling, en die dikke trui kan bijvoorbeeld meer of minder IR weerkaatsen dan de muur op de achtergrond.

Als de muur op de achtergrond de IR straling goed weerkaatst, zal er een duidelijke vermindering van de straling optreden als de persoon tussen de muur en de detector passeert. Hier ook is er een signaalverandering als de persoon door de verschillende zones passeert: het maakt niet uit of het een positieve of een negatieve verandering betreft. Zie de afbeelding waarbij een "koud" onderwerp door het gebied passeert: de detector is gevoelig voor de signaalverandering.

Goede en verkeerde plaatsing

De detector moet een zone bestrijken die zo weinig mogelijk aktief is: het beste is dat er op de achtergrond een muur staat, die voor een mooie stabiele achtergrondstraling zorgt. De detectoren kunnen storingsbronnen oppikken door ramen (bijvoorbeeld het verkeer op straat). Er mogen geen warmtebronnen in het gebied zijn: deze bronnen kunnen de sensor oversturen, maar ook voor een luchtverplaatsing zorgen die veranderlijke weerspiegelingen kunnen veroorzaken.

Men moet stralingsbronnen vermijden die de gevoeligheid van de sensor kunnen verminderen, zoals licht van de ondergaande zon die op de sensor valt. Maar de detector kan ook geactiveerd door een bewegende "schaduw" die de lichtstraling onderbreekt.

Links to relevant pages - Liens vers d'autres pages au contenu similaire - Links naar gelijkaardige pagina's