Датчики движения.

Их же еще часто называют объемными датчиками, хотя это и не верно. Существует несколько видов датчиков движения, различающихся по принципу работы.  Наиболее распространены пассивные инфракрасные датчики движения, с них, пожалуй, и начнем.  Принцип работы этих датчиков с одной стороны довольно прост, а с другой окружен завесой домыслов и легенд. Возможно, причиной этому то,  что датчики эти «видят» мир совсем не так, как привыкли видеть мы, но об этом чуть позже. Сейчас постараемся понять,  как же можно  обнаружить движение, практически ничего не видя. 

Представьте себе,  что вы с некоторого расстояния смотрите на дверь, в которой есть дверной глазок. Не приближаясь к нему мы можем увидеть только светлое пятнышко если за дверью светло. А теперь представьте, что за дверью стоит человек. Пятнышко станет чуть менее ярким - человек закроет часть света.   Если человек за дверью будет двигаться  вправо - влево мы этого не заметим -  пятнышко останется таким же. А вот при приближении человека к двери пятнышко начнет тускнеть – человек будет закрывать все больше света, пока не упрется в дверь и тогда в глазке станет темно.  А как же нам определить движения этого загадочного типа влево-вправо, а не только вперед/назад?
Все просто. Ставим перед  дверью эдакий забор из вертикальных досок. Что получаем? В нашем глазке станет темнее- доски перекроют часть света, а человек сможет спрятаться за доской.  Зато теперь, когда человек будет ходить вдоль досок влево-вправо пятнышко наше будет становится то темнее то светлее. Вот человек спрятался за доской – в глазке светло, а вот он стоит между досками – глазок немного потемнел – человек закрыл часть света, проходившего между досками. В зависимости от того как часто и насколько темнеет наш глазок можно попытаться определить и скорость  движения и размеры человека.
«Глаз» датчика тоже видит одну точку, яркость которой меняется и все. А вот если бы он мог видеть мир детально, он все равно бы видел мир совсем не таким, как привыкли мы. Так уж исторически сложилось, что наш глаз видит в некотором небольшом диапазоне, который назвали видимым. На самом деле все предметы, температура которых  отлична от абсолютного нуля (-273,15°С) излучают во всем диапазоне волн. И мы с вами «светимся» тоже, только наш глаз не может этого уловить. Закон смещения Вина позволяет определить длину волны на которую приходится максимум излучения в зависимости от температуры тела ɻ=0,0289/Т, где ɻ- длинна волны в метрах, а Т – температура в Кельвинах . Так длина волны, на которую  приходится максимум солнечного излучения попадает в видимый диапазон. Точнее говоря, мудрая природа снабдила нас  глазом, который видит в диапазоне на который приходится максимум того, что излучает главный источник света для нашей планеты – солнце. Мы видим все в отраженном свете, т.е. что бы мы увидели какой то предмет надо что бы что-то его осветило. К огромному сожалению рядом с каждым датчиком посадить по человеку с прожектором довольно затруднительно. Но мы то помним, что и  сами кое что излучаем, и максимум излучения приходится на длину волны около 10 мкм. Это инфракрасный диапазон. Как выглядит мир в этом диапазоне сейчас не трудно увидеть благодаря специальным приборам – тепловизорам.
Теперь обобщая выше сказанное становится понятно, почему датчик пассивный и инфракрасный – пассивный – потому что сам ни светит, ничего не излучает, а только смотрит на чужое излучение, а инфракрасный - потому как смотрит в ИК диапазоне. Как же устроен пассивный инфракрасный датчик движения?  Для начала линза датчика направляет излучение на ИК приемник, заодно выполняя функцию заборчика в примере с дверью. Линза делит видимое пространство на отдельные участки,  излучение с которых фокусируется на площадке ИК приемника.    ИК приемник обычно двух- или четырехэлементный (т.е. разрешение его 2х1 или 2х2, тогда как у среднего тепловизора например 320х240 , поэтому тепловизор видит картинку, а датчик светящуюся точку). На элементы приемника линзой собирается излучение от чередующихся секторов, на которые было поделено пространство	Линза поделила пространство на сектора, те сектора которые видны одному элементу датчика - не видны другому

ИК приемник преобразует излучение попавшее на него в электрический сигнал, который затем обрабатывается электронной частью, которая зависимости от того как меняется сигнал принимает решение выдать сигнал тревоги или нет. Для «мозгов» датчика именно изменение сигнала является показателем наличия движения перед датчиком. Если движения нет- то сигнал постоянный, либо медленно меняющийся, если например комната постепенно нагревается. Как только появляется движение животного, человека, или сквозняка электрический сигнал на выходе ИК приемника начинает меняться.  Зная характеристики линзы и приемника производитель закладывает алгоритмы обработки сигнала, позволяющие избегать ложных срабатываний, например на домашних животных, и чутко реагировать на появление злоумышленника.
Кстати именно линза играет не малую роль в том как будет работать датчик. Для примера в датчиках "не реагирующих на животных" или "Pet imune" линза устроена таким образом, что на движение на уровне пола датчик реагирует не так чутко как на уровне роста человека. Благодаря линзам датчики можно превратить в специальные типа "штора" для охраны узкого пространства возле окна или двери, или же заменой линзы переориентировать их на охрану длинных коридоров.
Пассивные инфракрасные датчики широко применяются для охраны различных помещений, но к сожалению могут ложно срабатывать в помещениях где присутсвуют работающие кондиционеры, тепловые завесы или просто сквозняки, в этих случаях приходится прибегать к помощи других датчиков движения, о них и поговорим далее

Остались вопросы? Не стесняйтесь спросить на форуме.