آشنایی با سنسور های فشار هاگلر

سنسور PIR

     

امروزه در سیستم‌های اعلام سرقت به طور گسترده از سنسورهای حرکتی که در بازار با نام رادار یا چشمی از آن‌ها نام برده می‌شود کاربرد دارد. این سنسورها امروزه با تنوع وسیعی و کیفیت گوناگون در بازار یافت می‌شوند. در این مقاله با مبانی و نحوه کارکرد این دستگاه‌ها آشنا شده و توان مقایسه آن‌ها را خواهید یافت. 

هر جسمی که دمای آن بالاتر از صفر مطلق یعنی 273 درجه زیر صفر باشد از خودش انرژی از جنس امواج نوری ساطع می‌کند. میزان این انرژی که از جسم ساطع می‌شود وابسته است به:

·        اختلاف دمای سطح جسم با دمای محیط

·        میزان دمای خود جسم

·        میزان انعکاس نور از جسم

·        ابعاد فیزیکی جسم

·        میزان تولید انرژی داخلی (فعالیت و متابولیسم) و طول موج این نور وابسته به دمای جسم می‌باشد.

بخش زیادی از این انرژی که از جسمی تابش می‌کند از نوع مادون قرمز می‌باشد که مربوط به بخش نامریی طیف امواج الکترومغناطیس می‌باشد. در یک دفتر اداری معمولی سطح تمام اجسام، دیوارها، کف، چراغ‌ها و غیره نور مادون قرمز از خود انتشار می‌دهند از آنجا که دمای سطح اجسام اطراف با دمای محیط به هم نزدیک می‌باشد هر دو تقریباً در یک طول موج انتشار دارند.

هنگامی که کسی در اتاق حضور ندارد و یا فردی در آن حرکت نمی‌کند الگوی انتشار این انرژی از جهت قدرت و جهت ثابت است. حال اگر فردی به اتاق وارد شود این الگو به دو شکل به هم می‌ریزد. بدن فرد بین انعکاس و انتشار امواج توسط محیط مانع ایجاد می‌کند. بدن فرد انرژی مادون قرمز خود را می‌تابد که باعث افزایش میزان این انرژی در اتاق می‌شود.

در صورتی که او حرکت کند به میزان قابل توجهی روی برخی از اجسام سایه ایجاد می‌کند و روی برخی دیگر از اجسام اثر تقویت کننده دارد. همچنین در منطقه‌ای که انرژی مادون قرمز افزایش یافته است دما نیز بالاتر می‌رود سنسورهای مادون قرمز تغییراتی که به واسطه حضور فرد در میزان انرژی در محیط ایجاد می‌شود را تشخیص می‌دهند. و شامل بخش‌های زیر می‌باشند.

یک سنسور که نسبت به نور مادون قرمز دریافتی عکس‌العمل‌ نشان می‌دهد و آن را به میکرو ولت تبدیل می‌کند. یک لنز که اطمینان می‌دهد نور مادون قرمز از مناطق مجزایی که از هم فاصله دارند و از بین آن‌ها نوری دریافت نمی‌شود گرفته می‌شود.

یک مدار الکترونیکی که تغییرات ولتاژ ناشی از انرژی مادون قرمز که به دلیل حرکت جسم در مقابل زون‌ها می‌باشد را در یک زمان معین اندازه می‌گیرد و نسبت به آن عکس‌العمل نشان می‌دهد.

 سنسور مادون قرمز فقط به دمای ناشی از بدن انسان یا حیوان خونگرم که در محدوده     8-14mm     است عکس‌العمل نشان می‌دهد و طول موج‌های دیگر انرژی مادون قرمز مربوط به چراغ‌ها، نور خورشید، تجهیزات گرم کننده و غیره را به منظور کاهش نویز جهت تشخیص حضور یک فرد در محدوده خود فیلتر می‌کند.

سنسور اصلی یک PIR    ، یک قطعه فوق‌العاده حساس نسبت به نور مادون قرمز است که داخل یک کپسول کاملاً بسته قرار گرفته است. هر نور مادون قرمزی که به سطح سنسور بتابد در مشخصات الکتریکی سنسور تغییر ایجاد می‌کند. این تغییر توسط یک مدار الکترونیکی آشکار گردیده، تقویت شده و می‌تواند منجر به بروز یک آلارم در خروجی PIR     شود. بالا رفتن تکنولوژی PIR     منجر به اضافه کردن مزایا یا جبران‌سازی در بخش‌های زیر گردیده است.

مشخصات پس‌زمینه:

·        دمای سطوح غیر مهم

·        شدت تغییرات لازم برای فعال شدن آلارم

·        طول زمان لازم برای تغییرات

·        یکسان کردن اثر تغییرات در تمام زاویه دید

مشخصات هدف:

·        طول موج مادون قرمز تولید شده توسط تجهیزات معمولی درون اتاق در دمای     12Cبرابر     1mm    ، نور خورشید     2.7mm     و یک انسان     10-14mm     یا بیشتر است.

·        ابعاد واقعی جهت تحریک آلارم و حذف اثر پرسپکتیو ( یک حیوان کوچک در نزدیکی PIR     اثر یک انسان در فاصله دورتر را دارد.)

·        اختلاف دمای بین انسان و سطوح گرمازای دیگر

·        سرعت جابجا شدن در مقابل PIR

تمام سنسورهای PIR     برای تشخیص حرکت از یک مفهوم اختلاف بین حضور و عدم حضور استفاده می‌کنند که سبب می‌شود بین حضور یک انسان با امواجRFI     و   EMIمنتشره از منابع دیگر تفکیک قائل شود. برای حصول به این نتیجه صفحه سفید رنگ مقابل سنسور دارای الگویی است که تحت زاویای خاصی امواج مادون قرمز از فرد مقابل دستگاه به سنسور نمی‌رسد اما تحت زوایای دیگر این نور مستقیماً به سنسور می‌رسد. برای واضح‌تر شدن مسئله شما فرض کنید که یک ورقه کاغذ که در آن سوراخ‌هایی با فواصل معینی تعبیه شده است مقابل چشم خود قرار داده‌اید در این حالت اگر فردی از مقابل شما عبور کند در بعضی از محل‌ها یا زوایا او را نمی‌بینید اما در برخی دیگر از زوایا او را می‌توانید مشاهده کنید.

زوایایی که در آن‌ها فرد را نمی‌بینید زون مرده و زوایای دیگر را زون می‌نامیم.

به عبارت دیگر وقتی فرد در یک زون مرده قرار می‌گیرد نور تابشی از بدن او به سنسور نمی‌رسد ولی وقتی در مقابل یک زون قرار می‌گیرد گرمای تابشی بدن او توسط لنز محسوس می‌باشد.

زون‌ها دارای انواع گوناگونی از ساده تا پیچیده جهت کاربردهای یا حساسیت بالا می‌باشند.

1-   زون تک واحدی

2-   زون دوقلو

3-   زون دو لبه

4-   زون چهار لبه

5-   زون هشت لبه

انواع یک و دو امروزه غیر متداول بوده و ممکن است در ارزان‌ترین نوع سنسورها جهت مناطقی که از درجه امنیتی بسیار پایینی برخوردارند مناسب می باشد. زیرا برای ایجاد آلارم فرد می‌بایست حداقل از مقابل یک زون مرده و دو زون معمولی در زمان معینی عبور نماید.

در زون نوع دو وجهی هر زون فعال به دو بخش به صورت عمودی تقسیم می‌شود. که یکی بخش یا لبه مثبت و دیگری بخش یا لبه منفی نامیده می‌شود. برای تحریک کافی است فرد در زمان معینی در یک زون از لبه مثبت به لبه منفی برود و یا بر عکس این وضعیت منجر به بالا رفتن حساسیت سنسور می‌شود.

بعضی PIRها از الگوی معینی برای تحریک شدن پیروی می‌کنند که مزایای زیر را دارد:

·        کاهش آلارم‌های خطا ناشی از اثرات محیطی که ثابت می‌باشند اما انرژی گرمایی شبیه بدن انسان تولید می‌کنند مثل آتش و غیره

·        کاهش آلارم‌های خطا ناشی از اشیاء متحرکی که خصوصیات حرکت انسان را ندارد. (مثل تغییر نور خورشید ناشی از سایه و روشن شدن، حرکت سطوح داغ و غیره

خیلی از سیستم‌ها امکان ثبت تمام رخدادها را دارند حتی آن‌هایی که منجر به بروز آلارم نشده‌اند. این امکان به مهندس نگهدار سیستم اجازه تصمیم‌گیری در مورد علل رخداد مشکلات پیش ‌آمده را می‌دهد.